纵向相分离厌氧反应器分相强化电子传递的使用方法

本发明属于厌氧反应器，具体来说涉及一种纵向相分离厌氧反应器使用方法。

背景技术：

1、厌氧废水处理工艺因经济、环境友好的特点，在废水处理过程中被广泛使用，并可以产生甲烷，进行能源的回收利用，对于缓解全球能源紧张有着重要意义。为了实现高效的厌氧废水处理效率，已经有uasb反应器、egsb反应器及ic反应器等多种经典厌氧反应器相继问世，但针对高浓度难降解有毒废水，常规厌氧反应器处理效率差，甲烷产率低。近年来，为进一步提升厌氧反应器的处理效率及适用性，有如可控双循环厌氧反应器等新型改良厌氧反应器被开发。

2、可控双循环厌氧反应器(公开号：cn105753147a)是基于内循环(ic)反应器所改良，通过外部添加可控循环装置解决了ic反应器启动初期沼气产量低无法启动反应器内循环的问题，提升反应器的启动效率及对于难降解废水的适用性。然而，在厌氧条件下，反应器会由于污染物及其降解中间产物的生物毒性以及电子传递速率的限制，导致生物降解效率低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纵向相分离厌氧反应器。

2、本发明的另一目的是提供上述纵向相分离厌氧反应器的使用方法，该使用方法实现厌氧反应器中多种难降解有机废水的高效降解及高效的沼气回收。通过纵向分区实现产酸阶段和产甲烷阶段的相对相分离，通过相分离精准投加产酸相介质材料和产甲烷相介质材料，强化厌氧处理过程中的电子传递过程，电子传递速率快，提高稳定性和污染物处理效率，缩短反应器启动时间，占地面积小，易于控制，vfas等中间产物累积效应小，处理效率及能源回收率高。

3、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

4、一种纵向相分离厌氧反应器，包括：反应器本体、进水管、第一收集罩、第二收集罩和脱气罐，所述反应器本体为一密闭的罐体，所述第一收集罩位于所述第二收集罩的下方，所述第一收集罩和所述第二收集罩均安装在所述反应器本体内，在所述第一收集罩下方的反应器本体上设置有一第一排泥口和进水口，所述进水管位于所述反应器本体外且进水管的一端连接在所述进水口上，用于向所述反应器本体内输入待降解污水；在所述第一收集罩上方的反应器本体上设置有一第二排泥口；

5、所述脱气罐位于所述反应器本体的上方，所述脱气罐上形成有排气口，所述脱气罐内设置有挡板，用于将所述脱气罐内分隔成第一空间和第二空间，在所述脱气罐上连通有一第一提升管、第二提升管、第一回流管和第二回流管，所述第一回流管的一端和所述第一提升管的一端分别连接在所述第一空间上，所述第二回流管的一端和所述第二提升管的一端分别连接在所述第二空间上，所述第一回流管的另一端伸入至所述反应器本体内并靠近所述反应器本体的底部，在所述第一收集罩和第二收集罩之间的反应器本体上形成有一回流入口，所述第二回流管的另一端与回流入口连通，所述第一提升管的另一端与所述第一收集罩的上部连通且在所述第一提升管上安装有第一泵，所述第二提升管的另一端与所述第二收集罩的上部连通且在所述第二提升管上安装有第二泵，所述第一收集罩和第二收集罩均为从下至上渐缩的形状，用于将从所述第一收集罩和第二收集罩收集的废水依次导入第一提升管和第二提升管，所述第一收集罩的边缘与所述反应器本体的内壁之间形成有第一缝隙且第一缝隙上安装有30～40目的分隔网，所述第二收集罩的边缘与所述反应器本体的内壁之间形成有第二缝隙；在所述第二收集罩上方的反应器本体上连通有一出水管；

6、在所述第一收集罩下方的反应器本体上形成有第一物料投入口，所述第一收集罩和所述第二收集罩之间的反应器本体上形成有第二物料投入口。

7、在上述技术方案中，还包括：与所述进水管连通且位于所述反应器本体内的布水器。

8、在上述技术方案中，所述第一空间和第二空间分别与所述排气口连通。

9、在上述技术方案中，所述第一空间的下部和所述第二空间的下部被所述挡板分隔开，所述第一空间的上部和所述第二空间的上部连通。

10、在上述技术方案中，所述回流入口靠近所述第一收集罩。

11、在上述技术方案中，所述第一提升管与所述第一空间连接的位置高于所述第一回流管与所述第一空间连接的位置，所述第二提升管与所述第二空间连接的位置高于所述第二回流管与所述第二空间连接的位置。

12、在上述技术方案中，所述出水管弯折形成有存水弯，用于在所述出水管上形成水封。

13、在上述技术方案中，在所述反应器本体的内壁上安装有出水堰，所述出水堰与所述出水管连通。

14、在上述技术方案中，所述第一物料投入口上安装有第一阀门，所述第二物料投入口上安装有第二阀门。

15、在上述技术方案中，在所述反应器本体的周围安装有保温层。

16、在上述技术方案中，所述第一回流管穿过所述第一收集罩和所述第二收集罩。

17、上述纵向相分离厌氧反应器的使用方法，包括以下步骤：

18、步骤1、向第一排泥口和第二排泥口加入厌氧颗粒污泥，以使第一收集罩和第二收集罩之间所填入厌氧颗粒污泥的体积占甲烷相容积的25-35％、第一收集罩下方所填入厌氧颗粒污泥的体积占产酸相容积的25-35％；

19、步骤2、通过进水管向反应器本体内加入培养基至充满反应器本体，将产酸相的ph调至5.5～6，将产甲烷相的ph调至7.5～7.8；

20、在所述步骤2中，根据厌氧颗粒污泥中挥发性悬浮物(vss)的浓度a mg/l配置培养基，培养基包括主成分和辅成分，按体积份数计，主成分和辅成分的比为1000:1，主成分如表1所示，辅成分如表2所示：

21、表1

22、 主成分 浓度(mg/l) 葡萄糖 2000a 氯化铵 600a 无水氯化钙 20a 磷酸二氢钾 40a 碳酸氢钠 3000 六水合氯化镁 60a 水 -

23、表2

24、

25、

26、步骤3、检测产酸相出水水质，直至其中挥发酸浓度达到1500mg/l，产酸相中污泥培养结束；直至产甲烷相中污泥的比产甲烷活性达到50mlch4/(gvss·d)以上时，产甲烷相中污泥培养结束；

27、步骤4、向产酸相投入产酸相介质材料，向产甲烷相投入产甲烷相介质材料；

28、在所述步骤4中，每升产酸相所投入的产酸相介质材料的质量为1-2g，每升产甲烷相所投入的产甲烷相介质材料的质量为1-2g。

29、步骤5、正式处理：通过进水管14向反应器本体1中通入废水。

30、在所述步骤4中，产酸相介质材料的制备方法：将竹粉、作为活化剂的khco3和硫脲以1：2：(0.8-1.2)的质量比在去离子水中均匀混合，搅拌反应，干燥，干燥后在氮气或惰性气体环境下于480-520℃保温1.5-2.5h，自然冷却到室温，得到产酸相介质材料。

31、在所述步骤4中，产甲烷相介质材料的制备方法：在去离子水中，将竹粉、作为活化剂的khco3和氮源以2：2：(0.8-1.2)的质量比均匀混合，搅拌反应，干燥，干燥后进行热解：在氮气或惰性气体环境下，于580-620℃保温1.5-2.5h，自然冷却到室温，得到中间产物，将中间产物酸洗，过滤，用去离子水清洗直至滤液为中性，干燥，再将中间产物与k2feo4以1：(0.3-0.5)的质量比在去离子水中均匀混合，搅拌反应，干燥，再进行高温煅烧：在氮气或惰性气体环境下于580-620℃保温1.5-2.5h，自然冷却到室温，得到产甲烷相介质材料。

32、在上述技术方案中，所述酸洗采用0.5-1mol/l的盐酸水溶液。

33、在上述技术方案中，所述氮源为尿素。

34、在上述技术方案中，所述竹粉的粒径为10～40目。

35、在上述技术方案中，所述搅拌反应为于80～100℃的水浴搅拌4～10h。

36、本发明的有益效果如下：

37、1、投加产酸相介质材料和产甲烷相介质材料可以强化电子传递效率，提升纵向相分离厌氧反应器的抗冲击性与稳定性，保证出水水质，使纵向相分离厌氧反应器启动快、保持稳定高效的运行状态，对难降解有毒废水(例如偶氮染料废水)有着较好的处理效果，实现废水高效降解效率，保证稳定的出水水质，同时获得较高甲烷产率。

38、2、在纵向相分离厌氧反应器的产酸相内投加产酸相介质材料，可以强化产酸相内微生物与污染物之间的电子传递，使毒性物质快速脱毒。

39、3、在纵向相分离厌氧反应器的产甲烷相内投加产甲烷相介质材料，可以强化产甲烷相内微生物的种间电子传递效率(diet)，加速产甲烷过程。

40、4、本发明的使用方法可以使产酸菌和产甲烷菌在最适的条件下生长，微生物群落具有更高的活性与丰度，从而加速污染物的降解速率，缓解挥发性脂肪酸等中间产物的累积。