[发明专利]电场强化两相厌氧反应器

说明书

技术领域

本发明是涉及一种外加恒压电场的厌氧有机污水生物处理一体化装置，用于处理含有高浓度硫酸盐的有机污染废水，具体来说是一种电场强化两相厌氧反应器。

技术背景

伴随着人类社会在近几个世纪的快速发展，大量的生产生活污水被排放出来，严重的影响了人类的生活质量；尤其是自19世纪工业革命以来，化工、制药、制革、造纸、发酵、食品加工和采矿等领域的生产过程中在排放出大量有机污染物的同时，高浓度硫酸盐废水也由此产生。高浓度的硫酸盐有机废水严重破坏了各类生态环境，硫酸盐废水会使受纳水体酸化，危害水生生物；排人农田会破坏土壤结构、使土壤板结，减少农作物产量及降低农产品品质；在厌氧条件中硫酸还原菌作用下会产生H₂S，H₂S不仅是大气恶臭的主要物质，而且能够腐蚀处理设施和排水管道，更会使得厌氧废水处理的副产品——沼气质量大幅度下降以及抑制硫酸盐还原菌的生长。目前，我国很多城市的地下水已经受到不同程度的硫酸盐污染，早在1988年第五届国际厌氧消化会议和1991年国际水污染研究及控制协会东京会议上，就曾两次将硫酸盐废水治理工艺作为专题研讨。

使用厌氧法处理高浓度有机废水是目前最为经济高效的方法，但是在有大量硫酸盐存在的情况下，传统厌氧系统受到硫酸盐还原菌对产甲烷菌的基质竞争性抑制和SO₄^2-还原产生H₂S的毒性抑制作用，处理效率低，甚至不能正常运行。

采用气提吹脱的方法去除SO₄^2-还原产生H₂S是提高厌氧系统处理效率的关键之一。单相厌氧吹脱工艺是在单相厌氧处理系统中安装惰性气体吹脱装置，将H₂S不断地从反应器中吹脱掉，从而改善反应器的运行性能，但在反应器内持续吹脱不利于正常的厌氧消化反应及颗粒污泥的形成，且没有克服硫酸盐还原菌对产甲烷菌的基质竞争性抑制作用。

两相厌氧工艺促使微生物的产酸作用和硫酸盐还原作用在酸化单元中进行，产甲烷作用在甲烷化单元中进行，避免了硫酸盐还原菌和产甲烷菌之间的基质竞争问题。但酸化单元中由于没有产甲烷过程带来的气体扰动作用，H₂S不易溢出，因此硫化物浓度很高，使微生物受到毒性抑制作用。并且酸化单元中硫酸盐还原通常不彻底，仍有大量硫酸盐流入甲烷化单元，使产甲烷过程受到不利影响。从两相反应器的机构来看，酸化与甲烷化反应器多数都为分体式，此种方式占地面积大，两反应体之间增加管道、动力设备连接，设备费用将会增加；开发节能降耗的反应器更为可取。

中国专利“一种电场反应装置”(公开号为CN201244477Y)采用的电场两极分布在反应器的两边侧壁，并且电极为单电极或多块极板组合而成，这样的极板分布方式使反应区内的电流不能够均匀分布，影响处理效果。该发明采用恒压电场和高效的厌氧反应器工艺相结合，通过加大酸化反应室中的水力流速来提高处理效率，因为水力上升流速的提高有利于硫酸盐还原菌和产甲烷菌对底物的吸收，促进硫酸还原和产甲烷反应，且更强的水力扰动也有利于H₂S从水中溢出。但是，H₂S浓度依然很高，基质竞争的问题也没有得到解决，水力上升流速的加快就会引发酸化阶段停留时间的降低，高负荷的硫酸盐废水将不能很好的去除，并且相关研究已经表明利用氢气的硫酸盐还原菌对于最容易利用的底物-氢气，尚需要较长的还原速率，更别说其他类型的硫酸盐还原菌。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一体化的两相厌氧生物处理反应器，该反应器不仅占地面积小，能耗低，而且使厌氧反应的效率大大提高。

本发明所述的电场强化两相厌氧反应器，它包括罐体，罐体内部由下至上分别为污泥沉淀区、酸化反应室和甲烷化反应室，罐体底部接有污泥输出管，污泥输出管与污泥沉淀区连通；罐体顶部设有气液分离器，气液分离器下部设有回流管，该回流管伸入罐体中并连接设在酸化反应室底部的布水器；气液分离器两侧接有提升管，该提升管伸入罐体并连接两个三相分离器，两个三相分离器分别设在酸化反应室顶部和甲烷化反应室顶部；在罐体侧壁设有进气管和进水管，进气管和进水管也连接布水器，在酸化反应室上下两侧分别设有负电极板和正电极板，正、负电极板通过导线与罐体外的恒流电压源相连以形成恒压电场；甲烷化反应室和酸化反应室之间以污泥截留层分隔，在罐体的顶部内缘上设置出水槽，出水管与出水槽连通并伸出罐体。