软硬双床双填料厌氧滤器 【技术领域】
本发明属于厌氧处理装置，涉及厌氧滤器。
背景技术
厌氧处理工艺发展至今共经历了三代发展，厌氧滤器(Anaerobic Filter，简称AF)是第二代常见厌氧处理工艺中的一类。1969年由美国Young和McCarty首次提出厌氧滤池，首次开发了厌氧固定化或生物膜法，增大了污泥龄，提高了处理效率。AF工艺因其构造简单，能耗小；污泥产率低；抗冲击负荷能力较强；出水SS较低，出水水质较好；不需专设泥水分离设施及污泥回流装置；停止一段时间后再启动较容易等的优点，在生活污水和工业废水的处理上都得到了广泛的应用。但在运行过程中也存在不同程度的堵塞问题，用AF处理有机废水时，由于填料的种类不同、密度不同、放置方式不同导致运行的结果也不同。
目前国内对AF的研究较多的集中于以下三个方面：①不同硬填料单床的对比试验研究、不同软填料单床的对比试验研究；②新型填料的研究和开发：如：酶促生物填料、磁种填料、亲水填料等。但这些填料的价格比较昂贵；③相同填料的不同放置密度对COD降解率的研究；④滤池内不同高度段微生物种群和特性的初步研究等。国外近几年对厌氧虑器的研究则较多的偏重于借助外动力改变滤池内水力特性对AF运行的研究以及滤池内微生物的研究等。综合国内外研究情况，将软硬填料放置在划分为两个区域的AF反应器中的研究尚未见报道。
【发明内容】
为了利用软硬填料性能的互补性，弥补单一填料所带来的不足，本发明采用软硬填料安排于双床的组合使用方法，使得一方面，在厌氧滤器内通过软硬填料形成的双床模式速度梯度改变流动相的水力特性，影响有机物的水力剪切力；另一方面，软硬区域填料对微生物和废水分子吸附能力具有互补性，从而达到有机物充分代谢之厌氧反应效果。
本发明通过以下方式实现：
用多孔板将厌氧滤器分隔成软填料区(8)和硬填料区(9)，软填料(5)与硬填料(6)分别填充在反应器对应填充区内，软填料区(8)与废水进水口(1)连接，硬填料区(9)与出水口(3)连接。
所述厌氧滤器为用多孔板分隔成软填料区(8)和硬填料区(9)的直立式反应器，下层为软填料区(8)，上层为硬填料区(9)，形成双床，进水方式为下进上出。
所述厌氧滤器的硬填料区(9)的出水口(3)上方设置沼气室(7)。
所述厌氧滤器的软填料区(8)的进水口(1)为布水器(2)。
所述厌氧滤器的软填料(5)为纤维束或尼龙，硬填料(6)为石块或煤渣或陶粒或马牙石或珍珠岩或塑料球或聚乙烯或聚丙烯或聚四氟乙烯中的一种。
所述厌氧滤器可采用塑料或混凝土或钢板或不锈钢或玻璃钢材料制作。
软填料和硬填料是污水处理中广泛应用的填料。但本发明注意到：软填料和硬填料因物理和生化性质的差别，在耐冲击负荷、附着生物、布水布气、对气泡剪切力方面均存在差异，这些差异构成了软填料和硬填料对微生物和废水分子吸附能力的互补性。一般来讲，硬填料表面空隙多，粗糙度高，有利于水流形成紊流分布，促进微生物在填料表面固着繁殖，但硬填料的亲水性能相对较差，导致启动挂膜相对缓慢，而且价格较贵；软性填料阻力小，布气性能好，启动易挂膜，价格相对便宜，但比表面积相对较小，表面光滑，微生物附着性能相对较差。在厌氧滤器中设置软硬填料形成密度改变的固定相梯度，由于流速和吸附力不同构成不同沉降带，分别沉降聚集微生物和污水分子；其次，填料作为生物膜技术的核心之一，其种类、放置密度和放置方式明显影响着AF对污水的处理效率，也影响着处理污水的能耗、稳定性及可靠性。软硬两种填料置于同一个反应器中，废水通过材质、比表面积、粗糙度、强度、密度、布水布气性能不同的双床厌氧滤器，填料吸附废水各组分的程度不同，各组分移动速度不同，形成速度梯度，改变流动相的水力特性，影响有机物的水力剪切力，有利用于提高消化器对有机废水的处理效率；再次，将软硬填料置于作为一个整体的双床厌氧滤器中，能够产业化生产双床厌氧滤器，减少工程的占地与投资，便于工程运行的管理。
本发明实验结果表明，用软硬双床厌氧滤器双填料构成的双床模式对微生物和污水分子的附着、布水布气性能及耐冲击性等产生了积极影响，它提高了废水的COD降解率、降低了反应器的堵塞情况、延长反应器寿命，对废水处理具有实际指导意义和开发推广价值。
【附图说明】
图1是本发明软硬双床双填料厌氧滤器的结构示意图。图中包括：废水进水1；布水器2；出水口3；排气口4；软性填料5；硬性填料6；沼气室7；软填料区8；硬填料区9；多孔板10。
图2是容积有机负荷率为1.86KgCOD/m3.d时COD的降解率曲线示意图。图中，1＊为软硬双床AF；2＊为常规硬填料AF；3＊为常规软填料AF。
图3是实验型软硬双床双填料AF装置，图中包括：废水进水1；布水器2；出水口3；排气口4；软性填料5；硬性填料6；沼气室7；软填料区8；硬填料区9。
【具体实施方式】
实施例1：软硬双床双填料厌氧滤器对云南某葡萄酒厂废水的处理
为对照软硬双床双填料厌氧滤器和单一软填料、单一硬填料厌氧滤器处理污水的效率及运行性能，设计如下三套装置，1＊为软硬双床AF，下层软填料为纤维束，上层硬填料为陶粒；2＊为常规硬填料AF，填料采用塑料小球；3＊为常规软填料AF，填料采用纤维束。三套装置的相关设计参数如表1所示。在相同环境条件、相同因素条件下，以云南红酒厂低浓度废水为原料，考察三套装置的处理效率。表1
试验结果分析如图2，试验表明：
(1)相同容积、相同环境条件、相同有机负荷率和相同HRT时，不同填料的AF反应器对COD的降解率不同，软硬双床COD地降解率、稳定性和去除COD产气转换率远远高于硬填料单床和软填料单床。
(2)采用软硬双床时，当进水浓度为3000mg/L左右、有机负荷率≤3kgCOD/m3.d时，最佳HRT为72h左右，此时COD的降解率高达86％，出水COD稳定在406～431mg/L。
(3)本试验证明用软硬双床双填料厌氧滤器处理有机废水是可行的，而且污水处理效果和能源回收效率优于单一的软填料或硬填料厌氧滤池。
(4)软硬双床双填料厌氧滤器启动挂膜较快，运行稳定，在运行过程中没有出现过堵塞情况，耐冲击性能好。
实施例2：软硬双床双填料厌氧滤器处理沤麻废水
①实验装置
如图2，实验装置选用成形加厚玻璃管(直径Φ＝5cm、高h＝34cm)、普通玻璃管或600ml硬质塑料饮料瓶等为装置材料；厌氧反应器高径比较大(3∶1～4∶1)，厌氧反应器内均填入软性填料纤维束和硬性填料陶粒，纤维束软性填料高度为反应器高度的2/5(h软性填料＝14cm)；硬性填料陶粒高度为反应器高度的1/3(h硬性填料＝10cm)。设有高位水箱和布水器(4孔)，采用连续进料方式。
②实验设计参数
有效容积为250ml，接种活性污泥300ml，HRT为3天，每天进水为84ml，即每分钟流量约3.5ml/min。
③处理效果
实验取用的沤麻废水水质情况，见表2。由于沤麻废水pH值较低，经NaOH调节后，进水水质较原水有所变化。
表2厌氧试验处理废水的水质结果
表2的结果显示，软硬双床双填料AF对沤麻废水的COD去除率较好，其COD去除率为78.59％～81.45％。该工艺对色度和悬浮物好有较好的处理效果，但对NH4+-N和TP的去除效果不明显。