[发明专利]一种高负荷代谢调控生物反应器及废水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理领域，特别是涉及一种高负荷代谢调控生物反应器及采用该反应器进行废水处理的方法。

背景技术

丙烯酸生产过程中以及以丙烯酸为原料的生产过程中会产生大量含较高浓度丙烯酸或丙烯酸盐的废水。由于丙烯酸及其盐对微生物具有很高的毒性，直接进行生化处理，常出现污泥驯化速度慢、污泥易流失、处理出水水质不稳定等问题。

目前含丙烯酸废水多采用热力焚烧法等工艺进行处理。热力焚烧工艺即将含高浓度丙烯酸的废水经过气提塔浓缩后，在助燃压缩空气的帮助下呈雾状喷入废水焚烧炉，同时燃料气或燃料油也进入燃烧炉燃烧，燃烧气温度可达950℃，在950℃的高温下，废水中的有机物完全反应成为二氧化碳和水，处理效率很高。尽管如此，热力焚烧工艺基建投资大，消耗大量燃料气或燃料油，能耗及运行成本高，且当采用该工艺处理含丙烯酸盐的废水时，容易造成炉体腐蚀、管道堵塞，炉砖等需定期更换，进一步增加了运行成本。丙烯酸为可生物降解有机物，但由于丙烯酸(盐)的毒性很高，生物处理工艺通常需要将含丙烯酸(盐)废水用生活污水、冷却水等进行大量稀释后或处理出水大比率回流稀释后再进行处理，其缺点在于废水稀释浪费大量的冷却水，出水回流能耗高。而且由于丙烯酸(盐)对水处理微生物特别是产甲烷菌毒性很高，污泥驯化困难，反应器启动常常需要半年甚至一年以上，且易受到冲击负荷的冲击，严重影响生产装置的正常运行等。

因此含丙烯酸(盐)废水的处理一直是工业废水处理领域的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种处理含高浓度丙烯酸或丙烯酸盐废水的装置和方法，采用本发明的装置及方法处理含丙烯酸废水和含丙烯酸盐废水，其优点在于启动速度快、处理负荷高、运行稳定、处理成本低。

一种高负荷代谢调控生物反应器，所述高负荷代谢调控生物反应器为悬浮生长反应器或投加悬浮生物载体的复合生长反应器，包括：

双层筒状分离器，将所述高负荷代谢调控生物反应器分隔为反应区和沉淀区，所述反应区和所述沉淀区之间通过污泥回流缝连接，且所述沉淀区位于所述反应区的上部，在所述双层筒状分离器的下端连接有污泥抽吸挡板，在所述双层筒状分离器上设置有气泡分离夹层；

循环隔离筒，竖直设置在所述反应区内，将所述反应区分隔为所述循环隔离筒内部的气流搅拌循环稀释快速混合区和外部的高负荷代谢调控脱毒转化区；

曝气头，设置在所述循环隔离筒的底部；

在所述高负荷代谢调控生物反应器的顶部设置有反应器密封盖，底部设置有进水口及放空口，在所述高负荷代谢调控生物反应器的上部设置有出水口。

本发明所述的高负荷代谢调控生物反应器，其中，在所述反应器密封盖的顶部设置有单向阀排气口，所述高负荷代谢调控生物反应器还包括低氧尾气循环回曝气系统，包括：

反应器低氧循环气循环口，设置在所述高负荷代谢调控生物反应器的上部；

曝气鼓风机，通过第一管道与所述曝气头相连，通过第二管道连接新鲜空气进口，在靠近所述新鲜空气进口处的所述第二管道上设置有新鲜空气气量调节阀；

所述反应器低氧循环气循环口通过第三管道与所述第二管道相连通，在所述第三管道上设置有反应器低氧循环气气量调节阀。

所述低氧尾气循环回曝气系统可将反应器排出的低氧尾气循环回曝气系统。调节两个系统的曝气量可在保证反应器内混合条件的情况下，将反应器混合液氧化还原条件和污染物浓度控制在需要的范围，从而实现对微生物种群和代谢过程的调控，实现有毒污染物的选择性代谢转化；根据反应器进水丙烯酸盐浓度，反应器反应区水力停留时间控制在1h～12h，丙烯酸盐处理负荷最高可达160kg/m³.d(以丙烯酸计)。

本发明所述的高负荷代谢调控生物反应器，其中，所述气流搅拌循环稀释快速混合区和所述高负荷代谢调控脱毒转化区的体积比为1:2～1:10。

一种采用本发明所述的高负荷代谢调控生物反应器进行废水处理的方法，包括如下步骤：

(A)含高浓度丙烯酸或丙烯酸盐废水与采用反应器处理后的处理出水按照1:0～1:10的比例混合后，加入氮磷营养物质，再经酸或碱调节pH值至中性；

(B)步骤A出水采用高负荷代谢调控生物反应器进行预处理，使废水厌氧产甲烷抑制率以丙酸为底物降至10％以下，而BOD₅去除率在20％以下；

(C)步骤B出水补充铁、钴、镍微量元素后进行厌氧产甲烷处理；

(D)步骤C出水进行好氧生物处理。