專利名稱：含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水處理技術領域，具體涉及一種含揮發(fā)性有機物廢水的生物處 理裝置和方法。
背景技術：
化學和石油化學工業(yè)排出各種含揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compound,縮寫VOC)的所謂"點源"廢水，這類廢水含有揮發(fā)性的芳香族化合 物(苯，甲苯，二甲苯和苯酚等，處理過程中易揮發(fā)進入大氣，對廢水處理過 程中的操作人員和周圍民眾的健康構成潛在危害。并且，隨著人們對環(huán)境污染 的越來越重視，對VOC的排放標準要求越來越嚴格，要求開發(fā)新型的含VOC 廢水處理工藝和技術。目前用于處理這類廢水的工藝主要有三大類，即物理 方法，化學和生物化學方法。物理方法如溶劑的蒸發(fā)，萃取，吸收和吸附；化 學方法則主要是各種化學氧化法。相比物理化學法，采用生物方法處理這類有 機廢水則更為經(jīng)濟。
目前含VOC廢水生物處理主要有兩種技術直接法和間接法。直接法是在 廢水中進行生物培養(yǎng)，VOC污染物被微生物直接降解。但是由于廢水中的有機 物容易揮發(fā)，好氧處理過程中一部分VOC隨著曝氣逸散至大氣，造成二次污染； 間接法是先采用某種方式將廢水中的VOC分離出來，然后送入生物培養(yǎng)液中消 耗降解。這種方法同樣存在生物降解率低和排出空氣的VOC濃度高而造成大氣 的二次污染的不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高效徹底降解 含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供一種基于上述裝置的含揮發(fā)性有機物廢水的生物 處理方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn) 一種含揮發(fā)性有機物廢水的生物處 理裝置，包括液相生物流化床和氣相生物滴濾床，所述液相生物流化床的頂端
4與氣相生物滴濾床的底部對接，之間安裝有多孔隔板，所述多孔隔板的孔數(shù)至 少為1個；
所述液相生物流化床和所述生物滴濾床內(nèi)填充有填料，填料表面附有微生
物形成的生物膜；
所述微生物可選用公知的對揮發(fā)性有機物具有降解效果的微生物。 所述液相生物流化床的底部設有進水口和進氣口，所述液相生物流化床的
頂部設有出水口，所述氣相生物滴濾床的頂部設有排氣口。
優(yōu)選地，所述氣相生物滴濾床的填充率為50-80%所述氣相生物滴濾床體積。 優(yōu)選地，所述液相生物流化床內(nèi)安裝有多孔導流筒，所述填料填充于多孔
導流筒內(nèi)。
優(yōu)選地，所述于多孔導流筒的填充率為30-50%所述多孔導流筒體積。 優(yōu)選地，所述填料是復合磁性聚氨酯泡沫載體。
優(yōu)選地，所述液相生物流化床頂部與氣相生物滴濾床通過法蘭盤對接。 優(yōu)選地，所述液相生物流化床的底部設置微孔曝氣系統(tǒng)。 優(yōu)選地，所述氣相生物滴濾床的頂部設置噴淋系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供了一種含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理方法，該方法是將含 揮發(fā)性有機物廢水通過所述裝置，即從底部進水口進入液相生物流化床，停留 8-10小時，被填料上附著的微生物降解，然后經(jīng)所述液相生物流化床的頂部出 水口流出，停留過程產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物氣體進入所述氣相生物滴濾床，繼續(xù) 被填料上附著的微生物降解，處理后的氣體由所述氣相生物滴濾床頂部排氣口 排出。
本發(fā)明裝置的基本作用原理如下含揮發(fā)性有機物廢水從池底部進入，進 入液相生物流化床，床內(nèi)優(yōu)選填充具有強的吸附性能以及其產(chǎn)生的物理、化學 以及生物磁致效應的復合磁性聚氨酯泡沫載體。該載體可以有效地刺激菌群良 性生長代謝，提高污染物的降解速率。液相生物流化床底部安裝穿孔曝氣管之 類的微孔曝氣系統(tǒng)，提供充足的氧氣進行生物氧化反應；液相生物流化床頂部 連接氣相生物滴濾床，該氣相生物滴濾床內(nèi)優(yōu)選填充復合磁性聚氨酯泡沫載體， 該載體傳質(zhì)性能良好、比表面積大、孔隙率高，形成的固定化微生物濾層，運 行過程中不容易堵塞，對揮發(fā)性有機物具有很好吸收及去除效果，且無需循環(huán) 水，含氮、磷的營養(yǎng)液只需定期供給，噴淋次數(shù)少，減少能耗。液相生物流化床中生化降解過程中產(chǎn)生的VOCs進入氣相生物滴濾床后，微生物對其進行進 一歩的降解，從而實現(xiàn)了揮發(fā)性有機物的徹底降解。
本發(fā)明含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置簡單實用，便于運輸安裝。由 于將液相生物流化床和氣相生物滴濾床耦合在一起，既能簡化污水處理設備、 節(jié)約投資，又可節(jié)約國土資源。裝置內(nèi)的復合磁性聚氨酯泡沫載體固定化微生 物有利于提高微生物的活性，增加裝置內(nèi)生物負載量，提卨裝置的處理效率。 因此，本發(fā)明含揮發(fā)性有機物廢水的污水生物處理裝置及工藝日常運行簡單、 處理效果良好、穩(wěn)定、無二次污染，適合高濃度含揮發(fā)性有機物污水的處理。
相對于傳統(tǒng)的生物處理裝置，木發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、 反應器內(nèi)填充復合磁性聚氨酯泡沫載體，產(chǎn)生的物理、化學以及生物磁 致效應，有利于剌激菌群的生長代謝，提高揮發(fā)性有機物污染物的降解效率。
2、 將液相生物流化床和氣相生物滴濾床有機耦合在一起，在高效去除廢水
中揮發(fā)性有機物的同時，將生化過程揮發(fā)出來的氣相中的VOCs同時去除，徹
底消除了含揮發(fā)性有機物廢水處理過程中的二次污染。
3、 液相生物流化床可為氣相生物滴濾床提供氣體預濕和供氧，使滴濾床無
需循環(huán)水，定期供應氮、磷營養(yǎng)液即可，大大減少了能耗。
4、 整個反應器結構緊密，構造簡潔，處理效率高，占地面積小，運行與操 作維護簡單。


圖l為本處理裝置的結構示意圖； 附圖標記說明
1、排泥口； 2、進氣口； 3、進水口； 4、液相生物流化床；5、多孔導流筒； 6、出水口； 7、多孔隔板；8、復合磁性聚氨酯泡沫載體；9、噴淋液入口 ； 10、 排氣口； 11、噴頭；12、氣相生物滴濾床。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
實施例
圖1是本發(fā)明的裝置的一種優(yōu)選形式，液相生物流化床4和氣相生物滴濾
床12對接，之間設置多孔隔板7 (孔數(shù)至少為l個)，經(jīng)法蘭盤固定。液相生物 流化床4的內(nèi)部填充復合磁性聚氨酯泡沫載體8，氣相生物滴濾床12中設有多孔導流筒5 (孔數(shù)至少為1個)，多孔導流筒5也填充有復合磁性聚氨酯泡沫載 體8。復合磁性聚氨酯泡沫載體8的表面固定有降解有機物用的微生物。
液相生物流化床4的底部設有排泥口 1，底部一側設有進氣口2，另一側設 有進水口3，進水口3略高于進氣口2。液相生物流化床4的頂部一側設有出水 □ 6。
氣相生物滴濾床12反應區(qū)的上部的兩側分別設置排氣口 10和噴淋液入口 9，噴淋液入口 9處設置噴頭11。
圖1所示裝置的運行過程及原理是含揮發(fā)性有機物廢水通過水泵進入液 相生物流化床4下部的進水口 3，為了曝氣均勻，反應器底部設置穿孔曝氣管2， 復合磁性聚氨酯泡沬載體8填充于多孔導流筒5內(nèi)，載體為10mmS左右塊狀， 在水中為懸浮狀。污水自下而上逆向流動、溢流到出水口 6流出。液相生物流 化床4頂部與氣相生物滴濾床12通過法蘭盤對接，兩個反應器之間安裝有多孔 隔板7，孔徑為2-3mm，床內(nèi)填充有10mm3塊狀復合磁性聚氨酯泡沫載體8， 液相生物流化床4處理過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物通過多孔隔板7進入氣相生 物滴濾床12中，被磁性聚氨酯填料上固定的微生物降解后，從頂部排氣口 10 排出。營養(yǎng)液則定期通過噴淋液入口 9處的噴頭11定期噴灑，多余的營養(yǎng)液通 過多孔隔板7進入液相生物流化床4。液相生物流化床4產(chǎn)生的污泥則定期通過 流化床底部的排泥口l排出。
在一種具體的實施方案中，上述含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置由有 機玻璃制成，其中反應器直徑為13cm,高120cm，其中液相生物流化床4的有 效體積為12L，內(nèi)距離底部3cm處安裝多孔導流筒5，其直徑為8.5cm,高75cm， 壁上開孔直徑為l.Omm，開孔率為50%,多孔導流筒5中投加30% (30-50%為 優(yōu)選的比例，可視情況調(diào)整)體積的復合復合磁性聚氨酯泡沫載體8 (密度為 0.024g.cm-3，開孔率90%，平均孔徑為200|mi，比飽和磁化強度為2.14 emu/g， 大小為10mm4央狀)。距離流化床頂部10cm處對接氣相生物滴濾床12，氣相生 物滴濾床12有效為體積為3L，裝填70%體積(50-80%為優(yōu)選的比例，可視情 況調(diào)整)的復合磁性聚氨酯泡沫載體8 (密度為0.024gxm'3，開孔率90%，平均 孔徑為20(Him，比飽和磁化強度為2.14emu/g，大小為10mn^塊狀)，將營養(yǎng)液 (組成為K2HP04.H20, 10.8mg/L; Na2HP(V 12H20, 1.67 mg/L; KH2P04， 0.42 mg/L; (NH4)2S04， 20mg/L; MgS04， 0.67mg/L; CaCl2,0.36mg/L; FeCl3.6H20，0.25mg/L; MnS04-H20， 0.39mg/L; ZnS04-H20, 0.42mg/L; (NH4)6Mo7024-4H20， 0.34mg/L， pH=7.0)通過噴淋液入口 9處的噴頭11按照每隔2h噴淋一次，每次 10ml的頻率定期噴灑。采用"悶曝法"進行微生物的固定化，將甲苯降解菌SI (Bacillus cereus SI)接種到復合磁性聚氨酯泡沫載體8上，分別投加至多孔導 流筒5和氣相生物滴濾床12內(nèi)，控制氣速1.0mVh，進行悶曝。悶曝期間，反應 器不進水也不出水，24h后換總體積的1/3的廢水，然后重新投加甲苯廢水，同 時接種甲苯降解菌Sl (Bacillus cereus SI )，悶曝2周天后，開始控制進水流量 l.OL/h向反應器通入50mg/L的甲苯廢水，停留時間為8-10h，檢測反應器出水 的甲苯濃度為0.02mg/L，出氣口甲苯及其他揮發(fā)性有機物均未檢出。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置，其特征在于包括液相生物流化床和氣相生物滴濾床，所述液相生物流化床的頂端與氣相生物滴濾床的底部對接，之間安裝有多孔隔板；所述液相生物流化床和所述生物滴濾床內(nèi)填充有填料，填料表面附有微生物形成的生物膜；所述液相生物流化床的底部設有進水口和進氣口，所述液相生物流化床的頂部設有出水口，所述氣相生物滴濾床的頂部設有排氣口。
2、 根據(jù)權利要求1所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置，其特征 在于所述氣相生物滴濾床的填充率為50-80%所述氣相生物滴濾床體積。
3、 根據(jù)權利要求1所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置，其特征 在于所述液相生物流化床內(nèi)安裝有多孔導流筒，所述填料填充于多孔導流筒 內(nèi)。
4、 根據(jù)權利要求3所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置其特征在 于所述于多孔導流筒的填充率為30-50%所述多孔導流筒體積。
5、 根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝 置，其特征在于所述填料是復合磁性聚氨酯泡沫載體。
6、 根據(jù)權利要求1所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置，其特征 在于所述液相生物流化床頂部與氣相生物滴濾床通過法蘭盤對接。
7、 根據(jù)權利要求1所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置，其特征 在于所述多孔隔板的孔數(shù)至少為1個。
8、 根據(jù)權利要求1所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置，其特征 在于所述液相生物流化床的底部設置微孔曝氣系統(tǒng)。
9、 根據(jù)權利要求1所述的含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置，其特征 在于所述氣相生物滴濾床的頂部設置噴淋系統(tǒng)。
10、 一種含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理方法，其特征在于是將含揮發(fā) 性有機物廢水通過權利要求l-9任一項所述裝置，即含揮發(fā)性有機物廢水從底 部進水口進入液相生物流化床，停留8-10小時，被填料上附著的微生物降解， 然后經(jīng)所述液相生物流化床的頂部出水口流出，停留過程產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物氣體進入所述氣相生物滴濾床，繼續(xù)被填料上附著的微生物降解，余氣由所述氣相生物滴濾床頂部排氣口排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含揮發(fā)性有機物廢水的生物處理裝置及方法，該裝置的主要部分由液相生物流化床耦合氣相生物滴濾床組成，液相生物流化床內(nèi)安裝多孔導流筒，筒內(nèi)填充有復合磁性聚氨酯泡沫載體，底部安裝微孔曝氣系統(tǒng)，提供充足的氧氣進行生物氧化反應；氣相生物滴濾床內(nèi)填充復合磁性聚氨酯泡沫載體，對生化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物進行進一步的降解，從而實現(xiàn)了揮發(fā)性有機物的徹底降解。利用該裝置處理污水的效率高、處理出水水質(zhì)達到國家一級排放標準，同時也消除了生化過程中揮發(fā)性有機化合物對大氣的污染。本發(fā)明裝置簡單、占地少、投資小、處理效率高且能耗低，適合于含揮發(fā)性有機物廢水的處理及回用。
文檔編號C02F3/00GK101481171SQ200910036900
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權日2009年1月22日
發(fā)明者萬順剛, 傅家謨, 周林成, 安太成, 李桂英 申請人:中國科學院廣州地球化學研究所