一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置

摘要

本发明公开了一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置，其属于水处理技术领域；本发明的ABR厌氧装置的不同格室中设置生物载体填料层，填料层部分除生物载体填料外，还在生物载体填料层内装载零价铁，反应期内投加高效微生物菌剂，其中，化工废水进入所述ABR厌氧装置内，先后流经各个反应室，依次经过填料层后，最终出水；本发明的装置不仅可以为ABR厌氧反应器中的厌氧微生物提供电子，还可以为协同体系维持稳定的pH环境，提高ABR厌氧装置对化工废水中难降解有机物的分解速度，具有操作简单、出水水质稳定、处理效率高、适应性强、运行稳定等优点，具有广阔的应用前景。

权利要求

1.一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置，其特征在于，所述的装置内部设置ABR厌氧装置降格室（6）以及ABR厌氧装置上格室；所述的ABR厌氧装置上格室设置若干，装置内部ABR厌氧装置上格室之外的即为ABR厌氧装置降格室（6）；所述的ABR厌氧装置上格室通过ABR厌氧装置折流板（1）与填料格栅板（14）组成，若干的ABR厌氧装置上格室之间为独立的串联状态；在ABR厌氧装置上格室的内部设置多层填料层，所述的多层填料层自填料格栅板（14）向上依次为：大颗粒生物活性炭层（13）、第一小颗粒生物活性炭层（12）、第一零价铁填料层（11）、第二小颗粒生物活性炭层（10）、第二零价铁填料层（9）、第三小颗粒生物活性炭层（8）、第三零价铁填料层（7）；废水自装置的进水端开始依次经过设置的ABR厌氧装置降格室（6）、串联设置的首个ABR厌氧装置上格室的多层填料层，从底部向上再进入串联设置的下一级ABR厌氧装置降格室（6）和ABR厌氧装置上格室，最终至出水端；所述的ABR厌氧反应器接种微生物菌种至填料层整体，微生物在填料表层形成生物膜；

所述的装置利用废水依次通过降格室进入上格室底部，然后穿过填料层，从下至上逐一穿过大颗粒生物活性炭填料层、小颗粒生物活性炭层、零价铁层、小颗粒生物活性炭层、零价铁层，在ABR厌氧反应器内填料层设置零价铁层，不仅仅是两种填料的简单叠加，而是零价铁作用与厌氧作用形成的耦合作用：铁的作用与ABR厌氧中的酸化作用耦合；铁的还原作降低ABR厌氧装置内的氧化还原电位，增强厌氧作用环境，有利于厌氧微生物进行厌氧反应；铁的絮凝作用有利于吸附污水中的重金属和有毒悬浮污染物；生物铁的酶促进作用，促进微生物酶的活性，从而增强功能微生物对污染物的降解性能；

所述的填料层中，所述的大颗粒生物活性炭层（13）的直径为20 30mm，厚度为反应器高~

度的3 5%；所述的第一小颗粒生物活性炭层（12）、第二小颗粒生物活性炭层（10）、第三小颗~

粒生物活性炭层（8）的颗粒直径为1 6目，厚度均为反应器高度的3 8%；所述的第一零价铁~ ~

填料层（11）、第二零价铁填料层（9）、第三零价铁填料层（7）的厚度均为反应器高度的1 2%。

~

2.根据权利要求1所述的一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置，其特征在于，所述的ABR厌氧装置降格室（6）的宽度小于ABR厌氧装置上格室的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置，其特征在于，微生物菌种为复合微生物菌由氧化葡糖杆菌、发酵乳杆菌、短乳杆菌、藤黄微球菌、晕轮微球菌、产碱假单胞菌、致金假单胞菌、绿叶假单胞菌、硝酸还原假单胞菌、核黄素假单胞菌、恶臭假单胞菌、敏捷假单胞菌中的四种或四种以上复合。

4.根据权利要求1所述的一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置，其特征在于，所述的零价铁填料层内填充物为刨花铁、铸铁屑。

说明书

一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置

技术领域

[0001] 本发明属于工业废水治理技术领域，特别是微生物处理废水领域，具体为一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置。

背景技术

[0002] 厌氧折流反应器（ABR）是一种新型高效厌氧反应器，其特点为内置竖向，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统，其中的污
泥可以是以颗粒化形式或以絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反
应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。

[0003] ABR的两个突出特点：一是由于上下折流板的阻挡和分隔作用,使水流在不同隔室中的流态呈完全混合态(水流的上升和产气的搅拌作用)，而在反应器的整个流程方向则表
现为推流态。这种局部为完全混合，整体为推流的流态系统，确保了基质与微生物的完全混
合，同时保证了较大的传质推动力，是一种极佳的流态。另一特点是，水流方向形成依次串
联隔室，微生物种群沿长度方向，不同隔室实现产酸和产甲烷相的分离，这种分离为各隔室
的优势种群营造了各自适宜的环境,如PH、氢分压等，实现了处理功能的协调配合，从而利
于整个体系的高效、稳定运行。

[0004] 厌氧生物处理技术在污水处理中得到了广泛应用，其经济、无二次污染的优点得到了大众的认可，现有技术是通过向ABR厌氧反应器内投加铁系絮凝剂强化ABR厌氧装置内
微生物达到处理复杂废水的目的，或者通过将UASB厌氧反应器内设置零价铁填料层强化
UASB厌氧反应器，但都没有解决以下的技术问题：生物处理效率不稳定且周期长、反应器启
动时间较长、污泥颗粒化难以形成的问题厄待解决。

发明内容

[0005] 本发明针对现有技术中存在的问题，通过在ABR厌氧反应器的填料层内设置零价铁填料层，利用零价铁的还原性、强化酶活性和絮凝吸附的性质强化ABR厌氧装置内微生物
性能，能够有效解决ABR厌氧反应器长期运行后，又有化工废水中有毒有害物质的累积对反
应器内微生物产生毒害作用，能够处理难降解化工废水，具有较好的效果。

[0006] 本发明是这样实现的：

[0007] 一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置，其特征在于，所述的装置内部设置ABR厌氧装置降格室以及ABR厌氧装置上格室；所述的ABR厌氧装置上格室设置若干，
装置内部ABR厌氧装置上格室之外的即为ABR厌氧装置降格室；所述的ABR厌氧装置上格室
通过ABR厌氧装置折流板与填料格栅板组成，若干的ABR厌氧装置上格室之间为独立的串联
状态；在ABR厌氧装置上格室的内部设置多层填料层，所述的多层填料层自填料格栅板向上
依次为：大颗粒生物活性炭层、第一小颗粒生物活性炭层、第一零价铁填料层、第二小颗粒
生物活性炭层、第二零价铁填料层、第三小颗粒生物活性炭层、第三零价铁填料层；废水自
装置的进水端开始依次经过设置的ABR厌氧装置降格室、串联设置的首个ABR厌氧装置上格
室的多层填料层，从底部向上再进入串联设置的下一级ABR厌氧装置降格室和ABR厌氧装置
上格室，最终至出水端。格室通过折流板进行分隔，格室间呈串联状态，格室分为上流格室
和降流格室，降流格室的宽度小于上流格室宽度，上流格室内设置填料层，填料置于格栅上
部，自格栅开始，设置多层的填料。

[0008] 该装置利用废水依次通过降格室进入上格室底部，然后穿过填料层，从下至上逐一穿过大颗粒生物活性炭填料层、小颗粒生物活性炭层、零价铁层、小颗粒生物活性炭层、
零价铁层，增强ABR厌氧与零价铁技术的耦合效果。

[0009] 进一步，所述的ABR厌氧装置降格室的宽度小于ABR厌氧装置上格室的宽度。

[0010] 进一步，所述的ABR厌氧反应器接种微生物菌种至填料层整体，微生物在填料表层形成生物膜。利用生物吸附污水中的杂质。微生物菌种为复合微生物菌由氧化葡糖杆菌、发
酵乳杆菌、短乳杆菌、藤黄微球菌、晕轮微球菌、产碱假单胞菌、致金假单胞菌、绿叶假单胞
菌、硝酸还原假单胞菌、核黄素假单胞菌、恶臭假单胞菌、敏捷假单胞菌中的四种或四种以
上复合。

[0011] 进一步，所述的填料层中，所述的大颗粒生物活性炭层的直径为20 30mm，厚度为~
反应器高度的3 5%；所述的第一小颗粒生物活性炭层、第二小颗粒生物活性炭层、第三小颗
~
粒生物活性炭层的颗粒直径为1 6目，厚度均为反应器高度的3 8%；所述的第一零价铁填料
~ ~
层、第二零价铁填料层、第三零价铁填料层的厚度均为反应器高度的1 2%。
~

[0012] 进一步，所述的零价铁填料层内填充物为刨花铁、铸铁屑。在ABR厌氧反应器内填料层设置零价铁层，不仅仅是两种填料的简单叠加，而是零价铁作用与厌氧作用形成的耦
合作用：铁的作用与ABR厌氧中的酸化作用耦合；铁的还原作降低ABR厌氧装置内的氧化还
原电位，增强厌氧作用环境，有利于厌氧微生物进行厌氧反应；铁的絮凝作用有利于吸附污
水中的重金属和有毒悬浮污染物；生物铁的酶促进作用，促进微生物酶的活性，从而增强功
能微生物对污染物的降解性能。

[0013] 本发明与现有技术的有益效果在于：

[0014] 1）ABR厌氧装置填料层内置零价铁层，强化ABR厌氧反应器内微生物的活性，提高ABR厌氧反应对化工废水中难降解有机物的去除效果，同时配合ABR厌氧折流反应器的结
构，使不同格室的有机负荷不同，厌氧微生物种群分布也体现出独特的优越性；

[0015] 2）本发明利用零价铁以其独特的还原性、强化酶活性和絮凝吸附的性质处理有毒有害难降解有机物，能够实现强化ABR厌氧折流反应器对化工废水中难降解有机物的去除
效果，解决ABR厌氧反应器长期运行后，又有化工废水中有毒有害物质的累积对反应器内微
生物产生毒害作用，导致反应器对化工废水处理效果下降的现象；

[0016] 3）本发明的装置易于对ABR进行改造，处理化工废水时，具有操作简单、出水水质稳定、处理效率高、适应性强、运行稳定等优点，能满足工业化、大规模应用的需要，具有较
好的应用前景。

附图说明

[0017] 图1为一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置结构示意图；

[0018] 其中，1‑ABR厌氧装置折流板，2‑第一ABR厌氧装置上格室，3‑第二ABR厌氧装置上格室，4‑第三ABR厌氧装置上格室，5‑第四ABR厌氧装置上格室；6‑ ABR厌氧装置降格室，7‑
第三零价铁填料层，8‑第三小颗粒生物活性炭层，9‑第二零价铁填料层，10‑第二小颗粒生
物活性炭层，11‑第一零价铁填料层，12‑第一小颗粒生物活性炭层，13‑大颗粒生物活性炭
层，14‑填料格栅板。

具体实施方式

[0019] 为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0020] 如图1所示，本发明的一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置为ABR厌氧装置，所述ABR厌氧装置为分格结构，本实施例中通过ABR厌氧装置折流板1与填料格栅
板14将反应器分为四个独立的串联的格室，分别为第一ABR厌氧装置上格室2、第二ABR厌氧
装置上格室3、第三ABR厌氧装置上格室4、第四ABR厌氧装置上格室5，其中ABR厌氧装置降格
室6内废水自上而下流动，第一ABR厌氧装置上格室2、第二ABR厌氧装置上格室3、第三ABR厌
氧装置上格室4、第四ABR厌氧装置上格室5内废水自下而上流动，第一ABR厌氧装置上格室
2、第二ABR厌氧装置上格室3、第三ABR厌氧装置上格室4、第四ABR厌氧装置上格室5内底部
设置有填料层，填料层底部为填料格栅板14，用于承托大颗粒生物活性炭层13、第一小颗粒
生物活性炭层12、第一零价铁填料层11、第二小颗粒生物活性炭层10、第二零价铁填料层9、
第三小颗粒生物活性炭层8、第三零价铁填料层7。

[0021] 本实施例中ABR厌氧装置壳体采用钢筋混凝土制成，长16m，宽3m，深8.5m，有效深度8m，总容积408m³，有效容积384m³，ABR厌氧装置降格室6宽0.4m，第一ABR厌氧装置上格室
2、第二ABR厌氧装置上格室3、第三ABR厌氧装置上格室4、第四ABR厌氧装置上格室5宽3.6m。

[0022] 填料层总高度为2.5m，填料总高度为装置有效深度的31.25%，大颗粒生物活性炭层13填料高度为0.4m，填料为直径20 30mm的大颗粒生物活性炭；小颗粒生物活性炭层8、
~
10、12填料高度为0.5m，填料为1 6目的小颗粒生物活性炭；零价铁层7、9、11高度为0.2m，零
~
价铁为刨花铁。

[0023] 装置启动时，首先向装置内投加微生物菌种，微生物菌种为复合微生物菌由氧化葡糖杆菌、发酵乳杆菌、短乳杆菌、藤黄微球菌、晕轮微球菌、产碱假单胞菌、致金假单胞菌、
绿叶假单胞菌、硝酸还原假单胞菌、核黄素假单胞菌、恶臭假单胞菌、敏捷假单胞菌中的四
种或四种以上复合；加入微生物菌种中后再通入废水对微生物菌种进行激活及驯化，是不
同格室内的微生物菌群根据不同格室中废水中污染物的不同而具有特异性降解功能。

[0024] 本发明ABR厌氧反应器处理化工废水的装置的工作过程如下：化工废水从图1所示的进水端进入ABR厌氧装置降格室6，化工废水自上而下流动，然后废水进入第一ABR厌氧装
置上格室2，化工废水自下而上依次穿过填料格栅板14、大颗粒生物活性炭层13、第一小颗
粒生物活性炭层12、第一零价铁填料层11、第二小颗粒生物活性炭层10、第二零价铁填料层
9、第三小颗粒生物活性炭层8、第三零价铁填料层7，依次进入后续ABR厌氧装置降格室，再
依次重复废水的流经过程，依次通过第二ABR厌氧装置上格室3、第三ABR厌氧装置上格室4、
第四ABR厌氧装置上格室5至出水。

[0025] 将本发明的装置运用于实际的生产中，具体的实例如下：

[0026] 实施例1

[0027] 利用本发明ABR厌氧装置处理某纤维素生产废水，接种微生物菌种，经驯化启动后，反应器可以稳定运行，连续运行6个月，进水COD浓度4600 4900mg/L，出水COD浓度为
~
1700 1900mg/L，去除率保持在58.7% 65.3%。
~ ~

[0028] 实施例2

[0029] 利用本发明ABR厌氧装置处理某荧光增白剂生产废水，接种微生物菌种，经驯化启动后，反应器可以稳定运行，连续运行9个月，进水COD浓度3700 4300mg/L，出水COD浓度为
~
1300 1600mg/L，去除率保持在56.76% 69.76%；而与之进行对照试验填料未加入零价铁的
~ ~
ABR厌氧装置处理相同荧光增白剂生产废水，经驯化启动后，反应器可以稳定运行，连续运
行的1 4个月内，进水COD浓度3700 4300mg/L，出水COD浓度为1900 2100mg/L，去除率保持
~ ~ ~
在43.24% 55.81%，运行的5 9个月内，进水COD浓度3700 4300mg/L，出水COD浓度为2300
~ ~ ~ ~
2500mg/L，去除率保持在32.43% 46.51%，根据对比效果，对该ABR厌氧装置也进行了改造，
~
改造后运行的1 6个月对废水COD的去除率维持在54.05% 65.12%，与初期即加入零价铁填
~ ~
料层的装置去除效果近似。

[0030] 综上所述，本发明一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置包括ABR厌氧装置通过在ABR厌氧装置内添加零价铁填料层强化ABR厌氧装置内微生物提高ABR厌氧装
置对化工废水的处理效果，发挥了零价铁作用与厌氧作用形成的耦合作用：①铁的作用与
ABR厌氧中的酸化作用耦合；②铁的还原作降低ABR厌氧装置内的氧化还原电位，增强厌氧
作用环境，有利于厌氧微生物进行厌氧反应；③铁的絮凝作用有利于吸附污水中的重金属
和有毒悬浮污染物；④生物铁的酶促进作用，促进微生物酶的活性，从而增强功能微生物对
污染物的降解性能，使得装置具备操作简单、出水水质稳定、处理效率高、适应性强、运行稳
定等优点。

[0031] 应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对于本领域技术人员来说，可以根据上述说明进行改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护
范围。