食品,、生物,、化工等行業(yè)排放大部分廢水都屬于高濃度有機(jī)廢水,,利用常規(guī)的物化,、生化處理難達(dá)到處理目的,同時(shí)存在操作管理,,投資大,,運(yùn)行成本高等一系統(tǒng)問題。RL-IC厭氧反應(yīng)器對湖南啤酒廠的污水處理
啤酒廢水主要來自兩個(gè)方面,,一是大量的冷卻水,,二是大量的洗滌水、沖洗水,。主要包括:麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水,、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水,、麥槽水,、洗滌水、凝固物洗滌水,;糖化過程的糖化,、過濾洗滌水;發(fā)酵過程的發(fā)酵洗滌水,、過濾洗滌水,;罐裝過程洗瓶,、滅菌、破瓶啤酒及冷卻水和成品車間洗滌水,。由此可見,,啤酒廢水的特點(diǎn)是水量大,無毒有害,,屬高濃度有機(jī)廢水,。
內(nèi)循環(huán)(IC)厭氧反應(yīng)器是在上流式厭氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB)反應(yīng)器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高效反應(yīng)器,。其依靠沼氣在升流管和回流管間產(chǎn)生的密度差在反應(yīng)器內(nèi)部形成流體循環(huán),。內(nèi)循環(huán)提高了反應(yīng)區(qū)的液相上升流速,加強(qiáng)了廢水中有機(jī)物和顆粒污泥間的傳質(zhì),,使得處理同類廢水時(shí),,該反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷達(dá)到UASB反應(yīng)器的2~4倍。IC厭氧反應(yīng)器具有高徑比大,、上流速度快,、有機(jī)負(fù)荷高、傳質(zhì)效果好等優(yōu)點(diǎn),,其去除有機(jī)物能力遠(yuǎn)超過UASB等二代厭氧反應(yīng)器[3],,代表著當(dāng)今廢水處理領(lǐng)域厭氧生物反應(yīng)器的最高水平
IC厭氧反應(yīng)器由兩個(gè)UASB反應(yīng)器上下疊加串聯(lián)而成,其高度可達(dá)16~25m,,高徑比一般為4~8,,主要由5個(gè)部分組成:布水區(qū)、*反應(yīng)室,、第二反應(yīng)室,、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和出水區(qū),其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC工藝的核心結(jié)構(gòu),。IC厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如下,。
廢水首*入反應(yīng)器底部的混合區(qū),并與來自回流管的內(nèi)循環(huán)泥水混合液充分混合后進(jìn)入*反應(yīng)室進(jìn)行污染物的生化降解,,此處的COD容積負(fù)荷很高,,大部分進(jìn)水COD在此處被降解,并產(chǎn)生大量沼氣,。沼氣由下層三相分離器收集,,并沿著回流管上升。沼氣上升的同時(shí)把*反應(yīng)室的混合液提升至IC厭氧反應(yīng)器頂部的氣液分離器,,沼氣在此處與泥水分離并被導(dǎo)出反應(yīng)器,。泥水混合物則沿著回流管返回反應(yīng)器底部,并與進(jìn)水充分混合進(jìn)入*反應(yīng)室,形成內(nèi)循環(huán),。經(jīng)過*反應(yīng)室處理過的污水,,會(huì)自動(dòng)進(jìn)入第二反應(yīng)室繼續(xù)處理。產(chǎn)生的沼氣由第二反應(yīng)室的集氣罩收集,,通過提升管進(jìn)入氣液分離器,。第二反應(yīng)室中的混合液在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離,處理過的上清液由出水管排出,,沉淀的污泥可自動(dòng)返回到第二反應(yīng)室,。
1.2 IC厭氧反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)
IC厭氧反應(yīng)器*的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng),加強(qiáng)了廢水中有機(jī)物和顆粒污泥間的傳質(zhì),,從而大幅提高了反應(yīng)器的COD容積負(fù)荷,,IC厭氧反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷是普通UASB反應(yīng)器的3倍左右,同時(shí)反應(yīng)器在保證去除效果的條件下,,能達(dá)到較低的水力停留時(shí)間,。IC厭氧反應(yīng)器實(shí)際上是一種特殊的氣提式反應(yīng)器,其提升動(dòng)力源自反應(yīng)器中的自產(chǎn)沼氣,,這樣反應(yīng)器不必通過外力實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán),,節(jié)省了能耗。反應(yīng)器中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的形成使得反應(yīng)器內(nèi)*反應(yīng)室的實(shí)際水量遠(yuǎn)大于進(jìn)口水量,,內(nèi)循環(huán)水稀釋了進(jìn)水,,提高了反應(yīng)器的抗沖擊能力和酸堿調(diào)節(jié)能力。在處理相同的廢水時(shí),,IC厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷是普通UASB的4倍左右,,因此其所需的體積僅為UASB的1/4~1/3,利于節(jié)省基建投資,,而且IC厭氧反應(yīng)器具有很大的高徑比,,占地面積非常小。RL-IC厭氧反應(yīng)器對湖南啤酒廠的污水處理RL-IC厭氧反應(yīng)器對湖南啤酒廠的污水處理
2 IC厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)
由于目前國內(nèi)已建立了許多生產(chǎn)性UASB裝置,,所以可以采用UASB反應(yīng)器的顆粒污泥作為IC厭氧反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)的接種污泥。當(dāng)采用UASB反應(yīng)器的接種污泥作為IC厭氧反應(yīng)器的接種污泥時(shí),,則從UASB反應(yīng)器的顆粒污泥演變?yōu)镮C厭氧反應(yīng)器的顆粒污泥,,一般需要1~2個(gè)月的啟動(dòng)過程。丁麗麗等[4]采用UASB中的顆粒污泥接種IC厭氧反應(yīng)器處理人工合成廢水,,反應(yīng)器初次啟動(dòng)在40天內(nèi)完成,。王克浩等采用自行設(shè)計(jì)的一套IC厭氧反應(yīng)器裝置,接種啤酒廠生產(chǎn)廢水消化污泥,,采用人工配水對其進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)行,,歷時(shí)60天時(shí)間完成了反應(yīng)器的啟動(dòng)。IC厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間雖然比UASB要短,,但要達(dá)到反應(yīng)器內(nèi)部的無動(dòng)力內(nèi)循環(huán)仍然需要較長的時(shí)間?,F(xiàn)今,,如何快速地啟動(dòng)反應(yīng)器成為了學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。
3.1 處理酒精廢水
酒精是重要的化工原料,,廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè),、食品工業(yè)、日用化工,、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域,。隨著石油、煤炭等自然資源逐年減少,,且不可再生,,可替代能源的發(fā)展受到越來越多的關(guān)注。酒精燃料是一種可再生的清潔能源,,已成為*替代能源之一,。由此在生產(chǎn)酒精過程中產(chǎn)生的廢水也越來越多,傳統(tǒng)的厭氧工藝處理這類高濃度廢水效果不理想,。中糧生化(北海)能源有限公司采用荷蘭帕克IC反應(yīng)器處理木薯酒精廢液,,每天處理廢水3000m3,進(jìn)水COD在3萬~3.5萬mg/L,,COD去除率達(dá)到90%,。河南天冠燃料乙醇有限公司是一家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè),引進(jìn)了IC厭氧反應(yīng)器,,經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試,,使容積負(fù)荷達(dá)到了12kgCOD/m3·d,COD的去除率達(dá)到了93%,。
3.2 處理生物制藥廢水
隨著生物制藥行業(yè)的不斷發(fā)展和壯大,,生物制藥工業(yè)給環(huán)境帶來的壓力越來越突出,目前生物制藥工業(yè)是國家環(huán)境保護(hù)規(guī)劃重點(diǎn)治理的12個(gè)行業(yè)之一,。生物制藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水,,且成分復(fù)雜,有機(jī)污染物種類多,、濃度高,、色度深,處理難度大,,尤其是有的制藥廢水還含有生物毒性物質(zhì),,增加了生物制藥廢水的處理難度。皖北某公司將IC反應(yīng)器用于抗生素廢水的處理中,,取得了良好的效果,,IC反應(yīng)器對COD的平均去除率達(dá)到了78%,出水COD在2000mg/L以下,能滿足后續(xù)好氧和氣浮處理負(fù)荷的要求,,從而確保了整個(gè)廢水處理系統(tǒng)出水的達(dá)標(biāo)排放,。
3.3 處理造紙廢水
隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展,人們對紙張的需求日益增大,,使得全世界造紙工業(yè)得到迅猛發(fā)展,。但隨著紙張的產(chǎn)量和消費(fèi)的增加,造紙工業(yè)用水量和廢水排放量也隨之增加,。造紙工業(yè)廢水排放量大,,污染嚴(yán)重。造紙生產(chǎn)過程中,,采用不同的原料或加工工藝生產(chǎn)的紙漿,,其污染物發(fā)生量懸殊,各種制漿廢水中會(huì)有多種對生物有害物質(zhì),。在世界范圍內(nèi),,造紙工業(yè)水污染治理已經(jīng)成為造紙行業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn),也是造紙工業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵,。河南新密一家以廢舊紙板為原料生產(chǎn)瓦楞紙的造紙企業(yè)利用改進(jìn)型IC厭氧反應(yīng)器在常溫下處理造紙廢水,,經(jīng)過2個(gè)月的調(diào)試,反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷12kgCOD/m3·d,。進(jìn)水COD在10,000mg/L左右,,出水COD穩(wěn)定在1400mg/L左右。
3.4 處理啤酒廢水
啤酒廢水的高濃度部分來自糖化和發(fā)酵車間,,其高濃度部分COD濃度為2000~4000mg/L,。其低濃度部分的廢水量大,COD濃度僅為300~800mg/L,。啤酒廢水的BOD/COD值在0.7左右,,且不含明顯抑制厭氧微生物生長的物質(zhì),具有可生化性強(qiáng)等特點(diǎn),。
全球已建成的IC厭氧反應(yīng)器大部分用于處理啤酒廢水,。目前我國已有多家啤酒廠應(yīng)用了此工藝。IC厭氧反應(yīng)器和UASB反應(yīng)器處理啤酒廢水的對比情況見下表所示,。由表可見,,IC厭氧反應(yīng)器處理啤酒廢水的COD容積負(fù)荷可達(dá)15~30kg/m3·d,水力停留時(shí)間為2~4.2h,,去除率在75%以上,而處理啤酒廢水的UASB反應(yīng)器的COD容積負(fù)荷一般僅為4~7kg/m3·d,。