申请日2006.11.29
公开(公告)日2007.09.19
IPC分类号C12N1/00; C12N1/20; C12N1/16; C02F1/50; C02F3/34; C02F3/30; C02F1/52; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种高效微生物复合剂和利用该复合剂处理城市污水的方法。微生物复合剂含有硝化细菌5～20份、反硝化细菌5～20份、聚磷菌5～15份、芽孢杆菌5～20份、光合菌5～20份、酵母菌1～20份，单种菌的每克培养基中含有1.0～3.5亿个菌。本发明采用改进的生物接触氧化法工艺，以高效微生物复合剂为主体，采用软性组合式复合生物填料作为生物载体，在一体化SBQ生化处理池中增加了缺氧环节，使水解、好氧氧化一体，硝化、反硝化同池完成，通过曝气调控及微生物反应过程的调控，高效脱去氨氮和磷。本发明的微生物复合剂具有高效、无污染的特点，污水处理方法成本低、投资省、运行费用低，而且该方法适应性强、产泥量少，具有较好的经济和社会效益。
权利要求书
1、一种用于污水处理的高效微生物复合剂，其特征是：以重量份表示，复 合剂含有硝化细菌5～20份、反硝化细菌5～20份、聚磷菌5～15份、芽孢杆 菌5～20份、光合菌5～20份、酵母菌1～20份，单种菌的每克培养基中均含有 1.0～3.5亿个菌。
2、根据权利要求1所述的高效微生物复合剂，其特征是：其中硝化细菌8～ 15份、反硝化细菌10～15份、聚磷菌8～12份、芽孢杆菌10～15份、光合菌 10～15份、酵母菌5～15份。
3、根据权利要求1或2所述的高效微生物复合剂，其特征是：复合剂还含 有丝状真菌1～10份、乳酸菌1～8份、放线菌1～10份中的任意一种，或任意 两种，或三种，每克丝状真菌、乳酸菌或放线菌的培养基中均含有0.5～1.5亿 个菌。
4、一种利用高效微生物复合剂处理污水的方法，包括格栅、调节预沉池、 生化池、絮凝沉淀池、污泥浓缩池操作单元，污水先经格栅去除较大的悬浮物 后，进入调节预沉池去除污水中的大部分泥沙，调节污水的pH值和温度，其特 征是：
(1)系统调试阶段：在预沉池后的污水 溢流槽入口处投加液体增氧杀菌剂 0～0.05kg/m3后，污水进入生化池，待污水将池中生物填料浸没时停止进水;由 生化池底部敷设的微孔曝气系统供给新鲜空气，将污水中的溶解氧提高到0.5～ 2.0mg/L，向生化池中投加高效微生物复合剂2～10g/m3，同时投加粉末活性炭 0～0.05kg/m3，经过5～10天培养，污水与微生物形成的生物膜充分接触过程中 被逐渐净化，污水在生化池的停留时间控制在6～8h;达到规定的排放标准后进 入动态调试，将污水不断引入生化池进行处理，按设计处理量逐渐提高，达标 的尾水不断排出系统，处理系统启动成功;
(2)正常运行阶段：整个处理系统启动后，城市污水不断引入处理系统， 保持污水中溶解氧含量0.5～2.0mg/L，从填料上脱落的生物膜，进入加有絮凝 剂的絮凝沉淀池，然后污水进入净化池消毒后达标排放。
5、根据权利要求4所述的处理污水的方法，其特征是：所述污水的pH值 为6～9，温度为5～35℃。
6、根据权利要求4所述的处理污水的方法，其特征是：所述的液体增氧杀 菌剂为缓释过氧化物，所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入量为0.1～0.5mg/L。
7、根据权利要求4所述的处理污水的方法，其特征是：所述的净化池消毒 时所用的消毒剂为臭氧。
8、根据权利要求6所述的处理污水的方法，其特征是：所述的缓释过氧化 物为缓释的过氧化钾、或缓释的过氧化钠、或缓释的过氧化氢。
说明书
高效微生物复合剂和利用该复合剂处理城市污水的方法
一、技术领域：
本发明涉及一种污水处理技术，特别涉及一种高效微生物复合剂和利用该 复合剂处理城市污水的方法。
二、背景技术：
随着社会对水环境保护的关注不断提高，政府对污水处理也提出了更高的 水质要求。为了在降解BOD5污染物的同时去除造成水体富营养化的氮、磷，国 内外近几年较多地采用了生物脱氮除磷处理技术——A/O法和A/A/O法。这两种 工艺既可以在传统的活性污泥法、分段进水法上应用，也可以在氧化沟、SBR工 艺和AB法中使用，以进一步提高出水水质。但由于操作过程需要大量的污泥回 流和内回流，操作复杂，电耗较高，在没有新的工艺取代前仍不失为一种有效 的污水处理途径。
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺， 生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤池，也称生物接触氧化池。 生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与 生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物 膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，废水得到净化。在接 触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓入的空气不断补充 失去的溶解氧。尽管接触氧化法的耐有机负荷冲击能力较强，但浓度过高或过 低对生物的活性都有影响。浓度高时，供氧困难，生物活性差，膜也不容易脱 落更新：浓度过低，造成营养不足，结果生物膜难以形成。
中国专利CN1410366公开了一种“双循环两相生物脱氮除磷工艺”，该污水 处理装置以前置厌氧反应器、悬浮生长主反应器、沉淀池和生物膜反应器在空 间上构成四个主体单元。中国专利CN2481707公开的污水处理装置的设计方案 是：一级曝气池和一级沉淀池采用合建式结构;在一级曝气池和二级曝气池的 入口处分别设置了絮凝吸附区;从一级沉淀池和二级沉淀池的底部出口至一级 曝气池和二级曝气池入口的流程为活性污泥的分段和多段回流结构。
CN1410366和CN2481707均为生物法，除氮效果好，但除磷稳定差，对含 高磷污水的除磷效果更差。中国专利CN1417142公开的“化学强化生物除磷工 艺方法”包括生物除磷除污物、泥水分离、厌氧释磷和化学除磷工艺步骤，其 化学除磷是在化学除磷池中投加化学沉淀剂，使处理液中的磷沉淀排放的办法 除磷。该方法虽然能有效除磷，但该方法的污水处理装置增加了三个操作单元， 即在曝气池与沉淀池之间增加了反硝化池及在沉淀池后增加了释磷池和化学除 磷池，这就增加了占地面积、增大了投资、增加了能耗、增加了污水处理费用 等不足之处。
城市生活污水是一种成分比较复杂的污水，有有机物、无机物，有溶于水 的、也有难溶或不溶于水的化合物，还有医院废水、工业废水混在其中，且流 量不稳定、成分波动变化大。我国相当一部分工业污染企业宁可受罚也不愿意 投资治理废水，即使有污水处理装置运行也极不正常，资金不足是我国污水治 理严重滞后的主要原因。因此，开发一种建设投资少、运行成本低、处理效率 好、符合我国国情的污水处理技术迫在眉睫。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种用于污水处理的高效微生物复合剂和利用高效微 生物复合剂处理城市污水的方法。
本发明的技术方案：
一种用于污水处理的高效微生物复合剂，其特征是：以重量份表示，复合 剂含有硝化细菌5～20份、反硝化细菌5～20份、聚磷菌5～15份、芽孢杆菌5～ 20份、光合菌5～20份、酵母菌1～20份，单种菌的每克培养基中均含有1.0～ 3.5亿个菌。
所述的复合剂中，硝化细菌8～15份、反硝化细菌10～15份、聚磷菌8～ 12份、芽孢杆菌10～15份、光合菌10～15份、酵母菌5～15份。
所述的复合剂中还含有丝状真菌1～10份、乳酸菌1～8份、放线菌1～10 份中的任意一种，或任意两种，或三种，每克丝状真菌、乳酸菌或放线菌的培 养基中均含有0.5～1.5亿个菌。
一种利用高效微生物复合剂处理污水的方法，包括格栅、调节预沉池、生 化池、絮凝沉淀池、污泥浓缩池操作单元，(1)系统调试阶段：污水先经格栅 去除较大的悬浮物后，进入调节预沉池去除污水中的大部分泥沙，调节污水的 pH值和温度，在预沉池后的污水溢流槽入口处投加液体增氧杀菌剂0～ 0.05kg/m3后，污水进入生化池，待污水将池中生物填料浸没时停止进水;由生 化池底部敷设的微孔曝气系统供给新鲜空气，将污水中的溶解氧提高到0.5～ 2.0mg/L，向生化池中投加高效微生物复合剂2～10g/m3，同时投加粉末活性炭 0～0.05kg/m3，经过5～10天培养，污水与微生物形成的生物膜充分接触过程中 被逐渐净化，污水在生化池的停留时间控制在6～8h;达到规定的排放标准后进 入动态调试，将污水不断引入生化池进行处理，按设计处理量逐渐提高，达标 的尾水不断排出系统，处理系统启动成功;(2)正常运行阶段：整个处理系统 启动后，城市污水不断引入处理系统，保持污水中溶解氧含量0.5～2.0mg/L， 从填料上脱落的生物膜，进入加有絮凝剂的絮凝沉淀池，然后污水进入净化池 消毒后达标排放。
所述污水的pH值为6～9，温度为5～35℃;所述的液体增氧杀菌剂为缓释 过氧化物，所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入量为0.1～0.5mg/L;所述的净化池 消毒时所用的消毒剂为臭氧。
所述的缓释过氧化物为缓释的过氧化钾、或缓释的过氧化钠、或缓释的过 氧化氢。
本发明采用改进的生物接触氧化法工艺，以高效微生物复合剂为主体，简 称SBQ菌群，采用软性组合式复合生物填料作为生物载体，在一体化SBQ生化 处理池中增加了缺氧环节，使水解、好氧氧化一体，硝化、反硝化同池完成， 通过曝气调控及微生物反应过程的调控，高效脱去氮和磷。
SBQ生化池中布满悬浮于污水中的生物填料，该填料除了起挂膜作用外，还 起到了水流均匀分布和在剪切力作用下将大气泡变成微气泡的扩散作用。生产 调试时，冲入适量污水，将一定量“激活”后SBQ微生物，直接投加到污水中， SBQ微生物迅速繁殖，大量的SBQ菌附着于生物载体上，形成以SBQ微生物为主 体的高效生物膜，污水从池子下口进，池底敷设微孔曝气管供氧。选用的管式 微孔曝气器结构简单，不易损坏，造价低，维护更换方便。
生物膜载体淹没固定于水面下，形成一种特殊的复合结构，分成里外两层， 好氧菌附着在外层，形成由疏松的纤维材料构成的好氧层，厌氧菌在里层胶联 着形成一层较厚的特殊的厌氧层。在生物载体的一个断面上，由外及里形成了 好氧、兼性厌氧和厌氧三个反应区。污染物基团由外及里通过生物载体的三个 反应区，不同细菌占据不同的反应区与污染基团紧密接触，发生分解反应。因 此，在同一生物膜载体上好氧与厌氧同时存在，脱氮除磷生化反应也同时进行。
本发明采用的载体为改型软性填料，采用纺搓的纤维绳串连压有合成纤维 丝均匀分布的塑料圆片，组成一定长度的单元纤维束，改变和克服了原来的中 心绳散丝打结、抗拉力不均匀、盍时易断、纤维丝在水中难以横向展开、分布 不匀、偏向、生物膜结团、实际比表面积低、使用寿命短等弊病。改型后的软 性填料比原来的利用率提高一倍。由盘形塑料骨架支撑，由合成丝表面经过改 性处理后作填料制成，使得这种填料具有很好的亲水性。
本发明的积极有益效果：
(1)本发明的微生物复合剂具有高效、无污染的特点
本发明采用直投SBQ微生物法净水技术，有效活菌数量大，具有高度浓缩、 投放量少的特点，一般情况下不需要投加微生物复合制剂和活性炭，如遇到特 殊情况(如有机负荷突然大幅度增高，超过设计负荷的300%以上)时需补加微 生物以增强处理能力。SBQ微生物在污染水体中可迅速增殖，对污染物进行高效 分解。SBQ生物技术治理污水整个过程中，无任何有毒化学品参入，采用的微生 物均是从自然界选育的有益微生物，不会对环境造成二次污染。
(2)本发明的处理污水方法成本低、投资省、运行费用低
SBQ生物处理污水工艺与A/A/O工艺及氧化沟工艺相比，投资省、操作管理 简便、效益高、运行稳定可靠、运行成本低廉。本发明的基础建设投资与活性 污泥法相比减少60%以上，吨水处理能耗在0.16kWh左右，由于操作简便，运 行及管理人员减少，大大节约了投资成本和运行费用。
经过近一年的运行实践，将该工艺与目前国内普遍采用的活性污泥法、A2O 工艺及氧化沟工艺对比，见表1。
表1本发明的SBQ生物处理技术与其它技术运行参数比较表 内容 SBQ处理工艺 活性污泥法 A2O法 氧化沟工艺
培养驯化时间 7～10天 30～60 30～60 30～60
CODCr去除率% >90 >90 >90 >90
BOD5去除率% 85～95 85～95 85～95 85～95
氨氮去除率% >90 <70 70～80 <70
容积负荷kgBOD/m3.d 1.0～1.5 0.4～0.9 0.67 0.1～0.2
生物量g/L 10～20 1.5～3.0 4 1.5～3.0
污泥量kg/kgBOD5 0.05 0.5 0.4 0.5
污泥回流比% 无 20～50 100 50～150
混合液回流脱氮% 无 100 100～400 100
总停留时间h 6～10 4～12 8～12 10～48h
对污水水质的要求 一般 高 高 高
冲击耐受性 高 低 低 高
占地面积 较小 较小 较大 大
操作管理 简单 复杂 复杂 简单
通过比较可见，本发明的SBQ生物处理工艺在生物培养驯化时间上低于污 性污泥法、A2O法和氧化沟工艺，有明显的优势;氨氮去除率较高，经处理工艺 过程控制溶解氧量即可提高氨氮去除率，不需增加回流，脱出氨氮环节也未增 加污水处理费用;污泥产量少，约是活性污泥法的1/10。
(3)本发明的处理污水方法适应性强、产泥量少
本发明的SBQ生物处理城市污水技术，具有生物接触氧化处理技术的优点， 因而具有明显的抗冲击负荷性能，对水体环境可变因素具有极佳的适应性。SBQ 系列菌剂产污泥量极少，不需污泥回流设施，产泥量只有传统工艺的10%;减 少了传统污泥处置系统设备投资，并降低污泥处置运行成本。
采用本发明工艺的三门峡市污水处理厂从2005年4月正式投入运行至今， 市环境监测站监督监测数据统计见表2。
表2采用本发明工艺的三门峡市污水处理厂实际运行监测数据统计表 日期 类别 污水处 理量 (万m3) 进水水质(mg/L) 出水水质(mg/L)
CODCr 悬浮物 氨氮 CODCr 悬浮物 氨氮
2005.4 范围 120 128-1000 489-718 43.4-49.6 47-60 16-19 12.7-14.5
均值 600 611 46.6 51 18 13.7
2005.5 范围 133 256-675 459-998 43.5-47.8 42-58 15-18 11.5-13.6
均值 460 680 45.6 53 17 12.5
2005.6 范围 131 492-894 476-721 42.5-53.0 47-56 15-17 3.89-7.15
均值 674 618 47.3 52 16 5.59
2005.7 范围 139 220-224 100-120 45.9-46.2 45-48 14-17 0.25-0.31
均值 223 109 46.0 47 16 0.27
2005.8 范围 112 260-648 85-105 38.2-38.7 51-56 15-18 0.20-0.31
均值 464 98 38.5 53 17 0.27
2005.9 范围 113 385-600 100-105 38.1-52.9 35-57 15-18 0.33-0.46
均值 477 103 42.1 51 16 0.38
2005.10 范围 118 466-1980 100-115 37.2-39.4 30.2-58.08 15-27 0.30-0.33
均值 1130 108 38.6 48.9 19 0.32
2005.11 范围 109 326-1300 100-105 45.8-47.5 45.4-52.9 15-18 0.09-1.10
均值 812 106 46.7 50.6 17 0.37
2005.12 范围 116 184-457 98-170 27.5-47.9 16.0-35.0 9-14 0.025-0.69
均值 306 126 39.3 25.5 12 0.31
2006.1 范围 122 256-386 92-115 14.9-18.0 32.4-49.0 5-17 0.40-0.47
均值 298 100 16.5 34.4 13 0.43
2006.2 范围 112 220-482 59-81 13.4-18.0 29.3-55.0 8-17 0.20-0.48
均值 320 69 15.6 41.4 14 0.32
2006.3 范围 125 167-899 102-136 42.0-59.0 44.2-48.0 13-18 3.55-7.70
均值 453 115 47.9 45.4 16 5.04
2006.4 范围 119 260-384 95-115 25.9-38.7 38.4-56.1 10-17 5.83-7.64
均值 333 102 33.6 47.8 13 6.93
2006.5 范围 120 257-847 116-142 27.5-58.6 34.3-57.8 12-17 1.57-7.54
均值 444 126 41.6 49.0 15 4.21
从表2运行监测数据看，当进水CODCr在223mg/L到1130mg/L之间变化时， 出口CODCr无明显波动，经过对工程参数的优化调整，城市污水温度的变化对处 理效果无明显影响，显示该工艺具有对污水水质及气候条件有极强的适应性， 特别是对氨氮的脱除效果较为理想。经三门峡市环境监测站监测，CODcr总去除 率为90.2%，BOD5总去除率为96.1%，悬浮物总去除率为98.04%，氨氮总去除率 为86.5%，总磷总去除率为95.5%。中试实验长期运行结果：CODCr可以控制在10～ 50mg/L，BOD5在10mg/L以下，SS在15mg/L左右。处理后的污水经消毒后， 各项因子均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B 标准。
(4)由于本发明的处理污水方法投资省、运行费用低，污水处理效果好， 因而本发明具有较好的经济和社会效益。工程运行后环境得到改善，对引进国 内外投资，维持经济可持续发展有着重要作用。
