申请日2011.11.10
公开(公告)日2015.05.13
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明涉及一种纤维乙醇废水的厌氧生化处理方法，在厌氧生化处理条件下对纤维乙醇废水进行处理，厌氧生化处理反应器中设置铁质填料。纤维乙醇废水厌氧生化处理的条件为：进水SO42-浓度为1000~5000mg/L，COD浓度为10000~40000mg/L，COD/SO42-比值为4~10，回流比为1：1~3：1;控制反应器内温度为35±5℃，pH的范围在6.5~7.5之间，氧化还原电位ORP在-380mV～-420mV之间。与现有技术相比，本发明方法在有效脱除硫酸根的同时，对纤维乙醇厌氧生化处理过程不产生不利影响。
权利要求书
1.一种纤维乙醇废水的厌氧生化处理方法，在厌氧生化处理条件下对纤维乙醇废水进行处理，其特征在于：厌氧生化处理反应器中设置铁质填料，铁质填料以单质铁制成;纤维乙醇废水厌氧生化处理的条件为：进水SO42-浓度为1 000~5 000 mg/L，COD浓度为10 000~40 000 mg/L，COD/SO42-比值为4~10;回流比为1：1~3：1;控制反应器内温度为35±5℃，pH的范围在6.5~7.5之间，氧化还原电位ORP在-380mV～-420mV之间;设置的铁质填料采用θ环型铁质填料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：纤维乙醇废水是以纤维素为原料生产纤维乙醇过程产生的废水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：θ环型铁质填料的外径为 4～8 mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：铁质填料装填生化反应器容积的1%～20%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：铁质填料装填生化反应器容积的5%～10%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：厌氧生化处理反应器内底部设置布水器，废水及循环水从布水器进入厌氧生化处理反应器中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：厌氧生化处理反应器内上部设置三相分离器。
说明书
纤维乙醇废水的厌氧生化处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种高硫酸盐纤维乙醇生产废水的生化处理方法和厌氧生化处理反应器。
背景技术
采用厌氧法处理高浓度硫酸盐有机废水时，由于硫酸盐还原反应的介入，其产物H2S、HS-和S2-等会对厌氧产甲烷菌产生严重抑制作用，使产气量下降甚至系统崩溃。纤维乙醇生产废水属于一种含有高浓度硫酸盐、高固体悬浮物的酸性有机废水，一般采用厌氧-好氧联合工艺进行生化处理。因此，能否除去废水中高浓度硫酸根将成为厌氧工艺是否正常运行的关键。
目前，脱除硫酸根的技术方法主要有BaC12法、CaC12法及冷冻法。BaC12法是工业应用最广泛的化学除硫酸根的方法，其工艺操作简单、去除效果好，但BaC12具有较强的毒性、贮存条件要求高、使用成本高等缺点。CaC12法由于硫酸钙的溶度积较大，去除硫酸根时的效果较氯化钡法差，且残存大量钙离子对厌氧微生化反应有抑制作用，生成的钙垢极易阻塞管路。冷冻法脱除硫酸根的能耗很高，目前工业应用极为少见。近几年，人们开发出了离子交换法、膜分离法及吸附法等，但这些方法多用于氯碱废水中硫酸根的脱除，在纤维乙醇废水处理领域的应用研究报道极少。
针对以上问题，国内外开展了大量的研究。许多研究多将混凝工艺作为纤维乙醇废水厌氧生化处理的前端工艺，处理后废水的可生化性虽然提高，但混凝无法去除废水中溶解性的硫酸根，而且加入的混凝剂如铝盐、铁盐，其阴离子也会增加对厌氧微生物的毒害。
CN1089579A提出一种能克服高浓度硫酸根对沼气发酵毒害的方法，在沼气发酵装置前设置装满铁刨花的池子，通过控制废水的流量，先使铁刨花接触空气，氧化生成Fe2+，再将溶解于废水中，满足沼气发酵的需要。该方法虽然结构简单，但铁刨花与空气接触，快速产生的铁锈造成铁屑间的粘连、堵塞，使污水短流，降低污水处理效率。此外，在操作过程中需要频繁调节水量以控制Fe2+的浓度，运行管理较为繁琐。生成Fe2+的过程中，需要引入空气，对后续的厌氧发酵过程有明显的不利影响。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种高效脱除硫酸根的纤维乙醇生产废水的处理方法，在有效脱除硫酸根的同时，对纤维乙醇厌氧生化处理过程不产生不利影响。
本发明纤维乙醇废水的厌氧生化处理方法包括如下过程：在厌氧生化处理条件下对纤维乙醇废水进行处理，厌氧生化处理反应器中设置铁质填料。
本发明方法中，纤维乙醇废水是以各种来源的纤维素为原料生产纤维乙醇过程产生的废水。纤维乙醇废水厌氧生化处理的条件一般为：进水SO42-浓度为1 000~5 000 mg/L，COD浓度为10 000~40 000 mg/L，COD/SO42-比值为4~10，回流比为1：1~3：1，当COD/SO42-<2时，硫酸根去除率明显下降。控制反应器内温度为(35±5)℃，pH的范围在6.5~7.5之间，氧化还原电位ORP在-380mV～-420mV之间。
本发明方法中，厌氧生化处理反应器中设置的铁质填料以单质铁制成，形状任意，优选为θ环型铁质填料，θ环型铁质填料的外径一般为4~8 mm。铁质填料一般可以装填生化反应器容积的1%～20%，优选为5%～10%。θ环型铁质填料通过切割和卷制而成，具有较大的比表面积和空隙率，在水流的作用下易于流化，也可与其他填料混合添加。
本发明方法中，厌氧生化处理反应器可以采用本领域中常规的反应器结构。一种具体的厌氧生化处理反应器中，在厌氧生化处理反应器内底部设置布水器，废水及循环水从布水器进入厌氧生化处理反应器中;循环水引自厌氧生化处理反应器的中上部，循环水的引入有利于铁质填料处于流化状态;厌氧生化处理反应器顶部设置气相排出管路;厌氧生化处理反应器上部设置处理后出水管路;厌氧生化处理反应器内上部设置三相分离器，三相分离器可以采用本领域常规结构。三相分离器由沉淀区、集气罩和气封组成，气体被分离后进入集气罩，固液混合液在沉淀区进行固液分离，下沉的固体靠重力由回流缝返回反应区，从而达到三相分离的效果。
本发明方法中，厌氧生化处理反应器的附属部分包括废水回流系统和在线监测系统。废水回流系统将反应器中上部的出水经蠕动泵回流至调节池，与进水混合后经布水器进入反应区，其目的是提高通过铁质填料的过水速度，从而增强溶Fe2+的效果。同时，较快的上流速度可以提高反应器下部污泥区的膨胀效果，提高废水与污泥和填料的接触。在线监测系统包括加热器、pH/ORP测量仪表和湿式流量计等，可精确显示厌氧反应器的温度、pH、氧化还原电位以及产气量是否在正常范围之内。
本领域一般认为，厌氧生化处理过程由于体系中无氧，因此无法完成单质铁生成铁离子的反应过程。但经过研究发现，纤维乙醇厌氧发酵体系虽然处于厌氧环境，但在反应体系中可以将单质铁转化为FeS沉淀，从而避免了厌氧发酵过程产生的硫化氢对生化处理的影响。本发明利用该发现，设计了纤维乙醇废水的厌氧生化处理方法，有效脱除了硫酸根，同时对厌氧发酵过程不产生不利影响，获得了良好的处理效果。本发明操作方便，运行成本低，硫酸根去除效果好。
