设置铁碳填料层的UASB厌氧反应器的制作方法

设置铁碳填料层的uasb厌氧反应器
技术领域
1.本实用新型涉及废水处理厌氧生物反应器技术领域，具体为设置铁碳填料层的uasb厌氧反应器。


背景技术：

2.工业废水具有高浓度、难降解、水质波动大等特点，且随着社会经济发展，在废水总量中占比有逐渐趋势。由于这类废水可生化性差，直接采用生物处理技术往往难以达到出水要求，往往需要辅助以物化预处理技术。
3.铁碳微电解法是高浓度、难降解工业废水的常用物化预处理技术之一。微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2v电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除，为了增加电位差，促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：
4.阳极(fe):fe-2e
→
fe2+,
5.阴极(c):2h++2e
→
2[h]
→
h2,
[0006]
反应中，产生的了初生态的fe2+和原子h，它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。但是常规的铁碳微电解法在实际运用中也存在着填料板结、填料钝化、出水返色、药剂费用高、污泥产量大等弊端。
[0007]
而升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge bed，简称uasb)，是由荷兰的lettinga教授等在20世纪70年代开发的高效厌氧生物反应器。反应器工作时，污水经过均匀布水进入反应器底部，污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。
[0008]
反应器工作时，污水经过均匀布水进入反应器底部，污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。在反应器的底部有一个高浓度(可达100～150g/l〉、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里被转化为ch4和co2；由于气态产物(消化气)的搅动和气泡黏附污泥，在污泥层之上形成一个污泥悬浮层；反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离；被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层，出水则从澄淸区流出。由于在反应器内可以培养出厌氧颗粒污泥，使反应器的负荷很大，对一般的高浓度有机污水，当水温在30摄氏度左右时，负荷可达10到30kgcod/(m3
·
d)。
[0009]
在实际处理中,厌氧很容易受到操作条件的影响而导致处理效率下降甚至失败。
[0010]
从内部反应机理上来说，主要原因是在厌氧系统中的两个阶段——酸化与产甲烷代谢速度不同,前者进行较快、对环境变化不敏感,而后者进行较慢且容易受到操作条件影响，两个过程代谢的失调将导致有机酸的积累,进一步破坏系统平衡。从外部反应条件上来说，尤其是在处理工业废水时，来水的水质波动范围大、有毒有害物质及难降解物质浓度升
高等，均是导致处理效率下降甚至失败的因素。


技术实现要素：

[0011]
本实用新型的目的在于提供设置铁碳填料层的uasb厌氧反应器，以解决填料板结、填料钝化、出水返色、药剂费用高、污泥产量大等弊端及来水的水质波动范围大、有毒有害物质及难降解物质浓度升高导致处理效率下降的问题。
[0012]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：设置铁碳填料层的uasb 厌氧反应器，包括：反应器罐体、进水布水系统、污泥流化区、铁碳填料区、三相分离器、出水系统、废气收集系统、进水泵、循环泵，进水布水系统、进水泵及循环泵之间连通。
[0013]
优选的，所述铁碳填料区底部设置有支撑板，支撑板上端铁碳填料区内填充有铁碳填料。
[0014]
优选的，所述铁碳填料经过高温烧结，铁和碳融合为一体呈蜂窝状结构，传统的填料是将铁屑、碳粉、粘合剂等物质混合锻压成型，理论上将铁、碳融合为一体，物理强度较高，比传统工艺使用时间长，但因粘合剂种类繁多，随水流进入系统后会形成二次污染，长时间在酸性废水中运行会使粘结力降低，填料会散开，会出现板结、钝化现象，本新型铁碳填料利用原电池原理，在铁、碳中添加多种催化剂，压制成型，然后采用1300摄氏度高温烧结高温微孔活化技术，进行固相烧结而成的高效规整化填料，解决了传统微电解污水处理工艺填料板结、钝化及需活化、更换等难题和弊端，并具有持续高活性铁床优点，铁碳填料作为一种强还原介质，设置在uasb厌氧反应器内，有助于降低氧化还原电位，提高厌氧反应器的处理性能；
[0015]
优选的，同时，铁碳填料可以有效缓解水解酸化过程产生的有机酸的影响，稳定系统ph，为产甲烷菌提供稳定的厌氧反应环境，保证厌氧反应的持续稳定进行。
[0016]
优选的，所述铁碳填料规格16至25毫米，所述铁碳填料起始填充高度为反应器罐体总高度的、三分一处，填充高度为反应器罐体总高度的八分之一到十分之一。
[0017]
优选的，所述支撑板采用耐腐蚀玻璃钢格栅板，支撑板厚度为25毫米，栅格规格12毫米方孔，采用耐腐蚀玻璃钢格栅板大大减少了钢材防腐工作，减少了施工难度。
[0018]
优选的，所述循环泵的进水口设在铁碳填料上方，循环泵的设置能够对铁碳填料区铁碳填料进行冲洗，避免污泥淤塞铁碳填料。
[0019]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0020]
1.本实用新型将传统的uasb厌氧与微电解技术相耦合，一定程度上减少了废水物化预处理的投资。
[0021]
2.本实用新型采用新型铁碳填料，解决了传统微电解污水处理工艺填料板结、钝化及需活化、更换等难题和弊端，并具有持续高活性优点。
[0022]
3.本实用新型铁碳填料作为一种强还原介质，设置在uasb厌氧反应器内，有助于降低氧化还原电位，提高厌氧反应器的处理性能；同时，铁碳填料可以有效缓解水解酸化过程产生的有机酸的影响，稳定系统ph，为产甲烷菌提供稳定的厌氧反应环境，保证厌氧反应的持续稳定进行。
[0023]
4.本实用新型增强了uasb厌氧反应器在处理高浓度、难降解、来水水质波动大的工业废水的处理效果，提高了uasb厌氧反应器进水硫酸盐浓度上限。
[0024]
5.本实用新型循环泵对铁碳填料进行冲洗，能够避免污泥淤塞铁碳填料。
附图说明
[0025]
图1为本实用新型整体结构示意图；
[0026]
图中：1反应器罐体、2进水布水系统、3污泥流化区、4铁碳填料区、5 三相分离器、6出水系统、7废气收集系统、8进水泵、9循环泵、10铁碳填料、11支撑板。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]
实施例1
[0029]
请参阅图1，图示中的设置铁碳填料层的uasb厌氧反应器，包括：反应器罐体1、进水布水系统2、污泥流化区3、铁碳填料区4、三相分离器5、出水系统6、废气收集系统7、进水泵8、循环泵9。
[0030]
铁碳填料区4底部设置有支撑板11，支撑板11上端铁碳填料区4内填充有铁碳填料10。
[0031]
铁碳填料10经过高温烧结，铁和碳融合为一体呈蜂窝状结构，传统的填料是将铁屑、碳粉、粘合剂等物质混合锻压成型，理论上将铁、碳融合为一体，物理强度较高，比传统工艺使用时间长，但因粘合剂种类繁多，随水流进入系统后会形成二次污染，长时间在酸性废水中运行会使粘结力降低，填料会散开，会出现板结、钝化现象，本新型铁碳填料10利用原电池原理，在铁、碳中添加多种催化剂，压制成型，然后采用1300摄氏度高温烧结高温微孔活化技术，进行固相烧结而成的高效规整化填料，解决了传统微电解污水处理工艺填料板结、钝化及需活化、更换等难题和弊端，并具有持续高活性铁床优点，铁碳填料10作为一种强还原介质，设置在uasb厌氧反应器内，有助于降低氧化还原电位，提高厌氧反应器的处理性能；
[0032]
同时，铁碳填料10可以有效缓解水解酸化过程产生的有机酸的影响，稳定系统ph，为产甲烷菌提供稳定的厌氧反应环境，保证厌氧反应的持续稳定进行。
[0033]
铁碳填料10规格16至25毫米，铁碳填料10起始填充高度为反应器罐体1总高度的、三分一处，填充高度为反应器罐体1总高度的八分之一到十分之一。
[0034]
本反应器使用时：通过在反应器罐体1内部设置铁碳填料区4，通过铁碳填料10将传统的uasb厌氧与微电解技术相耦合，一定程度上减少了废水物化预处理的投资；同时本实用新型的铁碳填料10，解决了传统微电解污水处理工艺填料板结、钝化及需活化、更换等难题和弊端，并具有持续高活性铁床优点且铁碳填料作为一种强还原介质，设置在uasb厌氧反应器内，有助于降低氧化还原电位，提高厌氧反应器的处理性能以及铁碳填料可以有效缓解水解酸化过程产生的有机酸的影响，稳定系统ph，为产甲烷菌提供稳定的厌氧反应环境，保证厌氧反应的持续稳定进行，综合以上增强了uasb厌氧反应器在处理高浓度、难降解、来水水质波动大的工业废水的处理效果，提高了 uasb厌氧反应器进水硫酸盐浓度上
限。
[0035]
实施例2
[0036]
请参阅图1，本实施方式对于实施例1进一步说明，图示中设置铁碳填料层的uasb厌氧反应器，包括：反应器罐体1、进水布水系统2、污泥流化区3、铁碳填料区4、三相分离器5、出水系统6、废气收集系统7、进水泵8、循环泵9。
[0037]
铁碳填料区4底部设置有支撑板11，支撑板11上端铁碳填料区4内填充有铁碳填料10。
[0038]
循环泵9的进水口设在铁碳填料10上方，循环泵9的设置，能够对铁碳填料区4铁碳填料10进行冲洗，避免污泥淤塞铁碳填料10。
[0039]
本实施方案中，在循环泵9的运转时，进水泵8停止运转，然后循环泵9 将通过铁碳填料10处理后的水从铁碳填料区4上方抽出，然后经管道输送对对铁碳填料区4下端进行冲洗，避免污泥淤塞铁碳填料10。
[0040]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0041]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。