本发明专利技术涉及废水生物处理技术领域，具体地说是一种用零价铁提高ＵＡＳＢ产ＣＨ↓［４］作用及磷酸盐去除率的装置与方法。装置为ＵＡＳＢ反应器及水力循环路径，包括颗粒污泥床、三相分离器和水力循环装置。反应器主体及颗粒污泥床与水力循环装置连接成环形管路，水力循环装置和反应器主体及颗粒污泥床之间的管路上设有进水和配水装置，进水和配水装置１和水力循环装置２之间设有承装零价铁的零价铁容器７。方法：零价铁容器中添加零价铁量为１０－１００ｇ／ｌ；ＵＡＳＢ反应器的运行温在２５－３５℃或４５－５５℃稳定运行。本发明专利技术改进后的ＵＡＳＢ反应器ＣＯＤ去除效率平均提高６．５％，产甲烷能力提高１０．２％，且ＵＡＳＢ反应器磷酸盐的去除效率接近８０％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水生物处理
，具体地说是一种用零价铁提高 UASB产CH4作用及磷酸盐去除率的装置与方法。
技术介绍
随着工业化进程的不断加快以及经济的发展，大量未经处理的或处理 未达标的工、农业废水被排放到受纳水体中，引起了广泛而严重的水污染 问题。同传统的好氧生物处理方法和物理、化学处理方法相比，废水的厌 氧生物处理技术具有容积负荷高、设备结构简单、运行维护方便、占地面 积小、能耗低、剩余污泥少、产生可再生能源(CH4)等优点。该技术是去 除水体中有机污染物的有效途径，目前已在国内外工业和生活废水处理中 获得越来越广泛的应用。此外，厌氧生物处理技术还被认为是符合"可持 续发展原则"核心技术之一。厌氧生物处理工艺传统上称之为厌氧消化(anaerobic digestion, AD),也称污泥消化(sludge digestion)。厌氧生物处理的实质是指废 水中含有的复杂有机物(碳水化合物、蛋白质、脂类等)在厌氧条件下经 过多种微生物的协同代谢，最终被转化为CH,、 C02等。有机物的厌氧生物处理分为两个阶段水解阶段；产酸发酵阶段；产氢产乙酸阶段；产甲烷阶 段。产酸和产甲烷阶段。水解可以定义为复杂的非溶解性的有机物质在产 酸细菌胞外水解酶的作用下被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。 在厌氧消化过程中， 一些分子量较大的有机物如淀粉被淀粉酶分解为麦芽 糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解成短肽与氨基酸等。微生物(产酸发酵细 菌)在此阶段将水解产物一溶解性单体或二聚体形式的有机物转化为以脂 肪酸和醇为主的末端产物，同时产生新的细胞物质。产酸发酵速率较快， 末端产物主要有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、乳酸等脂肪酸。 此外，醇类、C02、 H2等也伴随产生。产氢产乙酸过程是将产酸发酵阶段产 生的两个碳以上的有机酸(乙酸除外)和醇转化为乙酸、C02、 H2等的过程， 并产生新的细胞物质。产甲垸阶段是由严格厌氧的产甲烷菌将乙酸、甲酸、 甲醇、甲胺和H2/C02等转化为CH4和C02的过程。上流式厌氧污泥床处理技术(UASB)是废水厌氧生物处理技术的典型 代表。自二十世纪70年代UASB技术被专利技术以来，通过不断改进而获得了 长足发展，近年来UASB技术已经成为国内外厌氧处理的主流技术之一。目 前世界各地已经有1300多座工程化的UASB反应器成功应用于各种浓度、多种类型的废水生物处理过程中，是应用最为广泛的厌氧生物反应器。 UASB技术的主要处理过程如下:待处理废水被引入UASB反应器的底部，向上流经由颗粒状或絮状污泥组成的污泥床，污水与污泥床相接触而发生 厌氧反应并产生沼气(主要为甲烷和二氧化碳)，所产沼气上升而引起污 泥床扰动并带动颗粒污泥上升，在三相分离器的作用下，颗粒污泥得以下 降，回到污泥床区域，从而形成颗粒污泥的内部循环，所产沼气经过三相分离器后被收集再利用，污水经处理后排出系统。 一般来讲，UASB反应器需要由一个水力循环装置来保持一个稳定的升流速度，从而得以形成并保持沉淀性能良好的颗粒污泥，这是正常运行UASB系统的一个关键。UASB系 统一般主要包括以下几部分进水和配水装置l、水力循环装置2、反应器 主体3禾n三项分离器4 (参见1)。M铁是地i;;i最为^^富且活性很强的金属元素之一。铁及其离子化合物作为絮凝剂、氧化还原反应催化剂已经被广泛用于水体修复和废水处 理领域。近些年来，应用零价铁栅或其他形式的元素铁去除地下水中的有 机氯污染物、重金属甚至是核废料污染物引起了科学界的广泛关注，虽然 其中的有机污染物被吸附、固定和降解的具体机理还不为人所熟知。此外， 零价铁(Fe8)可以作为电子供体，被许多微生物在污染物还原转化过程中 利用。因此，Fe"-微生物系统在污染的生物修复领域显露出越来越大的潜力。 产甲烷微生物的纯培养也可以利用Fe"作为唯一电子供体将C02还原为 CH4。在厌氧条件下，当Fe。浸没在水中时，Fe。会失去2e,形成Fe2+，水中 的H+得到电子后形成阴极H2，而H2可以被产甲烷微生物或其他能够代谢氢 的微生物不断利用而消耗，F^失电子的过程就会不断进行。换句话说，Fe° 的氧化过程同微生物产甲烷过程相耦联。这些噬氢微生物在铁电化学氧化 的过程中能够移除金属表面的氢保护层，发挥了去极化作用，使Fe。氧化持 续发生。目前UASB技术在其进一步广泛推广应用中尚有一些局限性，如在温 度较低、有机负荷较低或废水中难降解成分较多的情况下，其处理效率不 理想，此外，UASB反应器去除废水中的氮、磷等营养元素购能力不足。近 年来，各国科学家和技术人员分别从不同角度开展研究，以进一步提高上 流式厌氧污泥床的COD去除能力、产甲烷能力以及氮磷去除效率。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种用零价铁提高UASB产CH4作用及磷酸盐去除 率的装置与方法。为实现上述目的，本专利技术所釆用的技术方案为装置:UASB反应器水力循环路径包括反应器主体及颗粒污泥床、三相分 离器和水力循环装置，三相分离器、反应器主体及颗粒污泥床与水力循环装 置连接成环形管路，水力循环装置和反应器主体及颗粒污泥床之间的管路 上设有进水和配水装置，进水和配水装置1和水力循环装置2之间设有承 装零价铁的零价铁容器7。所述零价铁容器7的入口与水力循环装置2的出 水口相连，出口与进水和配水装置1的出水口相汇、与反应器主体及颗粒污泥床3的进口连接。方法零价铁容器中添加零价铁量为10-100g/l; UASB反应器的运行 温在25-35匸或45-55'C稳定运行。所述添加的零价铁为铁粉，可为微米级 铁粉或纳米级铁粉，其中微米级铁粉纯度>99%，粒径为0. 02 ~ 0. 10mm,比表 面积为0.7-1.0 mVg;纳米级铁粉纯度>99%，粒径为30~100nm,比表面 积为70 ~ 150 m2/g。 UASB反应器运行的有机负荷在0. 1-20. 0 kg/m3. d。本专利技术所具有的优点本专利技术在现有UASB反应器的水力循环路径中加入一个辅助装置一零价 铁容器，容器内放置铁粉。其通过在厌氧条件下零价铁对污水厌氧处理的 多种特殊加强效应，使UASB反应器的污水处理效率获得提高。添加零价铁 的方法对上流式厌氧污泥床工艺进行改进并达到提高反应器产甲垸能力、 提高COD去除能力以及磷酸盐去除能力。结果表明改进后的UASB反应器 可使处理C0D效率提高6. 5%,产甲烷能力提高10.2%,并且UASB反应器磷 酸盐的去除效率接近80%。这种改进对原系统的设备结构和运行条件影响很 小，成本增加也很小。附图说明图1为常规UASB反应器系统示意图。 图2为本专利技术UASB反应器系统示意图。 主要标号为l.进水和配水装置，2.水力循环装置，3.反应器主体及颗粒 污泥床，4.三相分离器，5.沼气收集装置，6.出水口， 7.零价铁容器。具体实施方式提高UASB反应器产甲烷作用及磷酸盐去除效率的装置。常规UASB反 应器水力循环装置2和反应器主体及颗粒污泥床3之间的管路上设有进水 和配水装置1,进水和配水装置1和水力循环装置2之间设有承装零价铁的 零价铁容器7。所述零价铁容器7的入口与水力循环装置2的出水口通过管 路相连，出口与进水和配水装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用零价铁提高ＵＡＳＢ产ＣＨ↓［４］作用及磷酸盐去除率的装置，ＵＡＳＢ反应器水力循环路径包括反应器主体及颗粒污泥床、三相分离器和水力循环装置，三相分离器、反应器主体及颗粒污泥床与水力循环装置连接成环形管路，水力循环装置和反应器主体及颗粒污泥床之间的管路上设有进水和配水装置，其特征在于：进水和配水装置（１）和水力循环装置（２）之间设有承装零价铁的零价铁容器（７）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：史荣久，徐慧，张颖，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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