CN101481171A - 含挥发性有机物废水的生物处理装置和方法 - Google Patents

含挥发性有机物废水的生物处理装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含挥发性有机物废水的生物处理装置及方法，该装置的主要部分由液相生物流化床耦合气相生物滴滤床组成，液相生物流化床内安装多孔导流筒，筒内填充有复合磁性聚氨酯泡沫载体，底部安装微孔曝气系统，提供充足的氧气进行生物氧化反应；气相生物滴滤床内填充复合磁性聚氨酯泡沫载体，对生化过程中产生的挥发性有机化合物进行进一步的降解，从而实现了挥发性有机物的彻底降解。利用该装置处理污水的效率高、处理出水水质达到国家一级排放标准，同时也消除了生化过程中挥发性有机化合物对大气的污染。本发明装置简单、占地少、投资小、处理效率高且能耗低，适合于含挥发性有机物废水的处理及回用。

Description

含挥发性有机物废水的生物处理装置和方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种含挥发性有机物废水的生物处理装置和方法。
背景技术
化学和石油化学工业排出各种含挥发性有机化合物(Volatile OrganicCompound，缩写VOC)的所谓“点源”废水，这类废水含有挥发性的芳香族化合物(苯，甲苯，二甲苯和苯酚等，处理过程中易挥发进入大气，对废水处理过程中的操作人员和周围民众的健康构成潜在危害。并且，随着人们对环境污染的越来越重视，对VOC的排放标准要求越来越严格，要求开发新型的含VOC废水处理工艺和技术。目前用于处理这类废水的工艺主要有三大类，即：物理方法，化学和生物化学方法。物理方法如溶剂的蒸发，萃取，吸收和吸附；化学方法则主要是各种化学氧化法。相比物理化学法，采用生物方法处理这类有机废水则更为经济。
目前含VOC废水生物处理主要有两种技术：直接法和间接法。直接法是在废水中进行生物培养，VOC污染物被微生物直接降解。但是由于废水中的有机物容易挥发，好氧处理过程中一部分VOC随着曝气逸散至大气，造成二次污染；间接法是先采用某种方式将废水中的VOC分离出来，然后送入生物培养液中消耗降解。这种方法同样存在生物降解率低和排出空气的VOC浓度高而造成大气的二次污染的不足。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效彻底降解含挥发性有机物废水的生物处理装置。
本发明的目的还在于提供一种基于上述装置的含挥发性有机物废水的生物处理方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种含挥发性有机物废水的生物处理装置，包括液相生物流化床和气相生物滴滤床，所述液相生物流化床的顶端与气相生物滴滤床的底部对接，之间安装有多孔隔板，所述多孔隔板的孔数至少为1个；
所述液相生物流化床和所述生物滴滤床内填充有填料，填料表面附有微生物形成的生物膜；
所述微生物可选用公知的对挥发性有机物具有降解效果的微生物。
所述液相生物流化床的底部设有进水口和进气口，所述液相生物流化床的顶部设有出水口，所述气相生物滴滤床的顶部设有排气口。
优选地，所述气相生物滴滤床的填充率为50-80％所述气相生物滴滤床体积。
优选地，所述液相生物流化床内安装有多孔导流筒，所述填料填充于多孔导流筒内。
优选地，所述于多孔导流筒的填充率为30-50％所述多孔导流筒体积。
优选地，所述填料是复合磁性聚氨酯泡沫载体。
优选地，所述液相生物流化床顶部与气相生物滴滤床通过法兰盘对接。
优选地，所述液相生物流化床的底部设置微孔曝气系统。
优选地，所述气相生物滴滤床的顶部设置喷淋系统。
本发明还提供了一种含挥发性有机物废水的生物处理方法，该方法是将含挥发性有机物废水通过所述装置，即从底部进水口进入液相生物流化床，停留8-10小时，被填料上附着的微生物降解，然后经所述液相生物流化床的顶部出水口流出，停留过程产生的挥发性有机物气体进入所述气相生物滴滤床，继续被填料上附着的微生物降解，处理后的气体由所述气相生物滴滤床顶部排气口排出。
本发明装置的基本作用原理如下：含挥发性有机物废水从池底部进入，进入液相生物流化床，床内优选填充具有强的吸附性能以及其产生的物理、化学以及生物磁致效应的复合磁性聚氨酯泡沫载体。该载体可以有效地刺激菌群良性生长代谢，提高污染物的降解速率。液相生物流化床底部安装穿孔曝气管之类的微孔曝气系统，提供充足的氧气进行生物氧化反应；液相生物流化床顶部连接气相生物滴滤床，该气相生物滴滤床内优选填充复合磁性聚氨酯泡沫载体，该载体传质性能良好、比表面积大、孔隙率高，形成的固定化微生物滤层，运行过程中不容易堵塞，对挥发性有机物具有很好吸收及去除效果，且无需循环水，含氮、磷的营养液只需定期供给，喷淋次数少，减少能耗。液相生物流化床中生化降解过程中产生的VOCs进入气相生物滴滤床后，微生物对其进行进一步的降解，从而实现了挥发性有机物的彻底降解。
本发明含挥发性有机物废水的生物处理装置简单实用，便于运输安装。由于将液相生物流化床和气相生物滴滤床耦合在一起，既能简化污水处理设备、节约投资，又可节约国土资源。装置内的复合磁性聚氨酯泡沫载体固定化微生物有利于提高微生物的活性，增加装置内生物负载量，提高装置的处理效率。因此，本发明含挥发性有机物废水的污水生物处理装置及工艺日常运行简单、处理效果良好、稳定、无二次污染，适合高浓度含挥发性有机物污水的处理。
相对于传统的生物处理装置，木发明具有如下优点：
1、反应器内填充复合磁性聚氨酯泡沫载体，产生的物理、化学以及生物磁致效应，有利于刺激菌群的生长代谢，提高挥发性有机物污染物的降解效率。
2、将液相生物流化床和气相生物滴滤床有机耦合在一起，在高效去除废水中挥发性有机物的同时，将生化过程挥发出来的气相中的VOCs同时去除，彻底消除了含挥发性有机物废水处理过程中的二次污染。
3、液相生物流化床可为气相生物滴滤床提供气体预湿和供氧，使滴滤床无需循环水，定期供应氮、磷营养液即可，大大减少了能耗。
4、整个反应器结构紧密，构造简洁，处理效率高，占地面积小，运行与操作维护简单。
附图说明
图1为本处理装置的结构示意图；
附图标记说明：
1、排泥口；2、进气口；3、进水口；4、液相生物流化床；5、多孔导流筒；6、出水口；7、多孔隔板；8、复合磁性聚氨酯泡沫载体；9、喷淋液入口；10、排气口；11、喷头；12、气相生物滴滤床。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例
图1是本发明的装置的一种优选形式，液相生物流化床4和气相生物滴滤床12对接，之间设置多孔隔板7(孔数至少为1个)，经法兰盘固定。液相生物流化床4的内部填充复合磁性聚氨酯泡沫载体8，气相生物滴滤床12中设有多孔导流筒5(孔数至少为1个)，多孔导流筒5也填充有复合磁性聚氨酯泡沫载体8。复合磁性聚氨酯泡沫载体8的表面固定有降解有机物用的微生物。
液相生物流化床4的底部设有排泥口1，底部一侧设有进气口2，另一侧设有进水口3，进水口3略高于进气口2。液相生物流化床4的顶部一侧设有出水口6。
气相生物滴滤床12反应区的上部的两侧分别设置排气口10和喷淋液入口9，喷淋液入口9处设置喷头11。
图1所示装置的运行过程及原理是：含挥发性有机物废水通过水泵进入液相生物流化床4下部的进水口3，为了曝气均匀，反应器底部设置穿孔曝气管2，复合磁性聚氨酯泡沫载体8填充于多孔导流筒5内，载体为10mm3左右块状，在水中为悬浮状。污水自下而上逆向流动、溢流到出水口6流出。液相生物流化床4顶部与气相生物滴滤床12通过法兰盘对接，两个反应器之间安装有多孔隔板7，孔径为2-3mm，床内填充有10mm3块状复合磁性聚氨酯泡沫载体8，液相生物流化床4处理过程中产生的挥发性有机物通过多孔隔板7进入气相生物滴滤床12中，被磁性聚氨酯填料上固定的微生物降解后，从顶部排气口10排出。营养液则定期通过喷淋液入口9处的喷头11定期喷洒，多余的营养液通过多孔隔板7进入液相生物流化床4。液相生物流化床4产生的污泥则定期通过流化床底部的排泥口1排出。
在一种具体的实施方案中，上述含挥发性有机物废水的生物处理装置由有机玻璃制成，其中反应器直径为13cm，高120cm，其中液相生物流化床4的有效体积为12L，内距离底部3cm处安装多孔导流筒5，其直径为8.5cm，高75cm，壁上开孔直径为1.0mm，开孔率为50％，多孔导流筒5中投加30％(30-50％为优选的比例，可视情况调整)体积的复合复合磁性聚氨酯泡沫载体8(密度为0.024g.cm-3，开孔率90％，平均孔径为200μm，比饱和磁化强度为2.14emu/g，大小为10mm3块状)。距离流化床顶部10cm处对接气相生物滴滤床12，气相生物滴滤床12有效为体积为3L，装填70％体积(50-80％为优选的比例，可视情况调整)的复合磁性聚氨酯泡沫载体8(密度为0.024g.cm-3，开孔率90％，平均孔径为200μm，比饱和磁化强度为2.14emu/g，大小为10mm3块状)，将营养液(组成为K2HPO4·H2O，10.8mg/L；Na2HPO4·12H2O，1.67mg/L；KH2PO4，0.42mg/L；(NH4)2SO4，20mg/L；MgSO4，0.67mg/L；CaCl2，0.36mg/L；FeCl3·6H2O，0.25mg/L；MnSO4·H2O，0.39mg/L；ZnSO4·H2O，0.42mg/L；(NH4)6Mo7O24·4H2O，0.34mg/L，pH＝7.0)通过喷淋液入口9处的喷头11按照每隔2h喷淋一次，每次10ml的频率定期喷洒。采用“闷曝法”进行微生物的固定化，将甲苯降解菌S1(Bacillus cereus S1)接种到复合磁性聚氨酯泡沫载体8上，分别投加至多孔导流筒5和气相生物滴滤床12内，控制气速1.0m3/h，进行闷曝。闷曝期间，反应器不进水也不出水，24h后换总体积的1/3的废水，然后重新投加甲苯废水，同时接种甲苯降解菌S1(Bacillus cereus S1)，闷曝2周天后，开始控制进水流量1.0L/h向反应器通入50mg/L的甲苯废水，停留时间为8-10h，检测反应器出水的甲苯浓度为0.02mg/L，出气口甲苯及其他挥发性有机物均未检出。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：包括液相生物流化床和气相生物滴滤床，所述液相生物流化床的顶端与气相生物滴滤床的底部对接，之间安装有多孔隔板；
所述液相生物流化床和所述生物滴滤床内填充有填料，填料表面附有微生物形成的生物膜；
所述液相生物流化床的底部设有进水口和进气口，所述液相生物流化床的顶部设有出水口，所述气相生物滴滤床的顶部设有排气口。
2、根据权利要求1所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：所述气相生物滴滤床的填充率为50-80％所述气相生物滴滤床体积。
3、根据权利要求1所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：所述液相生物流化床内安装有多孔导流筒，所述填料填充于多孔导流筒内。
4、根据权利要求3所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置其特征在于：所述于多孔导流筒的填充率为30-50％所述多孔导流筒体积。
5、根据权利要求1-4中任一项所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：所述填料是复合磁性聚氨酯泡沫载体。
6、根据权利要求1所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：所述液相生物流化床顶部与气相生物滴滤床通过法兰盘对接。
7、根据权利要求1所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：所述多孔隔板的孔数至少为1个。
8、根据权利要求1所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：所述液相生物流化床的底部设置微孔曝气系统。
9、根据权利要求1所述的含挥发性有机物废水的生物处理装置，其特征在于：所述气相生物滴滤床的顶部设置喷淋系统。
10、一种含挥发性有机物废水的生物处理方法，其特征在于：是将含挥发性有机物废水通过权利要求1-9任一项所述装置，即含挥发性有机物废水从底部进水口进入液相生物流化床，停留8-10小时，被填料上附着的微生物降解，然后经所述液相生物流化床的顶部出水口流出，停留过程产生的挥发性有机物气体进入所述气相生物滴滤床，继续被填料上附着的微生物降解，余气由所述气相生物滴滤床顶部排气口排出。
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