專利名稱：一種處理高濃度有機廢水的多級酵母菌低氧處理工藝與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程和廢水處理工程領(lǐng)域，尤其涉及一種處理高濃度有機廢水的多極酵母菌低氧處理工藝與方法。該方法與工藝廣泛適用于包括高油、高鹽、高硫、高氨等在內(nèi)的不同類型高濃度有機廢水。
背景技術(shù)：
由于大量污水的排放，我國的許多河川、湖泊等水域都受到了嚴(yán)重的污染，水污染防治已成為我國最緊迫的環(huán)境問題之一。根據(jù)發(fā)生源的不同，水污染主要分為工業(yè)水污染、城市水污染和農(nóng)村水污染。據(jù)預(yù)測，當(dāng)前我國工業(yè)廢水占總污水量的70％以上，其中高濃度有機廢水如檸檬酸水、淀粉廢水、制糖廢水、釀酒廢水、醫(yī)藥廢水(如抗生素廢水)等廢水所含COD濃度極高，達(dá)數(shù)萬甚至幾十萬mg/L。高濃度有機廢水對環(huán)境水體的污染程度大，是國內(nèi)外環(huán)保研究領(lǐng)域中的熱點課題之一。
厭氧工藝能夠適應(yīng)較高的有機物濃度，并具有剩余污泥產(chǎn)生量少、負(fù)荷高、產(chǎn)物可回收等優(yōu)點，故目前國內(nèi)外高濃度有機廢水大都采用厭氧工藝，收到了較好的效果，如申請?zhí)枮?00310100513.1，名稱為一體化高濃度有機廢水處理裝置，公開號為CN1541956A的發(fā)明專利，它將厭氧折流板反應(yīng)器、集水沉淀池、好氧反應(yīng)池、沉淀池依次用折板連通起來組成一種裝置，其獨特的分格式結(jié)構(gòu)及推流式流態(tài)使的每個反應(yīng)器中可以馴化培養(yǎng)出與流至該反應(yīng)器中的污水水質(zhì)、環(huán)境條件相適應(yīng)的微生物群落，有利于發(fā)揮厭氧菌群的活性，提高了系統(tǒng)的處理效果和運行穩(wěn)定性。又如申請?zhí)枮?00510057100.9，名成為一種處理高濃度有機廢水的序批式組合生物膜一體化設(shè)備，公開號為CN1699219A的發(fā)明專利，它在同一池體內(nèi)組合兩個淹沒式生物膜反應(yīng)區(qū)，池體中間為厭氧淹沒式生物膜反應(yīng)區(qū)，外圍是好氧淹沒式生物膜反應(yīng)區(qū)，厭氧淹沒式生物膜反應(yīng)區(qū)密閉，兩個反應(yīng)區(qū)內(nèi)都設(shè)置半軟纖維填料，底部設(shè)置水下推進器，好氧淹沒式生物膜反應(yīng)區(qū)填料底部設(shè)置水下曝氣裝置。此處理設(shè)備將現(xiàn)有的生物膜反應(yīng)器、序批式反應(yīng)器進行組合優(yōu)化，并吸收其他污水處理工藝中的優(yōu)點集成為一個組合化的處理設(shè)備，特別適用于對中小水量、高濃度有機廢水進行處理，可減少占地面積，減少投資，方便管理，降低運行費用。再如申請?zhí)枮?0131326.6，名稱為垂直折流生化反應(yīng)器污水厭氧工藝工藝，公開號為CN1288865A的發(fā)明專利，它將垂直折流生化反應(yīng)器根據(jù)污水種類不同和要求不同而組成厭氧工藝過程，可任意裝填填料，使生物量大大提高，有效的提高了容積負(fù)荷，采用了生物氣攪拌及循環(huán)吹脫硫化氫工藝，使生化處理效率大大提高并排除了硫化氫的抑制作用，特別是含硫酸鹽及其它硫化物的高濃度有機廢水更具有優(yōu)越性。
然而，由于厭氧微生物對油份的親和性低，也不能適應(yīng)過高的鹽度，同時高氮、高硫成分的厭氧產(chǎn)物對厭氧微生物有較高的毒性，等等，因此常規(guī)厭氧工藝的應(yīng)用存在局限性，通常不能用于高油、高氮、高硫、高鹽等類型高濃度有機廢水的直接處理，而需要增加諸如除油、脫氮、脫硫、脫鹽等預(yù)處理工序或輔助處理設(shè)施(如上述第三個專利中的生物氣攪拌及循環(huán)吹脫硫化氫工藝)，這一方面增加了處理成本，另一方面預(yù)處理效果極容易影響厭氧工藝的穩(wěn)定性和效果。
由此可見，當(dāng)前廢水生物處理技術(shù)在處理高濃度有機廢水(尤其是厭氧工藝不能直接處理的高油、高氮、高硫、高鹽型高濃度有機廢水)時距離成本—效果兼顧、適應(yīng)面廣的要求還有一定距離。開發(fā)一種新型的高濃度有機廢水生物處理技術(shù)，并使之適應(yīng)不同廢水類型并具有投資運行成本較低、處理效果較好的特點具有非?，F(xiàn)實的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對當(dāng)前高濃度有機廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀，提供了一種與厭氧工藝進水濃度相當(dāng)?shù)m用面更廣的多級酵母菌低氧處理工藝與方法。通過對廢水處理微生物主體和操作參數(shù)等因子的設(shè)計與控制，本專利技術(shù)能夠直接處理包括高油、高鹽、高硫、高氨等在內(nèi)的不同類型高濃度有機廢水，COD總?cè)コ蔬_(dá)90％以上，可在一定范圍內(nèi)作為厭氧工藝的替代技術(shù)。
本專利發(fā)明的特征在于，根據(jù)進水COD水平和出水水質(zhì)要求，可設(shè)計多個運行單元，逐級降低COD水平，最終達(dá)到設(shè)計出水水質(zhì)要求。每個運行單元分為兩種運行形式，可分開使用也可交叉使用一種是單一(池或柱)低氧生物反應(yīng)器，通過控制水力停留時間或稀釋率，使性能優(yōu)良的酵母菌成為優(yōu)勢菌群；第二種是低氧生物反應(yīng)器和沉淀池串連的運行，并將沉淀池的部分污泥進行回流，通過沉淀池選擇性能優(yōu)良的酵母菌作為優(yōu)勢菌群。此外，酵母菌低氧反應(yīng)器在低氧條件下(溶解氧0-0.5mg/L)運行，通過酵母菌逐級降解高濃度有機廢水中的有機成分，并生成低級有機酸、醇類及其它中間體等產(chǎn)物。
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有生物處理工藝處理某些高濃度有機廢水時存在的缺點，提供一種應(yīng)用范圍廣、去除率高的高濃度有機廢水處理方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(1)有機物去除率高本發(fā)明采用多極酵母菌低氧處理工藝，能夠逐級去除高濃度有機物，COD去除率可達(dá)90％以上。
(2)適應(yīng)范圍廣本發(fā)明適用于包括高氮型、高硫型、高油型、高鹽型等在內(nèi)的各種類型的高濃度有機廢水。
(3)簡單易行可沿用原有處理設(shè)施，在調(diào)整工況后投加新菌種，并可根據(jù)處理特征的變化調(diào)整操作參數(shù)。
(4)剩余污泥量少污泥產(chǎn)量與厭氧工藝相近，遠(yuǎn)低于好氧工藝。


附圖1為高濃度有機廢水多級酵母菌低氧處理工藝與方法單個運行單元的一種運行形式——單一酵母菌低氧反應(yīng)器單獨運行。
附圖2為高濃度有機廢水多級酵母菌低氧處理工藝與方法單個運行單元的一種運行形式——酵母菌低氧反應(yīng)器與沉淀池串聯(lián)運行形式的示意圖。
其中1、2均為低氧反應(yīng)器 3為沉淀池 4為消泡裝置 5為曝氣頭6為曝氣泵 7為進水泵 8為污泥泵具體實施方式
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的工作原理和實施方式本發(fā)明所述的多級酵母菌低氧處理工藝可以充分利用已有的廢水處理構(gòu)筑物，根據(jù)進水COD水平以及出水水質(zhì)要求設(shè)計一個或多個運行單元，逐級降低COD水平，最終達(dá)到設(shè)計出水水質(zhì)要求。其中單個運行單元可采用兩種運行形式，圖1為一個低氧反應(yīng)器單獨運行的形式，首先在反應(yīng)器中加入相應(yīng)高濃度有機廢水，再接種酵母菌菌種，在低氧條件下培養(yǎng)至一定微生物量，然后開啟進水水泵7，使高濃度有機廢水進入反應(yīng)器，通過控制曝氣泵6使反應(yīng)器1內(nèi)氧含量在0-0.5mg/L之間，控制水力停留時間，使性能優(yōu)良的酵母菌成為優(yōu)勢菌群，對高濃度有機廢水中的有機成分進行降解，生成低級有機酸、醇類及其它中間體等產(chǎn)物。圖2為低氧反應(yīng)器和沉淀池串連運行的形式，先在低氧反應(yīng)器2內(nèi)將酵母菌培養(yǎng)至一定的生物量，然后進水反應(yīng)，反應(yīng)器2出水進入沉淀池3，進行泥水分離，沉淀池3內(nèi)的污泥通過污泥泵8進行回流，回流到反應(yīng)器2內(nèi)，沉淀池2的出水可進入后續(xù)處理工藝或第二級運行單元(應(yīng)根據(jù)出水水質(zhì)而定)。每種運行形式可單獨使用，也可交叉使用(如低氧反應(yīng)器1→低氧反應(yīng)器2→沉淀池3→低氧反應(yīng)器1)。本專利還在低氧反應(yīng)器上設(shè)有消泡系統(tǒng)5。為縮短微生物培養(yǎng)周期，批量培養(yǎng)過程也可采用好氧條件，所用酵母菌群也可預(yù)先篩選獲得。
實施例1某中藥生產(chǎn)工業(yè)廢水，其水質(zhì)特征如表1所示，為典型的高濃度有機廢水，中藥生產(chǎn)廢水主要來自各車間生產(chǎn)過程中的洗藥、煎煮、瓶罐清洗等工序，另有一部分管道及地面沖洗水、蒸汽冷凝水和離子交換樹脂酸堿液的中和水等，其水質(zhì)、水量變化大，且為間歇排放。工程設(shè)計廢水處理量一期為750m3/d，二期為1500m3/d。本發(fā)明在原有構(gòu)筑物中接種微生物源，批量培養(yǎng)酵母菌，當(dāng)MLSS達(dá)到5g/L后直接通入未經(jīng)稀釋的該發(fā)酵廢水開始連續(xù)處理，水力停留時間2-3d，工藝流程為原水→低氧反應(yīng)器→低氧反應(yīng)器→后續(xù)出處理，經(jīng)二級低氧反應(yīng)器后各項出水指標(biāo)如表1所示。
表1 某中藥生產(chǎn)工業(yè)廢水經(jīng)多級低氧處理前后的指標(biāo)值

實施例2某玉米酒精生產(chǎn)工藝廢水，以玉米為主要原料，經(jīng)蒸煮、糖化工藝將淀粉轉(zhuǎn)化為糖，并經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)酒精，其特征見表2，為典型的高濃度有機廢水，該廠采用本發(fā)明，建成一套生化處理系統(tǒng)并投入試運行，工藝流程為原水→低氧反應(yīng)器→沉淀池→低氧反應(yīng)器→沉淀池→后續(xù)出處理，系統(tǒng)運行良好，成本較低，各項出水指標(biāo)如表2所示。
表2 某玉米酒精生產(chǎn)工藝廢水經(jīng)多極低氧處理工藝處理前后的指標(biāo)值

實施例3某糖廠生產(chǎn)廢水，其制糖生產(chǎn)的壓粕廢水、濾泥廢水和蒸餾廢水，罐槽和糖包裝袋等的洗滌水，以及綜合利用廢液如糖蜜發(fā)酵、酒精蒸餾廢水等，污染嚴(yán)重，且廢水量大，采用的是直流供水系統(tǒng)，每生產(chǎn)1噸糖，約排廢水25噸。采用本發(fā)明，工藝流程為原水→低氧反應(yīng)器→沉淀池→低氧反應(yīng)器→沉淀池→低氧反應(yīng)器→后續(xù)出處理，廢水水質(zhì)情況如表3所示。
表3 某糖廠廢水經(jīng)多極低氧處理工藝處理前后的指標(biāo)值

權(quán)利要求
1.一種處理高濃度有機廢水的多級酵母菌低氧處理工藝與方法，其特征在于根據(jù)進水水平及出水水質(zhì)設(shè)計多級酵母菌低氧處理運行單元，選用性能優(yōu)良的酵母菌作為微生物主體，在每個生物反應(yīng)器內(nèi)控制溶解氧含量為0-0.5mg/L，本工藝能夠直接應(yīng)用于包括高氮型、高硫型、高油型、高鹽型等在內(nèi)的不同類型高濃度有機廢水。
2.如權(quán)利要求1所述的高濃度有機廢水多級酵母菌低氧處理工藝與方法的多級運行單元，其特征在于單個運行單元可采用兩種不同的運行形式(1)僅為單個酵母菌低氧反應(yīng)器，采用比生長速率與水力停留時間(或稀釋率)為運行指標(biāo)；(2)酵母菌低氧反應(yīng)器和沉淀池串聯(lián)運行，部分底泥返回酵母菌低氧反應(yīng)器。在多級運行單元中可僅采用其中一種運行方式也交替使用兩種不同運行形式。
全文摘要
本發(fā)明基于當(dāng)前高濃度有機廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀，提供了一種處理高濃度有機廢水的多級酵母菌低氧生物處理工藝與方法，它選用性能優(yōu)良的酵母菌作為微生物主體，在生物反應(yīng)器內(nèi)控制溶解氧含量為0－0.5mg/L，并根據(jù)進水水平及出水水質(zhì)設(shè)計多級運行單元，逐級降低COD水平，最終達(dá)到設(shè)計出水水質(zhì)要求。本工藝能夠直接應(yīng)用于包括高氮型、高硫型、高油型、高鹽型等在內(nèi)的不同類型高濃度有機廢水，且COD去除率達(dá)90％以上。本技術(shù)還具有污泥產(chǎn)量低(遠(yuǎn)低于好氧工藝)、處理效率高(容積負(fù)荷與與厭氧工藝相當(dāng))，簡單易行(可沿用原有的處理設(shè)施)的優(yōu)點。
文檔編號C02F101/30GK1807285SQ200510130318
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者鄭少奎, 楊志峰, 孫晶艷, 張燕燕 申請人:北京師范大學(xué)