CN106219751B - 一种固定化功能微生物废水深度处理装置和工艺 - Google Patents
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Abstract
一种固定化功能微生物废水深度处理装置和工艺，属于污水处理技术领域，处理装置包括依次连接的中间调节池、兼氧BAFB反应器、好氧BAFB反应器和沉淀池；处理工艺包括：步骤一.物化处理；步骤二.兼氧BAFB工艺；步骤三.好氧BAFB工艺；步骤四.沉淀与回流工艺；步骤五.沉淀池实现泥水分离，出水达标排放。本发明能够很好解决二级处理出水基质浓度低，微生物量的限制和生物毒抑制微生物生长等存在的问题，而且本发明具有污染物去除效果好、处理流程简单、运行管理方便、占地面积小、基建投资少、无异味、出水水质稳定的优点，且满足排放要求。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及为一种固定化功能微生物废水深度处理装置和工艺。
背景技术
我国是一个资源型缺水国家，人均水资源占有量仅为世界人均占有量的 1/4；同时，我国又是一个水质型缺水国家，经济的快速发展，随之而来的严重的水污染，加大了水资源的压力，制约了经济社会发展。一方面，随着国家污水处理标准的日益严格，城市中很多现有的污水处理设备处理出水已经无法满足相关的排污标准，这些污水处理设备亟待提标升级；另一方面，污水处理厂进行提标改造，受到很多因素的限制，比如资金、占地面积、工艺的局限等等，提标改造具有很高的难度。为了降低污水厂提标改造的难度，提高污水的处理效率，缓解水资源的压力，需要不断的技术创新，对废水常规二级生化废水处理出水进行深度处理，满足排放要求。
目前，通常采用二级生化处理废水，根据污水二级处理技术净化功能对污水所能达到的处理程度，一般情况下，污水中还含有相当数量的有机污染物、无机污染物、植物性营养盐和重金属等有毒有害物质。污水的深度处理是对污水二级处理厂的出水进行进一步处理，以去除其中的悬浮物和溶解性无机物与有机物等，使之达到相应的水质标准。目前污水深度处理主要处理方法有物理化学法（过滤、沉淀、化学氧化、离子交换、膜分离等）、生物膜法等，这些污水深度处理方法在实际工程应用中普遍存在着工艺运行不稳定，占地面积大，设备投资高，运行成本大，处理效果不理想等问题。
综上所述，由于二级处理出水有机物浓度低、可生化性差的特点，如何在低投入低能耗的前提下提高二级生化出水的可生化性，强化污染物的去除效果是生物法深度处理废水研究的难点和重点。
发明内容
本发明的目的是为了解决污水二级处理后出水深度处理工艺普遍存在着工艺运行不稳定，出水不达标、升级改造困难或资金投入大等问题，而提供一种固定化功能微生物废水深度处理装置和工艺。
本发明实现其目的采用的技术方案如下。
一种固定化功能微生物废水深度处理装置，包括中间调节池、兼氧BAFB反应器、好氧BAFB反应器和沉淀池；所述中间调节池的出口连接兼氧BAFB反应器；所述好氧BAFB反应器入口连接兼氧BAFB反应器，出口连接沉淀池；所述兼氧BAFB反应器和好氧BAFB反应器之间设置有硝化液回流管；所述硝化液回流管入口连接于好氧BAFB反应器，出口连接于兼氧BAFB反应器。
所述兼氧BAFB反应器和好氧BAFB反应器均投加固定化功能微生物活性微球填料，按体积比，投加填充率为30%～50%。
固定化功能微生物活性微球采用包埋法，将功能微生物菌剂和以聚乙烯醇和海藻酸钠为主体的包埋剂混合均匀后通过颗粒制作工艺，形成将微生物包埋在聚乙烯醇载体内的颗粒，并在制备的过程中加入一定量的磁铁粉及粉末活性炭。
兼氧BAFB反应器投加的固定化功能微生物活性微球，包埋的是高效水解菌、高效反硝化脱氮菌及高效脱色菌的厌氧及兼氧微生物。
好氧BAFB反应器投加的固定化功能微生物活性微球，包埋的是高效氨氧化菌、高效硝化菌、高效苯酚类降解菌及高效COD降解菌这类针对特征污染物的高效功能微生物。
一种固定化功能微生物废水深度处理工艺，包括以下步骤：
步骤一.物化处理：中间调节池导入常规二级生活处理出水，调节水质的pH，稳定兼氧BAFB工艺进水的水质水量；
步骤二.兼氧BAFB工艺：中间调节池出水进入兼氧BAFB反应器；所述兼氧BAFB反应器投加固定化功能微生物活性微球填料；
步骤三.好氧BAFB工艺：兼氧BAFB反应器出水进入好氧BAFB反应器；所述好氧BAFB反应器投加固定化功能微生物活性微球填料；
步骤四.沉淀与回流工艺：好氧BAFB反应器一部分出水进入沉淀池，另一部分出水通过硝化液回流管回流至兼氧BAFB反应器，进行反硝化去除TN；
步骤五.沉淀池实现泥水分离，出水达标排放。
步骤二和步骤三中的固定化功能微生物活性微球采用包埋法，具体制备步骤如下：
步骤1、包埋剂的制备：将50~100g的聚乙烯醇和5~20g的海藻酸钠加入0.2L的水中混合，然后置于95℃的热水中水浴溶解后制得包埋剂；
步骤2、混合液的制备：在包埋剂中加入5~20g粒径为0.03~0.05mm的磁铁粉及5~20g粒径小于0.075mm的粉末活性炭，混合均匀后得到混合液；
步骤3、菌泥的加入：功能微生物经离心收集后制得菌泥，将60g菌泥用20ml0.9wt％氯化钠去离子水悬浮后加入到冷却至室温的混合液中，混合均匀后过滤；
步骤4、硼酸-氯化钙交联剂的制备：配制饱和硼酸溶液，每升饱和的硼酸溶液中加入氯化钙10-30g，充分溶解后，用碳酸钠将溶液的pH调至6-7，将配制好的溶液放置在4-8℃下预冷；
步骤5、将步骤3得到的混合液滴入步骤4配制的交联剂中制备成粒径在2-5mm的微球，4-8℃下静置12-36小时；
步骤6、将所得的微球用0.9Wt％NaCl去离子水洗涤2-3次，得到微生物微球。
本工艺步骤二中，按体积比，兼氧BAFB反应器中固定化功能微生物活性微球的投加填充率为30%～50%；兼氧BAFB反应器投加的固定化功能微生物活性微球包埋的是高效水解菌、高效反硝化脱氮菌及高效脱色菌的厌氧及兼氧微生物，控制系统溶解氧，控制兼氧BAFB反应器的DO＜0.5mg/L；兼氧BAFB反应器水力停留时间在8-12h。
本工艺步骤三中，按体积比，好氧BAFB反应器中固定化功能微生物活性微球的投加填充率为30%～50%；好氧BAFB反应器投加的固定化功能微生物活性微球是高效氨氧化菌、高效硝化菌、高效苯酚类降解菌及高效COD降解菌这类针对特征污染物的高效功能微生物；控制好氧BAFB反应器的DO控制在2.0-4.0mg/L；好氧BAFB反应器水力停留时间在3-8h。
废水经二级处理后的出水接本发明的废水深度处理装置，能够很好解决二级处理出水基质浓度低，微生物量的限制和生物毒抑制微生物生长等存在的问题，而且本发明具有污染物去除效果好、处理流程简单、运行管理方便、占地面积小、基建投资少、无异味、出水水质稳定的优点，且满足排放要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工艺流程图；
图中：1-中间调节池、2-兼氧BAFB反应器、3-好氧BAFB反应器、4-沉淀池、5-硝化液回流管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。生物流化床反应器，以下简称BAFB。
一种固定化功能微生物废水深度处理装置，包括中间调节池1、兼氧BAFB反应器2、好氧BAFB反应器3、沉淀池4。
所述中间调节池1进水为常规生化处理出水，出口连接兼氧BAFB反应器2。所述好氧BAFB反应器3入口连接兼氧BAFB反应器2，出口连接沉淀池4。
所述兼氧BAFB反应器2和好氧BAFB反应器3之间设置有硝化液回流管5。所述硝化液回流管5入口连接于好氧BAFB反应器3，出口连接于兼氧BAFB反应器2。
所述兼氧BAFB反应器2和好氧BAFB反应器3均投加固定化功能微生物活性微球填料，按体积比，投加填充率为30%～50%。该填料耐冲击性强，性能稳定。
固定化功能微生物活性微球作为功能微生物附着的载体，通过物理包埋技术将大量的高效功能微生物包埋在载体内部，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖，同时解决了直接投加功能微生物菌剂微生物随水流失的问题。
固定化功能微生物活性微球可以根据水质的特征污染物，包埋具有高降解能力的功能微生物，微球为功能微生物提供了一个安全的微环境，水中污染物对微生物的生物毒性得到减缓，从而提高特征污染物的降解效率，强化污水处理效果。
进一步，固定化功能微生物活性微球采用包埋法，将功能微生物菌剂和以聚乙烯醇和海藻酸钠为主体的包埋剂混合均匀后通过颗粒制作工艺，形成将微生物包埋在聚乙烯醇载体内的颗粒，达到固定微生物的目的，并在制备的过程中加入一定量的磁铁粉及粉末活性炭，利用磁效应促进微生物的繁殖，利用活性炭的吸附作用快速吸附有机物供微生物繁殖生长所用。
更进一步，固定化功能微生物活性微球的具体制备步骤如下：
1、包埋剂的制备：将50~100g的聚乙烯醇和5~20g的海藻酸钠加入0.2L的水中混合，然后置于95℃的热水中水浴溶解后制得包埋剂；
2、混合液的制备：在包埋剂中加入5~20g粒径为0.03~0.05mm的磁铁粉及5~20g粒径小于0.075mm的粉末活性炭，混合均匀后得到混合液；
3、菌泥的加入：将60g菌泥用20ml0.9wt％氯化钠去离子水悬浮后加入到冷却至室温的混合液中，混合均匀后过滤；所述菌泥为高效水解菌、高效反硝化脱氮菌及高效脱色菌等厌氧及兼氧微生物、或者高效氨氧化菌、高效硝化菌、高效苯酚类降解菌及高效COD降解菌这类针对特征污染物的高效功能微生物，经离心收集后制备的；
4、硼酸-氯化钙交联剂的制备：配制饱和硼酸溶液，每升饱和的硼酸溶液中加入氯化钙10-30g，充分溶解后，用碳酸钠将溶液的pH调至6-7，将配制好的溶液放置在4-8℃下预冷；
5、将步骤(3)得到的混合液滴入步骤(4)配制的交联剂中制备成粒径在2-5mm的微球，4-8℃下静置12-36小时；
6、将所得的微球用0.9Wt％NaCl去离子水洗涤2-3次，得到微生物微球。
兼氧BAFB反应器2投加的固定化功能微生物活性微球，包埋的是高效水解菌、高效反硝化脱氮菌及高效脱色菌等厌氧及兼氧微生物。
好氧BAFB反应器3投加的固定化功能微生物活性微球，包埋的是高效氨氧化菌、高效硝化菌、高效苯酚类降解菌及高效COD降解菌这类针对特征污染物的高效功能微生物。
所述兼氧BAFB反应器2的DO控制＜0.5mg/L，兼氧BAFB反应器2水力停留时间在8-12h；好氧BAFB反应器3的DO控制在2.0-4.0mg/L，好氧BAFB反应器3水力停留时间控制在3-8h。
一种固定化功能微生物废水深度处理工艺，包括以下步骤：
步骤一.物化处理：中间调节池1导入常规生化处理出水，调节水质的pH至6-10，稳定兼氧BAFB工艺进水水质水量；
步骤二.兼氧BAFB工艺：中间调节池1出水进入兼氧BAFB反应器2；所述兼氧BAFB反应器2投加固定化功能微生物活性微球填料，按体积比，投加填充率为30%～50%；兼氧BAFB反应器2投加的固定化功能微生物活性微球包埋的是高效水解菌、高效反硝化脱氮菌及高效脱色菌等厌氧及兼氧微生物，
控制系统溶解氧，控制兼氧BAFB反应器2的DO＜0.5mg/L；兼氧BAFB反应器2水力停留时间在8-12h，
步骤三.好氧BAFB工艺：兼氧BAFB反应器2出水进入好氧BAFB反应器3；所述好氧BAFB反应器3均投加固定化功能微生物活性微球填料，按体积比，投加填充率为30%～50%；好氧BAFB反应器3投加的固定化功能微生物活性微球是高效氨氧化菌、高效硝化菌、高效苯酚类降解菌及高效COD降解菌这类针对特征污染物的高效功能微生物。
控制好氧BAFB反应器3的DO控制在2.0-4.0mg/L；好氧BAFB反应器3水力停留时间在3-8h；
步骤四.好氧BAFB反应器3一部分出水进入沉淀池4，另一部分出水通过硝化液回流管5回流至兼氧BAFB反应器2，进行反硝化去除TN；
步骤五.沉淀池4实现泥水分离，出水达标排放。
本工艺，主要由中间调节池、兼氧-好氧生物强化流化床工艺（BAFB）、沉淀池组成，在兼氧-好氧BAFB反应器中投加固定化功能微生物活性微球，该工艺解决了现有废水深度处理工艺普遍存在的工艺运行不稳定，二级生物处理出水不达标、污水处理系统提标改造投资大困难多等问题。本发明提供的工艺中投加的固定化功能微生物活性微球可以根据废水特征污染物的特点，包埋高效功能微生物，因此，本发明工艺适合于各种废水的深度处理，污染物去除效果好，出水水质CODcr＜50mg/L，满足相关废水排放标准， 同时提供了一种投入少、能耗低、工艺简单、操作方便。
示例1
浙江某纺织染整企业综合废水，原水COD约为 1400mg/L，色度约为 1000倍，SS 约为300mg/L，pH 约为 8.5。经二级处理后，生化处理出水指标COD约为 230mg/L，pH 约为7.5，色度约为250倍，SS 约为90mg/L，出水水质不满足水质标准要求。
将该企业二级生化出水作为本发明废水深度处理工艺进水，兼氧BAFB反应器DO＜0.5mg/L，投加包埋了复合水解功能菌、高效脱色菌的固定化功能微生物活性微球，填充率（体积）为30%-50%。脱色菌是一种兼氧异养型微生物，对染料的脱色具有广谱性和高效性，对一般的活性染料、偶氮染料以及蒽醌类染料均有脱色效果，脱色率可达90%以上；好氧BAFB反应器DO控制2.0-4.0mg/L，投加包埋了复合CODcr降解菌的固定化微球，填充率（体积）为30%-50%。
经过本发明废水深度处理工艺处理后，出水色度≤25倍、CODcr≤50mg/L，SS≤20mg/L，pH 为7.5，符合《纺织染整工业水污染物排放标准》 (GB4287-2012)中水污染物特别排放限值，也符合更为严格的一些地方、行业排放标准，废水可稳定达标排放。
示例2
某污水处理厂以工业污水为主，占到80％以上，工业污水以合成革DMF废水和纺织废水为主，含有部分制药废水、电镀废水等。主要进水水质指标为：CODCr≤450mg/L、BOD5≤160mg/L、SS≤300mg/L、NH4 +-N≤25mg/L、pH6-9、色度≤80倍、总磷≤5mg/L、总氮≤35mg/L。现有处理工艺为细格栅+旋流沉砂池+调节、沉淀池+水解酸化池+改良型反应池+机械反应池（絮凝池）+纤维滤池（D型滤池）+ClO2消毒池。污水处理厂现有工艺处理后出水CODCr平均65mg/L、NH4 +-N平均10mg/L、总氮平均20mg/L，CODcr、NH4 +-N、总氮无法达到相关出水排放标准。
采用将该污水处理厂的出水作为本发明的深度处理工艺的进水，兼氧BAFB反应器DO＜0.5mg/L，投加包埋了复合水解功能菌、反硝化细菌的固定化微球，填充率（体积）为30%-50%，增加处理单元内的微生物量及其活性，在水解菌作用下，废水中难降解的大分子有机污染物，进一步降解成小分子类有机物，提高了废水的可生化性，同时有机氮经水解作用进一步转化为氨氮，提高脱氮效率，反硝化细菌可将废水中的硝氮和亚硝氮转化为氮气，同时利用水体中的有机碳，达到同时除去总氮和COD的目的；好氧BAFB反应器DO控制在0.5-2.0mg/L，投加包埋了氨氧化菌、高效COD复合降解菌的固定化微球，填充率（体积）为30%-50%，控制较低溶解氧，使反应器内氨氧化细菌成为优势菌群，废水中的氨氮被生物膜表层的氨氧化细菌吸收利用，被转化为NO2-N，NO2-N、COD经过传递作用进入生填料内层，被反硝化细菌还原成为氮气、二氧化碳扩散到空气中，从而去除废水中的TN和COD；另外剩余的部分亚硝氮回流到兼氧BAFB反应器进行反硝化作用以N2形式外排。
经过深度处理后，出水CODcr≤50mg/L 、NH4 +-N ≤3mg/L，总氮≤12mg/L，各指标均达到城镇污水排放标准。
本发明按照实施案例进行了说明，在不脱离本原理的前提下，本装置还可以作出若干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种固定化功能微生物废水深度处理工艺，其特征在于，其采用了一种固定化功能微生物废水深度处理装置，包括中间调节池（1）、兼氧BAFB反应器（2）、好氧BAFB反应器（3）和沉淀池（4）；所述中间调节池（1）的出口连接兼氧BAFB反应器（2）；所述好氧BAFB反应器（3）入口连接兼氧BAFB反应器（2），出口连接沉淀池（4）；所述兼氧BAFB反应器（2）和好氧BAFB反应器（3）之间设置有硝化液回流管（5）；所述硝化液回流管（5）入口连接于好氧BAFB反应器（3），出口连接于兼氧BAFB反应器（2）；
本工艺包括以下步骤：
步骤一.物化处理：中间调节池（1）导入常规二级生活处理出水，调节水质的pH，稳定兼氧BAFB工艺进水的水质水量；
步骤二.兼氧BAFB工艺：中间调节池（1）出水进入兼氧BAFB反应器（2）；所述兼氧BAFB反应器（2）投加固定化功能微生物活性微球填料；
步骤三.好氧BAFB工艺：兼氧BAFB反应器（2）出水进入好氧BAFB反应器（3）；所述好氧BAFB反应器（3）投加固定化功能微生物活性微球填料；
步骤四.沉淀与回流工艺：好氧BAFB反应器（3）一部分出水进入沉淀池（4），另一部分出水通过硝化液回流管（5）回流至兼氧BAFB反应器（2），进行反硝化去除TN；
步骤五.沉淀池（4）实现泥水分离，出水达标排放；
步骤二和步骤三中的固定化功能微生物活性微球采用包埋法，具体制备步骤如下：
步骤1、包埋剂的制备：将50~100g的聚乙烯醇和5~20g的海藻酸钠加入0.2L的水中混合，然后置于95℃的热水中水浴溶解后制得包埋剂；
步骤2、混合液的制备：在包埋剂中加入5~20g粒径为0.03~0.05mm的磁铁粉及5~20g粒径小于0.075mm的粉末活性炭，混合均匀后得到混合液；
步骤3、菌泥的加入：功能微生物经离心收集后制得菌泥，将60g菌泥用20ml0.9wt％氯化钠去离子水悬浮后加入到冷却至室温的混合液中，混合均匀后过滤；
步骤4、硼酸-氯化钙交联剂的制备：配制饱和硼酸溶液，每升饱和的硼酸溶液中加入氯化钙10-30g，充分溶解后，用碳酸钠将溶液的pH调至6-7，将配制好的溶液放置在4-8℃下预冷；
步骤5、将步骤3得到的混合液滴入步骤4配制的交联剂中制备成粒径在2-5mm的微球，4-8℃下静置12-36小时；
步骤6、将所得的微球用0.9Wt％NaCl去离子水洗涤2-3次，得到微生物微球；
本工艺步骤二中，按体积比，兼氧BAFB反应器（2）中固定化功能微生物活性微球的投加填充率为30%～50%；兼氧BAFB反应器（2）投加的固定化功能微生物活性微球包埋的是高效水解菌、高效反硝化脱氮菌及高效脱色菌的厌氧及兼氧微生物，控制系统溶解氧，控制兼氧BAFB反应器（2）的DO＜0.5mg/L；兼氧BAFB反应器（2）水力停留时间在8-12h；
本工艺步骤三中，按体积比，好氧BAFB反应器（3）中固定化功能微生物活性微球的投加填充率为30%～50%；好氧BAFB反应器（3）投加的固定化功能微生物活性微球是高效氨氧化菌、高效硝化菌、高效苯酚类降解菌及高效COD降解菌这类针对特征污染物的高效功能微生物；控制好氧BAFB反应器（3）的DO控制在2.0-4.0mg/L；好氧BAFB反应器（3）水力停留时间在3-8h。
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