專利名稱：固定化微生物-人工濕地處理化工尾水工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，特別涉及化學(xué)工業(yè)尾水的人工濕地處理工藝。
技術(shù)背景化工尾水是指在化學(xué)工業(yè)集中區(qū)企業(yè)或單獨化工企業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水經(jīng)污水處 理設(shè)施的物化、生化工藝集中處理后已經(jīng)達標(biāo)或基本達標(biāo)的準(zhǔn)備向外環(huán)境排放的廢水。由于 技術(shù)與經(jīng)濟的原因，化工廢水中的微量有機氯污染物實際上并沒有得到有效去除，這些物質(zhì) 排放到環(huán)境中后因為會在生物體中形成積累而對環(huán)境造成較大危害。隨著國家對污染物排放 的控制要求越來越高，研究化工企業(yè)尾水治理技術(shù)顯得尤為重要。人工濕地作為一種污水生態(tài)處理技術(shù)，具有運行費用低、維護管理簡單、對周邊影響小、 可分散化、小型化建設(shè)的優(yōu)點。人工濕地能夠利用基質(zhì)一微生物一植物復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、 化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來 實現(xiàn)對廢水的高效凈化，同時通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進綠色植物生長 并使其增產(chǎn)，實現(xiàn)廢水的資源化和無害化。20世紀(jì)80、 90年代，人工濕地在發(fā)達國家和發(fā) 展中國家的城市生活污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外許多學(xué)者或工程技術(shù)人員經(jīng)過工 藝改進或者與其他系統(tǒng)進行組合后用于農(nóng)業(yè)面源污染、城市或公路徑流等非點源污染的治理。 美國、德國等的一些技術(shù)人員還將其推廣應(yīng)用于處理小城鎮(zhèn)、行政事業(yè)單位和垃圾場滲濾液 處理。近年來， 一些研究開始涉及人工濕地處理工業(yè)廢水，并認(rèn)為人工濕地獨特而復(fù)雜的凈 化機理能夠使其在含重金屬工業(yè)廢水和難降解有機廢水的處理中發(fā)揮重要作用。自70年代中期采用固定化細(xì)胞技術(shù)處理含氰廢水以來，國內(nèi)外學(xué)者在固定化微生物處理 各類廢水方面作了大量的研究。固定化技術(shù)是指將酶、微生物細(xì)胞、動植物細(xì)胞、細(xì)胞器等 生物催化劑用物理或化學(xué)方法限制或定位在某一特定空間，保留其部分催化活性，能被重復(fù) 和連續(xù)使用的一種方法[12〕。固定化生物與固定化生物催化劑的技術(shù)在我國的研究始于20世紀(jì) 70年代，中國科學(xué)院微生物所和上海生物化學(xué)研究所開始了固定化酶的研究工作。1973年， 中國科學(xué)院微生物所固定化酶研究小組首先成功地將黑曲霉葡萄糖淀粉酶進行了固定。70年 代后期，許多研究機構(gòu)相繼開展了固定化酶和固定化細(xì)胞的應(yīng)用研究。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對化學(xué)工業(yè)尾水中的有機氯污染物直接排放可能帶來的環(huán)境風(fēng)險問題，提供一 種固定化微生物-人工濕地處理化工尾水工藝技術(shù)，利用該工藝，可有效降底化工尾水中有機 氯污染物的排放，處理后的污水有機氯化物等特征污染物能達標(biāo)排放并實現(xiàn)廢水的資源化利用。本發(fā)明的目的可以通過以下措放達到一種強化人工濕地污水處理化工尾水的方法，其處理工藝步驟為化工尾水^固定化微生物床^人工濕地_^固定化微生物^_ 出水一種固定化微生物-人工濕地處理化工尾水工藝，該工藝過程包括進水區(qū)、出水區(qū)、固定 化微生物床和人工濕地污水處理區(qū)。進水區(qū)和出水區(qū)設(shè)有多孔磚，實現(xiàn)均勻布水，污水處理 區(qū)底層為防滲層，防滲層上設(shè)有礫石層，礫石層上設(shè)有土壤層。土壤層內(nèi)設(shè)有植物。其中廢水為含有難降解的有機氯污染物的化學(xué)工業(yè)尾水，其C0D濃度為150mg/以下，有機氯污染物的總含量在50mg/L以下。人工濕地水生植物采用的是蘆葦，污水處理區(qū)為復(fù)合垂 直流，垂直流的坡度為2%-4%。蘆葦是一種具有較強耐污能力的水生植物，其根際較為發(fā)達， 微生物種類多、數(shù)量大，能有效降解廢水中的各種有機污染物。用于固定化微生物所采用的膠囊為含有活性炭等強吸附性能的材料，確保對廢水中有機 氯污染物的吸附能力。固定的微生物為經(jīng)過馴化的對有機氯污染物具有較強耐受能力和分解 能力的優(yōu)勢菌群。通過在人工濕地中引入具有特定污染物降解功能的固定化微生物床，可以 明顯提高污染物質(zhì)的降解效果。固定化微生物床采用微膠囊裝載篩選優(yōu)勢微生物，吸附降解 有機氯化物，以改善現(xiàn)有人工濕地污水處理系統(tǒng)處理有機氯化物的狀況，提高有機氯化物吸 附和降解能力。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為人工濕地是針對污水處理而人為建造的生態(tài)系統(tǒng)，其大部分基質(zhì)常年處于污水淹沒狀態(tài)，污水中污染物濃度較高，底部缺氧，降解有機物效率不高。本 發(fā)明在人工濕地污水處理系統(tǒng)中引入固定化微生物床，通過篩選優(yōu)勢菌群，加以固定化，以 創(chuàng)造良好的生化環(huán)境，強化對特征污染物質(zhì)的去除效果。已有人工濕地系統(tǒng)普遍處于嚴(yán)重缺氧及厭氧狀態(tài)，而污水中大部分含氮污染物需通過微 生物硝化、反硝化作用降解去除，其中起硝化作用的硝化細(xì)菌屬好氧微生物。由于人工濕地 的溶解氧濃度較低，嚴(yán)重抑制了氨氮的硝化反應(yīng)過程，使得溶解氧成為濕地脫氮效果欠佳的 限制因素。在固定化微生物強化人工濕地系統(tǒng)中，外加床體與大氣接觸，位于表面，能促進 硝化細(xì)菌的硝化反應(yīng)順利進行，有利于提高濕地脫氮效果。目前的研究認(rèn)為，基質(zhì)吸附是人工濕地的主要除磷方式，植物及微生物對磷的吸收轉(zhuǎn)化 作用都非常小，這就導(dǎo)致在基質(zhì)吸附飽和后人工濕地除磷效果大大下降。在人工濕地中引入 外加床體，控制濕地運行，間歇曝氣，可增強除磷微生物的活性，提高得除磷效果，從而減 輕了介質(zhì)吸附磷的負(fù)擔(dān)，延長了濕地填料的更換周期。由于固定化微生物對特征污染物降解的強化作用，對于處理化工尾水而言，在濕地設(shè)計 時可增大人工濕地的水力負(fù)荷，減小濕地的占地面積。綜上所述，加入固定化微生物床體強化人工濕地，控制運行不僅可以改善人工濕地溶解 氧分布，提高污水處理的效果，尤其是脫氮除磷效果得以改善，保障冬季處理效果，同時還 能延長填料更換周期，減小濕地面積，節(jié)省投資和運行成本。
具體實施方式
下面詳細(xì)的說明僅僅是闡述本發(fā)明的普遍原理，并非限制性的，實際應(yīng)用過程中可能由 于尾水的不同性質(zhì)和處理要求進行合理的調(diào)整和修改。從化工園區(qū)企業(yè)產(chǎn)生的各種廢水經(jīng)廠內(nèi)預(yù)處理后達到集中污水處理廠的接管標(biāo)準(zhǔn)，即 C0D濃度達到500mg/L以下，NH3-N濃度達到50mg/L以下，TP濃度達到3mg/L以下，且有機 氯污染物的濃度在50mg/L以下。進入化工集中區(qū)污水處理廠的綜合廢水采用混凝沉淀-ABR 生物反應(yīng)器-好氧生物流化床-沉淀分離工藝進行處理，C0D濃度達到150mg/L以下，NH3-N濃 度達到15mg/L以下，TP濃度達到lmg/L以下，有機氯污染物的總濃度在25mg/L以下，此即 為化工尾水。化工尾水排入本專利所述固定化微生物-人工濕地處理工藝。尾水首先進入固定化微生 物床A，微膠囊密度為10-20粒/cm3，水力停留時間為3-5小時后可以脫除水中30%以上的C0D 和NH:,-N， 40%以上的總有機氯污染物。經(jīng)固定化微生物床處理后的廢水進入人工濕地進一步處理，廢水在人工濕地中的水力停 留時間為3-5天，水溫應(yīng)不低于l(TC， C0D與NH3-N去除率為70%以上，有機氯污染物的去除 率在90%以上。廢水經(jīng)人工濕地處理后，進入固定化微生物床B， B床的微膠囊密度為5-10粒/cm'i，水力停留時間為1-2小時，C0D與NH3-N去除率為20%以上，有機氯污染物的去除率在30%以上。 化工尾水經(jīng)上述工藝處理后，廢水中的C0D與NHf N總?cè)コ蕿?0%以上，有機氯污染物的去除率在99%以上，從而可以有效控制化工尾水中有機氯污染物對外環(huán)境的影響。
權(quán)利要求
1、一種采用固定化微生物-人工濕地處理化工尾水工藝，其特征在于先將化工園區(qū)綜合廢水經(jīng)活性污泥法處理，處理后的尾水先進入固定化微生物床1進行初步處理，再進入潛流型人工濕地進行深度處理，出水再經(jīng)固定化微生物床2處理，從而達到有效控制化學(xué)工業(yè)尾水中有機氯污染物及COD、N、P的排放。
2、 如權(quán)利要求1所述的廢水處理工藝，其特征在于所述的廢水為含有有機氯污染物的化 學(xué)工業(yè)尾水。
3、 如權(quán)利要求2所述的化學(xué)工業(yè)尾水，其特征在于其化學(xué)需氧量小于150mg/L，總有機 氯污染物含量小于50mg/L。
4、 如權(quán)利要求l所述的固定化微生物技術(shù)，其特征是采用海藻酸鈉、殼聚糖、活性炭等 為材料制備的微膠囊對優(yōu)勢生物群進行固定的。
5、 如權(quán)利要求4所述的固定化微生物床技術(shù)，其特征在于通過水力條件控制使得微膠囊 在水中處于懸浮狀態(tài)。
6、 如權(quán)利要求1所述的人工濕地，其特征在于所述人工濕地污水處理區(qū)為垂直復(fù)合流人 工濕地，垂直流的坡度為2%-4%。
7、 如權(quán)利要求5所述的人工濕地處理技術(shù)，其特征在于所述人工濕地采用礫石、粘土為 填料，以蘆葦為植物床。
8、 、如權(quán)利要求l所述的固定化微生物-人工濕地處理化工尾水工藝，其特征在于該工藝 裝置包括進水區(qū)、出水區(qū)、固定化微生物床和人工濕地污水處理區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固定化微生物-人工濕地處理化工尾水工藝，即化工園區(qū)綜合廢水經(jīng)活性污泥法處理后的尾水進入本工藝裝置達到進一步脫除其中的COD、N、P及各種有機氯污染物的目的。利用固定化微生物技術(shù)將優(yōu)勢菌種固定在微膠囊中，用于降解化工尾水中的有機氯污染物，以改善人工濕地對有機氯污染物的處理效果，增強人工濕地系統(tǒng)對耐有機氯污染物的沖擊負(fù)荷能力，減少有機氯污染物對人工濕地微生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響。本發(fā)明利用了固定化和人工濕地技術(shù)的聯(lián)合作用，強化了污水處理效果，處理后的廢水不僅能達標(biāo)排放，同時減少有機氯污染物對環(huán)境帶來的污染。
文檔編號C02F3/12GK101402489SQ20081023511
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者成 丁, 李朝霞, 楊春生, 金建祥 申請人:鹽城工學(xué)院