CN102040307A

CN102040307A - 污水处理系统

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Publication number: CN102040307A
Application number: CN2009101806315A
Authority: CN
Inventors: 陆振冈; 曹建华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-05-04

Abstract

一种污水处理系统，包含了一厌氧槽、一砂滤槽及一连通管道，该厌氧槽设置有一入水口及一排污口，而其内部包含有一填料及特殊复合益生菌，且该特殊复合益生菌固定及保留于填料上，另外该砂滤槽是通过连通管道与厌氧槽相连接，可将通过厌氧槽的污水再次进行过滤，而该砂滤槽中更包含有一出水口、一排污口及一反洗排污口，其中该出水口会排出由厌氧槽及砂滤槽过滤后的污水，其视觉与嗅觉上与清水并无差异，因此可循环再利用。

Description

污水处理系统

技术领域

本发明涉及一种污水处理系统，特别涉及一种能去除污泥及废水中的有机物与悬浮固体的污水处理系统，本发明具有能埋地且不占地表空间的特色，且无动力消耗，操作十分简单。

背景技术

因此目前城市生活污水处理方法包括物理法、化学法与生物法，其中主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法。在COD为2000～4000mg/L时，物理化学方法的COD去除率可达50％～87％。因此和生物处理相比，物理、化学处理方法不受水质水量变动的影响。但物理、化学方法处理成本较高，不适于大水量的生活污水处理。

另外生物法分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法以及二者的结合，其中该好氧生物处理法包括了活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等；而该厌氧生物处理法则包括了上向流污泥床、厌氧固定化生物回应器、混合回应器及厌氧稳定塘。

而现今一般常见污水处理厂处理状况如下：

1)一级处理：将污水中的固体垃圾、油、沙、硬粒以及其他可沉淀的物质清除，整个过程纯粹为机械运作，其过程包括了过滤、沉降(沉降池内的污泥可以用来发酵，制造甲烷，发酵后的污泥可作肥料)及羽化(加入石灰与磷反应，以免它们成为海中藻类的养份)。因此污水经收集进入处理厂后，由隔栅过滤去除其中较大的固体物，如泥沙、纸张、塑胶等，然后进入第一级沉降池，污水在沉降池中停留数小时，待其中固体污染物沉降后，进入二级生物化学处理反应池。

2)二级处理：

(a)将污水中的有机化合物分解为无机物，其过程包括了滴滤(水经过生物薄膜，分解水中的有机物)及曝气(在曝气池中大量通入空气，以加入大量氧气，并能促进水中的细菌和真菌进行有氧分解)。另外也要考量处理手段的不同，反应池可以分别采用好氧型曝气池或是厌氧型生物滤池(滴滤池)；

(b)其中好氧型曝气池的处理量大，故适合大中型城市采用；

(c)另外因细菌以水中有机污染物为食，在大量增长后会形成污泥状悬浮物，此时再将细菌和其他微生物为主的污泥进行沉降。

3)三级处理：其过程包括了沙滤、经过活性碳(化解毒素)、利用微藻生物清除重金属及消毒(加入氯气或臭氧，或经紫外光照射)。

在好氧处理方面，可有效地降低BOD5、COD和氨氮，还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属，并且又以延时曝气法用得最多，还有曝气稳定塘和生物转盘(主要用以去除氮)。

另外一方面，在断绝与空气接触的条件下，倚赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法，而其处理对象是高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等溶解性有机物，加拿大Halifax Highway101填埋场渗滤液平均COD为12850mg/L、BOD5/COD为0.7，pH为5.6，将此渗滤液先经锻石水调节至pH＝7.8，沉淀1h后进厌氧滤池(此工序还起到去除Zn等重金属的作用)，当负荷为4kgCOD/(m³·d)时，COD去除率可达92％以上；当负荷再增加时，其去除率急剧下降。

在厌氧处理方面，最主要的是能耗少，操作简单，因此投资及营运费用低廉。而且由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也少。如其BOD5/P只需为4000∶1，虽然渗滤液中P的含量通常少于1mg/L，但仍能满足微生物对P的要求。因此能用普通的厌氧硝化，35℃、负荷为1kgCOD/(m³·d)，停留时间10d，渗滤液中COD去除率就可达到90％。

而厌氧生物处理方法有厌氧生物滤槽、厌氧接触池、上流式厌氧污泥床回应器及分段厌氧硝化等，其中该厌氧滤池适于处理溶解性有机物。而与有氧方法相比，厌氧生物处理具有以下优点：

1)好氧方法需消耗能量(空气压缩机、转刷等)，而厌氧处理却可产生能量(产生甲烷气)，COD浓度越高，好氧方法耗能越多，厌氧方法产能越多，两者的差异就越明显；

2)厌氧处理时有机物转化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)远小于好氧处理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr)，因此污泥处理和处置的费用大为降低；

3)厌氧处理时污泥的生长量小，对无机营养元素的要求远低于好氧处理，因此适于处理磷含量比较低的生活污水；

4)根据报道，许多在有氧条件下难于处理的卤素有机物在厌氧时可以被生物降解；

5)厌氧处理的有机负荷高，占地面积比较小。

另外有关于厌氧生物滤槽(Anaerobic Biofilter，AF)，为一种内部填充有微生物载体的厌氧生物反应器，而该厌氧微生物部分附着生长在填料上，形成厌氧生物膜，部分在填料空隙间处于悬浮状态，废水流过被淹没的填料，污染物被去除并产生沼气；典型的生产性AF呈筒状，常用直径和高度分别为6～26m和3～13m，滤池中可维持相当高的微生物浓度，一般可达5～15kgVSS/m³，故AF能承受较高的有机物体积负荷(生产性使用装置的最大有机负荷通常在10～16kgCOD/(m³·d)的间)。

由于较高的污泥浓度和长达100d以上的泥龄，AF具有良好的运行稳定性，较能承受水质或水量的冲击负荷，在常温下能处理城市污水等低浓度有机废水。AF出水可不回流，但如果出水回流，可降低进水浓度，减小堵塞的可能性，使填料中生物量趋向于均匀分布。

厌氧生物滤槽的另一特点是反应器内污泥产率低，运行启动快，有报导指出，生产性厌氧生物滤槽在600d的运行中没有废弃污泥。Jhung等在上向流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧生物滤槽的对比试验中发现，当进水为高浓度糖蜜废水，有机负荷为0.8kgCOD/(m³·d)时，UASB需6周启动时间，而厌氧生物滤槽只用了4周。严伟等也曾报导，用大孔聚氨脂泡沫塑料的厌氧生物滤槽处理橄榄厂稀释废水，其启动时间比活性污泥法和UASB明显缩短。但该厌氧生物滤槽也存在一些问题，主要是厌氧生物滤槽处理含悬浮物浓度高的有机废水易发生堵塞，会影响处理效果。

而自然界中异营性硝化菌(heterotrophic nitrifiers)将含氮物质代谢产生亚硝酸氮或硝酸氮的过程称为异营性硝化作用。异营硝化菌主要包含真菌fungi、放线菌actinomycetes和细菌bacteria三大类(Lang and Jagnow，1986)，这类菌种在好氧状态下行硝化作用，在厌氧状态下行脱硝作用，或甚至在有氧的情况下兼行脱硝作用，此该菌种在环境上有竞争优势(Crossman et.a1.，1997)。

异营硝化脱硝菌包括了Achromobacter oxylosoxidans和Pseudomonasstutzeri，有些异营性硝化菌可以同时行硝化与脱硝作用，多数异营性硝化菌如Thiospaera pantotropha(Robertson et.al.，1988)、Alcaligenes faecalis(Andersonet.al.，1986)、Pseudomonas sp.(Van Niel et.al.，1987)具有将亚硝酸还原成NO、NO₂、N₂的能力。异营性与自营性硝化菌两者基质、中间产物及最终产物阶完全相同，但两者的酵素反应途径却大不相同，例如自营菌所产生单氧氨氧化酶(AMO)会受到的抑制，异营菌则不会。

反(脱)硝化作用(denitrification)是微生物还原硝酸盐、亚硝酸盐为分子氮的过程。土壤中还原硝酸盐的微生物种类多、数量大，它们是一些兼性厌氧菌，在没有氧而有硝酸盐的环境中进行呼吸作用时，透过电子传递系统，以硝酸盐作为最终电子受体使硝酸逐步还原，经亚硝酸而后释放出分子氮。依据营养模式可将它们分为两个类型：一类为异养型，如反硝化假单胞菌，它们氧化有机质，从中取得能量还原硝酸(其转化途径为NO_3-→NO₂ ^-→NO→N₂O→N₂↑)。

另外有关于厌氧生物滤槽内部所填充的填料(微生物所需的载体)，因为在自然环境中，特别是在土壤、河流中以及动物的瘤胃、口腔和皮肤上，微生物细胞均以附着状态存在。与微生物悬浮液接触的任何表面，都可能由于吸附作用而成为微生物附着生长的载体。长期以来，人们已经认识到，由于表面吸附，会形成天然的生物膜，因此载体对微小物的吸附，与外部环境的条件和特征有关。

对于载体对微生物的吸附，主要是载体与微生物之间的静电相互作用的结果，也就是微生物细胞表面与载体材料表面间的范德华力和离子型氢键的静电相互作用的结果。两者间的ξ电位，在细胞与载体的相互作用中起重要作用。影响吸附的另一个因素是微生物细胞壁的组成和带电性质。例如，酵母菌细胞带负电荷。因此，在固定化过程中应选择带正电荷的载体。

载体的性质，尤其是载体的组分，对微生物的吸附也有重要的影响。所有的玻璃和陶瓷均含有不同比例的铝、硅、锆、钛及其他元素的氧化物，它们在溶液中起到离子交换材料的作用，可生成相应的氢氧化物。通过整合机制，由细胞表面上适当的氨基和羧基取代载体表面的羟基、形成载体-微生物细胞复合物。而关于固定化对于吸附载体的要求有具有抗物理降解、抗化学降解、抗生物降解的稳定性，以及具有一定的机械强度和结构稳定性。

另外根据组成的不同，载体可分为有机载体和无机载体，有机载体又分为天然载体和合成载体。在固定化过程中使用的天然载体包括有聚多糖，如纤维素、葡聚糖、琼脂糖、蛋白质(如明胶、胶原蛋白)、碳材料(如无烟煤、木材等)；合成载体则包括有乙烯和马来酸酐的共聚物、戊二醛缩水甲基丙烯酸酯共聚物、合成的离子交换材料及塑胶等；而在无机载体主要包括有玻璃、陶瓷、含水的金属氧化物及硅藻土等。

另外该填料是厌氧生物滤槽的主体，厌氧生物滤池所采用的填料以硬性填料为主，如砂石、陶粒、波尔环、玻璃珠、塑胶球、塑胶波纹板等。Muller和Marcini是认为采用轻质、大空隙率的填料比实心的砂石更有利于生物固体的积累。Young评价了四种不同类型的填料，认为溶解性COD去除率与填料类型、尺寸和形状有很大关系，交叉流组件式填料比相同比表面积的松散填料(如波尔环和穿孔球等)性能好得多，后者性能较差的原因可能是由于局部堵塞和股流的影响。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种污水处理系统，在综合厌氧池(AF)及升流式污泥床(UASB)优点的基础上，来开发一种成功的高效厌氧生物滤池。

本发明的次要目的即在于提供一种污水处理系统，为了能有效提升颗粒污泥去除效率及能去除污水中的有机物与悬浮固体。

本发明的次一目的即在于提供一种污水处理系统，为了能应需求量临时增加或减少污染水体大小，并可于短期的内即组装成一个污水处理工厂。

达成上述发明目的的污水处理系统，包含了一厌氧槽、一砂滤槽及一连通管道，该厌氧槽设置有一入水口及一排污口，而其内部包含有一填料及复合益生菌，其中该复合益生菌则是选用含有光合细菌、乳酸菌、霉菌、放线菌、酵母菌、异营硝化菌群和芽孢杆菌等特殊复合益生菌群(complex beneficialmicroorganisms)经特殊共栖培养方式，所获得稳定复合益生菌，且该特殊复合益生菌系固定及保留于填料上，其中该异营硝化菌群在好氧状态下行硝化作用，在厌氧状态下行脱硝作用，或甚至在有氧的情况下兼行脱硝作用，因此本发明中所使用好氧脱硝菌为：

(1)Alcaligenes denitrificans BCRC12839

(2)Ochrobactrum anthropi BCRC 17248

(3)Psedomonas stutzeri BCRC 15836

(4)Thiosphaera pantotropha DSM 2944

其中Alcaligenes denitrificans AD，Ochrobactrum anthropi OA两株菌具有代谢NH₄ ⁺的功能，Psedomonas stutzeri PS，Thiosphaera pantotropha TH两株菌株有代谢NO₂ ^-的功能。

兼性厌氧脱硝菌经固定化后，于厌氧环境下与其他微生物共存条件下，可以长时间进行厌氧脱硝作用，不会因其他微生物的生长竞争而消化其厌氧脱硝能力。

兼性厌氧脱硝菌应用于厌氧生物回应槽行脱硝效率的创新性成果，因此厌氧酸化水解槽中试以同时加入固定的光合菌及兼性厌氧脱硝菌，废水氮以氨氮为主，进行同时硝化脱硝作用，以期氨氮可以在同槽中同时进行硝化及脱硝回应，直接将氨氮转化成氮气而去除，不需分别由硝化槽及脱硝槽的处理程式完成，可简化反应槽数，并减少pH变化大及碳源需求的问题。由本发明印证其可行性，只要C/N值高时其总氮去除率也随之提升，且可维持低浓度COD的放流水质。

同时若是添加入液体状的益生菌菌体分布在养殖水体各处，控制不易且所需的辅助剂消耗较大，且容易造成水体混浊对水质影响，因此，欲开发一分离的生物反应槽，污水槽的水经回应槽作用后便可达到脱氮的效果。

另外该砂滤槽是通过连通管道与厌氧槽相连接，可将通过厌氧槽的污水再次进行过滤，而该砂滤槽中更包含有一出水口、一排污口及一反洗排污口，其中该出水口会排出由厌氧槽及砂滤槽过滤后的污水，其视觉与嗅觉上与清水并无差异，因此可循环再利用。

本发明污水处理系统中所使用的槽体材质可为FRP、PVC、塑钢、A3钢防腐或玻璃钢等材质，也可采用钢材支架模组(上面铺设木板，外面以红泥布linner覆盖)，另外本系统为一可拆卸组合模组，可因应需求量临时增加或减少所需污水处理水体大小，此设计理念主要是针对都会地区需求设计，于不变更建筑架构的前提下，提供数十公吨以上的污水水体，再加上构成元件的单一化与简单化，可于短期的内即组装成一个污水处理工厂。

附图说明

图1为本发明污水处理系统的系统架构图；

图2为本发明污水处理系统的实施例图；以及

图3为本发明污水处理系统的另一实施例图。

附图标记说明：1-厌氧槽；11-入水口；12-排污口；2-砂滤槽；21-出水口；22-排污口；23-反洗排污口；24-无烟媒层；25-滤砂(石英)层；26-滤石层；27-活性碳层；3-连通管道；4-化粪池；5-吸泥管；6-沉淀槽；61-入水口；62-连通管道；7-有氧接触槽；71-通气管；72-连通管道；8-厌氧槽；81-连通管道；9-砂滤槽；91-出水口；92-排污口；93-反洗排污口。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1为本发明污水处理系统的系统架构图，如图中所示，其中包括：

一厌氧槽1，设置有一入水口11及一排污口12，而其内部包含有一填料及特殊复合益生菌，其中该特殊复合益生菌则是选用含有光合细菌、乳酸菌、霉菌、放线菌、酵母菌、异营硝化菌群和芽孢杆菌等特殊复合益生菌群(complexbeneficial microorganisms)经特殊共栖培养方式，所获得稳定复合益生菌，且该特殊复合益生菌是固定及保留于填料上(可先于外部环境中将特殊复合益生菌固定化于填料上，再将填料投入厌氧槽中，并可定期将填料由厌氧槽捞出，并进行保养后可再次使用)，主要的功能是通过细菌进行脱氨与脱氮的回应，将代谢废物、离子氨与分子氨与亚硝酸盐排除。

其中该厌氧槽1为一半干湿生物过滤槽(滴滤槽)，而滴滤流量为60Ton/Hr，其中应用了高效率废物(氨氮等)分解特殊复合益生菌(其中该厌氧型硝化菌种与兼性型去硝化菌，两者可在厌氧情况下同时进行硝化nitrification与脱硝化作用denitrification)，因此较一般传统生物过滤槽必须在有氧情况下同时进行硝化nitrification与在厌氧环境下进行脱硝化作用denitrification更为有效率。

而该半干湿生物过滤槽也可替换为一湿式生物过滤槽，是以密集的填料网袋堆迭于圆形铁网桶中后置于水体中，其中各种滤材表面积均有差异，表面积较大者如硝化球，其配置比例约是污水体的十分之一左右，即10公尺长的污体只需配置1公尺左右的高表面积硝化滤材。但考虑经济成本与滤材取得的方便性，可自由搭配较易取得的便宜滤材，诸如陶瓷环或是鬃毛刷等、或是当地其他较易取得的天然产物(大颗粒珊瑚砂、椰子壳纤维)，再以上述的原则堆迭；

因此表面积越小的滤材需要堆迭较多、此时我们就可加大硝化槽体积来应对。此外、滤材的清洗与水位丧失也应于选择滤材时加以考虑。以珊瑚砂为例，其几乎难以清洗、可能需于一段时间后，全部换新；此外，珊瑚砂可能也会损失相当多的水位位能。如业者坚持使用珊瑚砂，需挑选颗粒较大者、并仔细估算其表面积。

一砂滤槽2，为砂石填料所组成，并可通过连通管道3与厌氧槽1相连接，可将通过厌氧槽1的污水再次进行过滤，而该砂滤槽2中更包含有一出水口21、一排污口22及一反洗排污口23。其中该出水口21会排出由厌氧槽1及砂滤槽2过滤后的污水，其视觉与嗅觉上与清水并无差异，因此可循环再利用。

另外该砂滤槽2中的土壤组成为无烟媒层24、滤砂(石英)层25、滤石层26及活性碳层27，因此可充分发挥生物滤池的截污作用，有效提升颗粒污泥去除COD的效率，其介质系数请参考表1。

表1砂滤槽的土壤组成及介质数值

本发明经试验证明，其中该日水力负荷可达2m以上，出水品质达到或优于二级处理出水标准，CODcr一般在50mg/L以下，最低小于20mg/L，BOD5一般在20mg/L以下。

现场试验和实际工程的应用证明，对于污水日水力负荷可达1.5m³/(m²/d)以上，对于生活污水日水力负荷可达1m³/(m²/d)以上，出水品质达到或优于二级处理出水标准，CODcr一般在40mg/L以下，最低小于20mg/L，BOD5一般在10mg/L以下。

表2在1.5m/d的水力负荷条件下，对河水污水的研究结果

	SS	COD	BOD	NH₃ ^--N	TP	PH	OD
								进水	120	50	30	5.5	5	7.22	0.65
出水	25	15.7	2.89	0.32	0.86	6.04	0.63

人工砂石快速渗滤系统对SS、CODcr、BOD5、NH₃-N、和TP的平均去除率分别为89.51％、77.82％、85.33％、98.28％和60.19％，处理出水SS、CODcr、BOD5、NH₃-N和TPS均达到了污水综合排放标准(GB8978-1996)、城镇二级污水处理厂一级排放标准、生活杂用水水质标准(CJ25.1-89)和再生水回的水质标准(GB3838-2002)的III类水质标准，甚至可以作为饮用水源水。

一连通管道3，是将厌氧槽1及砂滤槽2相互连接，可使通过厌氧槽1的污水进入砂滤槽。

请参阅图2为本发明污水处理系统的实施例图，本系统主要用于排水量1-24m³/d的生活污水处理，一般为连接于化粪池4后使用，因此当污水由厌氧槽1的入水口11流入厌氧槽1时，污水会通过具有较大比表面积的复合填料(AOF复合填料比重：d＝1-1.05)。由于厌氧槽1内没有空气，所产生的固定的特殊复合益生菌(厌氧微生物)以生物膜的形态生长在填料表面。当污水通过带有该种生物膜的填料表面时，受生物膜的吸附作用、微生物的分解代谢作用以及在填料的截流作用下，污水中的有机物会被去除。而后再利用进出水的水位差经由连通管道3后流至砂滤槽2，老化脱落的生物膜沉积在厌氧槽底部，定期使用排污口12，22连接的吸泥管5吸走。

而通过厌氧槽1的污水进入砂滤槽2时，会经过多层的中等或高等渗透性的土壤(例如砂土或砂壤土)，由此去除污水中的有机物与悬浮固体，另外该厌氧槽设有一反洗机制，可由出水口21注入水流，并将出水口21堆积的污泥进行冲洗，再由砂滤槽2设置的反洗排污口23将污泥排出(于表3及表4中显示，不同污染程度下，本系统平均运作的结果，而表3中的数据则表示了对COD的去除率为45.0％，T-N为58.4％，NH₄+-N为59.5％)。

表3低等污染负荷条件下的平均运行结果(30℃)

	COD	T-N	NH₄ ⁺-N	NO₃ ^--N	NO₂ ^--N	PH	OD
								进水	126	14.7	13.6	0.0	0.0	7.22	0.65
出水	60	6.1	5.5	0.2	0.3	6.04	0.63

表4中等污染负荷条件下的平均运行结果(30℃)

	COD	T-N	NH₄ ⁺-N	NO₃ ^--N	NO₂ ^--N	PH
							进水	233	21.7	19.3	0.0	0.0	7.20
出水	125	4.9	4.6	0.2	0.0	6.60

另外该厌氧槽1是按照二级厌氧设计，厌氧槽1结构由A3钢防腐或玻璃钢设计制造，而本实施例中厌氧槽1设计参数为：

(1)停留时间T＝2d；

(2)填充比60％；

(3)污泥清掏周期为一年；

(4)容积负荷为0.25kgCOD/m³·d；

(5)二级厌氧区流速小于0.5m³/m²·h。

而本实际例中使用了高效率废物(氨氮等)分解固定化解特殊复合益生菌群(是选用含有光合细菌、乳酸菌、霉菌、放线菌、酵母菌、异营硝化菌群和芽孢杆菌等特殊复合益生菌群，其中该光合细菌系包括了沼泽红假单胞菌、球形红假单胞菌和荚膜红假单胞菌，而该乳酸菌含有嗜酸乳杆菌、粪链球菌，另外芽孢杆菌系含有蜡状芽孢杆菌，而详细菌群组合及菌种功效请参考表5)，经特殊共栖培养方式，可以让过滤设备很快的培养出特殊复合益生菌，在培养过程中，必须每天监测氨氮、亚硝酸、硝酸、硫化氢的变化，以得知目前硝化系统建立的情形。

表5详细菌群组合及菌种功效

另外吸附固定化微生物的方法(利用聚氨酯泡沫、木屑、多孔陶瓷等材料)如下：

1.多孔陶粒吸附法

(1)将多孔陶瓷颗粒用水洗净；

(2)用5％HCl浸泡2h，水洗至中性；

(3)用5％NaOH浸泡2h，水洗至中性；

(4)高压蒸汽灭菌30min，再将经过预处理的多孔陶粒加入到含50mL培养基的250mL锥形瓶中，接种一定量的微生物，于水浴振荡器上培养3d：

(5)最后滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。

注意事项如下：

(1)取CBM菌悬液(10⁶个/mL)按接种量10％特殊复合益生菌接种至添加有多孔吸石的已经灭菌的培养基中。

(2)多孔沸石与培养液体积比为1∶40。

(3)CBM菌培养基5％糖蜜。

2.多孔沸石吸附法

(1)取EM菌悬液(10⁶个/mL)按接种量10％特殊复合益生菌接种至添加有多孔吸石的已经灭菌的培养基中；

(2)多孔吸石预先用蒸馏水洗净，沸水煮2h，再用蒸馏水洗至中性，然后粉碎至体积约0.5cm³时，按多孔吸石与培养液体积比为1∶40，与150ml培养基混合于500m1锥形瓶中，在121℃湿热灭菌30min，冷却后备用；

(3)于30℃恒温，150r/min摇瓶预培养72h后，移去培养液。留下吸附固定在载体上的固定化特殊复合益生菌细胞备用。

注意事项如下：

(2)沸石在500℃灼烧2h可除去绝大部分吸附水分，增大表面积。

(3)固定化过程中沸石粒度、特殊复合菌液的浓度及体积对沸石吸附作用菌的能力都有影响。

(4)每kg 60目沸石可吸附0.46g菌体。

3.椰子壳粉、木屑吸附法

(1)将木屑用水洗净；

(2)用5％NaOH溶液煮沸30min，然后用蒸馏水洗至中性；

(3)高压蒸汽灭菌30min；

(4)将经过预处理的木屑加入到含50mL培养基的250ml锥形瓶中接种量10％～20％特殊复合益生菌的微生物，于水浴振荡器上培养3d；

(5)滤出木屑，用生理盐水洗净，即得木屑吸附固定化微生物，备用。

注意事项如下：

(1)真空保藏的固定化菌的存活情况明显优于保藏在空气中的固定化菌。

4.固定化快速物理吸附法，系利用椰子壳粉或木屑的物理吸附作用对特殊复合益生菌表面的微生物进行固定，快速固定化方法如下：

(1)将微生物与废水混合均匀；

(2)然后接入颗粒活性炭柱，以10mL/min的流速进行出水回流，每回流2h停止1h，回流5次即完成木屑或椰子壳粉的固定化。

注意事项如下：

(1)沸石在500℃灼烧2h可除去绝大部分吸附水分，增大表面积，固定化过程中沸石粒度、菌液的浓度及体积对沸石吸附作用菌的能力都有影响；

(2)每kg 60目沸石可吸附0.46g菌体；

(3)真空保藏的固定化菌的存活情况明显优于保藏在空气中的固定化菌。

5.聚酯泡沫吸附法

(1)聚酯泡沫先剪至0.5cm³体积，再用蒸馏水洗净，共净泡24h(聚酯泡沫与培养液体积比为1/40，与150ml培养基混合于500ml锥形瓶中)；

(2)在121℃湿热灭菌30min，冷却后备用；

(3)取EM菌(含胞子)悬液(10⁶个/m1)按接种量10％，于30℃恒温及150r/min摇瓶培养72h后，移去培养液，留下吸附固定在载体上的固定化特殊复合益生菌细胞备用。

利用上述部份固定化方法固定化特殊复合益生菌，对各种吸附方法固定化微生物的活性进行了比较，结果如下表：

表6吸附固定化载体的比较(固定化细胞相对活性＝(固定化细胞活性/游离细胞活性)×100％)

由表6可以看出，用各种载体吸附固定化细胞，其活性相差较大，这可能因为：

1.各种载体的吸附容量不同，因而所固定的细胞量不一样；

2.有些吸附载体对微生物细胞可能会有毒害作用；

3.各种载体与微生物细胞间的结合程度不一样，有些细胞易脱落。作为一种固定化方法，吸附是种简单易行、条件温和的方法。

4.而固定化载体可以再生，微生物经吸附后活性可以得到保留，其缺点是吸附法固定的微生物不够牢固，容易脱落，吸附法固定化微生物在环境污染控制方面的应用十分广泛。

请参阅图3为本发明污水处理系统的另一实施例图，如图中所示，其中包括：

一沉淀槽6，设置有一入水口61，并通过一连通管道62将沉淀槽6与有氧接触槽7相互连接，可使通过沉淀槽6的污水进入有氧接触槽7，主要的功能是将污水中的固体垃圾、油、沙、硬粒以及其他可沉淀的物质清除。

一有氧接触槽7，是通过一连通管道72将有氧接触槽7与厌氧槽8相互连接，可使通过有氧接触槽7的污水进入厌氧槽8，而该有氧接触槽7中由通气管71大量通入空气，以加入大量氧气，来促进水中的细菌和真菌进行有氧分解。主要的功能是有效地降低BOD5、COD和氨氮，还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。另外该有氧接触槽可设置一太阳能板或任何绿能能源(地热发电、或水力发电、水力发电或风力发电等)的产品，让内部的空气压缩机及转刷等搅拌设备提供运作的电力。

一厌氧槽8，是通过一连通管道81将厌氧槽8与砂滤槽9相互连接，可使通过厌氧槽8的污水进入砂滤槽9，而其内部包含有一填料及特殊复合益生菌，其中该特殊复合益生菌则是选用含有光合细菌、乳酸菌、霉菌、放线菌、酵母菌、异营硝化菌群和芽孢杆菌等特殊复合益生菌群(complex beneficialmicroorganisms)经特殊共栖培养方式，所获得稳定复合益生菌。且该特殊复合益生菌系固定及保留于填料上(可先于外部环境中将特殊复合益生菌固定化于填料上，再将填料投入厌氧槽中，并可定期将填料由厌氧槽捞出，并进行保养后可再次使用)。主要的功能是通过细菌进行脱氨与脱氮的回应，将代谢废物、离子氨与分子氨与亚硝酸盐排除。

一砂滤槽9，为砂石填料所组成，并可通过连通管道81与厌氧槽8相连接，可将通过厌氧槽8的污水再次进行过滤。而该砂滤槽9中更包含有一出水口91、一排污口92及一反洗排污口93，其中该出水口91会排出由沉淀槽6、有氧接触槽7、厌氧槽8及砂滤槽9过滤后的污水，其视觉与嗅觉上与清水并无差异，因此可循环再利用。

本发明所提供的污水处理系统，与其他现有技术相互比较时，更具备下列优点：

1.本发明的污水处理系统，其中该厌氧槽中投加填料固定和保留微生物菌群，充分发挥生物滤池的截污作用，有效提升颗粒污泥去除COD的效率。

2.本发明的污水处理系统，其中该砂滤槽则是将污水置于中等或高等渗透性的土壤(例如砂土或砂壤土)，因此污水中的有机物物与悬浮固体几乎可完全去除。

3.本发明的污水处理系统，可以埋于地表中，不占地表空间，无动力消耗，操作十分简单。

4.本发明的污水处理系统，为一可拆卸组合式模组，可因应需求量临时增加或减少污染水体大小，主要是针对各种污水地区需求设计，于不变更建筑架构的前提下，提供处理数十公吨以上的各种污染水体，再加上构成元件的单一化与简单化，可于短期的内即组装成一个污水处理工厂。

5.本发明的污水处理系统，其中建设成本低，运行费用更低，因本系统的建设成本最大的投资为填料，主要为河沙，一般地，每吨水处理建设成本约为800～1000元人民币，如果能做到污水自流，不需要提升，则运行成本低于0.2元人民币/吨。

6.本发明的污水处理系统，其中抗冲击负荷强，系统稳定性好，而本系统1m³的体积可以处理2吨以上河流污水，是一般传统人工湿地系统处理效率的6倍，COD负荷范围可以在100～900mg/L，系统仍能稳定运行。

7.本发明的污水处理系统，其中应急处理和深度处理可以有机结合，出水效果好，不造成投资浪费，本系统通过调整水力负荷，可以处理不同的水量，水力负荷在一定范围内变化，对出水效果影响较小，而水力负荷的大小，与选择滤料的级配有关，因此通过不同级配的滤料选择，可以调整不同的水力负荷，达到不同的处理效果。对于深度处理，降低水力负荷，出水优于二级处理，而且除磷效果佳，也有一定除氮功能，只要部分更换滤料即可达到深度处理，其他设施可以不作任何变动，不造成投资浪费，做到应急与深度处理有机结合。

8.本发明的污水处理系统，其中不造成二次污染，不对污泥作任何处理，本系统不需投加药剂，主要通过生化作用处理污水，不造成二次污染，污泥在填料中由细菌消化，不产生污泥。也不需要对系统进行反冲洗，主要通过特殊滤料进行。

9.本发明的污水处理系统，其中占地面积相对不大，本系统最佳深度为2m左右，1m³的体积可以处理2m³以上污水，10万m³污水需占地约5万m³，大大小于传统人工湿地，与一般的二级污水处理工艺的占地要求相当。

10.本发明的污水处理系统，其中该吸附固定化微生物的方法，经由发明人于大陆实际实施，大陆专家使用了3～4周来进行固定，而本发明通过上述方法仅需花费3天时间即可固定上去。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种污水处理系统，其特征在于其包括：

一厌氧槽，设置有一入水口及一排污口，而其内部包含有一填料及特殊复合益生菌；

一砂滤槽，为砂石填料所组成，并可通过连通管道与厌氧槽相连接，可将通过厌氧槽的污水再次进行过滤，而该砂滤槽中更包含有一出水口及一排污口；

一连通管道，将厌氧槽及砂滤槽相互连接，可使通过厌氧槽的污水进入砂滤槽；

当污水由厌氧槽的入水口流入时，污水会通过具有较大比表面积的复合填料，而污水通过带有该种生物膜的填料表面时，受生物膜的吸附作用、微生物的分解代谢作用以及在填料的截流作用下，污水中的有机物会被去除，而后当污水再利用进出水的水位差经由连通管道后流至砂滤槽时，会经过多层的中等或高等渗透性的土壤，由此去除污水中的有机物与悬浮固体。

2.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于该砂滤槽上可加设一反洗排污口，可由砂滤槽的出水口注入水流，并将出水口堆积的污泥进行冲洗，再由反洗排污口将污泥排出。

3.如权利要求l所述的污水处理系统，其特征在于该特殊复合益生菌选用含有光合细菌、乳酸菌、霉菌、放线菌、酵母菌、异营硝化菌群和芽孢杆菌等特殊复合益生菌群经特殊共栖培养而成。

4.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于该污水处理系统可以埋于地表中，而所使用的槽体材质可为FRP、PVC、塑钢、A3钢防腐或玻璃钢等材质，也可采用钢材支架模组。

5.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于该污水处理系统为一可拆卸组合式模组，可因应需求量临时增加或减少污染水体大小。

6.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于该特殊复合益生菌固定化于填料上，而该填料投入厌氧槽中后，可定期将填料由厌氧槽捞出，并进行保养后可再次使用。

7.如权利要求6所述的污水处理系统，其特征在于该填料可为多孔陶粒、多孔沸石、聚氨酯泡沫、椰子壳粉、木屑、多孔陶瓷等材料，而不同的填料材料则具有不同的吸附固定于填料上的方法。

8.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于该厌氧槽为一半干湿生物过滤槽，而该半干湿生物过滤槽也可替换为一湿式生物过滤槽。

9.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于该砂滤槽中使用中等或高等渗透性的土壤，而该土壤组成则分为无烟媒层、滤砂层、滤石层及活性碳层，因此可充分发挥生物滤池的截污作用，有效提升颗粒污泥去除COD的效率。

10.如权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于该厌氧槽按照二级厌氧设计而成。

11.一种污水处理系统，其特征在于其包括：

一沉淀槽，设置有一入水口，并通过一连通管道将沉淀槽与有氧接触槽相互连接，主要的功能是将污水中的可沉淀的物质清除；

一有氧接触槽，是通过一连通管道将有氧接触槽与厌氧槽相互连接，在有氧接触槽中通过通气管大量通入氧气，来促进水中的细菌和真菌进行有氧分解；

一厌氧槽，是通过一连通管道将厌氧槽与砂滤槽相互连接，而其内部包含有一填料及特殊复合益生菌；

一砂滤槽，为砂石填料所组成，并可通过连通管道与厌氧槽相连接，而该砂滤槽中更包含有一出水口、一排污口及一反洗排污口，其特征在于该出水口会排出由沉淀槽、有氧接触槽、厌氧槽及砂滤槽过滤后的污水。

12.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该有氧接触槽可设置一太阳能板或任何绿能能源的产品，以提供运作的电力。

13.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该砂滤槽上可加设一反洗排污口，可由砂滤槽的出水口注入水流，并将出水口堆积的污泥进行冲洗，再由反洗排污口将污泥排出。

14.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该特殊复合益生菌选用含有光合细菌、乳酸菌、霉菌、放线菌、酵母菌、异营硝化菌群和芽孢杆菌等特殊复合益生菌群经特殊共栖培养而成。

15.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该污水处理系统可以埋于地表中，而所使用的槽体材质可为FRP、PVC、塑钢、A3钢防腐或玻璃钢等材质，也可采用钢材支架模组。

16.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该污水处理系统为一可拆卸组合式模组，可因应需求量临时增加或减少污染水体大小。

17.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该特殊复合益生菌固定化于填料上，而该填料投入厌氧槽中后，可定期将填料由厌氧槽捞出，并进行保养后可再次使用。

18.如权利要求17所述的污水处理系统，其特征在于该填料可为多孔陶粒、多孔沸石、聚氨酯泡沫、椰子壳粉、木屑、多孔陶瓷等材料，而不同的填料材料则具有不同的吸附固定于填料上的方法。

19.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该厌氧槽为一半干湿生物过滤槽，而该半干湿生物过滤槽也可替换为一湿式生物过滤槽。

20.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该砂滤槽中使用中等或高等渗透性的土壤，而该土壤组成则分为无烟媒层、滤砂层、滤石层及活性碳层，因此可充分发挥生物滤池的截污作用，有效提升颗粒污泥去除COD的效率。

21.如权利要求11所述的污水处理系统，其特征在于该厌氧槽按照二级厌氧设计而成。

22.一种特殊复合益生菌固定于填料上的方法，其特征在于其包括有多孔陶粒吸附法、多孔沸石吸附法、椰子壳粉、木屑吸附法、固定化快速物理吸附法及聚酯泡沫吸附法。

23.如权利要求22所述的特殊复合益生菌固定于填料上的方法，其特征在于该特殊复合益生菌是选用含有光合细菌、乳酸菌、霉菌、放线菌、酵母菌、异营硝化菌群和芽孢杆菌等特殊复合益生菌群进行特殊共栖培养，来获得稳定复合益生菌后，再于外部环境中将特殊复合益生菌固定化于填料上。

24.如权利要求22所述的特殊复合益生菌固定于填料上的方法，其特征在于该多孔陶粒吸附法的步骤为：

(1) 将多孔陶瓷颗粒用水洗净；

(2) 用5％HCl浸泡2h，水洗至中性；

(3) 用5％NaOH浸泡2h，水洗至中性；

(4) 高压蒸汽灭菌30min，再将经过预处理的多孔陶粒加入到含50mL培养基的250mL锥形瓶中，接种一定量的微生物，于水浴振荡器上培养3d；

(5) 最后滤出颗粒，用生理盐水洗净，备用。

25.如权利要求22所述的特殊复合益生菌固定于填料上的方法，其特征在于该多孔沸石吸附法的步骤为：

(1) 取EM菌悬液(106个/mL)按接种量10％特殊复合益生菌接种至添加有多孔吸石的已经灭菌的培养基中；

(2) 多孔吸石预先用蒸馏水洗净，沸水煮2h，再用蒸馏水洗至中性，然后粉碎至体积约0.5cm³时，按多孔吸石与培养液体积比为1∶40，与150ml培养基混合于500m1锥形瓶中，在121℃湿热灭菌30min，冷却后备用；

(3) 于30℃恒温，150r/min摇瓶预培养72h后，移去培养液。留下吸附固定在载体上的固定化特殊复合益生菌细胞备用。

26.如权利要求22所述的特殊复合益生菌固定于填料上的方法，其特征在于该椰子壳粉、木屑吸附法的步骤为：

(1) 将木屑用水洗净；

(2) 用5％NaOH溶液煮沸30min，然后用蒸馏水洗至中性；

(3) 高压蒸汽灭菌30min；

(4) 将经过预处理的木屑加入到含50mL培养基的250ml锥形瓶中接种量10％～20％特殊复合益生菌的微生物，于水浴振荡器上培养3d；

(5) 滤出木屑，用生理盐水洗净，即得木屑吸附固定化微生物，备用。

27.如权利要求22所述的特殊复合益生菌固定于填料上的方法，其特征在于该固定化快速物理吸附法系利用椰子壳粉或木屑的物理吸附作用对特殊复合益生菌表面的微生物进行固定，快速固定化方法为：

(1) 将微生物与废水混合均匀；

(2) 然后接入颗粒活性炭柱，以10mL/min的流速进行出水回流，每回流2h停止1h，回流5次即完成木屑或椰子壳粉的固定化。

28.如权利要求22所述的特殊复合益生菌固定于填料上的方法，其特征在于该聚酯泡沫吸附法的步骤为：

(1) 聚酯泡沫先剪至0.5cm³体积，再用蒸馏水洗净，共净泡24h(聚酯泡沫与培养液体积比为1/40，与150ml培养基混合于500ml锥形瓶中)；

(2) 在121℃湿热灭菌30min，冷却后备用；

取EM菌(含胞子)悬液(10⁶个/m1)按接种量10％，于30℃恒温及150r/min摇瓶培养72h后，移去培养液，留下吸附固定在载体上的固定化特殊复合益生菌细胞备用。