申请日2006.12.20
公开(公告)日2008.06.25
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F1/36; C02F1/48
摘要
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用声磁耦合强化微生物处理难降解废水的方法。通过在反应器中投加磁粉和添加超声波发生器、优化控制物理能场的条件参数，达到提高处理系统中微生物代谢活性，强化系统传质效率，实现污泥快速颗粒化与优势微生物的有效持留，提高废水生物处理效率。
权利要求书
1.一种难降解废水的处理方法，包括反应器和微生物菌剂，其特征是：在反 应器中投加磁粉和添加超声波发生器。
2.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述磁粉的投 加量为20～600mg/L。
3.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述磁粉为永 磁体，磁粉粒径为0.5～15μm。
4.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述反应器表 面磁场强度控制在5～25mT。
5.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述超声波发 生器安装在反应器中或反应器旁支管路上
6.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：所述超声波发 生器的超声频率为20～45KHz，超声强度控制在0.1～5W/cm2。
7.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：处理废水的调 试步骤为：
好氧处理中，先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后 将其加入到废水生物处理反应器中，如超声装置安装在反应器旁支管路 上，则加入接种污泥或污泥与微生物菌剂混合物闷曝3～7天后，将反应 器有效容积2%～10%的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～16小时，每 次超声时间为5～15分钟，然后间歇进水运行3～10天，将反应器有效容 积5～20%的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～12小时，超声时间为 10～20分钟，颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正常运行，将 反应器有效容积5%～30%的混合液间歇超声辐照，辐照周期为4～12小时， 超声时间10～25分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.2～4mm;如超 声装置安装在反应器内，则在闷曝阶段每日超声辐照4～8次，每次超声 时间为5～15分钟，间歇进水运行阶段，超声辐照周期为3～8小时，每次 超声时间为10～25分钟，调试成功正常运行时，每日超声辐照周期为3～8 小时，每次超声时间为15～30分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在 0.2～4mm;
厌氧处理中，先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后 将其加入到废水生物处理反应器中，反应器内泵入1/3～2/5左右有效池容 的废水，加入接种污泥或污泥与微生物菌剂的混合物，补充生活污水或自 来水至设计池容，其运行负荷为设计负荷的1/4～1/3，间歇运行10～20天 后，如超声装置安装在反应器旁支管路上，则将反应器污泥区容积3% ～15%的污泥进行间歇超声辐照，辐照周期为12～24小时，然后以1/3设 计进水量连续进水运行15～30天，每日将反应器污泥区容积5%～20%的 混合液间歇超声辐照，辐照周期为8～16小时，污泥超声时间为5～10分 钟，颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正常运行，将反应器污 泥区容积20%～30%的混合液间歇超声辐照，辐照周期为6～12小时，污 泥超声时间为10～15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm;如 超声装置安装在反应器内，则间歇运行阶段每日超声辐照1～3次，每次 超声时间为5～10分钟，连续进水调试阶段，每日超声2～4次，每次超声 时间为5～15分钟，正常运行时，每日超声辐照3～6次，每次超声时间为 5～15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm。
8.根据权利要求1所述的难降解废水的处理方法，其特征是：本方法适用于 石化废水、制药废水、印染废水、焦化废水、制革废水、农药废水、造纸 废水等难降解废水的生物处理。
说明书
一种难降解废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用声磁耦合强化微生物处理 难降解废水的方法。
背景技术
目前，我国工业废水排放量243.1亿吨，其中石化、印染、制药等重点污 染行业排放负荷占工业废水的85%以上，且在这些废水中，含有大量难降解 有毒物质，由于其难降解特性及对其缺乏有效处理手段，废水排放达标率低， 难以实现中水回用，且由于其在水体中的累积作用，导致我国水体环境污染 严重，已对饮用水安全造成严重危害。近几年来，在处理难降解废水技术方 面，生物处理工艺得到了广泛的研究与应用，其中微生物强化处理技术更是 国内外的研究热点。但是，有研究表明，微生物强化处理技术处理难降解废 水，对部分污染物仍存在长期运行效率降低、有毒物质抑制微生物活性等问 题。此外，由于环境条件的不同以及土著微生物的竞争等原因，优势微生物 存在存活率低、有效持留难等问题。同时，难降解废水中含有毒物质，往往 冲击已稳定的微生物种群结构，导致污泥沉降性能变差，对难降解废水的处 理达不到预期效果。这些问题已成为生物处理难降解废水的技术瓶颈，阻碍 了废水生物处理技术的发展与应用。
在提高微生物的代谢活性和降解效率方面，国内外学者从引入物理能场 着手，利用其物理、化学与生物效应处理废水，取得了较好的效果，目前研 究成果中包括单独采用低强度超声波对污泥活性的促进作用与单独磁场协同 活性污泥处理废水。但以上方法仍存在以下不足，单独采用超声波强化活性 污泥，会影响污泥絮体的形成，污泥沉降性能变差;单独采用磁场强化活性 污泥处理难降解废水，直接在反应器上添加磁场并不适合技术的推广应用， 单独投加磁粉，处理系统中会出现磁性污泥凝聚现象，堵塞反应器曝气系统 与管道。此外，在物理能场耦合处理难降解废水处理方面，国内外研究人员 从声-光耦合、光-电耦合、磁-电耦合、声-电耦合、光-磁耦合等方面展开了研 究，但以上处理方法为物理能场直接作用于废水，没有微生物的参与，其能 耗高，导致处理成本高。
发明内容
本发明针对废水生物强化处理技术中的共性问题，提供一种利用声磁耦 合强化微生物处理难降解废水的方法，依据超声波与磁场的物理、化学以及 生物效应，引入声磁耦合物理能场强化废水生物处理系统中的微生物，通过 优化控制物理能场的条件参数，进一步提高处理系统中微生物代谢活性，强 化系统传质效率，实现污泥快速颗粒化与优势微生物的有效持留，提高废水 生物处理效率。
本发明通过如下方式来实现：
在废水生物处理反应器中，以20～600mg/L的投加量加入磁粉，磁粉采用 氧化磁铁等永久磁铁，磁粉粒径为0.5～15μm，反应器表面磁场强度控制在 5～25mT(毫特斯拉)，超声波发生器采取直接安装在反应器中或反应器旁支 管路上，超声频率为20～45KHz，超声强度控制在0.1～5W/cm2。
好氧处理废水调试步骤：
先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生 物处理反应器中。如超声装置安装在反应器旁支管路上，则加入接种污泥或 污泥与微生物菌剂混合物闷曝3～7天后，将反应器有效容积2%～10%的混合 液间歇超声辐照，辐照周期为6～16小时，每次超声时间为5～15分钟;然后 间歇进水运行3～10天，将反应器有效容积5%～20%的混合液间歇超声辐照， 辐照周期为6～12小时，超声时间为10～20分钟。颗粒污泥形成后，废水生物 处理系统连续进水正常运行，将反应器有效容积5%～30%的混合液间歇超声 辐照，辐照周期为4～12小时，超声时间10～25分钟，通过超声，控制颗粒污 泥粒径在0.2～4mm。
如超声装置直接安装在反应器内，则在闷曝阶段每日超声辐照4～8次， 每次超声时间为5～15分钟。间歇进水运行阶段，则超声辐照周期为3～8小时， 每次超声时间为10～25分钟。调试成功正常运行时，每日超声辐照周期为3～8 小时，每次超声时间为15～30分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在0.2～4mm。
厌氧处理废水调试步骤：
先将磁粉悬浮于少量废水中，使磁粉均匀分布，然后将其加入到废水生 物处理反应器中，反应器内泵入1/3～2/5有效池容的废水，加入接种污泥或污 泥与微生物菌剂的混合物，补充生活污水或自来水至设计池容，其运行负荷 为设计负荷的1/4～1/3，间歇运行10～20天后，如超声装置安装在反应器旁支 管路上，则将反应器污泥区容积3%～15%的污泥进行间歇超声辐照，辐照周 期为12～24小时，然后以1/3左右设计进水量连续进水运行15～30天，每日将 反应器污泥区容积5%～20%的混合液间歇超声辐照，辐照周期为8～16小时， 污泥超声时间为5～10分钟，颗粒污泥形成后，废水生物处理系统连续进水正 常运行，将反应器污泥区容积20%～30%的混合液间歇超声辐照，辐照周期为 6～12小时，污泥超声时间为10～15分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在 1～5mm。
如超声装置直接安装在反应器内，则间歇运行阶段每日超声辐照1～3次， 每次超声时间为5～10分钟。连续进水调试阶段，每日超声2～4次，每次超声 时间为5～15分钟。正常运行时，每日超声辐照3～6次，每次超声时间为5～15 分钟，通过超声，控制颗粒污泥粒径在1～5mm。
本发明适用于石化废水、制药废水、印染废水、焦化废水、制革废水、 农药废水、造纸废水等难降解废水的生物处理。
本发明的优越之处在于：
1、充分利用超声与磁场对微生物具有正的生物效应，提高微生物活性， 改变细胞壁、细胞膜的通透性，加快细胞内外物质的交换，提高溶解氧、难 降解物质的传质效率，以提高生物处理系统中微生物的降解效率以及其环境 适应性。
2、磁粉的加入，除可提高微生物代谢活性外，亦可加速颗粒污泥的形成， 改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀。
3、声磁物理能场的耦合，一方面超声与磁场的物理、化学与生物效应可 实现有效叠加;另一方面，超声与磁场具有耦合协同作用，可以有效控制颗 粒污泥粒径以及实现颗粒污泥表面及时更新，在颗粒污泥更新中提高传质效 率，同时，缩短系统启动时间。
