申請(qǐng)日2010.06.17

　　公開(公告)日2011.12.21

　　IPC分類號(hào)C02F3/30; C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種緩沖式環(huán)流載體生物床處理高濃度有毒有機(jī)廢水的方法，屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。廢水首先進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)入緩沖式環(huán)流載體生物床反應(yīng)器進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)高濃度有毒有機(jī)物的高效去除，最后廢水進(jìn)入沉淀池中進(jìn)行泥水分離并達(dá)標(biāo)排放。緩沖式環(huán)流載體生物床反應(yīng)器通過(guò)構(gòu)型和流態(tài)設(shè)計(jì)，以及采用高效微生物固定化和強(qiáng)吸附性懸浮載體，提高反應(yīng)器內(nèi)的生物量和生物活性，促進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)，提高對(duì)高濃度有毒有機(jī)廢水水質(zhì)波動(dòng)的緩沖能力，提升反應(yīng)器處理負(fù)荷和抗沖擊能力。本發(fā)明處理高濃度有毒有機(jī)廢水，具有處理負(fù)荷高、占地面積小、抗沖擊能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種緩沖式環(huán)流載體生物床處理高濃度有毒有機(jī)廢水的方法，其 特征在于，該方法包括如下步驟：

　　a.廢水首先進(jìn)行預(yù)處理，使廢水的水質(zhì)特征適合后續(xù)生物處理;

　　b.預(yù)處理后的廢水進(jìn)入緩沖式環(huán)流載體生物床反應(yīng)器進(jìn)行處理，實(shí) 現(xiàn)高濃度有毒有機(jī)物的高效去除;

　　c.經(jīng)緩沖式環(huán)流載體生物床處理的廢水進(jìn)入沉淀池中進(jìn)行泥水分離 并達(dá)標(biāo)排放，沉淀池產(chǎn)生的污泥進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緩沖式環(huán)流載體生物床處理高濃度有 毒有機(jī)廢水的方法，其特征在于根據(jù)廢水的水質(zhì)特征是通過(guò)沉淀、隔油、 氣浮、冷卻、中和、添加營(yíng)養(yǎng)鹽等預(yù)處理方法去除廢水中的懸浮顆粒物、 油類等干擾后續(xù)生物處理的污染物，同時(shí)使廢水的溫度、pH和營(yíng)養(yǎng)條件 等適合后續(xù)生物處理。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緩沖式環(huán)流載體生物床處理高濃度有 毒有機(jī)廢水的方法，其特征在于采用的環(huán)流載體生物床反應(yīng)器被劃分為若 干分格，各分格之間為串聯(lián)方式，根據(jù)廢水特性和處理要求，分格數(shù)量為 3～10格不等。第1分格的有效容積為其他分格有效容積的1～2倍。根據(jù) 廢水處理要求，各分格可分別采用厭氧、缺氧、兼氧和好氧運(yùn)行方式。當(dāng) 廢水處理有脫氮要求時(shí)，可采用分段進(jìn)水方式。最后一格為沉淀單元，經(jīng) 沉淀濃縮的懸浮污泥在重力作用下回流至前一分格，從而提高反應(yīng)器末端 的污染物去除能力。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緩沖式環(huán)流載體生物床反應(yīng)器，其特征在 于反應(yīng)器中填充懸浮多孔高效生物載體，載體的體積占生物床有效容積的 20%～60%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸浮多孔生物載體，其特征在于載體尺寸 為8～20mm，好氧填料尺寸為8～10mm較佳;孔隙率為90%以上，主體 為聚氨酯、聚亞氨酯等有機(jī)高分子聚合物，載體經(jīng)過(guò)表面基團(tuán)修飾及與強(qiáng) 吸附材料的結(jié)合，帶有正電荷并對(duì)有毒有機(jī)物具有強(qiáng)吸附能力，利于微生 物附著，可提高反應(yīng)器對(duì)有毒有機(jī)物的緩沖能力;生物載體附著生物膜后， 其密度略大于水，在反應(yīng)器中容易懸浮和流化。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緩沖式環(huán)流載體生物床反應(yīng)器，其特征在 于通過(guò)曝氣頭和導(dǎo)流隔板的布設(shè)、生物載體隔網(wǎng)的坡度設(shè)計(jì)，充分利用附 著生物膜后生物載體比重略大于水的特性，在較低的能耗下實(shí)現(xiàn)載體循環(huán) 流動(dòng)，加速傳質(zhì)。

　　說(shuō)明書

　　緩沖式環(huán)流載體生物床處理高濃度有毒有機(jī)廢水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種緩沖式環(huán)流載體生物床(Buffering Circulating Media Biological bed，BCMB)處理高濃度有毒有機(jī)廢水的方法，具體地涉及一 種新型的廢水生物處理方法和反應(yīng)器，該反應(yīng)器處理高濃度有毒有機(jī)廢水 具有生物活性強(qiáng)、處理負(fù)荷高、占地面積小、抗沖擊能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn) 定等優(yōu)點(diǎn)。

　　背景技術(shù)

　　高濃度有毒有機(jī)廢水是一類常見的工業(yè)廢水，是石油化工、煤化工、 造紙、制藥、印染等行業(yè)處理難度較大的一股廢水。由于廢水含有較高濃 度的有毒有機(jī)物，如采用傳統(tǒng)生物處理工藝，具有處理負(fù)荷低、停留時(shí)間 長(zhǎng)、占地面積大、抗沖擊性能差、出水水質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題。高濃度有毒有 機(jī)廢水的處理已成為制約我國(guó)重點(diǎn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素。

　　目前，高濃度有毒有機(jī)廢水的處理方法主要包括物化法和生物法兩大 類，常見的物化方法包括濕式氧化、催化濕式氧化、焚燒法、萃取法、吸 附法等。專利CN 86108854A提出一種從有毒有機(jī)物的稀水溶液中除去有 毒有機(jī)物的方法，該發(fā)明采用吸附-再生方式實(shí)現(xiàn)有毒有機(jī)污染物的去處和 降解。物化法處理高濃度有毒有機(jī)廢水具有處理負(fù)荷高、占地面積小等優(yōu) 點(diǎn)，但存在設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行管理要求高、能耗大、運(yùn)行成本高等問(wèn)題。 高濃度有毒有機(jī)廢水的生物處理技術(shù)包括活性污泥法和生物膜法，厭氧- 好氧工藝是目前應(yīng)用最多的有毒有機(jī)廢水生物處理技術(shù)。與物化法處理技 術(shù)相比，生物法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。專利CN 201406362Y 中提出一種降解有毒有機(jī)物的固載好氧-厭氧裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低 廉等優(yōu)點(diǎn)。但目前厭氧-好氧處理工藝普遍存在處理負(fù)荷低、抗沖擊能力 差、微生物易流失等問(wèn)題。

　　本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)高濃度有毒有機(jī)廢水生物處理中存 在處理負(fù)荷不高、抗沖擊能力差、微生物易流失等問(wèn)題，通過(guò)反應(yīng)器抗沖 擊設(shè)計(jì)、傳質(zhì)優(yōu)化控制和高效微生物固定化技術(shù)，提高反應(yīng)器內(nèi)微生物的 數(shù)量，增強(qiáng)其降解能力和活性，強(qiáng)化了污染物、氧氣和中間產(chǎn)物的傳質(zhì)， 從而實(shí)現(xiàn)了高濃度有毒有機(jī)廢水高負(fù)荷和抗沖擊處理。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有高濃度有毒有機(jī)廢水處理方法處理負(fù)荷 低、占地面積大、抗沖擊能力差等問(wèn)題，提供一種更有效的廢水處理方法。 本發(fā)明處理高濃度有毒有機(jī)廢水具有生物活性強(qiáng)、處理負(fù)荷高、占地面積 小、抗沖擊能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的處理高濃度有毒有機(jī)廢水的方法，主 要步驟如下：

　　1、廢水預(yù)處理：根據(jù)廢水的水質(zhì)特征，通過(guò)沉淀、隔油、氣浮、冷 卻、中和、添加營(yíng)養(yǎng)鹽等方法去除廢水中的懸浮顆粒物、油類等干擾后續(xù) 生物處理的污染物，同時(shí)使廢水的溫度、pH和營(yíng)養(yǎng)條件適合后續(xù)生物處 理;

　　2、預(yù)處理后的廢水進(jìn)入緩沖式環(huán)流載體生物床進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)高濃 度有毒有機(jī)物進(jìn)行高效去除。緩沖式環(huán)流載體生物床的特征在于：

　　a.反應(yīng)器被劃分為若干分格，各分格之間為串聯(lián)方式，根據(jù)廢水特性 和處理要求，分格數(shù)量為3～10格不等。第1分格的有效容積為其他分格 有效容積的1～2倍。根據(jù)廢水處理要求，各分格可分別采用厭氧、缺氧、 兼氧和好氧運(yùn)行方式，通過(guò)在不同分格內(nèi)形成功能和特性各異的微生物種 群，實(shí)現(xiàn)有毒有機(jī)物的高效降解;當(dāng)廢水處理有脫氮要求時(shí)，可采用分段 進(jìn)水方式，以充分利用廢水中的自有碳源，減少混合液回流，降低能耗。 最后一格為沉淀單元，經(jīng)沉淀濃縮的懸浮污泥在重力作用下回流至前一分 格，從而提高反應(yīng)器末端的污染物去除能力。

　　b.反應(yīng)器中填充懸浮多孔高效生物載體，載體的體積占生物床有效容 積的20%～60%。

　　c.反應(yīng)器采用的生物載體尺寸為8～20mm，好氧填料尺寸為8～ 10mm較佳;孔隙率為90%以上，主體為聚氨酯、聚亞氨酯等有機(jī)高分子 聚合物，載體經(jīng)過(guò)表面基團(tuán)修飾及與強(qiáng)吸附材料的結(jié)合，帶有正電荷并對(duì) 有毒有機(jī)物具有強(qiáng)吸附能力，利于微生物(通常帶負(fù)電)附著，提高反應(yīng) 器對(duì)有毒有機(jī)物的緩沖能力;生物載體附著生物膜后，其密度略大于水， 在反應(yīng)器中容易懸浮和流化。

　　d.反應(yīng)器內(nèi)通過(guò)曝氣頭和導(dǎo)流隔板的布設(shè)、生物載體隔網(wǎng)的坡度設(shè) 計(jì)，充分利用附著生物膜后生物載體比重略大于水的特性，通過(guò)曝氣、攪 拌等方式，在較低的能耗下實(shí)現(xiàn)載體循環(huán)流動(dòng)，加速傳質(zhì)。

　　3、經(jīng)緩沖式環(huán)流載體生物床處理的廢水進(jìn)入沉淀池中進(jìn)行泥水分離， 經(jīng)沉淀處理的廢水達(dá)標(biāo)排放，沉淀池產(chǎn)生的污泥進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

　　本發(fā)明的核心是在廢水生物處理反應(yīng)器中通過(guò)反應(yīng)器抗沖擊設(shè)計(jì)、傳 質(zhì)優(yōu)化控制和高效微生物固定化技術(shù)，提高反應(yīng)器中微生物的數(shù)量、降解 能力和活性，強(qiáng)化污染物、氧氣和中間產(chǎn)物的傳質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)了高濃度有 毒有機(jī)廢水高負(fù)荷和抗沖擊處理。

　　反應(yīng)器劃分成串聯(lián)的多個(gè)分格，從而形成多級(jí)緩沖的反應(yīng)器構(gòu)型，提 高反應(yīng)器的抗沖擊能力。同時(shí)，每個(gè)分格根據(jù)廢水的處理情況采用不同的 曝氣量等運(yùn)行條件，分別采用厭氧、缺氧、兼氧和好氧運(yùn)行方式，在不同 的污染負(fù)荷下形成不同的微生物種群結(jié)構(gòu)，提高對(duì)有毒有機(jī)物的降解能 力。在第1分格，在厭氧、缺氧或兼氧運(yùn)行條件下，實(shí)現(xiàn)廢水中有毒有機(jī) 物的轉(zhuǎn)化，降低廢水毒性。后續(xù)分格在好氧或缺氧條件下對(duì)廢水中殘留有 機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步降解。最后一格為沉淀單元，經(jīng)沉淀濃縮的懸浮污泥在重 力作用下回流至前一分格，從而在反應(yīng)器末端形成復(fù)合微生物體系，兼有 活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)化反應(yīng)器末端的污染物去除能力，提高 出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

　　反應(yīng)器生物載體經(jīng)過(guò)表面基團(tuán)正電修飾及與強(qiáng)吸附材料的結(jié)合，促進(jìn) 生長(zhǎng)緩慢的污染物降解菌在反應(yīng)器內(nèi)的生長(zhǎng)和保留，從而在無(wú)污泥回流或 低污泥回流的情況下保證反應(yīng)器內(nèi)的高生物量。同時(shí)由于生物載體制備過(guò) 程中與活性炭等強(qiáng)吸附材料結(jié)合，對(duì)有毒有機(jī)物表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸附能力， 在有毒有機(jī)廢水中污染物濃度大幅波動(dòng)時(shí)，可起到顯著的緩沖作用，防止 廢水毒性過(guò)高造成的微生物活性下降和生物膜脫落等問(wèn)題，提高系統(tǒng)運(yùn)行 和出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

　　通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)的流態(tài)化設(shè)計(jì)，在較低的能耗下實(shí)現(xiàn)廢水和生物載體的 循環(huán)流動(dòng)，提高反應(yīng)器內(nèi)污染物、氧氣和中間產(chǎn)物的傳質(zhì)，防止有毒污染 物和中間產(chǎn)物局部積累對(duì)微生物的不利影響，提高微生物降解活性，減少 傳質(zhì)對(duì)污染物降解過(guò)程的限制作用，同時(shí)提高氧氣的傳質(zhì)和利用效率。反 應(yīng)器內(nèi)生物載體處于環(huán)流狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生堵塞，避免了傳統(tǒng)生物反應(yīng)器特 別是厭氧反應(yīng)器中的短流問(wèn)題，提高了反應(yīng)器的容積利用效率。

　　綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

　　1)處理負(fù)荷高，停留時(shí)間短：反應(yīng)器內(nèi)生物量高，傳質(zhì)性能好，微 生物降解活性高，使反應(yīng)器可以達(dá)到很高的處理負(fù)荷，停留時(shí)間較短，占 地面積小，基建投資省。

　　2)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定：反應(yīng)器多級(jí)緩沖的構(gòu)型和強(qiáng) 吸附性生物載體的應(yīng)用，再加上反應(yīng)器末端單元的強(qiáng)化降解作用，使得高 濃度有毒有機(jī)廢水中的污染物得到有效緩沖和多級(jí)去除，降低了微生物直 接接觸的有毒污染物濃度，從而強(qiáng)化了反應(yīng)器對(duì)有毒有機(jī)廢水的水質(zhì)波動(dòng) 的耐受能力，反應(yīng)器出水水質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。

　　3)能耗省、運(yùn)行成本低：反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)性能好，微生物活性高，氧 氣的傳質(zhì)和利用效率高。同時(shí)生物載體材料附著生物膜后密度與水相近， 在較低的能量輸入下即可實(shí)現(xiàn)懸浮和循環(huán)流動(dòng)。因此反應(yīng)器運(yùn)行成本較 低。