专利名称：一种零价铁两相厌氧反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理技术，特别是一种零价铁两相厌氧反应器。
背景技术：
化工、制药、焦化等许多工业行业都要排放中、高浓度难降解废水，这类废水有机 负荷高、生物降解性差，多数含有毒性物质，排放到水体后对环境和人类健康产生较大威 胁，一直是废水处理中的难题。厌氧污水处理工艺由于不受溶解氧的制约，在处理中、高浓度废水时优势明显容 积负荷高、水力停留时间短、能耗小、产生沼气等。厌氧工艺的容积负荷可达到十几到几十 kg C0D/m3d，是一般好氧工艺的十倍以上，是中、高浓度有机废水的适宜处理工艺之一。但厌氧工艺在实际运行中容易受到酸化干扰，严重影响污水处理效果。造成这一 结果的主要原因是，水解、发酵菌代谢能力强、繁殖速度快、对环境的适应性较强。产甲烷细 菌繁殖速度较慢，且受环境因素如PH值、温度、抑制物质的影响较大。在正常运行的厌氧反 应器内，以上阶段维持着某种程度的动态平衡。一旦条件发生变化，则首先表现为对甲烷化 的抑制，结果会导致有机酸的积累，并进一步恶化产甲烷菌的生长条件，甚至导致整个消化 过程停滞。众所周知，产甲烷是厌氧污水处理有机物的主要矿化途径。一旦产甲烷过程受 阻，污水处理效率必然下降。为了提高厌氧污水处理的稳定性，必须控制厌氧的酸性。目前，人们采用增加进水 碱度、在反应器中投加碱液等方式控制PH。这些做法除了增加操作的复杂性外，在加药点或 进水点的碱液浓度显著高于其他部位，长期、连续投加将对厌氧处理系统构成严重伤害。因 此，在调控PH时，同样应考虑在其它方面为厌氧产甲烷菌创造适宜的生长环境。零价铁作为一种廉价、环境友好的还原剂，近些年来在污染控制领域受到较多关 注。据报道，零价铁在缺氧的地下水中，不仅可以直接作为电子供体分解有机氯，还可为产 甲烷菌提供电子，促进产甲烷菌的代谢，从而加快有机氯的矿化。目前，按照这一原理设计 的可渗透性活性格栅(PRB)已经在地下水和土壤污染修复中得到应用。在废水处理方面， 零价铁则主要被用在生物处理之前的预处理，目的是提高废水的可生化性。我们在专利申 请号为200910012293. 4的《一种零价铁的污水处理方法》中，将零价铁置于厌氧反应器中， 零价铁缓慢释放的亚铁离子，可有效压缩胶体污泥的双电层，降低^ta电位，加速污泥颗 粒化的进程。除此之外，零价铁可显著降低厌氧反应器内的氧化还原电位，缓解酸性，有助 于厌氧微生物的生长。该方法在运行一段时间后，由于微生物的附着，零价铁床层的活性可能会受到影 响。另一方面，厌氧水解酸化产物作为产甲烷菌的底物，其酸化产物的种类与产量无疑对后 续产甲烷过程有巨大影响。研究表明，产甲烷菌对乙酸的利用率较高，而丙酸等对产甲烷有 抑制作用。而反应器的PH、氧化还原电位、底物浓度等对水解过程都有重要影响。显然，在 单一的厌氧反应器内，适合于产甲烷的环境未必适于水解酸化的进行，也无法调控形成有 利于甲烷化的底物类型。因此，形成有利于产甲烷的酸化产物对于提高厌氧处理性能有重
3要意义。现有的两相厌氧处理工艺，其主要目标是提高产甲烷段的效率，缺乏针对水解酸 化过程调控的有效方法。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种既可以提高产甲烷段 的效率、又针对水解酸化过程进行有效调控的零价铁强化的厌氧两相反应器。本发明采用的技术方案是一种零价铁两相厌氧反应器，包括圆筒形的厌氧水解 酸化反应器、进水泵、调节池、循环泵和厌氧产甲烷反应器，所述的厌氧水解酸化反应器的 下部通过进水管道与进水泵连接，厌氧水解酸化反应器的上部出水管道与调节池连接，循 环泵则将调节池中的污水通过进水管道输入至厌氧产甲烷反应器；在所述的厌氧水解酸化 反应器的中部设置2 4个零价铁填充层。本发明所述的零价铁填充层的最低处位于厌氧水解酸化反应器有效高度H的1/2 处，零价铁填充层的高度为厌氧水解酸化反应器有效高度H的10% 15%，零价铁填充层 的底板和围壁上设有筛孔；在零价铁填充层中装填有2/3高度的零价铁粒状材料。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、由于本发明将水解酸化和产甲烷过程分别在两个串联的厌氧反应器中进行，即 两相厌氧工艺。但不同于普通的两相厌氧工艺，本技术将零价铁置于水解酸化段，利用零价 铁对有机物厌氧水解的强化能力，促进微生物的代谢反应，生成了大量的易于被后段产甲 烷菌所利用的乙酸，降低了对产甲烷菌产生抑制作用的丙酸的产量，从而实现对水解酸化 过程的调控；与此同时，水解池偏酸性的PH则促进了零价铁的溶出反应，形成的二价铁离 子随出水进入厌氧产甲烷反应器后显著增强了后段的产甲烷菌活性，从而提高整体厌氧反 应器的稳定性及处理能力。2、本发明在厌氧水解酸化反应器的中部设置零价铁层，出水进入厌氧产甲烷反应 器，这不是厌氧反应器与零价铁技术的简单叠加，而是可形成以下耦合作用1)零价铁有 效地强化厌氧水解酸化池中有机物降解能力；幻水解酸化池中铁的作用同时促进乙酸的 产生，从而实现对水解酸化过程的调控；幻产生的酸进一步强化零价铁的溶出；4)溶出的 二价铁进入厌氧产甲烷反应器后促进产甲烷菌的生长，加速颗粒化，使反应器的有机物处 理能力得到显著提升。3、本发明在位于水解酸化反应器的中部设置2 4个零价铁填充层，零价铁有效 地强化了厌氧水解酸化池中有机物降解能力，并促进易于被后段产甲烷菌所利用的乙酸的 形成，实现对水解酸化过程的调控；水解酸化池出水通过循环泵进入到后置的厌氧产甲烷 反应器。该两相厌氧反应器结构简单合理，工作性能好，克服了厌氧反应器启动困难易于酸 化的缺陷，经零价铁强化的水解酸化出水提高了厌氧产甲烷菌对有机物的分解速度，使厌 氧产甲烷反应器稳定运行，抗冲击能力强，该系统的产酸能力及产甲烷能力较同类参比反 应器都有了显著地提升。
本发明共有附图3张，其中
图1是一种零价铁强化两相厌氧反应器结构示意图。图2是采用合成葡萄糖废水启动阶段进、出水化学需氧量(COD)变化对比曲线图。图3是采用合成葡萄糖废水启动阶段出水乙酸变化对比曲线图。图中1、厌氧水解酸化反应器，2、进水泵，3、零价铁填充层，4、调节池，5、循环泵， 6、厌氧产甲烷反应器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，一种零价铁两相厌 氧反应器，包括圆筒形的厌氧水解酸化反应器1、进水泵2、调节池4、循环泵5和厌氧产甲 烷反应器6，所述的厌氧水解酸化反应器1的下部通过进水管道与进水泵2连接，厌氧水解 酸化反应器1的上部出水管道与调节池4连接，循环泵5则将调节池4中的污水通过进水 管道输入至厌氧产甲烷反应器6 ；其特征在于在所述的厌氧水解酸化反应器1的中部设置 2 4个零价铁填充层3。所述的零价铁填充层3的最低处位于厌氧水解酸化反应器1有 效高度H的1/2处，零价铁填充层3的高度为厌氧水解酸化反应器1有效高度H的10% 15%，零价铁填充层3的底板和围壁上设有筛孔；在零价铁填充层3中装填有2/3高度的零 价铁粒状材料。图1所示的厌氧水解酸化反应器1的壳体采用有机玻璃制成，其内径为10cm，高为 25cm，有效容积为1. 8L。在厌氧水解酸化反应器1中部设有零价铁填充层3。污水通过进 水泵2及进水管道进入厌氧水解酸化反应器1，后经过零价铁填充层3。出水进入调节池4 后通过循环泵5打入厌氧产甲烷反应器6，其内径为10cm，高100cm，有效容积为7. 5L。本发明的工作过程如下污水a通过进水泵2进入厌氧水解酸化反应器1的底部， 在污水上升过程中与污泥中的生物体充分接触，后穿过零价铁填充层3到达出水口进入调 节池4，后厌氧水解酸化反应器1通过循环泵5进入厌氧产甲烷反应器6。经本发明处理合成葡萄糖废水的情况见图2和图3。图2中的横坐标为反应器稳 定运行的天数，纵坐标为COD值；其中五条曲线分别是进水、零价铁强化厌氧反应器水解酸 化段出水的COD值及产甲烷段出水COD值，和普通两相厌氧反应器水解酸化段出水的COD 值及产甲烷段出水COD值。图3中的横坐标为反应器稳定运行的天数，纵坐标为乙酸值；其 中二条曲线分别是零价铁强化厌氧反应器水解酸化段出水的乙酸值及普通两相厌氧反应 器水解酸化段出水的乙酸值。由图2-3可看出零价铁强化两相厌氧反应器的水解酸化段及 产甲烷段的COD去除能力均高于普通两相厌氧反应器的相应部分，同时零价铁强化两相厌 氧反应器的水解酸化段产乙酸量明显高于普通两相厌氧反应器水解酸化段。
权利要求
1.一种零价铁两相厌氧反应器，包括圆筒形的厌氧水解酸化反应器(1)、进水泵O)、 调节池G)、循环泵( 和厌氧产甲烷反应器(6)，所述的厌氧水解酸化反应器(1)的下部 通过进水管道与进水泵( 连接，厌氧水解酸化反应器(1)的上部出水管道与调节池(4) 连接，循环泵( 则将调节池(4)中的污水通过进水管道输入至厌氧产甲烷反应器(6)；其 特征在于在所述的厌氧水解酸化反应器(1)的中部设置2 4个零价铁填充层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种零价铁两相厌氧反应器，其特征在于所述的零价铁填 充层(3)的最低处位于厌氧水解酸化反应器(1)有效高度H的1/2处，零价铁填充层(3) 的高度为厌氧水解酸化反应器⑴有效高度H的10% 15%，零价铁填充层(3)的底板和 围壁上设有筛孔；在零价铁填充层(3)中装填有2/3高度的零价铁粒状材料。
全文摘要
本发明公开了一种零价铁两相厌氧反应器，包括圆筒形的厌氧水解酸化反应器、进水泵、调节池、循环泵和厌氧产甲烷反应器，所述的厌氧水解酸化反应器的下部通过进水管道与进水泵连接，厌氧水解酸化反应器的上部出水管道与调节池连接，循环泵则将调节池中的污水通过进水管道输入至厌氧产甲烷反应器；在所述的厌氧水解酸化反应器的中部设置2～4个零价铁填充层。本发明有效地强化了厌氧水解酸化池中有机物降解能力，并促进易于被后段产甲烷菌所利用的乙酸的形成，实现对水解酸化过程的调控。本发明结构简单合理，工作性能好，克服了厌氧反应器启动困难易于酸化的缺陷，产酸能力及产甲烷能力较同类反应器都有了显著地提升。
文档编号C02F3/28GK102120675SQ20111002669
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者全燮, 刘轶文, 孟旭升, 张耀斌, 赵智强, 陈硕 申请人:大连理工大学