[发明专利]一种三阶段三循环厌氧反应器

说明书

技术领域

本发明是一种用于处理如制浆造纸废水、制药废水等高浓度有机废水的厌氧反应器。属于环境工程技术领域。

背景技术

制浆造纸行业历来是我国工业废水和化学需氧量(COD)的排放大户，是进行污染排放控制的重点行业。据统计，2008年，造纸工业废水年排放量为49亿吨，占全国工业废水排放总量的17％，COD排放量占全国工业废水排放总量的32％，均居统计行业的第一位。制浆造纸技术和装备的迅速发展，制浆用水量已从传统的220立方米/吨浆下降到80立方米以下，国外先进水平更是达到清水用量10m³/t pulp以下。因此，虽然造纸工业污染排放的总量在逐年减少，但是排放的生产废水浓度却日趋升高，以化学机械浆生产废水为例，不同材种的CTMP/BCTMP废水污染特征存在较大的差异，由于节水措施的广泛应用，废水COD浓度一般都在4000mg/l以上，甚至高的COD已达到8000mg/l以上，且生产废水浓度波动较大，针叶木废水的可生化性较阔叶木明显要差，含有更多的难生物降解成份。另外一种典型化学机械浆为APMP，该工艺产生的废水浓度一般较高，COD浓度一般均高于6000mg/l，甚至高达1000mg/l以上。废水具有水温高、SS浓度高且波动较大，COD浓度高等特点。

在实际的运行过程中，目前一般采用UASB/IC/EGSB等反应器处理BCTMP废水，容积负荷一般在10-20kgCOD/m³.d，COD去除率普遍较低，仅为45％-60％左右，特别是处理含有对微生物有毒性的废水时，如针叶木材制浆溶出物(如RFA等)、制浆和漂白过程中加入化学药剂的残留物(如含硫化合物，DTPA等)以及H₂O₂等，对厌氧处理过程的产甲烷菌均有不同程度的抑制性或毒性，导致厌氧的处理效果很差，生产应用实践表明，厌氧处理系统一旦受到严重抑制，重新启动将费时费力。P-RC APMP废水厌氧处理的效率要高于同类材种的BCTMP废水，采用IC或EGSB反应器处理杨木P-RC APMP废水，一般容积负荷在20-30KgCOD/m³d，COD去除率55％-70％。

通过上面的阐述，可以认为化学机械浆废水在采用现有的厌氧技术进行处理时，取得了一定的效果，但也易出现一些难以克服的问题。研究发现，对于CTMP/BCTMP废水，由于在制浆过程中化学预浸段加入了亚硫酸钠等含硫化合物，这些物质的存在对厌氧生物代谢存在较强的抑制作用，特别是在当今废水浓度越来越高的背景下，该类抑制性物质在废水中的浓度也在相应增加，对厌氧发酵过程的抑制也更趋于严重和明显。另外废水中含有的树脂酸类物质，特别是针叶木制浆废水中含量较高，采用现有的厌氧技术往往处理效果不理想。对于P-RC APMP废水，具有COD浓度高、SS含量高、易酸化等特点，对厌氧反应器的缓冲能力要求很高，易出现厌氧器酸败或污泥流失等问题，最终影响到反应器的稳定运行和处理效率。

从反应器自身的角度分析，以近些年应用较为广泛的UASB、EGSB和IC反应器为例，UASB由于工程进水上升流速小，污泥床的膨胀状态不理想，易出现短流或沟流等问题，导致泥水混合效果较差；悬浮物容易积累在反应器内，从而降低了有效活性厌氧污泥的含量；面对冲击负荷时，毒性抑制耐受力差，易出现污泥流失、出水水质下降等情况。EGSB在整个反应器中保持了较高的水流上升流速(3m/h-10m/h)，在较高的负荷下处理高浓度废水时，产生的大量生物气使得在三相分离器处的流速相当高，在运行不稳定，进水SS含量高或出现冲击负荷的时候容易造成大量的厌氧污泥流失，导致系统内生物量减少，影响系统处理效果，这是EGSB在实际应用过程中出现的最为严重的问题。IC反应器结构复杂，制造及维护成本高，内循环管在运行过程往往会出现堵塞的现象，从而影响到内循环的效果，对进水的VFA要求控制严格等，均在一定程度上影响废水的处理效果，从而限制了它的应用范围。