CN1075939A - 利用纤毛状生物膜处理污水和废水的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种装置，这种装置由于提供了能使 污水、废水和经一般物理化学或生物化学处理后的处 理水中的有害物质吸附在带微生物的固定基板形载 体，从而通过利用纤毛形载体，维持高浓度的微生物， 促进残存的有机物和其它污染物质的分解，同时保持 食物链均衡，而且对于不适用活性污泥块的场合，本 发明提供了一种有利的、使处理水的生物化学的用氧 量为极小的方法。特别地处理高浓度糖的废水或酸 性废水采用两步工序，第一利用霉菌和酵母菌，第二 利用细菌、原生动物，后生动物处理COD成分的装 置和方法。

Description

本发明涉及到利用固定状纤毛形的载体对污、废水以及已经过常规的物理、化学处理和生物学处理的处理水进行再处理，进而将处理水中残存的污染物质含量降低到最小程度的方法及其装置。具体地说，本发明提供了一种处理污水和废水的装置和方法，这种方法和装置通过使由物理化学或生物学处理后，得到的处理水流过附着微生物的固定状纤维毛载体层，由于其吸附氧化作用，从而促进了无机、有机物的分解，同时采用能维持食物链平衡的方式，而可迅速处理污水和废水。

此外，本发明还涉及到在对含糖量高的废水处理时，利用本发明的纤维毛形的载体进行处理的装置和方法。

一般说来，对由现有的化学的和生物学的处理所得到的处理水，把其BOD处理到低于10ppm以下是个困难的问题，对于要求BOD低于该值以下的情况下，虽然在现有的废水处理工程中，利用反复进行生物学处理和凝集沉淀、离子交换等等处理工序，也能完成上述目的，但由于因为现有的生物膜法是原形、瓦楞板形、平板形的，所以当附着有大量污泥时，溶解氧会供给不足，甚至于因形成闭锁现象而对污泥附着和负荷变动增加了困难。

本发明的方法和装置利用PP、PE材料作为固定状纤维毛形载体所形成的生物膜，与现有的载体相比，因为不仅可大大增加微生物的附着面积，而且在生物膜附有大量微生物，其单位面积的微生物浓度能维持在很高（10，000-20，000mg/l）状态，因此明显地减少了BOD、COD、SS、界面活性剂、油脂等等污染物质，维持一定微生物群，即细菌-原生动物-后生动物等的食物链平衡。

下面说明为实现本发明的方法而构造的装置。这种利用纤维毛形载体处理污水和废水的处理装置包括，设置在与外部隔断的处理槽内的分隔壁（12）、在处理槽（10）的复盖板（14）下面被固定下垂的若干个钩夹（16），若干个由PP、PE材料构成的、具有长长短短纤毛的载体板（18，18’）、在载体板（18，18’）下方且在空气流入管（20）的下端部分上开设的数个排气管（22）、以及在设有沟槽的处理槽（10）的底沟（24）处开设有数个通孔（26）的沉积物引出管（28）。载体板相互交替地悬挂着。在这一装置中，标号（30）是污水、废水流入管，而标号（32）为排出管。

上述装置运行时，由于使通过流入管（30）流入处理槽（10）的废水，与从排气管（22）中流出的空气曝气，从而废水被均匀地混合，废水中的各种有机溶解物和其它污染物将吸附在载体板（18，18’）的纤维毛上，这样由存在于纤维毛上的微生物对其促进了氧化分解。当沉积于载体板（18，18’）上的氧化分解所生成的沉积物达到一定量时，与板脱离而沉积到底沟（24）上，通过沉积物引出管（28）传输至沉积物浓缩箱（34）内。同时，处理水通过排出管（32）、沉淀槽（36）、放流管（38）排出。

本发明装置中最重要的技术构成在于纤维毛形载体，这种载体是为了制作多纤维毛形载体板的，通过把PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）的毛发状的一定长度、粗细的纤维毛组合并固定在板上而制成多纤维毛形载体板。

因此，因多纤毛形载体板为吸着的有机溶解物和其它污染物提供了与多纤毛形载体板上存在的微生物相接触和吸附的场所，从而促进了由微生物进行的氧化分解。

而且，由于还没有一种生产方法来生产出一种通过使多纤维毛形载体板上的从自然界分离出的丝状性微生物疣孢漆斑菌（Myrothecium  Verrucaria）附着在微生物制剂上的且能够除去色度的特别的微生物制剂，因此，目前还存在因利用脱色剂的化工药品和氯所引起的2次污染问题，和不能完全除去色度的问题，而本发明能容易地解决上述问题。

由于，在多纤毛形载体板上容易吸附微生物制剂，并因为微生物的繁殖速度快，所以可期望达到85%的色度分解效果。

本发明的装置，是将污水、废水或已经过一次处理的处理水，即由重沉积、凝集沉淀、上浮分离等等物理化学处理和生物学的处理所得的处理水，排入到本装置的处理槽（10）中保持18-24小时，并维持PH5.8-8.6的条件，由于输入氧气，促进了嗜氧性和透气性细菌对有机物和无机物的吸着氧化分解，同时，由于对有机物低分子化，使吸收变得容易了。

以上所描述的本发明的装置和方法是对下述实施1-3所言的。

下面说明本发明的另一种构成形式。这种形式涉及利用在高糖浓度中繁殖适宜且有较强耐酸性的霉菌和酵母处理高糖浓度废水或酸性废水处理装置及其处理方法。

废水中，糖浓度可能相当高，特别地是如制糖果、制面包、加工果品罐头、加工柑橘、加工葡萄、加工乳品等的食品加工的废水中。更甚的情况是废水内还原糖的浓度达1%以上的废水。

由于这种废水内糖浓度较高，使酵母菌更容易繁殖，而当利用活性沉积法等方法对废水处理时，不仅沉积效果不好，而且由于糖的分解往往呈PH约为2-5的酸性，从而使得只有耐酸菌可以繁殖，并使自身废水处理的效率下降。

为了完成这一目的，本发明提供了利用在高糖浓度中可繁殖适宜且具有较强耐酸性的霉菌和酵母菌，对高糖浓度废水或酸性废水进行处理的方法。

利用可在高糖浓度中繁殖适宜且具有较强耐酸性的霉菌和酵母菌的高糖浓度废水处理工程包括两个工序，第一工序是利用霉菌主要去除高浓度糖的工序，第二工序是利用细菌、原生动物、后生动物处理残存的糖和其它污染物以主要去除COD的工序。第一工序利用一个废水流入处理槽（110），在其槽（110）的中央设置有隔壁（112）。第二工序利用两个废水处理槽（120）。在槽（110，120）的底部，为引出沉积物而设置了引出管（116），另外，还设置了排气管（118）。同时还为最终流出的废水配置了一个沉淀槽（130）。

在本发明提供的这一种技术构成中，在第一工序的上述废水流入露槽（110）和/或第二工序的废水处理槽（120）内部，设置有带纤维毛状生物膜（114）的载体板。

在第一工序的处理露槽（110）上设置纤维毛状生物膜的理由是，它可以使霉菌附着繁殖容易，并可使繁殖后的霉菌附着在纤毛状载体上，从而可以防止霉菌菌块被传输入第二工序。在第二工序的处理露槽（120）上设置纤毛状生物膜的理由是为了即使在第一工序中繁殖的霉菌和酵母中的一部分被传输到了第二工序，它们也将吸附在纤毛状生物膜上，而不会对利用细菌、原生动物、后生动物的繁殖处理废水的第二工序产生较大的影响，而且即使由第一工序排出的废气的PH值，有机物浓度的变化较大，因采用了对这些负荷变化有较大适应能力的生物膜，也可以获得稳定的处理水水质。因此，对于本发明的废水处理工程，在处理露槽内设置纤毛状生物膜或是不设置，均可以实现处理高浓度含糖废水或酸性废水的目的。

一般说来，高糖浓度废水大多呈酸性，可将未调节PH值的酸性高糖浓度废水直接注入第一工序。一般的含糖废水的PH是2-5的酸性废水，因而可节省调整PH值所需的药品费用，而且由于不再需要反应槽，还可以大大减少其设施费。但是，由于高糖浓度废水中理所当然糖浓度高，故和氮、磷的量相比，还原碳的量过多。由于不分解除去糖，就不能减少废水的COD，而为了将其除去，就必须按与还原碳的量的比例，在第一工序中添加N，P。不仅如此，添加氮、磷对于使第二工序处理露槽内的PH值维持在中性-弱碱性也是相当重要的。即在第一工序注入作为还原氮的尿素时，由于微生物对氯的分解，可在第二工序中自动维持PH为中性-弱碱性，进而抑制霉菌和酵母菌的繁殖，促进细菌、原生动物、后生动物的繁殖。

在第一工序中，由于霉菌、酵母菌旺盛的繁殖，将生成较多量的沉积物，如果不及时地引出这些沉积物，积蓄在处理露槽内的沉积物将使氧气供给不足，进而使处理槽内呈厌气性。这将使霉菌和酵母产生厌气分解，使第一工序的处理效率急剧下降，其处理效率甚至会为负值。因此，由于第一工序中沉积物的引出是影响整体处理效率的重要参数因子，故当第一工序处理槽内的沉积物有些变黑时，就必须将处理槽内的沉积物排出。为引出沉积物，用设置在处理槽底部的沉积物引出管（116）在引出沉积物时，其送气量应增大到平时送气量的两倍以上，当附着在纤毛状生物膜上的沉积物脱离落下后，停止供气并引出沉淀的沉积物。

用于处理上述高糖浓度废水的装置和方法的效果检测如实施例4、5所示。

下述实施例是用于举例说明本发明的，本发明的范围并不仅局限于此。

实施例1

将由经过一次生物学处理的造纸废水得到的处理水，在20℃下暴露于空气4分钟，对所得到的处理水的分析结果如下：

BOD：45mg/l

COD：64mg/l

SS：50mg/l

将上述处理过的废水一面以每天40L的稳定速度连续地送入30L的垂直形纤维状载体处理槽，一面在处理槽滞留18小时，在维持处理槽内PH为5.8-8.6的条件下向其供气。

对所获得的放流水再次进行分析，得到的数值如下。

BOD：6mg/l

COD：8mg/l

SS：3mg/l

放流水的BOD减少了86.7%，COD减少了87.5%，SS减少了94%。

实施例2

取公寓、大楼和食堂的混合物废水作为原水，即未经处理过的污水，对在20℃暴露在空气中40分钟的水的分析结果如下。

BOD：125mg/l

COD：95mg/l

SS：83mg/l

用定量泵以每天40L的稳定速度将上述原水送入30L的垂直形纤维状载体处理槽，槽内的PH维持在5.8-8.6，滞留时间为18小时，并用散气管供气。

这样处理后的处理水的分析值如下：

BOD：15mg/l

COD：24mg/l

SS：10mg/l

处理水的BOD减少了88%，COD减少了74%，SS减少了87%。

实施例3

将由经过一次生物学处理的废水得到的处理水，在20℃暴露于空气40分钟，对所获得的处理水进行分析的结果，得到以下数值。

BOD：57mg/l

COD：68mg/l

SS：53mg/l

用定量泵将按上述方法得到的处理水，以每天40L的稳定速度连续地送入30L的垂直形纤维状载体处理槽，槽内的PH维持在5.8-8.6，同时滞留18小时并通过散气管供气。

对处理后的水可得到下述分析结果。

BOD：7mg/l

COD：11mg/l

SS：4mg/l

处理水的BOD减少了87.4%，COD减少了85.8%，SS减少了92.5%。

实施例4

设置第一工序（霉菌槽）、第二工序（细菌、原生动物、后生动物槽），一面连续注入制糖果工厂废水，一面进行废水处理。

制果工厂废水的性质如下。

COD：1500-5000mg/l

SS：67-300mg/l

PH：2-5

糖浓度：0.9-3.0%（还原糖）

上述废水在第一工序（一个露槽，中央有隔壁）、第二工序（两个露槽）中处理，每一露槽容积为15L。水在每一露槽的滞留时间为1.5天。每一露槽内充填的纤毛状生物膜面积为1500cm²。

对经过以上处理的水，可得到下述结果。

COD处理效率：第一工序：60-80%

第二工序：70%

整个工程：89%（80-98%）

糖处理效率：平均86%

处理露槽PH：第一工序：2.5-5.5

第二工序：7.0-8.5

优选微生物：第一工序：霉菌、白色霉菌、酵母菌

第二工序：细菌、鞭毛虫类、纤毛虫类、一些后生动物。

实施例5

设置第一工序（霉菌槽）、第二工序（细菌、原生动物、后生动物槽），一面连续注入柑橘加工废水，一面进行废水处理。

柑橘加工废水的性质如下。

COD：平均2000mg/l

SS：平均1200mg/l

PH：平均3.5

糖浓度：平均0.02%（还原糖）

上述废水在第一工序（一个露槽，中央设有隔壁）、第二工序（两个露槽）中处理，每一露槽的容积为15L。水在每一处理露槽的滞留时间为1天。每一处理露槽中充填的纤毛状生物膜的面积为1500cm²。

对经过上述处理后的水，可得下述结果。

COD处理效率：第一工序：60-75%

第二工序：80%

整个工程：90%（80-95%）

糖处理效率：平均90%

处理露槽PH：第一工序：3.0-4.0

第二工序：7.0-8.5

优选微生物：第一工序：霉菌、酵母菌

第二工序：细菌、鞭毛虫类、纤毛虫类、一些后生动物。

图1为利用固定状纤毛形态介质的废水处理装置的实施图。

图2为利用固定状纤毛形态介质的含有高浓度糖的废水或称酸性废水处理装置的实施图。

相应于图中各主要部分的说明标号为：

10：露槽  12：隔壁

16：钩夹  18，18’：介质板

22、118：散气管  28、116：沉积物引出管

30：废水流入管  32：排出管

110：废水流入处理露槽  112：隔壁

114：纤毛状生物膜  120：废水处理露槽

Claims (11)

1、利用纤形载体对污水、废水处理的装置，其特征在于密闭的处理露槽(10)中装设有污水废水流入管(30)以及排出管(32)，露槽内部设有分隔隔壁(12)；在处理露槽(10)的复盖板(14)下面固定若干个钩夹(16)；若干个由PP、PE材料构成的、具有长长短短纤维毛的载体板(18，18’)，它们相互交替地附着悬挂在这些钩夹上；在载体板(18，18’)的下方，设置有在空气流入管(20)下端部分的若干排气管(22)；以及在沟状处理露槽(10)的底沟(24)处开设有若干个通孔(26)的沉积物引出管(28)。

2、一种固定状生物膜法，其特征在于利用由聚丙烯，聚乙烯材料构成的纤毛形载体并在其上吸附有微生物所形成的载体板，对污水、废水进行处理。

3、如权利要求2的固定状生物膜法，其特征在于微生物是疣孢漆斑菌。

4、一种废水处理装置，它由一个中央设有隔壁（112）的废水流入处理露槽（110），与之相连的两个处理槽组成的废水处理露槽（120）构成;在露槽底部设有沉积物引出管（116）和排气管（118）。

5、如权利要求4的所述的废水处理装置，其特征是处理露槽（110，120）内部充填有纤维毛状生物膜（114）。

6、如权利要求4或5所述的废气处理装置，特征是还附设有向废水流入处理露槽（110）注入氮、磷的装置。

7、一种废水处理方法，包括在中央设有隔壁（112）的废水流入处理露槽（110）中繁殖霉菌和酵母菌的第一工序，在由两个相连接的处理露槽构成的废水处理露槽（120）中繁殖细菌、原生动物、后生动物的第二工序。

8、如权利要求7所述的方法，特征是它使用在处理露槽（110，120）内充填有纤维毛状生物膜（114）的露槽来处理废水。

9、如权利要求7或8所述的方法，特征是对流入处理露槽（110）内的糖浓度较高、PH呈酸性的废水进行处理。

10、如权利要求9所述的方法，特征是废水中的糖浓度为0.02%-3.0%，废水的PH为2-5。

11、如权利要求10所述的方法，特征是废水的最合适的PH约为3.5-4。

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