CN100537461C

CN100537461C - 一种难降解废水的处理方法

Info

Publication number: CN100537461C
Application number: CNB2006100225496A
Authority: CN
Inventors: 李旭东; 谭周亮; 李文卫
Original assignee: Chengdu Institute of Biology of CAS
Current assignee: Chengdu Institute of Biology of CAS
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: CN101205106A

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用声磁耦合强化微生物处理难降解废水的方法。通过在反应器中投加磁粉和添加超声波发生器、优化控制物理能场的条件参数，达到提高处理系统中微生物代谢活性，强化系统传质效率，实现污泥快速颗粒化与优势微生物的有效持留，提高废水生物处理效率。

Description

一种难降解废水的处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用声磁耦合强化微生物处理难降解废水的方法。

背景技术

目前，我国工业废水排放量243.1亿吨，其中石化、印染、制药等重点污染行业排放负荷占工业废水的85％以上，且在这些废水中，含有大量难降解有毒物质，由于其难降解特性及对其缺乏有效处理手段，废水排放达标率低，难以实现中水回用，且由于其在水体中的累积作用，导致我国水体环境污染严重，已对饮用水安全造成严重危害。近几年来，在处理难降解废水技术方面，生物处理工艺得到了广泛的研究与应用，其中微生物强化处理技术更是国内外的研究热点。但是，有研究表明，微生物强化处理技术处理难降解废水，对部分污染物仍存在长期运行效率降低、有毒物质抑制微生物活性等问题。此外，由于环境条件的不同以及土著微生物的竞争等原因，优势微生物存在存活率低、有效持留难等问题。同时，难降解废水中含有毒物质，往往冲击已稳定的微生物种群结构，导致污泥沉降性能变差，对难降解废水的处理达不到预期效果。这些问题已成为生物处理难降解废水的技术瓶颈，阻碍了废水生物处理技术的发展与应用。

在提高微生物的代谢活性和降解效率方面，国内外学者从引入物理能场着手，利用其物理、化学与生物效应处理废水，取得了较好的效果，目前研究成果中包括单独采用低强度超声波对污泥活性的促进作用与单独磁场协同活性污泥处理废水。但以上方法仍存在以下不足，单独采用超声波强化活性污泥，会影响污泥絮体的形成，污泥沉降性能变差；单独采用磁场强化活性污泥处理难降解废水，直接在反应器上添加磁场并不适合技术的推广应用，单独投加磁粉，处理系统中会出现磁性污泥凝聚现象，堵塞反应器曝气系统与管道。此外，在物理能场耦合处理难降解废水处理方面，国内外研究人员从声-光耦合、光-电耦合、磁-电耦合、声-电耦合、光-磁耦合等方面展开了研究，但以上处理方法为物理能场直接作用于废水，没有微生物的参与，其能耗高，导致处理成本高。

发明内容

本发明针对废水生物强化处理技术中的共性问题，提供一种利用声磁耦合强化微生物处理难降解废水的方法，依据超声波与磁场的物理、化学以及生物效应，引入声磁耦合物理能场强化废水生物处理系统中的微生物，通过优化控制物理能场的条件参数，进一步提高处理系统中微生物代谢活性，强化系统传质效率，实现污泥快速颗粒化与优势微生物的有效持留，提高废水生物处理效率。

本发明通过如下方式来实现：

在处理废水的反应器中投加磁粉，并且将超声波发生器安装在反应器内，或者将超声波发生器安装在反应器旁支管路上。

在废水生物处理反应器中，以20～600mg/L的投加量加入磁粉，磁粉采用氧化磁铁等永久磁铁，磁粉粒径为0.5～15μm，反应器表面磁场强度控制在5～25mT(毫特斯拉)，超声波发生器采取直接安装在反应器中或反应器旁支管路上，超声频率为20～45KHz，超声强度控制在0.1～5W/cm²。

好氧处理废水调试步骤：

先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生物处理反应器中。如超声装置安装在反应器旁支管路上，则加入接种污泥或污泥与微生物菌剂混合物闷曝3～7天后，将反应器有效容积2％～10％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～16小时，每次超声时间为5～15分钟；然后间歇进水运行3～10天，将反应器有效容积5％～20％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～12小时，超声时间为10～20分钟。颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正常运行，将反应器有效容积5％～30％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为4～12小时，超声时间10～25分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.2～4mm。

如超声装置直接安装在反应器内，则在闷曝阶段每日超声辐照4～8次，每次超声时间为5～15分钟。间歇进水运行阶段，则超声辐照周期为3～8小时，每次超声时间为10～25分钟。调试成功正常运行时，每日超声辐照周期为3～8小时，每次超声时间为15～30分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.2～4mm。

厌氧处理废水调试步骤：

先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生物处理反应器中，反应器内泵入1/3～2/5有效池容的废水，加入接种污泥或污泥与微生物菌剂的混合物，补充生活污水或自来水至设计池容，其运行负荷为设计负荷的1/4～1/3，间歇运行10～20天后，如超声装置安装在反应器旁支管路上，则将反应器污泥区容积3％～15％的污泥进行间歇超声辐照，辐照周期为12～24小时，然后以1/3左右设计进水量连续进水运行15～30天，每日将反应器污泥区容积5％～20％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为8～16小时，污泥超声时间为5～10分钟，颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正常运行，将反应器污泥区容积20％～30％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～12小时，污泥超声时间为10～15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm。

如超声装置直接安装在反应器内，则间歇运行阶段每日超声辐照1～3次，每次超声时间为5～10分钟。连续进水调试阶段，每日超声2～4次，每次超声时间为5～15分钟。正常运行时，每日超声辐照3～6次，每次超声时间为5～15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm。

本发明适用于石化废水、制药废水、印染废水、焦化废水、制革废水、农药废水、造纸废水等难降解废水的生物处理。

本发明的优越之处在于：

1、充分利用超声与磁场对微生物具有正的生物效应，提高微生物活性，改变细胞壁、细胞膜的通透性，加快细胞内外物质的交换，提高溶解氧、难降解物质的传质效率，以提高生物处理系统中微生物的降解效率以及其环境适应性。

2、磁粉的加入，除可提高微生物代谢活性外，亦可加速颗粒污泥的形成，改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀。

3、声磁物理能场的耦合，一方面超声与磁场的物理、化学与生物效应可实现有效叠加；另一方面，超声与磁场具有耦合协同作用，可以有效控制颗粒污泥粒径以及实现颗粒污泥表面及时更新，在颗粒污泥更新中提高传质效率，同时，缩短系统启动时间。

附图说明

图1是声磁耦合强化微生物降解难降解废水好氧处理工艺示意图，其中：

1.废水好氧生物处理反应器，2.超声装置，3.超声反应罐，4.外循环管道，5.磁性颗粒污泥，6.管道泵，7.曝气系统，8.进水，9.气泡，10.出水。

图2是声磁耦合强化微生物降解难降解废水厌氧处理工艺示意图，其中：

1.超声装置，2.磁性颗粒污泥，3.气室，4.污泥沉淀区，5.进水，6.出水，7.沼气。

具体实施方式

实施例1：对炼油废水难降解物质的好氧生物处理

炼油废水中主要含有烷烃类、芳香烃类、挥发酚和氨氮等污染物，其中长链烷烃以及邻苯二甲酸二乙酯、苯磺酸盐、2，4-二氯甲苯、对硝基苯甲酸等芳烃与卤代芳烃为难降解物质，对其处理是否彻底，直接影响出水是否能达标。

利用图1所示废水生物好氧处理反应器，加入100L COD为800～1300mg/L炼油废水，反应器采用序批式运行方式，按专利“一种处理炼油废水的微生物菌剂、其制备方法及其应用”(专利公开号：CN1789406)制备菌剂，按反应器有效容积的2％投加液体微生菌剂，以120mg/L的投加量加入磁粉，磁粉采用氧化磁铁，磁粉粒径为0.5～15μm，反应器表面磁场强度控制在5～15mT，超声波发生器安装在反应器旁支管路上，超声频率为25KHz，超声强度控制在1W/cm²。调试步骤如下：

先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生物处理反应器中。加入接种污泥或污泥与微生物菌剂混合物，泵入炼油废水，闷曝4天后，将反应器有效容积7％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为8小时，每次超声时间为8分钟；然后间歇进水运行10天，将反应器有效容积10％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为7小时，超声时间为10分钟。颗粒污泥形成后，废水生物处理系统进水正常运行，将反应器有效容积15％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为7小时，超声时间12分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.2～2.0mm。处理结果如表1所示：

由上表分析可知，在进水COD相对较高的情况下，该处理方法对COD的去除率高于93％，出水全部达到国家废水综合排放标准一级A类标准，部分出水达到国家废水综合排放标准一级B类标准。

实施例2：对制药废水中难降解物质的厌氧处理

制药废水具有有机物浓度高，SS浓度高，硫酸盐浓度高等特征，同时，存在生物降解难和有抑菌、抗菌、抗菌素等有毒物质，水质成分复杂，中间代谢产物与原料成分复杂，影响生物反应活性。采用声磁耦合物理能场强化微生物进行降解，可以提高COD去除率和抗冲击负荷性能。

利用图2所示厌氧反应器中接种厌氧污泥，以90mg/L的投加量加入磁粉，磁粉采用氧化磁铁，磁粉粒径为0.1～15μm，反应器表面磁场强度控制在5～15mT，超声波发生器直接安装于反应器底部，超声频率为30KHz，超声强度控制在0.8W/cm²。当厌氧处理制药废水进水COD为14000～18000mg/L时，具体调试步骤如下：

先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生物处理反应器中，反应器内泵入1/3～2/5有效池容的制药废水(COD为14000～18000mg/L)，加入接种污泥或污泥与微生物菌剂的混合物，补充生活污水或自来水至设计池容，其运行负荷为设计负荷的1/3，间歇运行18天，每日超声辐照2次，每次超声时间为10分钟。连续进水调试阶段，每日超声2次，每次超声时间为12分钟。颗粒污泥培养成功后，每日超声辐照4次，每次超声时间为10分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm。

经二级厌氧处理，水力停留时间40h，出水COD小于2500mg/L，厌氧总处理效率高于82％，厌氧启动时间为40天左右。

实施例3：对印染废水中难降解物质的好氧处理

印染废水中含偶氮键、多聚芳香环的复杂有机化合物，大多数染料为有毒难降解有机物，化学稳定性强，具有三致作用。其中PVA等化合物很难降解。

利用图1所示废水生物好氧处理反应器，加入100L COD为2100～2500mg/L印染废水，反应器采用序批式运行方式，接种污泥，同时按反应器有效容积的2％投加微生物菌剂(含PVA降解菌、脱色菌、芳烃降解菌等高效微生物)，采用两级好氧处理工艺，一级采用颗粒污泥处理，水力停留时间16h，二级采用接触氧化工艺，水力停留时间12h。一级好氧中以220mg/L的投加量加入磁粉，磁粉采用氧化磁铁，磁粉粒径为0.5～15μm，反应器表面磁场强度控制在10～25mT，超声波发生器安装在反应器旁支管路上，超声频率为30KHz，超声强度控制在1.5W/cm²。调试步骤如下：

先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生物处理反应器中。加入接种污泥或污泥与微生物菌剂混合物，泵入印染废水，闷曝7天后，将反应器有效容积8％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为8小时，每次超声时间为10分钟；然后间歇进水运行15天，将反应器有效容积12％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为7小时，超声时间为10分钟。颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正常运行，将反应器有效容积15％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6小时，超声时间15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.5～2.0mm。

经处理后，一级处理率达到70％以上，二级出水达到国家废水综合排放一级标准。

Claims

1.一种利用声磁耦合强化微生物处理难降解废水的方法，其特征在于：在处理废水的反应器中投加磁粉，并且将超声波发生器安装在反应器内，或者将超声波发生器安装在反应器旁支管路上。

2.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述磁粉的投加量为20～600mg/L。

3.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述磁粉为永磁体，磁粉粒径为0.5～15μm。

4.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述反应器表面磁场强度控制在5～25mT。

5.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述超声波发生器安装在反应器中或反应器旁支管路上。

6.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述超声波发生器的超声频率为20～45KHz，超声强度控制在0.1～5W/cm²。

7.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，所述方法包括好氧处理方法或者厌氧处理方法，其特征在于：

好氧处理中，先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生物处理反应器中，如超声装置安装在反应器旁支管路上，则加入接种污泥或污泥与微生物菌剂混合物闷曝3～7天后，将反应器有效容积2％～10％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～16小时，每次超声时间为5～15分钟，然后间歇进水运行3～10天，将反应器有效容积5～20％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～12小时，超声时间为10～20分钟，颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正常运行，将反应器有效容积5％～30％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为4～12小时，超声时间10～25分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.2～4mm；如超声装置安装在反应器内，则在闷曝阶段每日超声辐照4～8次，每次超声时间为5～15分钟，间歇进水运行阶段，超声辐照周期为3～8小时，每次超声时间为10～25分钟，调试成功正常运行时，每日超声辐照周期为3～8小时，每次超声时间为15～30分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.2～4mm；

厌氧处理中，先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生物处理反应器中，反应器内泵入1/3～2/5左右有效池容的废水，加入接种污泥或污泥与微生物菌剂的混合物，补充生活污水或自来水至设计池容，其运行负荷为设计负荷的1/4～1/3，间歇运行10～20天后，如超声装置安装在反应器旁支管路上，则将反应器污泥区容积3％～15％的污泥进行间歇超声辐照，辐照周期为12～24小时，然后以1/3设计进水量连续进水运行15～30天，每日将反应器污泥区容积5％～20％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为8～16小时，污泥超声时间为5～10分钟，颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正常运行，将反应器污泥区容积20％～30％的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～12小时，污泥超声时间为10～15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm；如超声装置安装在反应器内，则间歇运行阶段每日超声辐照1～3次，每次超声时间为5～10分钟，连续进水调试阶段，每日超声2～4次，每次超声时间为5～15分钟，正常运行时，每日超声辐照3～6次，每次超声时间为5～15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm。

8.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：本方法适用于石化废水、制药废水、印染废水、焦化废水、制革废水、农药废水、造纸废水难降解废水的生物处理。