申请日2012.11.22
公开(公告)日2013.06.05
IPC分类号C02F3/12
摘要
本实用新型公开了一种用于污水处理的序批式活性污泥反应器，包括反应器主体，反应器主体内设有与空气泵相连的曝气装置;所述反应器主体上设有进样口和排水口，反应器主体底部设有排泥口;所述曝气装置包括设在反应器主体底部的曝气头;所述反应器主体的内壁粗糙。本实用新型装置用于污水生物处理时，菌株投加次数少，持久性好，在信号分子制剂的帮助下，活性污泥与污染物降解菌能在反应器内壁挂膜，从而能快速、有效地降解污水中的各种污染物;该装置原理可靠、制造结构简单、监控方便、处理效率高，按一定比例放大后可应用于实际工业化废水处理。
权利要求书
1.一种用于污水处理的序批式活性污泥反应器，包括反应器主体(1)， 反应器主体(1)内设有与空气泵(3)相连的曝气装置(2)，其特征在于， 所述反应器主体(1)上设有进样口(11)和排水口(12)，反应器主体(1) 底部设有排泥口(13);所述曝气装置(2)包括设在反应器主体(1)底 部的曝气头(22);所述反应器主体(1)的内壁粗糙。
2.根据权利要求1所述的序批式活性污泥反应器，其特征在于，所 述反应器主体(1)为圆柱型，反应器主体(1)的高度与内径比为8∶1-10∶1。
3.根据权利要求1所述的序批式活性污泥反应器，其特征在于，所 述进样口(11)设于反应器主体(1)的顶部。
4.根据权利要求1所述的序批式活性污泥反应器，其特征在于，所 述排水口(12)设于反应器主体(1)的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的序批式活性污泥反应器，其特征在于，所 述排水口(12)的数量为2-7个，排水口(12)从反应器主体(1)底部 起自下而上设置在反应器主体(1)的侧壁上，最上面的排水口(12)离 反应器主体(1)顶端的距离为反应器主体(1)高度的16-23%。
6.根据权利要求1所述的序批式活性污泥反应器，其特征在于，所 述排泥口(13)为直径0.8-1.0cm的圆孔。
7.根据权利要求1所述的序批式活性污泥反应器，其特征在于，所 述反应器主体(1)的内壁上设有若干颗粒状凸起，或者设有粗糙纹状， 或者挂设有尼龙网。
8.根据权利要求1所述的序批式活性污泥反应器，其特征在于，所 述反应器主体(1)的底部设有固定装置。
说明书
一种用于污水处理的序批式活性污泥反应器
技术领域
本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种用于污水处理的序批式 活性污泥反应器。
背景技术
烟草处理废水和含氟有机废水等是目前较难处理的工业污水。由于生 物学方法的有效性、低价性，其在废水处理中得到了普遍应用，而且生物 学方法可以适用于连续变化的污染物浓度。常规活性污泥法是利用微生物 首先将有机物转化为二氧化碳、水和微生物菌体，反应后将微生物保存下 来，在适当的时间通过排除剩余污泥从系统中除去新增的微生物，达到降 解污染的目的。
序批式活性污泥法(SBR)是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥 污水处理技术，近年来，由于SBR工艺具有结构简单、不设二沉池、布 置紧凑、占地少、处理效果较稳定、操作灵活易变、便于实现自动化等优 点而越来越受到人们重视。随着污水处理工艺的发展，SBR也出现一些新 工艺，厌氧SBR、多级SBR等系统也得到了较深入的研究。公告号 CN100369830C的发明专利公开了一种循环序批式活性污泥法污水处理工 艺及其活性污泥反应器。该反应器由两主反应池和两辅反应池通过连通道 或控制闸环形封闭串联而成，其中：两主反应池内设有曝气装置，两主反 应池的上游池壁布置主反应池进水口;两辅反应池内设有搅拌装置和剩余 污泥泵，两辅反应池的上游池壁布置辅反应池进水口，两辅反应池的下游 池壁布置排水装置。公开号CN202369443U的实用新型专利公开了一种 厌、缺和好氧SBR反应器，整体成圆柱桶状，包括有搅拌轮桨，其上部 有搅拌发动机驱动，在反应器下部有曝气口，外连鼓风机，反应器柱壁上 从下到上依次有曝气管，排泥管，出水管，取样管，溢流管，在反应部分 外面有用于调节温度的水浴部分。另外还有排气口、溶解氧传感器、进水 管、硝酸盐进水管、进水泵、时间自动控制器、配水储存桶、电路等部分。 这些现有的用好氧生物强化法处理废水的反应器，大多没有载体且内壁光 滑，内壁上不易挂膜，活性污泥不能很均匀的分布在反应器内，使生物强 化技术的实际应用存在很多弊端。
公开号CN1772654A的发明专利申请公开了一种悬浮载体SBR工艺 处理中、小城镇和生活小区污水及工业废水的装置和方法，悬浮载体SBR 反应器分为进水区、主曝区和SBR区，主曝区装填有悬浮载体，污水处 理按周期进行。该方法可提高生物污泥总量，强化反应器污泥活性，但其 存在载体不能重复利用，且容易淤积等缺点。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于污水处理的序批式活性污泥反应器，用于 生物强化法快速、有效地降解污水中的各种污染物。
一种用于污水处理的序批式活性污泥反应器，包括反应器主体，反应 器主体内设有与空气泵相连的曝气装置;所述反应器主体上设有进样口和 排水口，反应器主体底部设有排泥口;所述曝气装置包括设在反应器主体 底部的曝气头;所述反应器主体的内壁粗糙。
反应器主体内壁粗糙，容易挂膜，微生物和活性污泥能均匀分布在反 应器内，从而强化对污水的生物降解。
所述反应器主体为圆柱型，反应器主体的高度与内径比为8∶1-10∶1。 该比例条件下，最有利于曝气。
所述进样口设于反应器主体的顶部，便于进样。
所述排水口设于反应器主体的侧壁上，方便排水或取样。
所述排水口的数量为2-7个，排水口从反应器主体底部起自下而上设 置在反应器主体的侧壁上，最上面的排水口离反应器主体顶端的距离为反 应器主体高度的16-23%。优选地，所述排水口的数量为5个。在反应器 主体的侧壁自下而上设置多个排水口方便在不同高度取样，比如，曝气时， 可以取不同高度处的泥水混合样;停气时，自下而上可以分别取泥样、混 合样和水样，便于检测和监控。另外，由于曝气处理时，污水表面有泡沫 产生，最上面的排水口离反应器主体顶端距离占反应器主体高度16-23% 时，泡沫不会溢出，且设备材料利用率最高。
所述排泥口为直径0.8-1.0cm的圆孔，便于活性污泥排出。
所述反应器主体的内壁上设有若干颗粒状凸起，或者设有粗糙纹状， 或者挂设有尼龙网;其中，粗糙纹状可通过内壁打毛实现。这样可方便地 将内壁设置成粗糙状，微生物生物膜更容易在其上形成，有利于提高降解 效率。
所述曝气头通过曝气管与反应器主体外的空气泵相连，空气泵的曝气 量为15-25L/h。
所述反应器主体的底部设有固定装置，起固定作用。所述固定装置可 以为固定支架。
具体地，反应器可以采用如下尺寸：反应器主体为圆柱型，高度为 62-67cm，内径7cm，壁厚0.5-1.0cm;底部设置一个排泥口，直径为0.8-1.0 cm;反应器主体侧壁上，从底部开始每间隔13cm设置一个排水(泥)口， 共设置5个，最上面的排水口离反应器主体顶端的距离为10-15cm。
采用上述序批式活性污泥反应器处理污水，工艺可以为：将活性污泥、 污水、污染物降解菌种子液和信号分子制剂混合，加入反应器主体中;开 启曝气装置对混合液进行曝气处理，停气后进行沉淀处理，使泥水分离; 处理后的污水达标排放。
所述的污水可以为烟草废水或有机氟废水。
当污水为烟草废水时，污染物降解菌种子液为保藏号CGMCC No. 7.47的节杆菌(Acinetobacter sp.)TW的种子液，信号分子制剂由浓度为 8-16mmol/L的N-3氧代-己酰基-高丝氨酸内酯溶液和浓度为4-8mmol/L 的N-己酰基-高丝氨酸内酯溶液按体积比2∶1-1∶2混合而成;曝气处理时间 为18-48h，沉淀处理时间为5-15min。
其中，节杆菌TW分类命名为节杆菌(Acinetobacter sp.)，株号为TW， 并已保藏，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心， 保藏日期：2011年11月，保藏号：CGMCC No.7.47。该菌株同时保藏于 浙江工商大学固体废弃处理处置与资源化利用实验室，Wang等(Wang Meizhen，Yang Guiqin，Wang Xin，Yao Yanlai，Min Hang，Lv Zhenmei. Nicotine degradation by two novel bacterial isolates of Acinetobacter sp.TW and Sphingomonas sp.TY and their responses in the presence of neonicotinoid insecticides.World Journal of Microbiology and Biotechnology，2011，27(7)： 1633-1640.)公开了该菌株的鉴定。节杆菌TW为革兰氏阴性菌，在含尼 古丁或4-氟苯胺的ISM固体培养基上，大小为(0.5-0.7×1.6-2.0μm)， 菌落呈白色、湿润的圆形;在含尼古丁的ISM液体培养基中，为黄绿色， 在含4-氟苯胺的ISM液体培养基中，为乳白色。该菌株16S rDNA基因序 列的GenBank登陆号为FJ753401。
所述的N-3氧代-己酰基-高丝氨酸内酯溶液为N-3氧代-己酰基-高丝 氨酸内酯溶于水与乙腈的混合液(v∶v=1∶1)后制得的溶液，N-己酰基-高 丝氨酸内酯溶液为N-己酰基-高丝氨酸内酯溶于水与乙腈的混合液 (v∶v=1∶1)后制得的溶液。这两种物质同属于N-酰基-高丝氨酸内酯类 (AHLs)化合物，是革兰氏阴性菌群体感应系统中最重要的一类信号分 子，其调控许多生理特性的表达，这两种溶液按体积比2∶1-1∶2混合得到的 信号分子制剂，在一定程度上能提高活性污泥的性质，能使节杆菌TW的 胞外聚合物分泌增加，促使生物膜形成，有利于菌株定植，从而保证目的 污染物的快速降解。
为了获得更好的协同效果，优选地，N-3氧代-己酰基-高丝氨酸内酯 溶液和N-己酰基-高丝氨酸内酯溶液的体积比为1∶1。
以每升烟草废水计，各物质的添加量为：活性污泥150-250mL，节杆 菌TW种子液10-30mL，信号分子制剂5-10mL。该用量条件下，节杆菌 TW种子液与信号分子制剂配比合适，使菌株更易在活性污泥体系中生长 繁殖，有利于污染物的降解。
所述的节杆菌TW种子液通过如下方法制备：将节杆菌TW接入液体 培养基中，于28-32℃摇床培养18-28h;通过该培养方式对菌株进行培养， 直至菌液OD600≥0.65，即为培养至对数生长期的种子液。以体积1L计， 所述的液体培养基由以下组分组成：K2HPO4 0.15-0.25g，KH2PO4 0.7-0.9 g，Na2MoO4·H2O 0.003-0.0036g，MgSO4 0.15-0.25g，CaSO4·2H2O 0.05-0.15 g，FeSO4·7H2O 0.003-0.007g，尼古丁0.8-1.2g，余量为水;液体培养基的 pH为6-7。添加适量的尼古丁，以作为节杆菌TW种子液生长繁殖所必须 的碳氮源。
当污水为有机氟废水时，污染物降解菌种子液为保藏号CGMCC No. 7.47的节杆菌(Acinetobacter sp.)TW的种子液，信号分子制剂由浓度为 8-16mmol/L的N-3氧代-己酰基-高丝氨酸内酯溶液和浓度为4-8mmol/L 的N-己酰基-高丝氨酸内酯溶液按体积比2∶1-1∶2混合而成;曝气处理时间 为24-72h，沉淀处理时间为5-15min。
其中，N-3氧代-己酰基-高丝氨酸内酯溶液和N-己酰基-高丝氨酸内酯 溶液的体积比为1∶1。
所述的有机氟废水为含4-氟苯胺的废水。含4-氟苯胺的废水为有机氟 加工厂排水经前期厌氧工艺处理后，所产生的进入好氧阶段的含4-氟苯胺 废水。对于该废水，常规方法较难处理，但节杆菌TW和信号分子制剂组 合能选择性地降解4-氟苯胺，且降解效率较高。
废水中4-氟苯胺的浓度为0.2-1.5g/L;以每升废水计，各物质的添加 量为：活性污泥150-250mL，节杆菌TW种子液20-40mL，信号分子制 剂5-10mL。该用量条件下，节杆菌TW种子液与信号分子制剂配比合适， 使菌株更易在活性污泥体系中生长繁殖，有利于污染物的降解。
所述的节杆菌TW种子液通过如下方法制备：将节杆菌TW接入液体 培养基中，于28-32℃摇床培养24-48h;通过该培养方式对菌株进行培养， 直至菌液OD600≥0.65，即为培养至对数生长期的种子液。以体积1L计， 所述的液体培养基由以下组分组成：K2HPO4 0.15-0.25g，KH2PO4 0.7-0.9 g，Na2MoO4·H2O 0.003-0.0036g，MgSO4 0.15-0.25g，CaSO4·2H2O 0.05-0.15 g，FeSO4·7H2O 0.003-0.007g，4-氟苯胺0.8-1.2g，余量为水;液体培养基 的pH为7.5-8.5。添加适量的4-氟苯胺，以作为节杆菌TW种子液生长繁 殖所必须的碳氮源。
曝气装置可以设置如下程序：5min进样，5min排水及排泥，根据活 性污泥沉降性能设定5-15min沉淀处理时间，根据出水性能设定18-72h 水力停留时间(曝气处理时间)。
采用本实用新型，具有如下有益效果：
(1)本实用新型提供的序批式活性污泥反应器，具有原理可靠、制 造结构简单、监控方便、处理效率高等优点，尤其是搭配信号分子制剂使 用，具有十分好的效果，按一定比例放大后可应用于更大的工业化废水处 理场合。
(2)该反应器内壁粗糙，在信号分子的帮助下，活性污泥与污染物 降解菌能在反应器内壁挂膜，在相同容积情况下，使反应效率提高，是一 种较为理想的高效、经济、环保的针对烟草废弃物或有机氟废水等工业污 水的新型反应器，能减少废弃物对环境与人体的危害，对环境保护具有重 大意义。
(3)采用该反应器进行污水处理，具有操作方便，投加次数少，并 可持久作用的优点，能大大缩短了反应器启动时间，加速反应器稳定。
(4)采用该反应器进行污水处理，污染物降解菌及有利于其在环境 中定植的信号分子制剂(对微生物几乎没有毒性，能提高活性污泥的性 质)，在丰富营养源条件下能优先、快速、高效地降解尼古丁或4-氟苯胺; 同时，在处理烟草废弃物时，还能降低烟草废弃物总COD值。
