專利名稱：生物接觸氧化池中填料的掛膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水的生物處理，尤其涉及到生物膜法處理廢水，具體是一種生物接觸氧化池中填料的掛膜方法。
背景技術(shù)：
生物膜法處理廢水的關(guān)鍵是氧化池中載體上微生物的生長狀況，即載體上生物膜的固著程度和微生物活性，這主要取決于載體材料的性質(zhì)和生物與載體的結(jié)合方式(即生物掛膜)。目前人們大都注重對生物載體的類型和構(gòu)造進(jìn)行研究，并已有大量的文獻(xiàn)報道和專利報道，而對于生物掛膜方法研究的文獻(xiàn)報道主要有“悶曝法”、“循環(huán)掛膜法”、“快速排泥掛膜法”、“自然掛膜法”四種，但各自都有一定的缺陷。俞漢青在1992年第8卷第3期在《中國給水排水》雜志中發(fā)表的《生物膜反應(yīng)器掛膜方法的試驗研究》(對比文獻(xiàn)1)中提出了快速排泥掛膜法，并證明比循環(huán)掛膜法更加優(yōu)越。員軍峰在2003年第21卷第2期的《環(huán)境工程》雜志中發(fā)表論文《曝氣生物過濾反應(yīng)器的新型掛膜方法》(對比文獻(xiàn)2)中指出采用循環(huán)掛膜法所形成的生物膜的固著度不太好，在沖擊負(fù)荷大，特別是反沖洗時，極易脫落，從而導(dǎo)致恢復(fù)周期長，甚至要重新掛膜。王冠平在2003年第19期在《中國給水排水》雜志中發(fā)表的《預(yù)處理生物濾池掛膜的影響因素》(對比文獻(xiàn)3)中認(rèn)為人工接種掛膜方式掛膜時間短，菌種易衰退，反應(yīng)器穩(wěn)定性差。自然掛膜法是利用自然富集培養(yǎng)生物膜，用時較長，一般需要1～2個月的時間。相關(guān)的專利報道很少，馬魯銘等人發(fā)明的《一種改善懸浮填料生物膜掛膜性能的方法》專利(公開號CN1600709)(對比文獻(xiàn)4)，公開了一種在傳統(tǒng)的生物懸浮填料工藝中增加將催化鐵內(nèi)電解方法作為生物懸浮填料工藝的預(yù)處理段，根據(jù)工業(yè)廢水的氧化還原電位與pH值高低采用不同的曝氣方式的生物掛膜方法。該專利主要針對懸浮填料和工業(yè)廢水進(jìn)行生物處理，增加內(nèi)電解工段。
從對比文獻(xiàn)1、2、3可以看出，目前報道的生物掛膜方法存在用時長、操作復(fù)雜、耐沖擊負(fù)荷低等缺點，使得載體上微生物的生長狀況不佳，從而導(dǎo)致生物膜法處理廢水效果不太理想。而對比文獻(xiàn)4掛膜后廢水處理效果較好，但是需要增加內(nèi)電解裝置，操作復(fù)雜。因此，研究一種簡單快速的生物掛膜方法很有意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物掛膜用時短、微生物的生長固著度好、耐沖擊負(fù)荷的生物接觸氧化池中填料的掛膜方法。
本發(fā)明基本內(nèi)容為首先馴化活性污泥，然后向馴化好的活性污泥和所要處理的廢水混合液中添加營養(yǎng)液，注入裝有填料的氧化池內(nèi)進(jìn)行曝氣、循環(huán)培養(yǎng)，使微生物在載體上附著，之后靜置沉降一段時間，再全部排掉氧化池內(nèi)的泥水混合液，開始連續(xù)的出低濃度到高濃度進(jìn)廢水培養(yǎng)，直到形成穩(wěn)定的耐沖擊的生物膜。
本發(fā)明提供的生物接觸氧化池中填料的掛膜方法，依次包括如下步驟(1)取要處理廢水的活性污泥在室溫下曝氣培養(yǎng)馴化1～2天，控制SV30為25％～35％，污泥質(zhì)量濃度約為5000mg/L-9000mg/L；(2)將培養(yǎng)馴化好的污泥與要處理的廢水按體積比1∶2-4混合，并加入泥水混合物體積2～4％的營養(yǎng)液，將營養(yǎng)液與泥水混合物混勻后部分注入氧化池中完全浸沒填料，剩余的倒入循環(huán)池；室溫下控制氧化池中溶解氧濃度為1～2mg/L曝氣6～8小時，使污泥與填料充分接觸起到接種微生物的作用；(3)待曝氣過程結(jié)束后，將循環(huán)池內(nèi)的混合液連續(xù)泵入氧化池，同時氧化池溢流出水流入循環(huán)池，如此循環(huán)20-26小時；(4)靜置沉降1-2小時，然后將氧化池內(nèi)泥水混合物全部排掉，這時載體上已有少量的固著態(tài)微生物；(5)開始向氧化池內(nèi)連續(xù)以正常運行時50％～70％的水力負(fù)荷和正常處理時50％～60％的有機負(fù)荷進(jìn)水，然后逐漸加大水力負(fù)荷和有機負(fù)荷，并增大曝氣量，直到氧化池內(nèi)載體上形成穩(wěn)定的生物膜。
所述步驟(1)中控制條件優(yōu)選SV30為30％，污泥質(zhì)量濃度為6000mg/L-7000mg/L。
所述的填料可以是適用于生物接觸氧化池的各種填料，如固定式填料、懸掛式填料、分散式填料、懸浮式填料或軟性、半軟型、復(fù)合填料等，試驗優(yōu)選懸浮型半軟型球形塑料填料。
所述的營養(yǎng)物采用常規(guī)廢水處理中添加的營養(yǎng)物，C源可采用葡萄糖或/和淀粉、N源可采用尿素、P源可采用磷酸鹽，投加后使廢水中C∶N∶P＝100∶5∶1。
本發(fā)明掛膜方法的優(yōu)點和有益效果(1)掛膜前的污泥馴化。保證掛膜時氧化池內(nèi)存在足量的微生物，且適應(yīng)在目標(biāo)廢水的環(huán)境下生長，這樣菌液中的微生物可以在固相填料間更充分的附著。
(2)加入營養(yǎng)物質(zhì)。保持氧化池中充足的營養(yǎng)機制，可使微生物能夠高速繁殖，同時也進(jìn)一步增加了載體上微生物的附著量。
(3)泥水混合物加入氧化池后首先進(jìn)行曝氣。通過空氣的攪拌作用可加快污泥中的微生物與填料的接觸面積，并增加微生物的附著速度。
(4)曝氣結(jié)束后進(jìn)行循環(huán)，可使微生物和填料最大程度的再接觸，從而增大填料上的微生物量。
(5)曝氣、循環(huán)過程完成后，將氧化池懸浮微生物全部排出。因為懸浮態(tài)微生物與固著態(tài)微生物是一對此消彼長的共存體，他們在氧化池中爭奪營養(yǎng)物質(zhì)來滿足自身生長。因此，在掛膜期間，盡量減少氧化池中懸浮態(tài)微生物的數(shù)量，那么固著態(tài)微生物就會快速繁殖，就能達(dá)到最佳的掛膜效果。
(6)循環(huán)過程結(jié)束后，從低有機負(fù)荷和水力負(fù)荷開始向氧化池內(nèi)進(jìn)水，以便給微生物生長一定的緩沖期，然后逐漸提高水力負(fù)荷和有機負(fù)荷。否則過高的進(jìn)水濃度會使生物膜很快積累在填料表面，不利于微生物吸附和在填料表面形成均勻的生物膜。另外，采用逐漸加大曝氣強度的方式，就是使附著在載體上的固著態(tài)為生物能夠適應(yīng)較強的沖擊負(fù)荷，所以形成的生物膜比較耐沖擊負(fù)荷。


圖1為掛膜過程曝氣階段氧化池運行方式示意2為掛膜過程曝氣階段結(jié)束后循環(huán)階段氧化池運行方式示意3為掛膜過程循環(huán)階段結(jié)束后進(jìn)水階段氧化池運行方式示意圖具體實施方式
實施例1試驗采用容積為13升的生物接觸氧化池處理生活廢水，填料采用懸浮型的半軟型球形塑料填料，試驗環(huán)境溫度為26℃，廢水pH＝6.8，污泥取自某生活污水廠二沉池中的回流污泥，馴化結(jié)束后SV30＝30％，質(zhì)量密度為7000mg/L。
將培養(yǎng)好的污泥與生活廢水按體積比1∶3混合，并按照C∶N∶P＝100∶5∶1的比例加入營養(yǎng)物300ml(營養(yǎng)液配方見下表1)，然后將混合液注入氧化池中完全浸沒填料，剩余的倒入循環(huán)池，室溫下控制氧化池中DO＝1.0mg/L，按圖1所示曝氣6小時。然后將氧化池連接循環(huán)池，曝氣量保持不變，按圖2所示循環(huán)運行24小時后，將氧化池內(nèi)混合液全部排放掉，開始按圖3所示步驟，首先以流速為1L/h連續(xù)進(jìn)入生活廢水，進(jìn)水COD濃度約為280mg/L，NH3-N濃度約為22mg/L，二天后逐漸增大進(jìn)水量流速為2L/h，COD濃度為580mg/L，NH3-N濃度為40mg/L，并相應(yīng)增加曝氣量和進(jìn)水。
開始處理廢水三天后，廢水的COD去除率達(dá)到了80％，NH3-N去除率≥70％，鏡檢微生物生長良好。填料外觀逐漸呈現(xiàn)由泥黃色--黃褐色--深黃褐色的變化，所有指標(biāo)證明該法得到的生物膜穩(wěn)定，具有較好的廢水處理能力。
表1營養(yǎng)液配比

實施例2采用某焦化廠厭氧池的工業(yè)廢水做試驗用水，試驗操作條件和步驟同實施例1。
進(jìn)水四天后，廢水COD去除率≥60％，NH3-N去除率≥50％，鏡檢微生物生長良好。一周后發(fā)現(xiàn)填料邊緣有絲狀菌生長，并由較多的原生動物和后生動物如草履蟲、輪蟲、線蟲、鐘蟲等。而靠近填料中心的生物膜經(jīng)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)有較多的球菌、桿菌、菌膠團(tuán)和大量的鐘蟲。所有指標(biāo)證明該法得到的生物膜穩(wěn)定，具有較好的廢水處理能力。
實施例3試驗采用容積為24升的生物接觸氧化池處理生活廢水，試驗操作條件和步驟同實施例1。
進(jìn)水三天后掛膜成功，廢水的COD去除率達(dá)到了80％，NH3-N去除率≥70％，對濾料表面的生物相進(jìn)行鏡檢，發(fā)現(xiàn)其上的粘狀污泥主要為鐘蟲、輪蟲、草履蟲、等枝蟲等原生或后生動物，說明濾料上的生物膜成長已較完善。并且在試驗后期增大進(jìn)水量(HRT從初始的12h減小到4h)，加大水流對填料上生物膜的沖刷程度。試驗表明，廢水對COD、NH3-N的去除率沒有太大變化，生物膜上微生物生長牢固，生物膜量穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種生物接觸氧化池中填料的掛膜方法，其特征在于依次包括如下步驟(1)取要處理廢水的活性污泥在室溫下曝氣培養(yǎng)馴化1～2天，控制SV30為25％～35％，污泥質(zhì)量濃度為5000mg/L-9000mg/L；(2)將培養(yǎng)馴化好的污泥與要處理的廢水按體積比1∶2-4混合，并加入泥水混合物體積2～4％的營養(yǎng)液，將營養(yǎng)液與泥水混合物混勻后部分注入氧化池中完全浸沒填料，剩余的倒入循環(huán)池；室溫下控制氧化池中溶解氧濃度為1～2mg/L曝氣6～8小時；(3)待曝氣過程結(jié)束后，將循環(huán)池內(nèi)的混合液泵入氧化池，同時氧化池出水流入循環(huán)池，如此循環(huán)20-26小時；(4)靜置沉降1-2小時，然后將氧化池內(nèi)泥水混合物全部排掉；(5)開始向氧化池內(nèi)連續(xù)以正常運行時50％～70％的水力負(fù)荷和正常處理時50％～60％的有機負(fù)荷進(jìn)水，然后逐漸加大水力負(fù)荷和有機負(fù)荷，并增大曝氣量，直到氧化池內(nèi)載體上形成生物膜。
2.如權(quán)利要求1所述的掛膜方法，其特征在于，所述步驟(1)中控制SV30為30％，污泥質(zhì)量濃度為6000mg/L-7000mg/L。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物接觸氧化池中填料的掛膜方法，以解決目前生物膜法處理廢水中生物掛膜時間長，生物膜分布不均、固著度差等技術(shù)問題。本發(fā)明的基本內(nèi)容是首先馴化活性污泥，然后向馴化好的活性污泥和所要處理的廢水混合液中添加營養(yǎng)液，混勻后注入裝有填料的氧化池內(nèi)進(jìn)行曝氣、循環(huán)培養(yǎng)，使微生物在載體上附著，之后靜置沉降一段時間，再全部排掉氧化池內(nèi)的泥水混合液，開始連續(xù)的由低濃度到高濃度進(jìn)廢水培養(yǎng)，直到形成穩(wěn)定的耐沖擊的生物膜。其特點是加強微生物在填料上的附著能力，縮短生物膜形成的時間，使成熟的生物膜耐沖擊負(fù)荷。
文檔編號C02F3/10GK101041507SQ20071006158
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者程芳琴, 李睿, 楊鳳玲, 張子興 申請人:山西大學(xué)