CN112520854A - 一种生物膜处理污水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种生物膜处理污水方法，能使填料上的微生物生长状况良好，厌氧菌在反应器内快速增殖，挂膜速度快，启动周期短，生物膜不易脱落，使得生物膜对水质变动具有较强的适应能力，并且净化污水。

Description

一种生物膜处理污水方法
技术领域
本发明涉及属于污水处理技术领域，具体而言，涉及一种生物膜处理污水方法。
背景技术
有机废水的处理自上世纪以来一直是人们关注的重点，其废水通常含有复杂的，化学稳定的和生物难降解的有机污染物。生物膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，是污水水体自净过程的人工化和强化，主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。生物膜法以其运行稳定、剩余污泥少、管理简单、对氨氮和难降解污染物去除能力强、能够适应较大水质范围变化等优点，开始在生活污水和工业废水处理中得到广泛应用。但生物膜法还存在挂膜时间长、生物膜容易脱落、生物量低、含氮污染物去除效率不稳定等不足。特别是对于废水深度脱氮处理来说，由于厌氧菌增殖慢，普遍存在挂膜困难，启动周期长的情况，制约了其在工业废水和生活污水处理领域的应用。
因此，为克服现有技术的不足，提出一种生物膜处理污水方法能使填料上的微生物生长状况良好，厌氧菌在反应器内快速增殖，挂膜速度快，启动周期短，生物膜不易脱落，使得生物膜对水质变动具有较强的适应能力，并且净化污水是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一，本发明提出了一种生物膜处理污水方法能使填料上的微生物生长状况良好，厌氧菌在反应器内快速增殖，挂膜速度快，启动周期短，生物膜不易脱落，使得生物膜对水质变动具有较强的适应能力，并且净化污水。
本发明提出了一种生物膜处理污水方法，包括如下步骤：
（1）去杂质；利用格栅、沉砂池去除杂质；
（2）除泥；去杂质后的污水进入初沉池除泥，得到初级污泥；
（3）污水调节；调节污水温度在20-35℃、污水的PH值为6-8、污水的DO为4-7mg/L；
（4）生物膜制备以及生物膜处理；
a生物膜制备：将活性污泥、初级污泥按照8-15：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤和尼龙纤维制成的多层网状结构上；并加入步骤（3）中调节好的污水，进行曝气处理，接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；
b将生物膜按80mm的间距设置在步骤（3）的污水中，进行生物膜净化处理；
（5）二次除泥；将经过生物膜净化处理的污水再次除泥；
（6）消毒净化排放；将再次除泥后的污水经过消毒净化后进行排放。
优选的，填料为由常规的卵石、炉渣和焦炭颗粒相互混合组成。
将填料分散在多层网状结构上，吸附一部分的微生物，微生物在卵石、炉渣和焦炭表面大量的繁殖，逐渐形成一层滑腻的粘液状膜层，只能使其水分子通过。
优选的，本发明步骤（5）中二次除泥得到的污泥可以与步骤（2）中除泥得到的初级污泥进行混合，共同制备针对性高的的生物膜。
进一步的，步骤（4）a中丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:3-5的质量比进行混合编织；其中丝瓜瓤的密度为200-300 g/m3；尼龙纤维的密度为300-400 g/m3。
本发明中丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:3-5的质量比进行混合编织形成多层网状结构；其中丝瓜瓤的密度为200-300 g/m3；尼龙纤维的密度为300-400 g/m3，形成的编织网有许多细小纤维与微孔，比表面积大，有利于微生物的生长与附着，细小纤维的桥连和捕集作用，且结实耐用，在很大程度上解决了常规填料存在的微生物容易脱落的问题。同时将无机载体和有机载体混合编织能够解决生物亲和性差的缺陷，降低了气升载荷，大大降低了气体流速，从而减轻了生物膜的脱落。
进一步的，菌剂为反硝化菌剂和硝化菌剂，按照污泥浓度为3000-4000mg/L进行接种；反硝化菌剂与硝化菌剂的投放质量比为1:（2-3）。
进一步的，硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865；反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999。
本发明的技术方案能够降低污水中的总氮含量；采用了缺氧-好氧循环处理工艺，在缺氧阶段加入的反硝化菌剂能够利用污水有机物将硝酸盐还原为氮气，好氧阶段中加入的硝化菌剂利用溶解氧将氨氮氧化为硝酸盐。在缺氧阶段中，溶解扩散过程能够使反硝化细菌附着在填料上，在好氧阶段中，闷曝能够使硝化菌剂附着在填料上。在本发明污水处理阶段只发生硝化菌和反硝化菌的自我代谢，此过程产生的污泥量很少，可直接随出水流出反应设备中，无需特意排放。
进一步的，步骤（4）a中活性污泥和初级污泥总量与污水按照100-200m3/L进行调和。
本发明利用污水中分离出的污泥与活性污泥进行调和，并且用于培养生物膜，其得到的生物膜是对此工厂具有专项针对性的高效生物膜，生物膜的适应能力很强，进水中氨氮和总氮的浓度变化对出水的影响较小；此外本发明没有剩余污泥排放、且运行成本低。
进一步的，曝气处理阶段，进行厌氧培养3-5天溶解氧浓度在0.1-1.0mg/L，再好养培养3-5天溶解氧浓度在1-3mg/L。
本发明中为了保持氨氮的硝酸能力与反硝化能力一致，曝气处理阶段，好养培养3-5天溶解氧浓度在1-3mg/L，再进行厌氧培养溶解氧浓度在0.1-1.0mg/L。
进一步的，步骤（4）b中采取先间歇进水，待COD去除率大于70%时启动连续进水，控制水力停留时间为8-12h。
通过以上技术方案，本发明提出了一种生物膜处理污水方法，其具有以下优点：
（1）本发明中丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:3-5的质量比进行混合编织形成多层网状结构，将无机载体和有机载体混合编织能够解决生物亲和性差的缺陷，降低了气升载荷，大大降低了气体流速，从而减轻了生物膜的脱落；
（2）本发明利用污水中分离出的污泥与活性污泥进行调和，并且用于培养生物膜，其得到的生物膜是对此工厂具有专项针对性的高效生物膜，生物膜的适应能力很强，进水中氨氮和总氮的浓度变化对出水的影响较小；此外本发明没有剩余污泥排放、且运行成本低。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
本发明提出了一种生物膜处理污水方法，包括如下步骤：
（1）去杂质；利用格栅、沉砂池去除杂质；
（2）除泥；去杂质后的污水进入初沉池除泥，得到初级污泥；
（3）污水调节；调节污水温度在20-35℃、污水的PH值为6-8、污水的DO为4-7mg/L；
（4）生物膜制备以及生物膜处理；
a生物膜制备：将活性污泥、初级污泥按照8-15：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤和尼龙纤维制成的多层网状结构上；并加入步骤（3）中调节好的污水，进行曝气处理，接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；
b将生物膜按80mm的间距设置在步骤（3）的污水中，进行生物膜净化处理；
（5）二次除泥；将经过生物膜净化处理的污水再次除泥；
（6）消毒净化排放；将再次除泥后的污水经过消毒净化后进行排放。
在本发明的某些实施例中丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:3-5的质量比进行混合编织；其中丝瓜瓤的密度为200-300 g/m3；尼龙纤维的密度为300-400 g/m3。
在本发明的某些实施例中菌剂为反硝化菌剂和硝化菌剂，按照污泥浓度为3000-4000mg/L进行接种；反硝化菌剂与硝化菌剂的投放质量比为1:（2-3）。
在本发明的某些实施例中硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865；反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999。
在本发明的某些实施例中步骤（4）a中活性污泥和初级污泥总量与污水按照100-200m3/L进行调和。
在本发明的某些实施例中曝气处理阶段，进行厌氧培养3-5天溶解氧浓度在0.1-1.0mg/L，再好养培养3-5天溶解氧浓度在1-3mg/L。
在本发明的某些实施例中步骤（4）b中采取先间歇进水，待COD去除率大于70%时启动连续进水，控制水力停留时间为8-12h。
实施例2
本发明提出了一种生物膜处理污水方法，包括如下步骤：
（1）去杂质；利用格栅、沉砂池去除杂质；
（2）除泥；去杂质后的污水进入初沉池除泥，得到初级污泥；
（3）污水调节；调节污水温度在25℃、污水的PH值为6、污水的DO为6mg/L；
（4）生物膜制备以及生物膜处理；
a生物膜制备：将活性污泥、初级污泥按照9：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤和尼龙纤维制成的多层网状结构上；丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:3-5的质量比进行混合编织；其中丝瓜瓤的密度为220 g/m3；尼龙纤维的密度为360 g/m3；其中多层网状结构内铺设了由常规的卵石、炉渣和焦炭颗粒相互混合组成的填料，其中三者的比例关系按照1:1:1的重量比的即可，将填料分散在多层网状结构上，吸附一部分的微生物，微生物在卵石、炉渣和焦炭表面大量的繁殖，逐渐形成一层滑腻的粘液状膜层，只能使其水分子通过。
并加入步骤（3）中调节好的污水，其中活性污泥和初级污泥总量与污水按照150m3/L进行调和；进行曝气处理，接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；其中先市购的反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999接种进行扩大培养4天，再将市购的硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865接种进行扩大培养4天；其中厌氧培养溶解氧浓度在0.5mg/L，再好养培养溶解氧浓度在2.5mg/L；将形成的生物膜脱膜；
b将生物膜按80mm的间距设置在步骤（3）的污水中，进行生物膜净化处理；污水采取先间歇进水，待COD去除率大于70%时启动连续进水，控制水力停留时间为8h；
（5）二次除泥；将经过生物膜净化处理的污水再次除泥；二次除泥得到的污泥可以与步骤（2）中除泥得到的初级污泥进行混合，共同制备针对性高的的生物膜。
（6）消毒净化排放；将再次除泥后的污水经过消毒净化后进行排放。
实施例3
本发明提出了一种生物膜处理污水方法，包括如下步骤：
（1）去杂质；利用格栅、沉砂池去除杂质；
（2）除泥；去杂质后的污水进入初沉池除泥，得到初级污泥；
（3）污水调节；调节污水温度在30℃、污水的PH值为7、污水的DO为5mg/L；
（4）生物膜制备以及生物膜处理；
a生物膜制备：将活性污泥、初级污泥按照10：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤和尼龙纤维制成的多层网状结构上；丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:5的质量比进行混合编织；其中丝瓜瓤的密度为200 g/m3；尼龙纤维的密度为350 g/m3；其中多层网状结构内铺设了由常规的卵石、炉渣和焦炭颗粒相互混合组成的填料，其中三者的比例关系按照1:1:1的重量比的即可，将填料分散在多层网状结构上，吸附一部分的微生物，微生物在卵石、炉渣和焦炭表面大量的繁殖，逐渐形成一层滑腻的粘液状膜层，只能使其水分子通过。
并加入步骤（3）中调节好的污水，其中活性污泥和初级污泥总量与污水按照120m3/L进行调和；进行曝气处理，接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；其中先市购的反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999接种进行扩大培养5天，再将市购的硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865接种进行扩大培养3天；其中厌氧培养溶解氧浓度在0.2mg/L，再好养培养溶解氧浓度在3mg/L；将形成的生物膜脱膜；
b将生物膜按80mm的间距设置在步骤（3）的污水中，进行生物膜净化处理；污水采取先间歇进水，待COD去除率大于70%时启动连续进水，控制水力停留时间为8-12h；
（5）二次除泥；将经过生物膜净化处理的污水再次除泥；二次除泥得到的污泥可以与步骤（2）中除泥得到的初级污泥进行混合，共同制备针对性高的的生物膜。
（6）消毒净化排放；将再次除泥后的污水经过消毒净化后进行排放。
实施例4
本发明提出了一种生物膜处理污水方法，包括如下步骤：
（1）去杂质；利用格栅、沉砂池去除杂质；
（2）除泥；去杂质后的污水进入初沉池除泥，得到初级污泥；
（3）污水调节；调节污水温度在32℃、污水的PH值为6、污水的DO为7mg/L；
（4）生物膜制备以及生物膜处理；
a生物膜制备：将活性污泥、初级污泥按照14：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤和尼龙纤维制成的多层网状结构上；丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:4的质量比进行混合编织；其中丝瓜瓤的密度为280 g/m3；尼龙纤维的密度为310g/m3；其中多层网状结构内铺设了由常规的卵石、炉渣和焦炭颗粒相互混合组成的填料，其中三者的比例关系按照1:1:1的重量比的即可，将填料分散在多层网状结构上，吸附一部分的微生物，微生物在卵石、炉渣和焦炭表面大量的繁殖，逐渐形成一层滑腻的粘液状膜层，只能使其水分子通过。
并加入步骤（3）中调节好的污水，其中活性污泥和初级污泥总量与污水按照180m3/L进行调和；进行曝气处理，接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；其中先市购的反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999接种进行扩大培养5天，再将市购的硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865接种进行扩大培养4天；其中厌氧培养溶解氧浓度在0.8mg/L，再好养培养3-5天溶解氧浓度在2.2mg/L；将形成的生物膜脱膜；
b将生物膜按80mm的间距设置在步骤（3）的污水中，进行生物膜净化处理；污水采取先间歇进水，待COD去除率大于70%时启动连续进水，控制水力停留时间为10h；
（5）二次除泥；将经过生物膜净化处理的污水再次除泥；二次除泥得到的污泥可以与步骤（2）中除泥得到的初级污泥进行混合，共同制备针对性高的的生物膜。
（6）消毒净化排放；将再次除泥后的污水经过消毒净化后进行排放。
实施例5
本发明提出了一种生物膜处理污水方法，包括如下步骤：
（1）去杂质；利用格栅、沉砂池去除杂质；
（2）除泥；去杂质后的污水进入初沉池除泥，得到初级污泥；
（3）污水调节；调节污水温度在28℃、污水的PH值为7、污水的DO为6mg/L；
（4）生物膜制备以及生物膜处理；
a生物膜制备：将活性污泥、初级污泥按照11：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤和尼龙纤维制成的多层网状结构上；丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:3的质量比进行混合编织；其中丝瓜瓤的密度为260 g/m3；尼龙纤维的密度为340 g/m3；其中多层网状结构内铺设了由常规的卵石、炉渣和焦炭颗粒相互混合组成的填料，其中三者的比例关系按照1:1:1的重量比的即可，将填料分散在多层网状结构上，吸附一部分的微生物，微生物在卵石、炉渣和焦炭表面大量的繁殖，逐渐形成一层滑腻的粘液状膜层，只能使其水分子通过。
并加入步骤（3）中调节好的污水，其中活性污泥和初级污泥总量与污水按照160m3/L进行调和；进行曝气处理，接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；其中先市购的反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999接种进行扩大培养5天，再将市购的硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865接种进行扩大培养4天；其中厌氧培养溶解氧浓度在1.0mg/L，再好养培养溶解氧浓度在1mg/L；将形成的生物膜脱膜；
b将生物膜按80mm的间距设置在步骤（3）的污水中，进行生物膜净化处理；污水采取先间歇进水，待COD去除率大于70%时启动连续进水，控制水力停留时间为10h；
（5）二次除泥；将经过生物膜净化处理的污水再次除泥；二次除泥得到的污泥可以与步骤（2）中除泥得到的初级污泥进行混合，共同制备针对性高的的生物膜。
（6）消毒净化排放；将再次除泥后的污水经过消毒净化后进行排放。
对比例1
本实施例中的技术方案中，生物膜制备：将活性污泥、初级污泥按照14：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤制成的多层网状结构上；其中丝瓜瓤的密度为280 g/m3；其中多层网状结构内铺设了由常规的卵石、炉渣和焦炭颗粒相互混合组成的填料，其中三者的比例关系按照1:1:1的重量比的即可，将填料分散在多层网状结构上，吸附一部分的微生物，微生物在卵石、炉渣和焦炭表面大量的繁殖，逐渐形成一层滑腻的粘液状膜层，只能使其水分子通过，其他技术特征与实施例2相同，在次不再一一赘述。
对比例2
本实施例中的技术方案中，生物膜制备中活性污泥与污水按照150m3/L进行调和，本实施例中不添加初级污泥其他技术特征与实施例2相同，在次不再一一赘述。
对比例3
本实施例中的技术方案中，生物膜制备中并加入步骤（3）中调节好的污水，其中活性污泥和初级污泥总量与污水按照150m3/L进行调和；进行曝气处理，进行高速增殖形成生物膜；其中厌氧培养溶解氧浓度在0.5mg/L，再好养培养溶解氧浓度在2.5mg/L；将形成的生物膜脱膜，本实施例中不接入菌剂其他技术特征与实施例2相同，在次不再一一赘述。
对比例4
并加入步骤（3）中调节好的污水，其中活性污泥和初级污泥总量与污水按照120m3/L进行调和；接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；其中先市购的反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999接种进行扩大培养5天，再将市购的硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865接种进行扩大培养3天；其中厌氧培养溶解氧浓度在0.2mg/L，再好养培养溶解氧浓度在0.2mg/L；将形成的生物膜脱膜；本实施例中好养培养溶解氧浓度在0.2mg/L。
实施例6
以某污水处理厂经过格栅、沉砂池处理后的污水为需要处理的污水，该实验中污水进行处理前的水质特点为：化学需氧量(Chemical oxigen demand，简称COD)200mg/L，总氮40mg/L，总磷8mg/L，按照本发明实施例2-5和对比例1-4提供的方法进行污水处理，完成污水处理后的出水水质如下表所示
表1 完成污水处理后的出水水质参数
CODmg/L 总氮mg/L 总磷mg/L 处理后标准
实施例2 40 2 0.1 国家一级A
实施例3 45 2.5 0.2 国家一级A
实施例4 41 3 0.1 国家一级A
实施例5 46 4 0.3 国家一级A
对比例1 100 21 3 国家二级
对比例2 86 35 3 国家二级
对比例3 75 25 2 国家二级
对比例4 72 20 2 国家二级
按照本发明的方法进行处理后很快形成稳定生物膜，处理后水质达到国家一级A标准。
实施例7
以某市政污水处理厂过格栅、沉砂池后的污水作为待处理的污水，该实验中污水进行处理前的水质特点为：COD 300mg/L，总氮80mg/L，总磷25mg/L；采用本发明提供的生物膜制备方法，按照本发明实施例提供的方法进行污水处理，完成污水处理后的出水水质如下表所示
表2 某市政污水处理厂完成污水处理后的出水水质参数
CODmg/L 总氮mg/L 总磷mg/L
实施例2 30 0.5 0.02
实施例3 40 0.6 0.05
实施例4 45 1 0.03
实施例5 33 0.8 0.05
对比例1 120 60 10
对比例2 118 55 8
对比例3 160 48 8
对比例4 135 58 12
按照本发明的方法进行处理后脱氮除磷效果较常规生物膜法有很大提高。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物膜处理污水方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）去杂质；利用格栅、沉砂池去除杂质；
（2）除泥；去杂质后的污水进入初沉池除泥，得到初级污泥；
（3）污水调节；调节污水温度在20-35℃、污水的PH值为6-8、污水的DO为4-7mg/L；
（4）生物膜制备以及生物膜处理；
a生物膜制备：将活性污泥、所述初级污泥按照8-15：1的体积比混合后，铺在丝瓜瓤和尼龙纤维制成的多层网状结构上；并加入步骤（3）中调节好的所述污水，进行曝气处理，接入菌剂进行高速增殖形成生物膜；
b将所述生物膜按80mm的间距设置在步骤（3）的所述污水中，进行生物膜净化处理；
（5）二次除泥；将经过所述生物膜净化处理的污水再次除泥；
（6）消毒净化排放；将再次除泥后的所述污水经过消毒净化后进行排放。
2.根据权利要求1所述的一种生物膜处理污水方法，其特征在于，所述步骤（4）a中丝瓜瓤和尼龙纤维按照1:3-5的质量比进行混合编织；其中所述丝瓜瓤的密度为200-300 g/m3；所述尼龙纤维的密度为300-400 g/m3。
3.根据权利要求1所述的一种生物膜处理污水方法，其特征在于，所述菌剂为反硝化菌剂和硝化菌剂，按照污泥浓度为3000-4000mg/L进行接种；所述反硝化菌剂与所述硝化菌剂的投放质量比为1:（2-3）。
4.根据权利要求3所述的一种生物膜处理污水方法，其特征在于，所述硝化菌剂为亚硝化单胞菌CGMCC-11865；所述反硝化菌剂为斯氏假单胞菌BNCC-221999。
5.根据权利要求1所述的一种生物膜处理污水方法，其特征在于，步骤（4）a中所述活性污泥和所述初级污泥总量与所述污水按照100-200m3/L进行调和。
6.根据权利要求1所述的一种生物膜处理污水方法，其特征在于，所述曝气处理阶段，进行厌氧培养3-5天溶解氧浓度在0.1-1.0mg/L，再好养培养3-5天溶解氧浓度在1-3mg/L。
7.根据权利要求1所述的一种生物膜处理污水方法，其特征在于，步骤（4）b中采取先间歇进水，待COD去除率大于70%时启动连续进水，控制水力停留时间为8-12h。
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