申请日2013.09.03
公开(公告)日2014.01.22
IPC分类号C02F3/34; C02F3/12
摘要
本发明涉及一种污水处理装置，具体地讲涉及一种带有自动控制的序批式生物沸石反应器的污水处理装置、其应用及采用该装置进行污水处理的方法。该装置集生物沸石床与序批式生物反应器为一体，带自动控制系统。该装置结构紧凑，通过独特的设计，加入与工艺紧密联系的自控系统，适用于含氮物质浓度较高的工业污水的处理，系统具有自动按设定程序运行，耐氮化合物能力强且对于难降解有机化合物质降解充分的优点。
权利要求书
1.一种污水处理装置，其特征在于带自动控制系统，且集生物沸石床与序批式生物反应 器为一体。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于所述序批式生物反应器包括进水 箱、出水箱、进水泵、曝气泵以及5个依次排列的反应柱1#、2#、3#、4#、5#，进水泵 设置在进水箱与1#反应柱之间，分别与5个反应柱相连，将进水箱的水输送到反应柱中， 曝气泵设置在5#反应柱和出水箱之间，分别与5个反应柱相连，为反应柱提供氧气。
3.根据权利要求2所述的污水处理装置，其特征在于所述的反应柱1#-5#包括反应室、 通过钛板与反应室连接的气室、位于反应柱上部的进水口、位于反应柱中部的出水口、 连接曝气泵和气室的进气口、较液面稍高但低于进水口的溢流口，此外，进水、出水和 曝气分别由三种电磁阀控制，气室底部安装了排空阀;所述进水口设于反应柱上部 70mm，出水口位于反应柱中间，距反应室底部250mm;所述反应柱2#-5#中还设有位 于反应室中心的高250mm的生物沸石床。
4.根据权利要求3所述的污水处理装置，其特征在于所述反应柱2#-5#中生物沸石床 的填料为天然沸石或改性沸石。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的污水处理装置，其特征在于所述自动控制系统包 括自控箱、液位继电器、进水电磁阀、出水电磁阀、曝气电磁阀，自控箱通过电线依次 连接液位继电器、进水电磁阀、出水电磁阀、曝气电磁阀。
6.根据权利要求5所述的污水处理装置，其特征在于所述自控箱包括熔断器、总控制时 间继电器、分时继电器、中间继电器、延时开关、液位控制开关组件，各组件通过电线 依次连接。
7.根据权利要求5所述的污水处理装置，其特征在于所述的出水电磁阀和曝气电磁阀受 时间继电器控制启停，进水电磁阀的启停除受时间继电器时序控制外还与液位继电器联 动。
8.根据权利要求5所述的污水处理装置，其特征在于所述自动控制系统共分5个独立运 行或同时运行的子系统，其中每个子系统包括一个由时间继电器控制开启和由液位继电 器控制停止的进水电磁阀、一个由时间继电器控制开启和停止的曝气电磁阀、一个由时 间继电器控制开启和由液位及时间继电器控制停止的出水电磁阀，以及所述若干液位继 电器与时间继电器。
9.权利要求1-8的任一种污水处理装置在焦化废水的处理中的应用，用于去除废水中含 氮类有机化合物以及硝酸盐氮，改善氨氮的冲击。
10.一种废水处理方法，其特征在于采用上述权利要求1-8中任一权利要求所述的污水处 理装置，反应柱1#-3#中加入复合菌剂，反应柱4#和5#中不填加菌剂，反应器经历了46d 启动期后，确定了循环周期48h，进水3.5h，曝气18h，静置3.5h，再曝气18h，沉淀4h， 出水1h，整个周期非曝气与曝气的时间比为1:3，连续运行140d内，4次投加高效复合 菌剂，并且每30d提高一次进水稀释比和含氮类物质浓度，增加处理系统的污染负荷， 所述含氮类物质包括吡啶、喹啉或NH4+-N。
11.根据权利要求10所述的废水处理方法，其特征在于复合菌剂的配方是由4株菌组成， 分别是吡啶降解菌Paracoccussp.BW001、ShinellazoogloeoidesBC026、喹啉降解菌 Pseudomonassp.BW004、咔唑降解菌Pseudomonassp.BC046，四株菌的投加比例为 0.5:0.5:1:1，总初始菌密度(OD602)为2。
说明书
一种污水处理装置及其应用与污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理装置，具体涉及一种带有自动控制的序批式生物沸石反应器的 污水处理装置;本发明还涉及该处理装置在污水处理中的应用以及采用该处理装置的污水处 理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
污水处理的序批式活性污泥法是一种间歇式运行的活性污泥法，在一个序批式反应器中 完成进水、反应、沉淀、排水和闲置等不同工序。具有节省空间，耐冲击负荷强，并且系统 内厌氧、好氧交替状态为脱氮除磷创造了良好的环境条件。但该系统也存在着一些不足，如 排水易引起污泥流失，世代周期长的脱氮菌含量低，及自动化程度要求高等。
自动控制系统可提高设备的安全操作水平，节约运行成本，解决反应器运行中可能存在 的安全隐患，如加水过量溢流导致活性污泥的流失，夜间排水操作等;但目前市售的自控系 统价格昂贵，不利于普及。如何提供一种有效可行、并使得设备投资和运行费用大幅降低， 并且能与污水处理工艺密切联系的自动控制反应器，尤其是针对于含氮物质浓度较高的工业 污水处理的自控反应器，现有技术没有明确的提示。
发明内容
本发明的目的是：为了提高序批式生物处理系统的耐含氮物质的冲击负荷能力，为世代 周期较长的菌株(如硝化细菌)提供较好的生存环境，为提高处理系统运行的自动化程度， 本发明提供一种带自控系统的集生物沸石床与序批式生物反应器为一体的污水处理装置，即 序批式生物沸石反应器。
本发明设计的新型生物膜反应器，它将序批式的运行模式与生物膜法相结合，既保留了 序批式运行方式的好处，又兼具生物膜法的优点，解决了序批式生物反应器活性污泥流失的 问题，运行模式更灵活、处理效率更高。沸石作为反应器填料，既可对水中氨氮能有效吸附 去除，还可提供微生物附着生长载体。因此反应器内生物活性兼有活性污泥法和生物膜法的 优点，一方面有利于提高系统的抗冲击负荷能力，另一方面生物膜提供了提高反应器内生物 数量和种类的有利条件，载体的承托力使得世代周期较长的微生物(如厌氧氨氧化细菌)得 以积累富集;同时溶解氧从生物膜的表面到内部呈梯度分布，相应的微生物分布也以好氧、 兼氧和厌氧多种类型共存。系统内丰富的微生物群落使其对污染物的去除效率更高，耐受冲 击负荷能力更强。
本发明设计的带自控系统的序批式生物沸石反应器具有结构紧凑、性能可靠、维护简便 的优点，系统具有自动按设定程序运行，耐氮化合物能力强且对于难降解有机化合物质降解 充分。
本发明设计的序批式反应器集成生物沸石床在工艺选择、自动化程度、处理性能、安全 性等方面均有所突破。
本发明的技术方案如下：
一种污水处理装置，其特征在于带自动控制系统，且集生物沸石床与序批式生物反应器 为一体。
序批式生物反应器包括进水箱、出水箱、进水泵、曝气泵以及5个依次排列的反应柱1#、 2#、3#、4#、5#，进水泵设置在进水箱与1#反应柱之间，分别与5个反应柱相连，将进水箱 的水输送到反应柱中，曝气泵设置在5#反应柱和出水箱之间，分别与5个反应柱相连，为反 应柱提供氧气。
反应柱2#-5#由以下部件组成：主体是直径为150mm的圆柱形反应室，位于反应室中 心装有直径为75mm、高250mm的承托层，承托层内装有填料层，整个反应室内填充着活性 污泥，活性污泥附着在填料层上形成生物沸石床;位于反应柱上部70mm处的进水口连接进 水箱与反应室，较液面稍高但低于进水口的溢流口，位于反应柱中间，距反应室底部250mm 处的出水口连接反应室和出水箱，位于反应室下方的气室，气室与反应室间有钛板相隔，位 于气室中部的进气口连接气室和曝气泵，此外气室底部安装了排空阀，方便排空气室内积水。
反应柱1#与反应柱2#-5#的区别在于，反应柱1#内未设置生物沸石床，其余部件均相 同。
反应柱2#-5#中生物沸石床的填料包括天然沸石或改性沸石，其中反应柱2#和反应柱 4#生物沸石床中装填天然沸石，反应柱3#和反应柱5#生物沸石床中装填改性沸石。
自动控制系统包括自控箱，液位继电器，进水电磁阀，出水电磁阀，曝气电磁阀，自控 箱通过电线依次连接液位继电器、进水电磁阀、出水电磁阀、曝气电磁阀。其中出水电磁阀 和曝气电磁阀的开启是由时间继电器进行时序控制，进水电磁阀的启停除受时间继电器时序 控制外还与液位继电器联动，由时间继电器控制开启，由液位继电器控制停止。具体来说， 自控箱包括熔断器、总控制时间继电器、分时继电器、中间继电器、延时开关、液位控制开 关组件，各组件通过电线依次连接，自控箱中还设有17个旋转按钮，可手动或自动控制连通 装备。
自动控制系统共分5个子系统，可独立运行，也可同时运行，其中每个子系统由一个进 水电磁阀、一个曝气电磁阀、一个出水电磁阀、一个液位继电器与若干时间继电器组成。
反应器主体中的进水泵由5个进水电磁阀控制，任何一个进水电磁阀的工作都会启动进 水泵。任意一个曝气电磁阀的工作都将启动曝气泵。反应器排水由排水电磁阀控制，排水方 式为重力流排放。
此外，本发明还将该污水处理器应用于焦化废水的处理中，对于去除废水中含氮类有机 化合物以及硝酸盐氮，改善氨氮的冲击，取得较好的效果。
焦化废水是典型的有毒有害难降解工业废水，含有高浓度的氨氮、酚类及氮杂环类污染 物。对于焦化废水中复合型污染的问题，采用复合菌剂进行生物强化治理是一种有效方法。 本专利发明了一种处理焦化废水的方法，采用上述带自控系统的序批式生物沸石反应器，实 现对含氮杂环类物质的有效去除。反应柱1#-3#中除活性污泥外另加入复合菌剂，反应柱4# 和5#中仅含有活性污泥，具体实施步骤如下：
(1)反应器启动：序批式生物沸石反应器经历了前46d启动后，确定最优的运行方案： 1)进水3.5h;2)曝气18h;3)静置3.5h;4)再曝气18h;5)沉淀4h;6)出水1h。每 周期时长48h，统计非曝气与曝气的时间比为1:3。
(2)反应柱运行：连续运行140d(第47-186d)，连续运行期间对1#-3#柱中投加高效 复合菌剂共4次，分别在第48d，82d，122d和150d，连续运行期内，阶段性提高进水稀 释比和含氮类物质浓度(包括吡啶、喹啉、NH4+-N)增加污染负荷，约30d提高一次。
本方法中使用的复合菌剂是由4株菌组成，分别是吡啶降解菌Paracoccussp.BW001、 ShinellazoogloeoidesBC026、喹啉降解菌Pseudomonassp.BW004、咔唑降解菌Pseudomonas sp.BC046;四株菌的投加比例为0.5:0.5:1:1，总初始菌密度(OD602)为2。
此外，本发明还设计了一组带冲击负荷的焦化废水的试验，考察序批式生物沸石反应器 的处理情况，比较生物强化和装填不同沸石填料对焦化废水处理效果的影响。
本发明的污水处理装置，结构紧凑，通过独特的设计，加入与工艺紧密联系的自控系统， 适用于含氮物质浓度较高的工业污水的处理，系统具有自动按设定程序运行，耐氮化合物能 力强且对于难降解有机化合物质降解充分的优点。
本发明设计的带自控系统的序批式生物沸石反应器性能可靠、维护简便，序批式反应器 集成生物沸石床在工艺选择、自动化程度、处理性能、安全性等方面均有所突破。
