專利名稱：零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于印染污染水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置及聯(lián)合水處理方法。
背景技術(shù)：
紡織印染行業(yè)是我國的重污染行業(yè)之一。印染廢水具有濃度和色度高、難降解、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)。厭氧-好氧兩級生物處理法是目前最常用的一種處理方法，具有運(yùn)行成本低、操作簡單并且能實(shí)現(xiàn)染料徹底降解等優(yōu)點(diǎn)。然而，當(dāng)染料濃度較高或水質(zhì)水量波動較大時，微生物的降解活性往往會受到抑制。尤其是近年來隨著新型染料的開發(fā)以及化學(xué)纖維織物技術(shù)的發(fā)展，各類難降解有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水，使其處理難度進(jìn)一步增大。因此，采用單純的生物處理方法很難取得令人滿意的效果。已有大量研究表明，生物與物化方法的合理聯(lián)合應(yīng)用能在一定程度上減輕這些不利因素影響，實(shí)現(xiàn)兩類方法的優(yōu)勢互補(bǔ)，從而有效促進(jìn)難降解有機(jī)廢水的處理。就印染廢水而言，零價鐵化學(xué)還原與好氧生物降解的兩級組合處理工藝已有大量研究并顯示了很好的處理效果。由于零價鐵本身是一種化學(xué)性質(zhì)活潑的還原性物質(zhì)，能直接通過化學(xué)反應(yīng)破壞偶氮鍵還原染料分子，因此，零價鐵還原可以替代厭氧生物處理段實(shí)現(xiàn)染料脫色，從而避免高濃度染料對厭氧微生物的抑制作用。但是，該工藝存在一個最大的問題是鐵的投加量較大，并且產(chǎn)生大量的鐵泥需要后續(xù)處理，從而增加了投資和運(yùn)行成本。由于目前厭氧段仍然是染料降解的限制性步驟并且厭氧生物脫色仍具有不可比擬的優(yōu)勢，因此今后印染廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢將不是徹底去除或取代掉厭氧生物處理步驟，而在于如何來有效提高這一生物過程的處理和轉(zhuǎn)化效率。目前在染料廢水厭氧生物降解過程的強(qiáng)化技術(shù)方面已有一些研究。例如超聲技術(shù)和電化學(xué)方法的應(yīng)用都能在一定程度上促進(jìn)染料生物降解過程，然而這些方法當(dāng)前仍存在能耗較高并且需要特殊反應(yīng)器裝置的缺點(diǎn)。目前，仍缺乏經(jīng)濟(jì)高效的染料廢水處理技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中染料廢水厭氧生物降解難以取得較好的效果等問題。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是—種零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，包括厭氧反應(yīng)器，所述厭氧反應(yīng)器下端設(shè)置進(jìn)水口，所述厭氧反應(yīng)器上端設(shè)置出水口，其特征在于所述厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水口通過進(jìn)水管路連通污染廢水，所述進(jìn)水管路上設(shè)置進(jìn)水泵；所述厭氧反應(yīng)器上端還設(shè)置供加料零價鐵的加藥管。優(yōu)選的，所述厭氧反應(yīng)器的出水口還設(shè)置循環(huán)管路連入進(jìn)水口 ；所述循環(huán)管路上設(shè)置回流泵。優(yōu)選的，所述厭氧反應(yīng)器外側(cè)設(shè)置若干個不同高度的取樣口。[0010]優(yōu)選的，所述厭氧反應(yīng)器為EGSB反應(yīng)器。本發(fā)明的另一目的在于提供一種零價鐵-厭氧生物聯(lián)合進(jìn)行水處理的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)構(gòu)建零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置后，啟動零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，從厭氧反應(yīng)器進(jìn)水口通入污染廢水；(2)在厭氧反應(yīng)器的加藥管加入零價鐵到反應(yīng)器中；(3)通過膨脹顆粒污泥床(EGSB)方式運(yùn)行或通過機(jī)械或水力攪拌的方式使零價鐵與顆粒污泥充分混合并吸附到顆粒污泥上后再進(jìn)行厭氧生物水處理的步驟。優(yōu)選的，所述步驟(1)中在啟動零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置前，先使用稀HCl 浸漬零價鐵去除零價鐵的表面氧化物。優(yōu)選的，所述步驟(2)中控制零價鐵的粒徑范圍在100-500 μ m內(nèi)。優(yōu)選的，所述步驟(3)中通過膨脹顆粒污泥床(EGSB)方式運(yùn)行時控制回流比在 200-300%。本發(fā)明針對當(dāng)前印染廢水生物處理技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種新的聯(lián)合工藝方法來強(qiáng)化染料的厭氧生物降解過程，從而提高染料脫色效率和工藝穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)印染廢水的經(jīng)濟(jì)高效處理。本發(fā)明可以用于處理印染廢水，本方買哪個利用零價鐵來強(qiáng)化染料的厭氧生物降解過程，從而實(shí)現(xiàn)印染廢水的經(jīng)濟(jì)高效處理，屬于廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。具體的，本發(fā)明通過零價鐵與厭氧微生物的協(xié)同作用，促進(jìn)染料脫色并提高工藝運(yùn)行穩(wěn)定性。本發(fā)明的零價鐵即為鐵粉。本發(fā)明在投加鐵粉前，用0. lmol/L的稀HCl浸泡鐵粉池，以去除表面的氧化鐵銹， 然后用清水清洗。將清洗后鐵粉在60真空干燥箱中烘池，然后放入用氮?dú)獗Ｗo(hù)的干燥器內(nèi)備用；投加時，通過反應(yīng)器頂部的開口將零價鐵將一定量的零價鐵粉迅速加入反應(yīng)器中； 反應(yīng)器啟動初期采用膨脹顆粒污泥床(EGSB)方式運(yùn)行(即通過部分回流反應(yīng)器出水，回流比200% 300% )或通過機(jī)械或水力攪拌的方式，提高反應(yīng)器內(nèi)流體的混合程度，使零價鐵與顆粒污泥充分混合并吸附到顆粒污泥上。針對印染廢水的性質(zhì)(COD、pH)和反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)，靈活控制零價鐵的粒徑、投加量和投加頻率。一般粒徑范圍在100-500 μ m為宜。初期需要投加量較大(每g污泥需投加約0. 4g零價鐵)，待零價鐵吸附到厭氧顆粒污泥中形成較穩(wěn)定的零價鐵-厭氧顆?；旌象w后，即可降低投加量和投加頻率。相比于傳統(tǒng)厭氧生物處理工藝，本發(fā)明進(jìn)行聯(lián)合水處理的工藝具有以下幾方面的優(yōu)勢第一、零價鐵能作為電子供體或提供電子供體參與染料的厭氧還原過程，提高降解效率；第二、零價鐵反應(yīng)過程中產(chǎn)生的0H—能起到pH緩沖作用，有效避免厭氧反應(yīng)器內(nèi)部出現(xiàn)酸化對厭氧微生物造成抑制；第三、零價鐵反應(yīng)產(chǎn)生的狗2+具有酶促作用，生成的1 2+/ 3+ 還可以作為電子媒介，有效促進(jìn)細(xì)菌對染料的還原；第四、狗3+的絮凝作用能改善厭氧污泥的絮凝性能，減少污泥流失，從而提高反應(yīng)器內(nèi)生物量；第五、厭氧出水中1 3+被空氣氧化為狗(OH)3，還能與染料分子發(fā)生混凝沉淀，進(jìn)一步凈化廢水。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提出的零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理方法具有簡單、經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)點(diǎn)。零價鐵的投加能有效促進(jìn)染料厭氧脫色效率和運(yùn)行穩(wěn)定性；并且由于各種鐵屑廢料經(jīng)過簡單加工和前處理即可應(yīng)用，且零價鐵投加量較少，因此只需增加少量的運(yùn)行成本即可取得顯著的提高效果。另外，該操作簡單方便，可直接應(yīng)用于現(xiàn)有的各種染料廢水生物處理裝置。因此，本方法在實(shí)際印染廢水處理方面有很好的應(yīng)用前景。不僅如此，本發(fā)明還可以拓展應(yīng)用于其他難降解廢水的生物處理工藝，對于各種有毒難降解廢水的經(jīng)濟(jì)高效處理也具有很好的參考價值。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為厭氧反應(yīng)器(EGSB反應(yīng)器主反應(yīng)筒)；2為進(jìn)水泵；3為加藥管；4為回流泵；5為反應(yīng)器取樣口 ；6為零價鐵粉末；7為厭氧顆粒污泥；11為反應(yīng)器進(jìn)水口 ；12為反應(yīng)器出水口 ； 13為進(jìn)水管路；14為循環(huán)管路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例如
圖1所示，該零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，包括厭氧反應(yīng)器1，所述厭氧反應(yīng)器1下端設(shè)置進(jìn)水口 11，所述厭氧反應(yīng)器1上端設(shè)置出水口 12，所述厭氧反應(yīng)器1的進(jìn)水口 11通過進(jìn)水管路13連通污染廢水，所述進(jìn)水管路13上設(shè)置進(jìn)水泵2 ；所述厭氧反應(yīng)器1 上端還設(shè)置供加料零價鐵的加藥管3。所述厭氧反應(yīng)器1的出水口 12還設(shè)置循環(huán)管路14 連入進(jìn)水口 11 ；所述循環(huán)管路14上設(shè)置回流泵4。所述厭氧反應(yīng)器1外側(cè)設(shè)置若干個不同高度的取樣口 5。所述厭氧反應(yīng)器1為EGSB反應(yīng)器。采用EGSB反應(yīng)器培養(yǎng)并運(yùn)行厭氧顆粒污泥，并直接往反應(yīng)器中投加零價鐵粉末。厭氧反應(yīng)器主體部分為有機(jī)玻璃筒狀結(jié)構(gòu)，筒體總高度90cm，主反應(yīng)筒內(nèi)徑為20cm，反應(yīng)區(qū)有效容積為12. 0L。 進(jìn)行水處理時，需要先構(gòu)建如
圖1所示的零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置后，啟動零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，從厭氧反應(yīng)器進(jìn)水口通入污染廢水；在厭氧反應(yīng)器的加藥管3加入零價鐵到反應(yīng)器中；通過膨脹顆粒污泥床(EGSB)方式運(yùn)行或通過機(jī)械或水力攪拌的方式使零價鐵6與顆粒污泥7充分混合并吸附到顆粒污泥上后再進(jìn)行厭氧生物水處理的步驟。在啟動零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置前，先使用稀HCl浸漬零價鐵去除零價鐵的表面氧化物，并控制零價鐵的粒徑范圍在100-500 μ m內(nèi)。方法中通過膨脹顆粒污泥床 (EGSB)方式運(yùn)行時控制回流比在200-300%。反應(yīng)器啟動過程中，進(jìn)水通過進(jìn)水泵2從反應(yīng)器底部進(jìn)水口 11進(jìn)入主反應(yīng)筒內(nèi)； 在厭氧反應(yīng)器1內(nèi)進(jìn)行充分反應(yīng)處理后進(jìn)入反應(yīng)器頂部，經(jīng)泥水分離后通過出水口 12，一部分出水直接排出，另一部分出水通過回流泵4從反應(yīng)器底部進(jìn)水口 11回流重新進(jìn)入主反應(yīng)筒內(nèi)繼續(xù)處理(厭氧反應(yīng)器1的初始回流比控制在200-300% )。零價鐵6從反應(yīng)器頂部的加藥管3直接加入，進(jìn)入主反應(yīng)筒后在上升流體的攪動下與厭氧顆粒污泥7充分混合并吸附在顆粒污泥7上。待厭氧顆粒污泥已吸附較多的零價鐵后(連續(xù)運(yùn)行約ld)，關(guān)閉回流泵4，停止回流，反應(yīng)器循環(huán)處理完成。此后的水處理可以采用UASB方式運(yùn)行，即完全依靠進(jìn)水水流和厭氧產(chǎn)氣的上升運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)部流體攪拌和混合。運(yùn)行過程中從取樣口 5取樣進(jìn)行污泥表征和水質(zhì)分析。反應(yīng)器穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行條件為污泥濃度(MLSS) ^ 10g/L, pH = 6. 5 7. 5，HRT =20h，溫度=30°C。進(jìn)水采用葡萄糖和甲基橙為碳源配制人工廢水，進(jìn)水COD濃度為5g/ L，甲基橙濃度500mg/L。在系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行后，往一個反應(yīng)器中加入取經(jīng)預(yù)處理的零價鐵粉40g，繼續(xù)連續(xù)運(yùn)行5d。在此期間內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)平均COD去除率達(dá)到95%，比未加零價鐵的反應(yīng)器的COD去除率提高了 5%，甲基橙脫色率接近100%，氣相中甲烷含量也比未加零價鐵的反應(yīng)器提高約3%，表明零價鐵的投加有利于提高反應(yīng)器內(nèi)厭氧微生物的反應(yīng)活性， 從而強(qiáng)化處理效果。但具體零價鐵的最佳投加量和最佳運(yùn)行條件尚需要進(jìn)一步優(yōu)化，以進(jìn)一步提高處理效果。上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，包括厭氧反應(yīng)器(1 )，所述厭氧反應(yīng)器(1)下端設(shè)置進(jìn)水口( 11 )，所述厭氧反應(yīng)器(1)上端設(shè)置出水口( 12)，其特征在于所述厭氧反應(yīng)器(1)的進(jìn)水口( 11)通過進(jìn)水管路(13)連通污染廢水，所述進(jìn)水管路(13)上設(shè)置進(jìn)水泵 (2)；所述厭氧反應(yīng)器(1)上端還設(shè)置供加料零價鐵的加藥管(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，其特征在于所述厭氧反應(yīng)器(1)的出水口(12)還設(shè)置循環(huán)管路(14)連入進(jìn)水口(11)；所述循環(huán)管路(14)上設(shè)置回流泵(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，其特征在于所述厭氧反應(yīng)器(1)外側(cè)設(shè)置若干個不同高度的取樣口( 5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，其特征在于所述厭氧反應(yīng)器(I)Segsb反應(yīng)器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種零價鐵-厭氧生物聯(lián)合處理裝置，包括厭氧反應(yīng)器(1)，所述厭氧反應(yīng)器(1)下端設(shè)置進(jìn)水口(11)，所述厭氧反應(yīng)器(1)上端設(shè)置出水口(12)，其特征在于所述厭氧反應(yīng)器(1)的進(jìn)水口(11)通過進(jìn)水管路(13)連通污染廢水，所述進(jìn)水管路(13)上設(shè)置進(jìn)水泵(2)；所述厭氧反應(yīng)器(1)上端還設(shè)置供加料零價鐵的加藥管(3)。通過投加零價鐵有效促進(jìn)染料厭氧脫色效率和運(yùn)行穩(wěn)定性；由于各種鐵屑廢料經(jīng)過簡單加工和前處理即可應(yīng)用，且零價鐵投加量較少，因此只需增加少量的運(yùn)行成本即可取得顯著的提高效果。
文檔編號C02F3/28GK202226717SQ201120382429
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者俞漢青, 李文衛(wèi), 趙進(jìn)保 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院