CN103880184A

CN103880184A - 一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统

Info

Publication number: CN103880184A
Application number: CN201410119021.5A
Authority: CN
Inventors: 孔晔; 景学森; 李晓霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: CN103880184B

Abstract

本发明公开了一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统，属于污水处理技术领域。本发明的污水处理方法，其步骤为：（1）选用砂球作为生物膜填料，并设定生物反应槽的数量和生物巢的总容积；（2）根据各个生物反应槽内的生物巢的容积，对应设置曝气装置提供的溶解氧的浓度；（3）向每个生物反应槽中投加定量的复合菌种，闷曝数天；然后每隔一天投加少量复合菌种，并持续数天，每次投加完成后需要停水数小时后再继续进水；（4）生物膜生成后，持续进水进行污水处理。本发明还公开了一种无污泥生物球超净污水处理系统。本发明可以为微生物营造一个良好的生存环境，使污水水体中的所有有机物、污泥和淤渣全部消失，重新参与大自然的良性循环。

Description

一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法及系统，更具体地说，涉及一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统。

背景技术

随着城市化脚步的加快及工业化的迅猛推进，城市生活污水、工业污水和农业污水三大污染源对地下水和江河湖泊的污染情况日益凸显，已对我们的生活和健康构成了严重的威胁。目前，污水处理、保护生态环境问题已经越来越引起各行各业的普遍重视，都在投入大量的人力、物力和财力进行污水处理课题的研究，也出现了不少研究成果。废水中的污染物质主要有生物可分解有机物、挥发性有机物质、不易分解有机物质、重金属、悬浮固体物、营养盐（氮和磷）、致病微生物及寄生动植物等。现有的国家规定工业水污染物排放标准主要针对生化需氧量（BOD₅）、化学需氧量（CODcr）、色度、pH值、悬浮物、氨氮、硫化物、六价铬、铜、苯胺类等项目做出的明确限制要求，因此控制上述指标的浓度和数量，使之达到甚至低于国家规定的允许排放标准，成为污水处理的主要目标。

目前，常用的污水处理方法主要有物理处理法、化学处理法及生物处理法三大类。这些处理方法的前期基础设施和设备的投入都比较昂贵，在运营过程中均需要频繁地投入大量药剂和添加剂，致使运营成本很高，而且在处理污水的过程中始终都有其他的污染物产生、排出，尤其是难以处理的大量污泥。调查研究表明，我国污水处理厂能耗主要用于生物处理供氧及污泥处理过程，约占污水厂直接运营成本的60%；同时，污泥的大量产生势必引起日益严重的二次污染。

虽然目前也有人提出了无污泥污水处理方法，但污水处理能力有限。这种方法基本都要用到微生物处理，即好氧性分解和厌氧性分解，如果不能为好氧菌和厌氧菌提供一个良好的工作生存环境，其污水处理效率就会很低，甚至不能进行处理。中国专利号ZL200610117730.5，授权公告日为2008年9月17日，发明创造名称为：一种无污泥排放的污水深度处理方法及其装置，该申请案涉及一种无污泥排放的污水深度处理方法及其装置，综合利用物理、化学和生物处理方法，根据废水的排放量、内含污染物的特性、选择经专门培养、具有强吸附能力、强分解和氧化有机物能力及良好沉降能力的配用污水处理剂，使废水在由格栅初滤池、调和初沉池、高浓度曝气池、好氧生物池、厌氧及污泥回流池、污泥及澄清水分离池、分离池和放流池组成的功能池内依次经物理初滤、化学调整pH值、曝气供养、好氧和厌氧生物的共同作用下，将其中的有机物转变为微生物机体和氧化、降解成为CO₂、H₂O、NH₃及内部返回循环处理的剩余污泥，成为达标水。该申请案并没有公开如何提供微生物一个良好的生存环境，需要定期添加污水处理剂以补充微生物，造成污水处理成本的增加，且微生物繁殖能力较差，活性较低，污水的处理效率受到一定的限制；此外，其好氧性分解和厌氧性分解分别在两个反应池中进行，也使得污水处理设备结构变得复杂，处理设备相对需求较多，造成设备占地面积较大。

又如中国专利号ZL201020683195.1，授权公告日为2011年10月5日，发明创造名称为：一种无污泥高效生物反应装置，该申请案公开了一种无污泥高效生物反应装置，包括至少两个串连的生物反应槽，生物反应槽的槽壁上设有固定滤床生物巢，在各生物反应槽的固定滤床生物巢之间设有曝气管。该申请案较常规污水处理装置的优点：一是节省了污水处理设备，降低了工程建设成本；二是降低了污水处理运行成本；三是提了污水处理能力，可以处理高难度废水。该申请案虽然为好氧菌与厌氧菌提供了一个同时共存栖息的环境，即固定滤床生物巢，但好氧菌与厌氧菌要形成生物膜，其条件较为苛刻，固定滤床生物巢的选材、固定方法及形状等等都会直接影响到生物挂膜效果，并影响污水处理效果。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有污水处理方法及设备复杂、运营成本高，且现有无污泥污水处理的净化效果难以保证、微生物工作条件较为苛刻、处理效率低的不足，提供一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统，采用本发明的技术方案，可以为微生物营造一个良好的生存工作环境，使污水水体中的所有有机物、污泥和淤渣最终全部消失，重新参与大自然的良性循环，不会对大自然造成二次污染；同时，本发明的污水处理方法及系统对水量、水质和水温的变动适应性强，污水处理效果好并具有良好的硝化功能，处理效率高、耐冲击负荷性能好，占地面积少、动力费用省、便于运营管理，特别适合生活污水的处理。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法，包括以下步骤：

（1）建立微生物载体：在生物反应槽中安装生物巢，并采用砂球作为生物膜填料；根据污水的类型设定生物反应槽的数量和生物巢的总容积，并将生物巢的总容积分配到各个生物反应槽；

（2）建立曝气系统：将曝气装置安装于生物巢的底部，并根据各个生物反应槽内的生物巢的容积，对应设置曝气装置提供生物反应槽内溶解氧的浓度；

（3）生物膜培养：根据不同生物反应槽内的生物巢的容积，向每个生物反应槽中投加定量的复合菌种，闷曝数天；然后保持污水流动，每隔一天投加少量复合菌种，并持续数天，每次投加完成后需要停水数小时后再继续进水；之后，持续进污水，直至生物巢上生成生物膜；

（4）污水处理：生物膜生成后，持续进水进行污水处理。

更进一步地，步骤（1）中所述的砂球的球径为30mm～50mm，孔隙率为60%～85%。

更进一步地，步骤（1）中所述的生物巢的总容积与污水处理总量的比值为1:1～2。

更进一步地，步骤（2）中所述的曝气系统利用鼓风机提供氧气和微孔曝气器均匀布气。

更进一步地，步骤（3）中所述的复合菌种是由完全从自然界中筛选的细菌，采用微胶囊封装及酶处理技术配置而成。

更进一步地，步骤（3）中复合菌种投加时，先用河水搅拌，河水与复合菌种的质量之比为3:1。

本发明的一种无污泥生物球超净污水处理系统，包括污水过滤装置、调节池、水泵、生物反应槽和排放池，所述的污水过滤装置、调节池、水泵、生物反应槽和排放池依次连接，所述的生物反应槽内设有生物巢和曝气装置，所述的生物巢内设有砂球生物膜填料，所述的曝气装置安装于生物巢的底部，所述的生物反应槽依次设有5个或5个以上。

更进一步地，所述的曝气装置包括鼓风机和微孔曝气器，所述的微孔曝气器设于生物巢的底部，且与鼓风机相连；所述的曝气装置和生物巢沿着污水的流向在生物反应槽内的安装数量依次减少。

更进一步地，所述的生物反应槽为底部进水，上部出水，其进水口和出水口的方位为180°相对，所述的生物反应槽内设有流水导向板。

更进一步地，还包括砂滤罐、超净水池和消毒池，所述的污水过滤装置包括粗格栅和细格栅，所述的细格栅与调节池相连，所述的粗格栅与细格栅相连，所述的粗格栅上设有污水进口；所述的砂滤罐设置于水泵和生物反应槽之间，所述的超净水池和消毒池设置于生物反应槽和排放池之间，所述的排放池上设有排放阀门。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法，通过砂球生物膜填料和曝气装置为微生物营造一个良好的生存工作环境，使好氧菌分解产生的污泥逐渐被厌氧菌分解为气体和水，污水水体中的所有有机物、污泥和淤渣最终全部消失，重新参与大自然的良性循环，不会对大自然造成二次污染；

（2）本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法，根据污水的类型设定生物反应槽的数量和生物巢的总容积，并将生物巢的总容积分配到各个生物反应槽，并根据各个生物反应槽内的生物巢的容积，对应设置曝气装置提供生物反应槽内溶解氧的浓度，在污水处理过程中，污水的浓度逐渐降低，进而各个生物反应槽内的生物巢的容积和生物反应槽内溶解氧的浓度也随之逐渐降低，降低了设备成本和能源消耗，充分利用了微生物的分解作用，使无法制止产生污泥的好氧菌与厌氧菌共存，最终实现无污泥产生的超净污水处理；

（3）本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法，复合菌种是由完全从自然界中筛选的细菌，采用微胶囊封装及酶处理技术配置而成，在生物膜的培养过程中，根据不同生物反应槽内的生物巢的容积，向每个生物反应槽中投加定量的复合菌种，闷曝数天；然后保持污水流动，每隔一天投加少量复合菌种，并持续数天，每次投加完成后需要停水数小时后再继续进水；之后，持续进污水，直至生物巢上生成生物膜，生物膜培养简单方便，培养周期短，从而缩短了污水处理的周期，且一旦生物膜生成，其对水量、水质和水温的变动适应性强，污水处理效果好并具有良好的硝化功能以及良好的耐冲击负荷性能；

（4）本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法，其砂球的球径为30mm～50mm，孔隙率为60%～85%，适合于微生物在其表面生长、繁殖，对水流的阻力小，与传统的生物陶粒相比，生物挂膜效果更加理想，且大大降低了成本；

（5）本发明的一种无污泥生物球超净污水处理系统，粗格栅、细格栅、调节池、水泵、砂滤罐、生物反应槽、超净水池、消毒池和排放池依次连接，生物反应槽内设有生物巢和曝气装置，生物巢内设有砂球生物膜填料，曝气装置安装于生物巢的底部，生物反应槽依次设有5个或5个以上，曝气装置和砂球生物膜填料沿着污水的流向在生物反应槽内的安装数量依次减少，结构简单、处理效率高、占地面积少、动力费用省、便于运营管理，特别适合生活污水的处理；

（6）本发明的一种无污泥生物球超净污水处理系统，其生物反应槽为底部进水，上部出水，其进水口和出水口的方位为180°相对，生物反应槽内设有流水导向板，水流稳定，提高了微生物分解效率；

（7）本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法，与常用活性污泥处理法相比，具有如下优势：

附图说明

图1为本发明中生物膜生成的原理图；

图2为本发明的一种无污泥生物球超净污水处理系统的组成结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、污水进口；2、粗格栅；3、细格栅；4、调节池；5、水泵；6、砂滤罐；7、生物反应槽；8、生物巢；9、曝气装置；10、超净水池；11、消毒池；12、排放池；13、排放阀门。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，现给出本发明无污泥超净污水处理的基本原理。

如图1所示，本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法，其为最为自然和稳定的生物处理方法，遵循大自然的良性循环法则，将污染物质转换为无公害物质，并使之重新参与大自然的良性循环。其在生物反应槽内安装的接触材料（生物巢），在适量的空气作用下，使好氧菌和厌氧菌在同一环境中共存，共同发挥作用，最终导致不产生剩余污泥的污水净化系统。在生物反应槽中的污水，通过不停地与接触材料（生物巢）的接触，在生物巢上形成生物膜。此时，因生物反应槽内的污水处于好氧性状态，因此，生物巢会依次产生生物膜的增厚。当此生物膜厚度增加到一定程度后，氧气逐渐无法透过生物膜（一般氧气可以穿透的生物膜厚度为2～3mm左右），生物膜的内层（生物巢内侧）会产生厌氧层，厌氧菌则会栖息在此层中。接触材料（生物巢）外侧（污水一侧）的好氧层，从污水中获得养分导致好氧菌大量增殖，这样又反过来使其外层继续发展增厚，而生物膜的增厚又进一步使得生物膜内部的厌氧菌变得越发活跃，产生更强烈的厌氧分解。这种平衡持续下去，最终形成不产生多余生物污泥的污水净化处理。

举例说明：作为有机物（BOD₅性物质）的代表，我们假设水中含有葡萄糖。葡萄糖通过水中细菌的作用和氧气接触被氧化，则消耗的氧原子就被作为生物化学的氧消耗量（BOD₅）进行计算，其氧含量就被作为有机物量的一个标志。

C₆H₁₂O₆+6O→6CO+6H₂O+ΔE；

此处，ΔE（自由能）则为微生物的代谢能量（微生物的生存能量），另外还利用其他有机物和氮化物合成其细胞物质。这里消耗的氧为溶在水中的氧（DO），其供给可由人工提供。水中的氧（DO）由其消耗速度和供给速度的平衡来决定。水中的氧（DO）如果能充分保证，则此水我们称为好氧性，反之，我们称之为厌氧性。

1）好氧性分解是以生物体内的TCA CYCLE（克雷布斯循环）为主要反应，最终形成简单的无机物，无法制止污泥产生；

2）厌氧性分解是厌氧性微生物为主体进行物质的分解。例如，沼气菌等作用时，产生厌氧性分解，即发生低脂肪酸→沼气→二氧化碳这样的分解。通过控制水中的氧（DO），一般来说，可以实现无法制止产生污泥的好氧菌就可能与厌氧菌共存。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

以生活污水为处理对象，本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法，包括以下步骤：

（1）建立微生物载体：在生物反应槽中安装生物巢，并采用砂球作为生物膜填料；根据污水的类型设定生物反应槽的数量和生物巢的总容积，并将生物巢的总容积分配到各个生物反应槽；其中，砂球的球径为30mm～50mm，孔隙率为60%～85%，适合于微生物在其表面生长、繁殖，对水流的阻力小，与传统的生物陶粒相比，生物挂膜效果更加理想，且大大降低了成本；在污水处理的整个系统中，生物巢的总容积与污水处理总量的比值为1:1～2。对于生活污水，生物巢的总容积与污水处理总量的比值为1/2，生物反应槽为至少6个，随着生物反应槽数量的增加，则排放的污水越稳定；具体在安装时，生物反应槽设置6个，并分为前段、中段和后端三个部分，其中，前段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的3/4，中段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的1/2，后段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的1/4，这种随着污水浓度降低而减少生物巢容积的安装方式，充分利用了微生物（好氧菌和厌氧菌）的分解作用，且降低了成本，最终导致无污泥产生。

（2）建立曝气系统：将曝气装置安装于生物巢的底部，并根据各个生物反应槽内的生物巢的容积，对应设置曝气装置提供生物反应槽内溶解氧的浓度，在污水处理过程中，污水的浓度逐渐降低，进而各个生物反应槽内的生物巢的容积和生物反应槽内溶解氧的浓度也随之逐渐降低，降低了能源消耗和设备成本，使无法制止产生污泥的好氧菌与厌氧菌共存，最终实现无污泥产生的超净污水处理，在本实施例中，前段部分生物巢的溶解氧控制在3.5ml/L，中段部分生物巢的溶解氧控制在2.5ml/L，后段部分生物巢的溶解氧控制在1.5ml/L；曝气系统利用鼓风机提供氧气和微孔曝气器均匀布气，通过调节鼓风机的工作效率和微孔曝气器的数量实现对溶解氧浓度的控制。本实施例中的曝气系统与传统污水处理方法的曝气系统不同，其具有三个目的：a、污水的循环供给；b、给生物巢上的生物（好氧菌和厌氧菌）提供最适量的溶解氧；c、在好氧菌和厌氧菌稳定的状态下，产生稳定的水流。

（3）生物膜培养：根据不同生物反应槽内的生物巢的容积，向每个生物反应槽中投加定量的复合菌种，闷曝数天，在复合菌种投加时，先用河水搅拌，河水与复合菌种之比为3:1，河水中含有足量的微量元素，可提供复合菌种正常繁殖；然后保持污水流动，每隔一天投加少量复合菌种，并持续数天，每次投加完成后需要停水数小时后再继续进水；之后，持续进污水，直至生物巢上生成生物膜。针对生活污水的处理，不需要添加任何营养，具体为：第一天向每个生物反应槽中投加设计总量2/3的复合菌种，复合菌种投加时，以河水与复合菌种之比为3:1进行搅拌，闷曝3天；然后将剩余1/3的复合菌种平均隔天投加，并持续5次，每次投加完成后需要停水2小时后再继续进水；之后，持续进污水，复合菌种在15天左右便会在生物巢上自动生成生物膜，生物膜培养简单方便，培养周期短，从而缩短了污水处理的周期。

（4）污水处理：生物膜生成后，持续进水进行污水处理。

结合图2，本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理系统，包括污水过滤装置、调节池4、水泵5、砂滤罐6、生物反应槽7、超净水池10、消毒池11和排放池12，污水过滤装置、调节池4、水泵5、砂滤罐6、生物反应槽7、超净水池10、消毒池11和排放池12依次连接，其中，污水过滤装置包括粗格栅2和细格栅3，粗格栅2上设有污水进口1，用于对污水进行过滤，调节池4用于对污水的pH值进行调节，水泵5用于输送污水，砂滤罐6用于固体悬浮物的沉淀，超净水池10、消毒池11和排放池12用于污水最后的净化排放；排放池12上设有排放阀门13；生物反应槽7内设有生物巢8和曝气装置9，生物巢8内设有砂球生物膜填料，曝气装置9安装于生物巢8的底部，生物反应槽7依次设有5个或5个以上，具体在本实施例中，对于生活污水的处理，生物反应槽7至少依次设有6个，曝气装置9和生物巢8沿着污水的流向在生物反应槽7内的安装数量依次减少，以使前段生物反应槽7内的生物巢8高度为生物反应槽高度的3/4，中段生物反应槽7内的生物巢8高度为生物反应槽高度的1/2，后段生物反应槽7内的生物巢8高度为生物反应槽高度的1/4，并保证前段生物反应槽7内的溶解氧达到3.5ml/L，中段生物反应槽7内的溶解氧达到2.5ml/L，后段生物反应槽7内的溶解氧达到1.5ml/L，结构简单，一旦砂球生物膜填料上生成生物膜，对水量、水质和水温的变动适应性强，污水处理效果好并具有良好的硝化功能，处理效率高、耐冲击负荷性能好，占地面积少、动力费用省、便于运营管理，特别适合生活污水的处理。本实施例中的生物反应槽7为底部进水，上部出水，其进水口和出水口的方位为180°相对，生物反应槽7内设有流水导向板，水流稳定，提高了微生物分解效率；本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理系统，砂球生物膜填料的球径为30mm～50mm，内外平均孔隙率为60%～85%，适合于微生物在其表面生长、繁殖，对水流的阻力小，且大大降低了成本；曝气装置9包括鼓风机和微孔曝气器，微孔曝气器设于生物巢8的底部，且与鼓风机相连，通过调节鼓风机的工作效率和微孔曝气器的数量实现对溶解氧浓度的控制，安装方便，可操作性强。

本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理系统，生活污水由污水进口1进入粗格栅2和细格栅3，过滤掉污水中较大的固体杂质；并在调节池4中进行pH值调节，使污水的pH值达到复合菌种的最佳繁殖范围；污水通过水泵5被输送入砂滤罐6，在砂滤罐6中沉淀污水中的悬浮物质，并通过生物反应槽7底部的进水口进入生物反应槽7，在生物反应槽7中充分进行生物分解后，由生物反应槽7上部的出水口流出；再分别经过超净水池10、消毒池11和排放池12，最后由排放阀门13达标排放，实现了无污泥超净污水处理。

利用本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统处理生活污水，达到了预期效果，具体参见如下生活污水处理数据表：

项目	BOD₅	CODcr	SS	NH₃-N	T-N	T-P
							原水	290	730	202	35	42	3
处理后	8	33	7	2.8	8.8	0.2
							一级A	10	50	10	5	15	0.5

由上表可知：利用本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统处理生活污水，完全可以达到国家规定的允许排放标准。生活污水直接通入本实施例的污水处理系统，从培菌到达标出水，用时20天，正常每天处理0.3吨污水，周期处理时间18小时，处理时不加任何药物，无污泥出现现象。

实施例2

以生物制药厂污水为处理对象，本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法，包括以下步骤：

（1）建立微生物载体：在生物反应槽中安装生物巢，并采用砂球作为生物膜填料；根据污水的类型设定生物反应槽的数量和生物巢的总容积，并将生物巢的总容积分配到各个生物反应槽。对于生物制药厂污水，生物巢的总容积与污水处理总量的比值为1:1，生物反应槽为至少8个，随着生物反应槽数量的增加，则排放的污水越稳定；具体在安装时，生物反应槽设置8个，并分为前段、中段和后端三个部分，其中，前段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的4/5，中段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的3/5，后段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的1/3，这种随着污水浓度降低而减少生物巢容积的安装方式，充分利用了微生物（好氧菌和厌氧菌）的分解作用，且降低了成本，最终导致无污泥产生。

（2）建立曝气系统：将曝气装置安装于生物巢的底部，并根据各个生物反应槽内的生物巢的容积，对应设置曝气装置提供生物反应槽内溶解氧的浓度，在污水处理过程中，污水的浓度会逐渐降低，进而各个生物反应槽内的生物巢的容积和生物反应槽内溶解氧的浓度也随之逐渐降低，降低了能源消耗和设备成本，使无法制止产生污泥的好氧菌与厌氧菌共存，最终实现无污泥产生的超净污水处理，在本实施例中，前段部分生物巢的溶解氧控制在3.5ml/L，中段部分生物巢的溶解氧控制在2.5ml/L，后段部分生物巢的溶解氧控制在1.5ml/L；曝气系统利用鼓风机提供氧气和微孔曝气器均匀布气，通过调节鼓风机的工作效率和微孔曝气器的数量实现对溶解氧浓度的控制。

（3）生物膜培养：针对生物制药厂污水，具体为：第一天向每个生物反应槽中投加设计总量2/3的复合菌种，复合菌种投加时，以河水与复合菌种之比为3:1进行搅拌，闷曝5天；然后将剩余1/3的复合菌种平均隔天投加，并持续6次，每次投加完成后需要停水2小时后再继续进污水；之后，持续进污水，复合菌种在20天左右便会在生物巢上自动生成生物膜，生物膜培养简单方便，培养周期短，从而缩短了污水处理的周期。

（4）污水处理：生物膜生成后，持续进水进行污水处理。

本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理系统的基本结构同实施例1，不同之处在于：本实施例中的生物反应槽7至少依次设有8个。

利用本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统处理生物制药厂污水，达到了预期效果，具体参见如下生物制药厂污水处理数据表：

由上表可知：利用本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统处理生物制药厂污水，完全可以达到国家规定的允许排放标准。生物制药污水通过微电解预处理，然后进入本实施例的污水处理系统，从培菌到达标出水，用时20天，正常每天处理0.3吨污水，周期处理时间22小时，预处理时微电解调节pH有污泥，污泥含水率80%时有千分之零点五的污泥量，进入污水处理系统时无污泥出现现象。

实施例3

以印染厂污水为处理对象，本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法，包括以下步骤：

（1）建立微生物载体：在生物反应槽中安装生物巢，并采用砂球作为生物膜填料；根据污水的类型设定生物反应槽的数量和生物巢的总容积，并将生物巢的总容积分配到各个生物反应槽。对于印染厂污水，生物巢的总容积与污水处理总量的比值为1:1.5，生物反应槽为至少6个，随着生物反应槽数量的增加，则排放的污水越稳定；具体在安装时，生物反应槽设置6个，并分为前段、中段和后端三个部分，其中，前段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的3/5，中段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的3/5，后段生物反应槽内的生物巢高度为生物反应槽高度的1/3，这种随着污水浓度降低而减少生物巢容积的安装方式，充分利用了微生物（好氧菌和厌氧菌）的分解作用，且降低了成本，最终导致无污泥产生。

（3）生物膜培养：针对印染厂污水，具体为：第一天向每个生物反应槽中投加设计总量2/3的复合菌种，复合菌种投加时，以河水与复合菌种之比为3:1进行搅拌，闷曝4天；然后将剩余1/3的复合菌种平均隔天投加，并持续4次，每次投加完成后需要停水2小时后再继续进污水；之后，持续进污水，复合菌种在20天左右便会在生物巢上自动生成生物膜，生物膜培养简单方便，培养周期短，从而缩短了污水处理的周期。

（4）污水处理：生物膜生成后，持续进水进行污水处理。

本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理系统的基本结构同实施例1，不同之处在于：本实施例中的生物反应槽7至少依次设有6个。

利用本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统处理印染厂污水，达到了预期效果，具体参见如下印染厂污水处理数据表：

由上表可知：利用本实施例的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统处理印染厂污水，完全可以达到国家规定的允许排放标准。印染厂污水直接通入本实施例的污水处理系统，从培菌到达标出水，用时20天，正常每天处理0.3吨污水，周期处理时间18小时，然后经本实施例的污水处理系统处理后进行脱色，污泥含水率80%时有万分之零点三的污泥量，进入污水处理系统时无污泥出现现象。

本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统，其实施例1至实施例3中采用砂球作为生物膜填料，与传统的生物陶粒相比，生物挂膜效果更加理想，且大大降低了成本。由于砂球为球状，在其上形成的生物膜整体上也呈球状，故称为“生物球”。本发明中的砂球生物膜填料为一种矿砂，经过选矿、精加工与活化等一系列工艺加工而成，其主要成份为硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，表观为不规则颗粒，颜色为黑褐色，多孔质轻，颗粒的粒径可根据不同要求生产。矿砂可就地取材，价格低廉，其具有颗粒饱满、空隙发达、强度高、比表面积大、化学性能稳定、无毒无害等特点。砂球生物膜填料的主要化学成分：SiO₂-43.27%、CaO-9.86%、MgO-1.49%、Fe₂O₃-11.86%、Al₂O₃-14.71%。

砂球生物膜填料在物理微观结构方面表现为：表面粗糙多微孔，特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜。采用砂球生物膜填料的污水处理系统可以处理市政污水，以及可生化的有机工业废水、生活排水、微污染水源水等，同时还可对原有污水处理厂做深度改造处理，其处理的出水达回用水标准且无污泥产生。

砂球生物膜填料在化学微观结构方面表现为：（1）微生物化学稳定性：砂球生物膜填料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应；（2）表面电性与亲水性：砂球生物膜填料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快；（3）对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，砂球生物膜填料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。

砂球生物膜填料在水力学方面表现为：（1）空隙率：内外平均孔隙率在60%左右，对水的阻力小，同时与同类填料相比，所需填料量少，更能提前达到预期目标；（2）比表面积：比表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程；（3）砂球生物膜形状与水的流态：由于砂球生物膜填料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒及其它填料要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。

经检测，用于本发明中的砂球生物膜填料的性能指标如下表：

性能指标	单位	检测结果	性能指标	单位	检测结果
						容重	Kg/m³	850	比表面积	m²/g	13.6～25.5
比重		1.2	抗压强度	MPa	5.78
						含水率	%	0.9～1.0	抗剪切强度	MPa	3.98
孔隙率	%	73-82	磨擦损耗率	%	<1
						去除有机物	%	98以上	开始挂膜时间	小时	72
CODcr去除率	%	98以上	盐酸可溶率	%	<1.0
						BOD₅去除率	%	96	溶出物		微含有益的矿物与微量成份
除氨氮	%	99以上	外观		饱满颗粒，类似球状

本发明的一种无污泥生物球超净污水处理方法及系统，其复合菌种是由完全从自然界中筛选的细菌，采用微胶囊封装及酶处理技术配置而成，此复合菌种能够有效快速降解去除废水中的CODcr、BOD₅，特别是色度、氨氮、S2-的去除效果显著。污水进入生物反应槽，利用鼓风机提供氧气和微孔曝气器来均匀布气，使微生物能利用污水中的有机物污染物作为养料，进行新陈代谢，在溶解氧DO和营养物都充足的情况下，微生物的繁殖迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧DO和污水中的有机物凭借扩散作用，为微生物所利用，可降解污水中的蛋白质、淀粉、纤维素、糖类、动植物的脂肪、油和油脂等碳氢化合物，广泛适用于生活污水、食品加工废水、屠宰废水、酿酒废水等，并在各种复杂工业废水中应用。

本发明中的复合菌种具有如下功效：

1、强效去除BOD₅、CODcr及TSS，显著提高砂球生物膜填料的能力；

2、能快速提高污水处理系统能力及抗冲击能力；

3、能增加污水处理系统中原生物膜的数量和多样性；

4、在冬季低温仍有快速的繁殖能力以及处理能力；

5、有效控制污泥产生，并省去絮凝剂等化学药品的使用，节省电力；

6、有效消除硫化氢、氨氮等臭味气体及泡沫；

7、在污水处理系统中无污泥膨胀产生的现象。

经测试表明，以下物理和化学参数对复合菌种的成长最有效：

1、pH值：pH值范围在5.5～9.5之间，在6.6～7.4之间可最快速生长；

2、温度：在10℃～60℃间生效，温度高于60℃，会导致复合菌种的死亡；温度低于10℃时，复合菌种不会死亡，但其细胞生长会受到很大的限制，最适合的温度为26℃～32℃；

3、溶解氧：复合菌种属于兼性菌种，在厌氧池和好氧池中皆能快速见效；

4、微量元素：复合菌种专有的菌族在其生长中会需要许多元素，如钾、铁、钙、硫、镁等，通常土壤和水源中都会含有以上足量的元素；

5、盐度：复合菌种在海水和淡水中都适用，最高可耐受40‰的盐度；

6、抗毒性：复合菌种可以较有效地抵抗化学毒性物质，包括氯化物、氰化物和重金属等；

7、污水内含有杀菌剂时，应预先研究它们对微生物的作用。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种无污泥生物球超净污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（4）污水处理：生物膜生成后，持续进水进行污水处理。

2.根据权利要求1所述的一种无污泥生物球超净污水处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述的砂球的球径为30mm～50mm，孔隙率为60%～85%。

3.根据权利要求1所述的一种无污泥生物球超净污水处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述的生物巢的总容积与污水处理总量的比值为1:1～2。

4.根据权利要求1所述的一种无污泥生物球超净污水处理方法，其特征在于：步骤（2）中所述的曝气系统利用鼓风机提供氧气和微孔曝气器均匀布气。

5.根据权利要求1所述的一种无污泥生物球超净污水处理方法，其特征在于：步骤（3）中所述的复合菌种是由完全从自然界中筛选的细菌，采用微胶囊封装及酶处理技术配置而成。

6.根据权利要求1所述的一种无污泥生物球超净污水处理方法，其特征在于：步骤（3）中复合菌种投加时，先用河水搅拌，河水与复合菌种的质量之比为3:1。

7.一种无污泥生物球超净污水处理系统，包括污水过滤装置、调节池（4）、水泵（5）、生物反应槽（7）和排放池（12），所述的污水过滤装置、调节池（4）、水泵（5）、生物反应槽（7）和排放池（12）依次连接，其特征在于：所述的生物反应槽（7）内设有生物巢（8）和曝气装置（9），所述的生物巢（8）内设有砂球生物膜填料，所述的曝气装置（9）安装于生物巢（8）的底部，所述的生物反应槽（7）依次设有5个或5个以上。

8.根据权利要求7所述的一种无污泥生物球超净污水处理系统，其特征在于：所述的曝气装置（9）包括鼓风机和微孔曝气器，所述的微孔曝气器设于生物巢（8）的底部，且与鼓风机相连；所述的曝气装置（9）和生物巢（8）沿着污水的流向在生物反应槽（7）内的安装数量依次减少。

9.根据权利要求8所述的一种无污泥生物球超净污水处理系统，其特征在于：所述的生物反应槽（7）为底部进水，上部出水，其进水口和出水口的方位为180^°相对，所述的生物反应槽（7）内设有流水导向板。

10.根据权利要求9所述的一种无污泥生物球超净污水处理系统，其特征在于：还包括砂滤罐（6）、超净水池（10）和消毒池（11），所述的污水过滤装置包括粗格栅（2）和细格栅（3），所述的细格栅（3）与调节池（4）相连，所述的粗格栅（2）与细格栅（3）相连，所述的粗格栅（2）上设有污水进口（1）；所述的砂滤罐（6）设置于水泵（5）和生物反应槽（7）之间，所述的超净水池（10）和消毒池（11）设置于生物反应槽（7）和排放池（12）之间，所述的排放池（12）上设有排放阀门（13）。