CN104291537A - 蠕动床及利用其处理废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蠕动床及利用其处理废水的方法，该蠕动床为多级串联结构，并包括一级预处理单元、二级生物处理单元及三级深度处理单元，一级预处理单元内设有第一污泥沉淀区、进水管及第一排泥管，二级生物处理单元内设置有生物载体、曝气系统、第二污泥沉淀区及第二排泥管，三级深度处理单元设有第三污泥沉淀区、加药系统、排水管及第三排泥管。需要处理的污水经过一级预处理单元、二级生物处理单元及三级深度处理单元三次处理后经检测直接达到一级A标准。本发明是根据污水中污染物的种类采用不同的高效微生物菌种进行复配，并将不同功能的生物逐级固定在高分子多孔弹性载体中，实现了污水生物处理从无序到有序，从混合菌群到专业化菌群处理过程的转变。

Description

蠕动床及利用其处理废水的方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种蠕动床及利用其处理废水的方法。
背景技术
目前处理工业废水的传统活性污泥法主要有氧化沟工艺、A2/O工艺、SBR工艺、CASS工艺和接触氧化工艺等。这类处理工艺存在的主要问题是处理后的水质不能稳定达到《污水综合排放标准》GB8978-1996的一级标准。主要原因是活性污泥法处理工艺容易受水质水量变化冲击，一旦系统遭到破坏，恢复起来需要漫长的过程。而污水处理厂的污水来源是连续的，没有条件进行长时间停运养生。因此，利用传统活性污泥法进行水质水量变化大的工业废水是不能稳定达标的。MBR膜生物反应器是近几年发展起来的污水处理新工艺，适用于城镇生活污水处理和氨氮较低且生化性好的工业废水处理。但它的运行成本高，脱氮能力差，在推广应用方面受到了限值。
蠕动床是针对不同的污水选用不同功能的高效复配微生物，应用固定化微生物技术，将生物分别固定在多级串联的蠕动床多孔弹性载体内，载体给生物提供了一个安心工作，世代繁衍的场所，保证了不同工序优势菌种的纯度和生物的浓度，经过多级串联工序化处理，达到既能适应水质水量变化的条件，又能实现长周期稳定达标运行的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蠕动床及利用其处理废水的方法。 
为达到上述目的，本发明提供一种蠕动床，该蠕动床为多级串联结构，且该蠕动床包括一级预处理单元、二级生物处理单元及三级深度处理单元，该一级预处理单元内设有第一污泥沉淀区，其上并设置有进水管及第一排泥管，该二级生物处理单元内设置有多级串联的生物载体，该生物载体下方设置有曝气系统，该曝气系统下方设有第二污泥沉淀区及第二排泥管，该三级深度处理单元上设置有加药系统、排水管、第三污泥沉淀区及第三排泥管。
进一步地，其中该串联结构为环形或长方形串联结构。
进一步地，其中该串联结构的级数为十级，其中一、三、五、七、九级为升流式，二、四、六、八、十级为降流式。
进一步地，其中该二级生物处理单元内分别固定有两层冲孔板，且上、下层冲孔板之间填充有生物载体，下层冲孔板上面铺设有曝气系统。
进一步地，其中该曝气系统为具有穿孔的曝气管，其在载体的下部，池体的中部，达到既给载体鼓气充氧，又不搅动下层污泥的目的。
进一步地，其中该生物载体为高分子多孔弹性块体，其密度为25kg/m3。空白载体(未固定微生物菌的载体)比水略轻，浮于水面，当固定好微生物菌之后，载体比水略重，沉于水底，当曝气时，在气水作用下呈蠕动状态，因此，在没有反冲洗系统的情况下蠕动床不会堵塞。
进一步地，其中该生物载体根据需要处理的污水水质逐级固定有不同功能的微生物菌。
进一步地，其中该微生物菌为ZHB11、ZHB22、ZHB35或ZHB35M，其投加量为0.5-1kg/m3生物载体。针对蠕动床处理的不同的处理水质，微生物的类型差别非常大。当进水水质环境发生变化时，微生物的营养条件、温度、pH等条件改变，会导致细菌群落组成发生改变，能够适应进水环境的功能菌类快速富集发挥主要作用，从而可以提高生物反应区的抗冲击性，从而促进蠕动床内污染物的降解去除。
进一步地，其中该生物载体中根据需要处理的废水水质逐级固定有不同功能的微生物菌。
进一步地，其中该微生物菌的投加量为0.5-1kg/m3生物载体（一次投加，正常运行后，不需要补加）。
本发明进一步提供一种利用上述蠕动床处理废水的方法，包括以下步骤：
1)根据需要处理的废水中污染物的种类按一定的次序将相应的微生物菌固定到不同级的生物载体上并于10℃-50℃下进行培养10-30天，其中微生物菌的投加量为0.5-1kg/m3生物载体；
2)需要处理的废水由一级预处理单元的进水管进入，经过第一污泥沉淀区的沉淀，出水上升自流到二级生物处理单元，污泥由第一排泥管排出；
3)一级的出水依次进入二级生物处理单元的十级进行生物处理，经过第二污泥沉淀区的沉淀，出水上升自流到三级深度处理单元，污泥由第二排泥管排出；
4)二级的出水进入三级深度处理单元并通过加药系统添加化学药剂进行深度处理，经过第三污泥沉淀区的沉淀，出水由排水管排出并经检测达到一级A标准，污泥由第三排泥管排出。
进一步地，其中该废水为洗涤废水、油脂类废水、石油废水、煤化工废水、印染废水、表面活性剂废水、皮革废水或制药废水；该化学药剂为FeSO4、PAC（聚合氯化铝）、PAM（聚丙烯酰胺）或CaCO3。
本发明相对于现有技术具有的有益效果为： 
1、本发明所提供的利用蠕动床处理废水的方法，其是根据污水中污染物的种类采用不同的高效生物菌种进行复配，并将不同功能的生物逐级固定在高分子多孔弹性载体中，实现了污水生物处理从无序到有序，从游击到专业化菌群处理过程的转变；
2、本发明所提供的利用蠕动床处理废水的方法，其生物处理中没有污泥回流系统，避免了污泥膨胀和臭味产生；
3、本发明所提供的蠕动床，其没有反冲洗系统。因为生物载体下方设置有曝气系统，固定化微生物菌后的载体平均密度为1.00与水的密度十分接近，生物载体在池内呈悬浮蠕动状态，污水在运行过程中，同时进行着气水反冲洗，因此没有固定的反冲洗系统而不会堵塞；
4、本发明所提供的蠕动床，其由于特殊的结构及曝气形式，使得泥水在蠕动床内分离，不需要另建二沉池。
附图说明
图1为蠕动床的主视示意图；
图2为蠕动床的俯视示意图；
图3为蠕动床的展开示意图；
其中，第一排泥管-1’；第二排泥管-1’’；第三排泥管-1’’’； 进水管-2；一级预处理单元-3；三级深度处理单元-4；生物载体-5；曝气管-6；冲孔板-7；排水管-8；第一污泥沉淀区-9’； 第二污泥沉淀区-9’’； 第三污泥沉淀区-9’’’；二级生物处理单元-10；加药系统-11。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-3所示，本发明提供一种蠕动床，该蠕动床为环形的多级串联结构，其中该串联结构的级数为七级，其中一、三、五、七级为升流式，二、四、六级为降流式。且该蠕动床包括一级预处理单元3、二级生物处理单元10及三级深度处理单元（混凝沉淀系统）4，该一级预处理单元3内设有第一污泥沉淀区9’，并设置有进水管2及第一排泥管1’，该二级生物处理单元10内分别固定有两层冲孔板7，且上、下层冲孔板7之间填充有生物载体5，该生物载体5下方（下层冲孔板7上面）铺设有具有穿孔的曝气管6，该曝气管6下方设有第二污泥沉淀区9’’及第二排泥管1’’，该三级深度处理单元4内设有第三污泥沉淀区9’’’，且其上设置有加药系统11，以及排水管8和第三排泥管1’’’。其中该生物载体5为高分子多孔弹性块体（可为ZHZ-5，购自北京中恒汇通环境科技有限公司），该生物载体5根据需要处理的废水水质逐级固定有不同功能的微生物菌（可为ZHB11、ZHB22、ZHB35或ZHB35M，购自北京中恒汇通环境科技有限公司），该微生物菌的投加量为0.5-1kg/m3生物载体。此外，该多级串联结构也可为长方形（未图示）。
实施例2
如图1-3所示，本发明提供一种利用所述蠕动床处理皮革废水的方法，包括以下步骤：
欲处理的皮革废水由一级预处理单元3的进水管2进入，经过第一污泥沉淀区9’的沉淀以及第一排泥管1’的排泥；
1)根据需要处理的皮革废水中污染物的种类按一定的次序将相应的微生物菌（可为ZHB35，ZHB35M，购自北京中恒汇通环境科技有限公司）固定到不同级的生物载体上并于10℃-50℃下进行培养10-30天，其中微生物菌的投加量为0.5-1kg/m3生物载体；
2)需要处理的皮革废水由一级预处理单元3的进水管2进入，经过第一污泥沉淀区9’的沉淀，出水上升自流到二级生物处理单元10，污泥由第一排泥管1’排出；
3)一级的出水依次进入二级生物处理单元10的十级进行生物处理，经过第二污泥沉淀区9’’的沉淀，出水上升自流到三级深度处理单元4，污泥由第二排泥管1’’排出；
4)二级的出水进入三级深度处理单元4并通过加药系统添加化学药剂（可为PAC（聚合氯化铝），市售）进行深度处理，经过第三污泥沉淀区9’’’的沉淀，出水由排水管8排出并经检测达到一级A标准，污泥由第三排泥管1’’’排出。
实施例3
为了验证上述实施例2蠕动床处理皮革废水的效果，我们于2013年11月—2014年2月在河北省辛集某污水处理厂进行了对比试验。处理对象是皮革废水。针对皮革废水的处理试验，蠕动床与经过水解酸化—氧化沟—二沉池—混凝沉淀—V型滤池处理后的比较结果如下表1所示。
其中对比工艺（水解酸化—氧化沟—二沉池—混凝沉淀—V型滤池处理工艺）的主要工艺条件设定为：水解酸化池水力停留时间6 h，上升流速1m/h；氧化沟污泥负荷0.13 kg-BOD5/kg-mlss·d，污泥龄25 d，停留时间18 h；二沉池表面水力负荷0.88 m3/m2·h，污泥固体负荷112 m3/m2·d；混凝沉淀池混凝区停留时间900 s，沉淀时间1.5 h，重力流排泥；V型滤池滤料为石英砂，滤速9 m/h，采用气水反冲洗；其中2014.1.3至2014.1.15的工艺条件设定不变。
表1
备注：试验装置规模为日处理皮革废水5吨。2013年11月20日开始固定培养微生物菌，2014年1月3日正式运行，皮革废水属于高浓水，高含盐，难降解有机废水。试验期间，与污水处理厂现有的处理工艺即水解酸化—氧化沟—二沉池—混凝沉淀—V型滤池进行了比较。
从2014年1月2日开始对皮革厂羊皮和牛皮综合污水进行了试验。表1结果显示，在含盐量接近6000mg/L，COD平均4796mg/L的高盐高有机污染的条件下，蠕动床处理皮革废水的结果优于对比工艺的处理结果，并已达到7月1日实施的《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》GB30486-2013排放标准。
本发明所提供的蠕动床是应用固定化微生物技术，集中了UASB、BAF、生物流化床和接触氧化池等技术优点的基础上发展而成的污水处理新工艺。蠕动床的特点主要有以下几个方面： 
（1）本发明所提供的蠕动床，其集中了预处理、二级生化处理和三级深度处理于一体，出水可以直接达到一级A标准。
（2）本发明所提供的蠕动床，其内没有固定的反冲洗系统。因为载体下方设置有曝气系统，固定化微生物后的载体平均密度为1.00与水的密度十分接近，载体在池内呈悬浮蠕动状态，污水在运行过程中，同时进行着汽水反冲洗，因此没有固定的反冲洗系统而不会堵塞。
（3）本发明所提供的蠕动床，其为多级串联结构，针对不同的污水，逐级复配固定特效微生物菌，实现污水生物处理从无序到有序，从游击到专业化处理的转变。高分子多孔弹性载体给微生物提供了一个“安心工作，世代繁殖的家”，使得池体中的生物浓度成倍提高（5-10倍），表现出了惊人的处理效果。
（4）在本发明所提供的蠕动床中，其由于采用了高分子多孔弹性块体生物填料，开孔采用大孔与微孔相结合的方式，大孔保持良好的接触条件，微孔用于固定化微生物，微孔中带有很多活性基团，可与微生物形成化学键，分子中具有强极性基团，因而具有很强的吸附性。正是由于载体的这种特殊结构，使得载体中好氧、缺氧、厌氧菌同时存在，硝化和反硝化同时进行。现有的工程实践表明： 蠕动床在没有回流的情况下，在COD降解的去除过程中， NH3-N和总氮等也能同时降解，实现了同步反消化过程，有效解决了反硝化碳源的问题。
（5） 本发明所提供的蠕动床，其载体与微生物的结合采用的是高科技的微生物固定化技术，结合方式为吸附、离子键合、共键结合等几种方式同时使用，故结合力牢固，它摆脱了传统意义上的生物膜。
（6）本发明所提供的蠕动床，其固定化高效微生物也可降解具有恶臭类的有机物、氨氮及含S化合物，控制处理过程中的不良气味，避免臭味对环境造成二次污染，有利于改善污水处理厂环境。
（7）本发明所提供的蠕动床，其由于多级串联池形结构和特殊的生物载体，使得蠕动床能够适应水质水量经常变化的场合，抗冲击负荷能力显著提高。对处理石油化工这类难生物降解的工业废水具有显著的优势。
（8）本发明所提供的蠕动床，其操作简单，占地小，无臭味，运行成本低，保温性能好，是无二次污染的绿色清洁工艺技术。
以上仅为本发明所列举的较佳实施例，并非用以限制本发明的保护范围，所属技术领域中的普通技术人员运用本发明所作的等效修饰或变化，均同理应属于本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种蠕动床，其特征在于，该蠕动床为多级串联结构，且该蠕动床包括一级预处理单元、二级生物处理单元及三级深度处理单元，该一级预处理单元内设有第一污泥沉淀区，其上并设置有进水管及第一排泥管，该二级生物处理单元内设置有多级串联的生物载体，该生物载体下方设置有曝气系统，该曝气系统下方设有第二污泥沉淀区及第二排泥管，该三级深度处理单元内设有第三污泥沉淀区，且其上设置有加药系统、排水管及第三排泥管。
2.如权利要求1所述的蠕动床，其特征在于，该串联结构为环形或长方形串联结构。
3.如权利要求1所述的蠕动床，其特征在于，该串联结构的级数为十级，其中一、三、五、七、九级为升流式，二、四、六、八、十级为降流式。
4.如权利要求1所述的蠕动床，其特征在于，该二级生物处理单元内分别固定有两层冲孔板，且上、下层冲孔板之间填充有生物载体，下层冲孔板上面铺设有曝气系统。
5.如权利要求4所述的蠕动床，其特征在于，该曝气系统为具有穿孔的曝气管。
6.如权利要求4所述的蠕动床，其特征在于，该生物载体为高分子多孔弹性块体，其密度为25kg/m3。
7.如权利要求1所述的蠕动床，其特征在于，该生物载体根据需要处理的废水水质逐级固定有不同功能的微生物菌。
8.如权利要求7所述的蠕动床，其特征在于，该微生物菌为ZHB11、ZHB22、ZHB35或ZHB35M，其投加量为0.5-1kg/m3生物载体。
9.一种利用权利要求1-8所述的蠕动床处理废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据需要处理的废水中污染物的种类按一定的次序将相应的微生物菌固定到不同级的生物载体上并于10℃-50℃下进行培养10-30天，其中微生物菌的投加量为0.5-1kg/m3生物载体；
2)需要处理的废水由一级预处理单元的进水管进入，经过第一污泥沉淀区的沉淀，出水上升自流到二级生物处理单元，污泥由第一排泥管排出；
3)一级的出水依次进入二级生物处理单元的十级进行生物处理，经过第二污泥沉淀区的沉淀，出水上升自流到三级深度处理单元，污泥由第二排泥管排出；
4)二级的出水进入三级深度处理单元并通过加药系统添加化学药剂进行深度处理，经过第三污泥沉淀区的沉淀，出水由排水管排出并经检测达到一级A标准，污泥由第三排泥管排出。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该废水为洗涤废水、油脂类废水、石油废水、煤化工废水、印染废水、表面活性剂废水、皮革废水或制药废水；该化学药剂为FeSO4、PAC、PAM或CaCO3。
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