CN102211812A

CN102211812A - 污水治理层析载体新型反应器

Info

Publication number: CN102211812A
Application number: CN2010101380349A
Authority: CN
Inventors: 何爱东; 孙栋林; 黄兴华; 张建平; 吴敏; 陈菊如
Original assignee: JIANGSU AIDONG GROUP CO Ltd
Current assignee: JIANGSU AIDONG GROUP CO Ltd
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明公开了一种污水治理层析载体新型反应器，包括吸附功能菌的软性载体、支撑所述软性载体的载体支架及容纳所述软性载体与载体支架的高效生化池，所述软性载体经功能菌吸附后形成由好氧区、兼氧区及厌氧区构成的生物膜结构，其中，紧贴载体表面积的那层微生物形成厌氧区，中间层为浅层兼氧区，载体外层形成好氧区。本发明层析载体新型反应器结合了高效功能微生物菌群，使污水的处理效果达到国家排放标准，大大减少污泥排放量。

Description

污水治理层析载体新型反应器

【技术领域】

本发明涉及环保领域中的污水治理装置，尤其是指污水治理中的利用微生物技术处理污水的层析载体新型反应器。

【背景技术】

微生物和动物植物一样，是自然界三大物种之一，且在整个生态循环系统中，微生物是动植物残体有机废弃物的分解者。因此，微生物在生态循环及环保领域中扮演了一个十分重要的角色，即污水和垃圾的处理者。几乎所有的污水处理都是靠微生物的作用完成的，且在污水和污物处理中，不但需要微生物分解和除掉各种有害物质，还要靠微生物进行除臭。而微生物的种类和功能及数量在很大程度上决定了污水与污物的处理速度与处理效果。

传统的污水处理方法均为沉淀、厌氧、好氧曝气等工艺，所用的功能菌取自自然界的活性污泥，即通过自然界天然的厌氧、好氧微生物来降解污水中的有机废弃物。传统污水处理工艺的出水效果常常受环境因素(气候、季节、污水不同来源等)的影响而显得不稳定，几乎所有污水处理厂面临的同样问题就是沉积后的污泥处置及带来的二次污染问题。此外，有些特殊来源污水的处理尚需要采取特殊的化学手段，这对于环境的污染更加严重。

【发明内容】

本发明所解决的技术问题在于提供一种污水治理层析载体新型反应器，其可有效分解污水中的有害物质，减少污泥排放量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种污水治理层析载体新型反应器，包括吸附功能菌的软性载体、支撑所述软性载体的载体支架及容纳所述软性载体与载体支架的高效生化池，所述软性载体经功能菌吸附后形成由好氧区、兼氧区及厌氧区构成的生物膜结构，其中，紧贴载体表面积的那层微生物形成厌氧区，中间层为浅层兼氧区，载体外层形成好氧区。

作为本技术方案的进一步改进，所述软性载体上设有供污水流通的网孔，所述功能菌形成于所述网孔内侧。

作为本技术方案的进一步改进，所述高效生化池以底部进水，上部出水为原则，所述软性载体上负载高效好氧菌。

作为本技术方案的进一步改进，所述高效生化池底部设有曝气管，曝气管的曝气孔朝下。

相较于现有技术，本发明所述的污水治理层析载体新型反应器结合了高效功能微生物菌群，使污水的处理效果达到国家排放标准，大大减少污泥排放量，实现城市工业与生活污水治理的生态化、减量化，资源化处置。

【附图说明】

图1为本发明所述层析载体新型反应器对污水生态化处理的基本原理图。

图2为本发明所述好氧有机物分解途径示意图。

图3为本发明所述功能菌种的筛选及选育流程图。

图4为本发明所述污水处理工艺的流程图。

图5为图4中的部分污水处理工艺的流程图。

图6为本发明层析载体新型反应器的剖面示意图。

图7为本发明层析载体表面结构及功能菌附着层形成的生物膜结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1至图7所示，本发明提供了利用功能菌对污水降解处理的工艺，其主要包括筛选、选育功能菌种及利用所述功能菌种对污水生态化处理。其中，对污水生态化处理过程中，本发明利用了层析载体新型反应器，以对污水进行高效的生态化处理。

首先，请参图1及图2所示的本发明污水生态化处理的基本原理。生物物质其主要成分为多糖、蛋白质和脂肪等。自然情况下，这些物质依靠环境中的微生物等将它们缓慢分解以维持整个生态环境的平衡。污水生态化处理即利用这一基本原理，从自然界中分离出一批对污水中有机废弃物有特定降解能力的微生物菌群，经分离鉴定后组合成一组组合功能菌。在适宜的条件下(温度、湿度及空气等)，这些特殊的组合菌群能够有效地产生蛋白酶，脂肪酶、水解酶，纤维素酶、淀粉酶等，使高分子物质分解成能够被微生物分解的低分子物质，并将其转化为二氧化碳、水、酒精、有机酸和少量氨，最后以气体和水的形态释放。简言之，就是一些特殊的细菌能把污水(及其沉淀的污泥)中有机废弃物分解成无污染的二氧化碳和水；有机氮经氨化菌氨化成NH₄，经硝化茵氧化形成硝酸盐，再经反硝化菌在厌氧条件下进行脱氮。上述微生物生化降解过程，使污水的处理达到减量化、无害生态化的目标。

其次，如图3所示的所述功能菌种的筛选及选育过程，其包括菌种的分离及高效功能菌菌种的筛选与配伍。

所述高效功能菌菌种的分离过程中需满足如下条件：第一，所用菌种的来源：处理城市污水所使用的微生物组合功能菌全部由自然界中分离、筛选、培育和优化组成，未作任何遗传诱变和基因改造工作。第二，所用的培养基：牛肉膏蛋白胨培养基和经特殊设计的培养基。第三，菌种的分离：在较为广泛的采集各类菌种样品的基础上，对采集的样品进行增富培养后进行斜面接种，分离到的菌株采用。“针对对应法(水解法)”和“鸟枪法”等方法作初步检测，再经特殊设计的培养基分离、筛选，得到大量的菌株，收集其中具备符合目的要求的菌株作为试验菌种。

所述高效微生物功能菌的筛选与配伍是一个复杂的过程，通常需要多年的时间投入才能得到优良目的菌种组合。因此，在本发明的污水处理工艺中，对所述活性功能菌菌株进行筛选时，采用有利于功能微生物快速生长的公益设施，以污水COD下降速度、下降指标和除臭效果等作为筛选高效处理菌种的指标，从而较快的得到了所需的菌株。筛选处理过程包括各单菌株降解率测定以及调配各组合菌试验。

根据各单菌株在小型生化处理机及小型AOS系统中多次试验结果，配伍成组合菌，进行动态中试。

最终，结合动态中试，以出水COD值、污泥排放量的大幅减少以及除臭效果为目的，经组合、优化多菌种的配比，最终获得一组“高效活性人类粪便处理组合菌”。筛选出高效的微生物功能菌群，其相应的分解转化功能技术关键所在：包括种属(芽孢杆菌、枯草杆菌等)、遗传稳定性(经过连续传代培养和对比试验，所有菌的分类性状和对药物的敏感性理化性状等保持稳定)、抗药性(指对50多种抗生素药品的敏感性试验，如粪产碱菌对洛美沙星、环丙沙星、青霉素等敏感【s】；对红霉素、诺氟沙星、利福平等中度敏感[M]对四环素、麦迪霉素、头孢呋新等具有抗性【R】及生物安全性(对个人、群体健康和生态环境没有危害)。

以下详细介绍本发明利用所述“高效活性人类粪便处理组合菌”来进行污水生态化处理的新工艺及其中所用到的层析载体新型反应器。

请参阅图4至图7所示，污水通过格栅除去较大的颗粒物后进入配水井，配水井调节水质水量，使pH值维持在6.5-8.5之间，温度在55℃以下，然后进入细隔栅及沉砂池，除去较小的颗粒物及沉淀沙砾等物质，污水进入兼氧池，进行水体酸化，然后进入层析载体新型反应器内富含高效微生物功能菌的高效生化池中，该高效生化池以底部进水，上部出水为原则，且内设含高效软性载体的层析载体装置，请配合参阅图6及图7所示的层析载体新型反应器，所述层析载体是由载体支架所固定，所述高效生化池内的软性载体结构，使功能微生物大量地滞留吸附在载体表面上并设有供污水流通的网孔，所述微生物形成于所述网孔内侧，提高了功能菌降解有机废弃物的效率及载体的表面积。所述载体上负载高效好氧菌，曝气管置于高效生化池底部，曝气孔朝下，池内使用新型载体，载体的表面积很大，废水流经载体，所述微生物吸附在载体上经过不断的脱落与吸附过程，在池内形成了无数的由好氧区、浅层兼氧区及厌氧区构成的生物膜结构(参图7)。紧贴载体表面积的那层微生物形成厌氧区；中间层为浅层兼氧区(或称为缺氧区)；载体外层形成好氧区。经过充氧的污水以一定的流速流到填料时，生物膜中的好氧菌吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物得到增殖，生物膜随之增厚。由于微生物的吸附作用，生物膜表面形成一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，COD浓度比进水有机物浓度要低得多，当废水在膜的表面流过时，有机物就会从运动的废水中转移到附着在生物膜表面的水层去，并进一步被生物膜吸附。同时空气中的氧经过废水进入生物膜水层并向内部转移，对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢，因此产生的二氧化碳等无机物从生物膜水层转移到废水中，进入空气。对于氨氮的处理，先利用好氧条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将氨气转化为硝酸盐氮；再利用缺氧段，经反硝化细菌将硝酸盐氮还原为氮气，溢出水面释放到大气中，参与自然界物质循环。因此，通过厌氧、兼氧、好氧过程，高效微生物在降解有机物的同时进行硝化、反硝化作用(无需再另设硝化、反硝化池，全部在生化池中就可以进行)。

生化处理后的污水进入沉淀池，经沉淀后少量沉积物回流到兼氧池(参图5)，这种回流方式可以保证沉积物中附着的部分高效菌被添加到兼氧池，进行分解一部分有毒有害物质，确保了沉淀物中的微生物菌群以及部分原生动物被重新回流利用，继续发挥净化污水的作用，而上清液则标排放。

本发明涉及的好氧细菌在分解有机物过程中增殖快，将70-80％水体中的有机物用于合成自身细胞组织，因此对水体中的营养物质要求高，特别是对氮和磷的吸收效果明显。同时由于高效微生物自身活性强，需要消耗大量的ATP(三磷酸腺苷，微生物体内特定物质的量能够反映微生物的活性)，而磷是特定物质中ATP的重要组成元素。因此，水体中磷的消耗量大，除磷效果明显。如有剩余，通过微生物的矿化作用形成磷酸钙沉积后回流到兼氧池，由于兼氧菌需大量酶继续生物处理，在好氧生物处理过程中，池中的溶解氧要保证2mg/l以上。

本发明的层析载体新型反应器，其结合高效功能微生物菌群、软性载体(参图6、7所示)，使高效功能微生物菌群滞留吸附在层析载体表面上，提高了功能菌降解有机废弃物的效率，使污水的处理效果达到国家排放标准，大大减少污泥排放量，实现了工业与生活污水治理的生态化、减量化，资源化处置，且本发明采用的微生物均具有高效转化降解有机废弃物的功能。另外，因本发明涉及的工程装置中不投放活性污泥，而是采用工程发酵的方式生产污水处理中所需要的优势功能菌群，并通过菌罐投放至高效生化池(参图5)，因此能快速达到污水净化功效。当功能菌在层析载体上成功富集以后，可以停止向生化池中投放功能菌，因此高效功能菌的投放是一劳永逸的。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims

1.一种污水治理层析载体新型反应器，包括吸附功能菌的软性载体、支撑所述软性载体的载体支架及容纳所述软性载体与载体支架的高效生化池，其特征在于：所述软性载体经功能菌吸附后形成由好氧区、兼氧区及厌氧区构成的生物膜结构，其中，紧贴载体表面积的那层微生物形成厌氧区，中间层为浅层兼氧区，载体外层形成好氧区。

2.如权利要求1所述的污水治理层析载体新型反应器，其特征在于：所述软性载体上设有供污水流通的网孔，所述功能菌形成于所述网孔内侧。

3.如权利要求2所述的污水治理层析载体新型反应器，其特征在于：所述高效生化池以底部进水，上部出水为原则，所述软性载体上负载高效好氧菌。

4.如权利要求3所述的污水治理层析载体新型反应器，其特征在于：所述高效生化池底部设有曝气管，曝气管的曝气孔朝下。