申请日2005.05.26
公开(公告)日2005.10.26
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30
摘要
本发明涉及一种分阶段、多级、多生物相的处理污水方法，本发明通过在推流式生化池内安装多组垂直设置的折流板，将其分隔成多个隔室，每个隔室都成为一个相对独立的升流式反应器，全流程则成为由多个升流式反应器串联构成的推流式的系统流程。沿流程使厌氧或兼氧—好氧…连续交替运行，每段厌氧或每段好氧分别最少由2个升流式反应器组成，各反应器内的微生物单独培养、互不掺混，使微生物相得到分离。本发明的主要工艺参数为：最大COD容积负荷为28kgCODcr/m3·d，最大NH3-N容积负荷为3.0kgNH3-N/m3·d。本发明既适用于各种高浓度且含有难降解有机物的工业废水，也适用于生活污水及城市、河、湖等环境污水的治理。
权利要求书
1.一种分阶段、多级、多生物相的污水 处理方法，其特征是， 由多个升流式反应器串联构成的推流式的流程系统;沿流程使厌氧 或缺氧-好氧-厌氧或缺氧-好氧连续、交替运行，从而使污水得 到分阶段、多级、多生物相的处理。
2.根据权利要求1所述的分阶段、多级、多生物相的污水处理 方法，其特征是，将传统的污水生物处理工艺系统，按厌氧处理、 好氧处理分阶段;再将厌氧处理阶段按水解、酸化、甲烷化三个反 应过程进行分级，将好氧处理阶段按初期吸附、转化降解二个反应 过程进行分级。
3.根据权利要求1所述的分阶段、多级、多生物相的污水处理 方法，其特征是，各级反应器内的微生物单独培养、互不掺混，即 分别在每个反应器内驯化培养出与该处环境条件相适应的微生物优 势群落，使不同的反应器内的微生物实现微生物种群的分离。
4.根据权利要求1所述的分阶段、多级、多生物相的污水处理 方法，其特征是，每段厌氧或每段好氧，分别最少由2个升流式反 应器组成。
说明书
分阶段、多级、多生物相的污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理的方法，具体地说是涉及一种分阶段、 多级、多生物相的污水处理方法。
背景技术
污水生物处理的方法主要有两大类：厌氧生物处理方法和好氧 生物处理方法。实际应用中，通常是将厌氧处理方法和好氧处理方 法联合运用。目前，在厌氧处理方法和好氧处理方法联合运用的工 艺中，比较有代表性的工艺是A/O法，亦称前置反硝化工艺。A/O 法具有处理污水能力高、出水水质好、工艺成熟等诸多优点，它除 了可去除污水中的有机污染物(BOD5)外，还可同时去除部分氨、 氮和磷等植物营养物质，因此在污水处理领域得到了广泛的应用。 但同时也存在基建费用和处理成本高、运行管理较复杂，特别是对 污水中越来越多的难降解有机污染物的去除能力差等不足。
污水生物处理系统是强化的人工生态系统，从生态学角度讲， 系统中微生物群落的组成决定着某类化合物的去除效果。对于难降 解物质而言，现有的污水处理工艺如：A/O工艺，系统中去除难降 解物质的可降解细菌的稀释速度大于其繁殖速度，造成系统中可降 解细菌的量不足，并且还受到其他生物的竞争、捕食而不能成为优 势群落，很难发挥作用，导致系统处理功能较弱、对难降解有机物 的去除效率低。这主要是因为可降解细菌，从难降解有机物的降解 过程中获得的能量较少，世代周期较长，易流失。目前，解决这一 问题的有效措施是采用固定化微生物技术的方法，但采用固定化微 生物技术的关键是高效、稳定和易操作管理的固定化微生物载体的 使用。高效的载体成本高，而采用廉价的载体微生物固定化效果不 好，系统运行又不稳定，是一个始终没有解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有污水生物处理工艺中的不足，提供一 种改进了的分阶段、多级、多生物相的污水处理方法。利用本方法 可显著提高系统对难降解有机污染物的去除能力和降低污水处理成 本。
本发明的技术方案是：根据污水生物处理过程中，在不同的处 理阶段，参与有机物降解的不同微生物种群的生理条件及其组成的 微生态系统对环境条件的要求;将传统的污水生物处理工艺系统， 按厌氧处理、好氧处理分阶段;再将厌氧处理阶段按水解过程(水 解、发酵)、酸化过程(产氢、产乙酸)、甲烷化过程(产甲烷) 三个反应过程进行分级，将好氧处理阶段按初期吸附、转化降解二 个反应过程进行分级，使系统的构成为多个升流式反应器的串联。 通过对各级反应器中人工供氧量的控制，使各级反应器中适宜微生 物生长的环境不同，厌氧微生物、兼性微生物和好氧微生物分别在 最适宜的生境中生长;各级反应器内的微生物单独培养、互不掺混， 随着有机物浓度及PH值、氧化还原电位等环境条件沿流程的变化， 各级反应器中的微生物优势种群发生了生态位的分离，体现出微生 物相分离的特性。同时，由于系统中局部存在的完全混合式流态(升 流式反应器中的水力流态为完全混合式流态)，使各级反应器中的微 生物生态位在分离的基础上，还存在着一定程度的生态位重叠。这 种微生物生态位的重叠与分离相互有机结合的状态，使得系统沿流 程拥有较长的食物链、各级反应器中占优势的微生物种群得以良好 的生长繁殖，废水中的有机污染物分别在不同的反应器中得到降解， 从而使分阶段、多级、多生物相的污水处理工艺具有较强的处理效 能和稳定的处理效果。
本发明与国内外目前应用的污水处理技术相比具有如下优点：
1、微生物活性高、降解能力强、处理效率高
本发明各升流式反应器均具有较强的生物固体截留能力和良好 的水力混合条件，反应器内污泥浓度可达到10g-40g/L，是传统生 物处理工艺的10-20倍。各单元反应器内的微生物单独培养、互不 掺混、微生物活性高、繁殖快，始终保持优势群落地位。沿流程拥 有较长的食物链，所以生化降解能力强、处理效率高、出水水质好。
2、适用范围广
采用本发明可直接处理BOD浓度在20-1500mg/L的各种不同 特性的有机工业废水。而传统的生物处理方法只能处理BOD浓度在 50-400mg/L且可生化降解性较好的污水。
3、对各种高浓度、难降解有机废水有独特的处理效果
采用本发明能处理各种难降解有机废水，特别是对目前传统生 物处理方法认为不可降解的污染物有独特的处理效果。对含酚浓度 为1000mg/L的合成废水，当HRT为6h时，酚的去除率达98.5%以 上。对氨氮含量在1000mg/L以下的污水，氨氮的去除率达99.0%以 上。
4、建设投资省、运行费用低
本发明在一个构筑物内实现一体化的多相处理过程，故减少构 筑物容积50%以上，对氧的利用率比活性污泥法高3-8倍。与传统 生物处理方法相比，可节省30%的建设投资，降低运行成本30- 50%。
5、对已有污水处理厂进行技术改造，效果好
采用本发明对已有污水处理厂进行技术改造，不用动基建设施、 不增加新构筑物，即可扩大污水处理能力，提高处理水平，降低运 行成本。
6、可间歇运行
采用本发明的污水生物处理系统可连续运行，也可以采取间歇 运行的操作方法。当采用间歇运行时，每日间断数小时，恢复运行 1小时后，出水水质就可基本保持稳定;间断数天，恢复运行1-2 天后，出水水质就可保持稳定;间断数月或更长的时间，恢复运行 1-2周后，出水水质就可基本保持稳定。
具体实施方式
1、在推流式生化池内，沿流程方向安装多组垂直放置的折流板。 每组折流板的前板与后板之间形成窄的下流室，起向下导流的作用。 相邻两组折流板之间形成宽的上流室，上流室是污水生物处理的反 应器空间，通过安装折流板，将生化池分隔成多个上升流隔室，每 个上升流隔室都成为一个在系统中相对独立的升流式反应器，全流 程则成为由多个升流式反应器串联构成的推流式的流程系统。
2、由于折流板的阻挡及生物污泥自身的沉陷作用，生物污泥被 有效地截留在各级升流式反应器内，既有效地增加了反应器内的微 生物浓度(生物污泥浓度最大可达10g-40g/L)，又实现了水力停 留时间与微生物停留时间的分离。
3、沿流程不设回流，各级反应器内的微生物单独培养、互不掺 混，即分别在每个反应器内驯化培养出与该处环境条件相适应的微 生物优势群落，使不同的反应器内的微生物实现微生物种群的分离。
4、通过对各级反应器中人工供氧量的控制，使各反应器中适宜 微生物生长的环境不同，厌氧微生物、兼性微生物和好氧微生物分 别在最适宜的生境中生长;沿流程使厌氧或缺氧-好氧-厌氧或缺 氧-好氧…连续、交替运行，从而使污水得到分阶段、多级、多生 物相的处理。
5、每段厌氧或每段好氧，分别最少由2个升流式反应器组成。 根据动力学分析表明：当将一个反应器分隔为N个容积相等的完全 混合小反应器时，为达到一定处理率所需要的反应器总容积将随N 的不同而相应地减小，且所要求的处理率及分隔数越多，容积的节 省越显著。根据动力学分析所建立的，上述情况下所需的串联反应 器的总容积V总/(Q/K)=N{1/1-η}1/N-1
式中V总-N个串联反应器达到一定处理率所需要的反应器总容积;
η-处理率，%;
Q-废水处理规模;
K-基质降解速率常数。
由式可知，当反应器由1个变为2个时，达到80%和95%有机物去 除率所需要的反应器总容积，可分别节省38%和63%，改为4个时， 则可分别节省50%和77%。
6、本发明具有复合水力流态：各单元反应器内呈完全混合式流 态，利于微生物与水中污染物的良好均匀接触，提高反应器的容积 利用率。整体上趋于推流式流态，利用整体推流所具有的高传质推 动力及反应速率提高处理效果和处理能力。
本发明的主要工艺参数为：最大COD容积负荷率为 28kgCODcr/m3·d，最大NH3-N容积负荷为3.0kgNH3-N/m3·d。
本发明根据实例列举几个应用例以进一步说明：
应用例1：采用本发明处理煤制气厂焦化废水，进水COD平均 值3460mg/L，出水COD平均值62.7mg/L，去除率98.2%;进水氨 氮平均值461mg/L，出水氨氮平均值2.36mg/L，去除率99.5%。
应用例2：采用本发明处理制药厂抗菌素废水，进水COD平均 值5163mg/L，出水COD平均值83.5mg/L，去除率98.4%。
应用例3：采用本发明处理有机化工厂助剂生产污水。进水COD 平均值1677mg/L，出水COD平均值86.9mg/L，去除，94.8%;进水 氨氮平均值81.6mg/L，出水氨氮平均值0.37mg/L mg/L，去除率 99.5%。
本发明既适用于各种高浓度且含有难降解有机污染物的工业废 水，也适用于城市及生活污水及河、湖环境污水的治理。
