申请日2006.05.31
公开(公告)日2006.10.25
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，属于环境工程及工业废水处理技术领域。废水首先进入调节池调节后进入含有大孔悬浮载体的生物流化床中，进行曝气，通过厌氧好氧耦合生物处理，实现废水降解;排出流化床，静置，将上层达标水排出，下层沉降污泥小部分排放，大部分回流至流化床内继续参与废水处理过程。本发明在一个生物流化床中同时提供了好氧生物和厌氧生物生存的环境，同时两个环境间的物质可以通过扩散交换，从而实现了厌氧生物降解和好氧生物降解的耦合;本发明停留时间缩短、处理效率提高，占地面积小、投资小，启动、操作和维护简单，剩余污泥产量小，既可应用于序批式处理工艺也可应用于连续流式处理工艺。
权利要求书
1、一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，其特征在于，该方法包括如下步 骤：
a.废水首先进入调节池，根据水中各种营养元素的比例，添加氮盐、磷盐及营养盐类， 并调节废水pH在7.0-8.5之间;
b.调节后的废水进入含有大孔悬浮载体的生物流化床中，进行曝气，通过厌氧好氧耦合 生物处理，实现废水降解;
c.经过厌氧好氧耦合处理的出水排出流化床，进入沉降池中进行泥水分离;
d.经过静置，将上层达标水排出，下层沉降污泥小部分排放，大部分回流至流化床内继 续参与废水处理过程。
2、根据权利要求1所述的一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，其特征在 于，所述大孔悬浮载体当量直径范围为10-40mm，任何一维的最小尺度不小于8mm，孔径尺寸 范围为0.5-2.0mm，体积空隙率范围为80%-95%。
3、根据权利要求1所述的一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，其特征在 于，所述大孔悬浮载体投加的体积占生物流化床有效体积的1-40%。
4、根据权利要求1所述的一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，其特征在 于，所述大孔悬浮载体投加的体积占生物流化床有效体积的5-30%。
5、根据权利要求1所述的一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，其特征在 于，所述大孔悬浮载体采用的材料为聚亚氨酯、聚氨酯、纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙 烯中的一种或几种。
6、根据权利要求1所述的一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，其特征在 于，所述生物流化床为内循环生物流化床。
7、根据权利要求1所述的一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，其特征在 于，所述生物流化床为外循环生物流化床。
说明书
一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法
技术领域
本发明涉及一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，尤其涉及一种针对苯酚 废水的处理方法，属于环境工程及工业废水处理技术领域。
背景技术
含酚废水主要来源于焦化、煤气和石化工业，是一类难降解有机废水。而苯酚在酚类化 合物中毒性最大，美国环保署把苯酚列入优先污染物的65种有毒污染物名单中，我国也把苯 酚列入中国环境优先污染物黑名单之中。随着工业生产规模的不断扩大，含酚废水的排放量 日益提高，从而出现了与之相关的含酚废水处理技术。
目前，含酚废水的处理方法主要包括萃取法、吸附法、化学氧化法和活性污泥法等。萃 取法、吸附法和化学氧化法等是传统的废水处理方法，由于这些方法存在投资大，运行费用 高，易于对环境造成二次污染等问题，在大规模工业废水处理领域的应用受到限制。活性污 泥法运行费用低，运行操作简单，出水无二次污染，是最重要的工业废水处理方法。
在活性污泥法处理含酚废水的工艺中，分段式厌氧好氧活性污泥工艺是目前难降解废水 的主要处理方式，废水按一定顺序经过厌氧池、兼性厌氧池和好氧池的处理，实现难降解成 分的去除，此工艺处理效果较好，但是废水处理池占地面积大，处理效率低，厌氧装置启动 维护困难，水力停留时间长，投资费用较高。近年来，随着生物流化床在废水处理领域中的 应用，以及一体式厌氧生物降解和好氧生物降解工艺的提出，使难降解废水的处理效果明显 提高，相关的废水处理技术受到日益广泛的重视。
生物流化床是近年来出现的一种新型的废水处理装置，它包括内循环生物流化床与外循 环生物流化床两种形式，其中内循环生物流化床的导流筒又可分为一级与多级，一根与多根 等不同形式。生物流化床应用于废水处理领域，使得气液固三相混合效果良好，占地面积小， 可以极大的提高空气、废水与载体污泥三相的接触面积，提高了好氧活性污泥法的处理效率。
同时，基于生物流化床的特点，开发出一些在同一反应器内进行厌氧生物降解和好氧生 物降解的流程。例如：利用内循环式生物流化床内筒溶氧高、外筒溶氧低的特点，通过内部 结构改造，可以分别强化内筒好氧和外筒厌氧的环境，使得好氧活性污泥和厌氧活性污泥共 存于同一反应器的不同位置，实现了厌氧好氧的一体化。此类型废水处理流程工艺简捷，运 行费用低，管理方便，但是好氧厌氧处理过程的匹配仍需改进，且反应器的结构或操作方法 往往过于复杂。
为进一步提高生物流化床的效率，近来研究者提出的内循环三相流化床，将活性炭、焦 炭等粒径在0.3-2mm的无机载体或聚乙烯、聚丙烯有机高分子载体，填充在床内。此类流化 床所选用的载体的粒径一般非常小，其主要作用是构建微生物生长的核心和增加吸附的表面 积，从而使床内保持高浓度的生物量，提高空气、废水与载体污泥三相的接触面积，该法可 明显提高好氧降解的效率，但是没有将厌氧过程耦合在流化床中。
本专利在现有技术的基础上，立足于生物系统的协同关系及生物流化床中的高传质系数， 提出在生物流化床中填加当量直径范围为10-40mm的大孔载体，通过载体内部出现的适合厌 氧菌生长的区域，在生物流化床内引入厌氧环境，实现厌氧生物降解和好氧生物降解在同一 装置内的耦合，从而提高含酚废水处理效率的方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有含酚废水处理方法占地面积大、能耗高、停留时间长和处 理效率低等缺点，提出更为有效的含酚废水处理方法。该方法通过将厌氧生物处理和好氧生 物处理过程耦合起来，实现厌氧好氧处理一体化，使得含酚废水处理过程中的能耗降低、停 留时间缩短、处理效率提高、投资和运行费用降低。
本发明技术方案如下：
一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法，该方法包括如下步骤：
a.废水首先进入调节池，根据水中各种营养元素的比例，添加氮盐、磷盐及营养盐类， 并调节废水pH在7.0-8.5之间;
b.调节后的废水进入含有大孔悬浮载体的生物流化床中，进行曝气，通过厌氧好氧耦合 生物处理，实现废水降解;
c.经过厌氧好氧耦合处理的出水排出流化床，进入沉降池中进行泥水分离;
d.经过静置，将上层达标水排出，下层沉降污泥小部分排放，大部分回流至流化床内继 续参与废水处理过程。
本发明的核心是在一个生物流化床中同时提供了好氧生物和厌氧生物生存的环境，同时 两个环境间的物质可以通过扩散交换，从而实现了厌氧生物降解和好氧生物降解的耦合。
在生物流化床中悬浮有好氧活性污泥，通过生物流化床中的曝气装置，为好氧活性污泥 提供溶氧，实现好氧降解;通过在流化床中投入可悬浮的、化学和生物稳定的大孔载体，利 用大孔载体内存在的厌氧微生物的生存环境，实现厌氧降解。大孔载体的内核部分为厌氧环 境，构成专性厌氧菌生长区，载体的外层为缺氧环境，构成兼性厌氧菌生长区。通过被动扩 散和流体的冲刷作用，有机物可以进入载体内部，同时载体内部的厌氧降解产物也可进入流 化床主体，实现厌氧降解和好氧降解在同一流化床反应器内的耦合。
为达到本发明的效果，本发明还采用了下述的技术方案：
1)在整个载体中，至少有20%体积为厌氧菌可生长的环境，同时为减小物质在载体内 部扩散到流化床主体的阻力，为此载体具体的尺寸特征满足如下标准：当量直径范围为 10-40mm，任何一维的最小尺度不小于8mm，孔径尺寸范围为0.5-2.0mm，体积空隙率范围为 80%-95%，其具体的尺寸应根据不同的工业要求确定。
2)投加的大孔悬浮载体的体积占生物流化床有效体积的比值范围为1-40%，其投加量的 最佳范围是5-30%。
本发明中采用的大孔悬浮载体的材料可以是聚亚氨酯、聚氨酯、纤维素、聚乙烯、聚丙 烯、聚苯乙烯中的一种或几种混合;形状为各种形状或者不同形状的混合;所用的生物流化 床包括各种形式的内循环生物流化床和外循环生物流化床。本发明提出的含酚废水的处理方 法，既可应用于序批式处理工艺也可应用于连续流式处理工艺。
本发明的原理：
本发明利用生物流化床取代普通活性污泥曝气池，强化了气液固三相的传质作用，一方 面提高溶氧和氧气的利用率，强化了好氧生物降解;另一方面使得好氧活性污泥与废水充分 混合，在较低的气流量下提高了好氧活性污泥的处理效率。
本发明将多孔有机悬浮载体加入到好氧活性污泥体系中，一方面由于溶解氧从主体好氧 活性污泥体系向载体内部传递过程中的阻力，载体内部将逐渐形成缺氧或厌氧的微环境;另 一方面促进载体内部和表面微生物的富集和固定化。
由于微生物的种群分布与所处的溶氧环境密切相关，流化床主体环境中为好氧活性污泥 体系，而在载体内部则以兼性厌氧微生物和专性厌氧微生物为主。因此，通过在好氧活性污 泥工艺中引进生物流化床和多孔隙有机悬浮载体技术，分别强化了好氧生物降解过程和厌氧 生物降解过程，实验了厌氧生物处理与好氧生物处理的耦合。
由于将好氧、厌氧生物处理过程在同一反应器内耦合起来，废水中的难降解有机污染物 将首先在载体内的厌氧环境中实现结构转变，成环的大分子物质将变成链状分子，从难降解 物质转变为易生物降解的中间产物，然后扩散到流化床主体，在主体的好氧环境中实现进一 步的生物降解。
综上所述，本发明的优点是：
1)停留时间缩短、处理效率提高：厌氧好氧耦合生物处理法处理含酚废水的过程中，厌 氧过程能够有效的提高难降解有机物的生物降解性，而中间产物有可以在强化的好氧过程中 实现快速降解，从而使得整个生物处理过程的停留时间缩短，处理效率提高。
2)占地面积小、投资小：厌氧好氧耦合生物处理法，一方面利用生物流化床取代传统的 曝气池，减小了好氧处理的占地面积;另一方面，通过引入多孔隙有机大孔悬浮载体，使得 分段式的好氧厌氧处理工艺实现一体化，从而取消了厌氧消化池，因而本技术大大减少了占 地面积，节约了投资。
3)启动、操作和维护简单：厌氧好氧耦合生物处理法是一种基于传统活性污泥法的集成 耦合生物处理方法，工艺流程简洁，废水处理装置的启动、操作和维护简单。
4)剩余污泥产量小：由于生物流化床高溶氧的特点，使得微生物新陈代谢旺盛，在整个 生长周期中内源呼吸期延长，又因为载体使得厌氧环境得到强化，两方面共同作用实现了剩 余活性污泥的原位降解，从而降低了剩余污泥的产量。
