申请日2016.11.04
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号C12M1/00; C12M1/34; C12M1/04; C02F3/12; C02F3/34
摘要
一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器及利用其处理苯酚废水的方法，它涉及一种生物膜反应器及利用其处理苯酚废水的方法。本发明的目的是要解决现有物理法和化学法处理苯酚废水的成本高，而且会产生二次污染物的问题。反应器包括反应器主体、第一出水管道、进水管道、放空管道、进气管道、回流管道、第一储水箱、第二储水箱、第二出水管道和曝气头;所述的反应器主体包括储水区、填料区和装有菌丝球的反应区。利用反应器处理苯酚废水的方法：向装有菌丝球的反应区中加入活性污泥和负载脱酚菌的菌丝球，向填料区中填充填料层;进水开始后运行反应器，在第二储水箱中得到处理后的水。本发明适用于处理苯酚废水。
权利要求书
1.一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，它包括反应器主体(001)、第一出水管道(005)、进水管道(006)、放空管道(007)、进气管道(008)、回流管道(009)、第一储水箱(015)、第二储水箱(014)、第二出水管道(017)和曝气头(018);所述的反应器主体(001)包括储水区(020)、填料区(002)和装有菌丝球的反应区(016)，且储水区(020)、填料区(002)和装有菌丝球的反应区(016)自上至下依次设置;所述的第一储水箱(015)通过进水管道(006)与装有菌丝球的反应区(016)的下端相连通;储水区(020)通过第一出水管道(005)与第二储水箱(014)相连通;第二储水箱(014)的下端设有第二出水管道(017)，装有菌丝球的反应区(016)通过回流管道(009)及第二出水管道(017)与第二储水箱(014)相连通;所述的装有菌丝球的反应区(016)的底部设有放空管道(007)和进气管道(008)，进气管道(008)连接有曝气头(018);其特征在于，所述的装有菌丝球的反应区(016)内设置有负载脱酚菌的菌丝球，填料区(002)内设有填料层。
2.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的填料区(002)的上方设有盖板(003)，填料区(002)的下方设有布水板(004)，填料区(002)设置在反应器主体(001)的内部自上至下1/4～1/2处。
3.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的进气管道(008)上设有气泵(011)和流量计(012)。
4.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的放空管道(007)上设有阀门。
5.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的进水管道(006)上设有第一蠕动泵(010)，回流管道(009)上设有第二蠕动泵(019)。
6.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的第一出水管道(005)上设有阀门。
7.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的反应器主体(001)的上部设有pH计(013)。
8.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的负载脱酚菌的菌丝球是按以下步骤制备的：
使用蒸馏水对菌丝球冲洗3遍～5遍，将清洗后的菌丝球加入到已培养出脱酚菌的脱酚菌培养基中，再在转速为130r/min～160r/min和温度为30℃的摇床中震荡24h～36h，完成负载：
所述的菌丝球为黑曲霉Aspergillus niger Y3;
所述的脱酚菌培养基为：KH2PO4，0.2g/L～0.6g/L;K2HPO4，1.4g/L～1.8g/L;NH4Cl，0.15g/L～0.5g/L;MgSO4，0.1g/L～0.3g/L;苯酚，0.25g/L～0.75g/L;微量元素，1mL/L～2mL/L;pH=7;
其中，所述的微量元素为：FeSO4，0.2g/L～0.4g/L;CuSO4·5H2O，0.02g/L～0.04g/L;ZnSO4·7H2O，0.1g/L～0.2g/L;MnSO4，0.1g/L～0.25g/L;H3BO3，0.05g/L～0.15g/L;CoCl2·6H2O，0.02g/L～0.04g/L;Na2Mo·2H2O，0.01g/L～0.03g/L。
9.根据权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，其特征在于所述的填料层中的填料为火山浮石或人造棉。
10.利用如权利要求1所述的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器处理苯酚废水的方法，其特征在于利用一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器处理苯酚废水的方法是按以下步骤完成的：
向装有菌丝球的反应区(016)中加入活性污泥和负载脱酚菌的菌丝球，向填料区(002)中填充填料层;进水开始后运行反应器，曝气头(018)进行曝气，回流管道(009)内苯酚废水的回流比为50%～100%，反应器采用连续流模式，溶解氧浓度控制在3mg/L～5mg/L，温度控制在28℃～32℃，pH控制在6.5～7.5，反应器连续运行3天～5天，在第二储水箱(014)中得到处理后的水;
所述的填料层中的填料为火山浮石或人造棉;
所述的活性污泥来源于宜兴市城市污水处理厂;
所述的进水为苯酚废水，苯酚废水中苯酚的浓度为0.5g/L～1g/L。
说明书
一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器及利用其处理苯酚废水的方法
技术领域
本发明涉及一种生物膜反应器及利用其处理苯酚废水的方法。
背景技术
水是所有生物赖以生存必不可少的重要物质，是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源。近些年来，国内工业生产仍然在发展着，相应的废水问题仍然是水处理的重心。工业废水是水域的重要污染源，其有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。据2002年我国行业废水排放情况统计，石油化工、黑色金属冶炼、造纸等三个行业的废水排放量为91.1亿m3，占全国工业废水排放总量的48%，其中，石化废水排放总量达33.7亿m3，占总废水排放量的17.8%。近几年虽然工业废水排放量并未有明显的提高，但这其中的特种污染物对环境带来的影响仍然不可小觑。其中，炼焦、炼油、染化、造纸、医药和化工等工业废水的主要污染物酚类物质是我国以及其他许多国家“水中优先控制污染物黑名单”中的一类重要化合物。
到目前为止，在众多含酚废水处理方法中，认为利用物理法和化学法处理分离化合物成本更高而且会产生二次污染物，而生物降解作为一种环境友好的方法已经受到了广泛的关注。然而，苯酚的高溶解性和毒性会抑制微生物的活性而且会导致反应器的崩溃。因此，目前仍需要大量的研究来探究新型、安全、高效而且便宜的脱酚技术。
发明内容
本发明的目的是要解决现有物理法和化学法处理苯酚废水的成本高，而且会产生二次污染物的问题，而提供一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器及利用其处理苯酚废水的方法。
一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器，它包括反应器主体、第一出水管道、进水管道、放空管道、进气管道、回流管道、第一储水箱、第二储水箱、第二出水管道和曝气头;所述的反应器主体包括储水区、填料区和装有菌丝球的反应区，且储水区、填料区和装有菌丝球的反应区自上至下依次设置;所述的第一储水箱通过进水管道与装有菌丝球的反应区的下端相连通;储水区通过第一出水管道与第二储水箱相连通;第二储水箱的下端设有第二出水管道，装有菌丝球的反应区通过回流管道及第二出水管道与第二储水箱相连通;所述的装有菌丝球的反应区的底部设有放空管道和进气管道，进气管道连接有曝气头;所述的装有菌丝球的反应区内设置有负载脱酚菌的菌丝球，填料区内设有填料层。
利用一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器处理苯酚废水的方法，是按以下步骤完成的：
向装有菌丝球的反应区中加入活性污泥和负载脱酚菌的菌丝球，向填料区中填充填料层;进水开始后运行反应器，曝气头进行曝气，回流管道内苯酚废水的回流比为50%～100%，反应器采用连续流模式，溶解氧浓度控制在3mg/L～5mg/L，温度控制在28℃～32℃，pH控制在6.5～7.5，反应器连续运行3天～5天，在第二储水箱中得到处理后的水;
所述的填料层中的填料为火山浮石或人造棉;
所述的活性污泥来源于宜兴市城市污水处理厂;
所述的进水为苯酚废水，苯酚废水中苯酚的浓度为0.5g/L～1g/L。
本发明的有益效果：
一、本发明中装有菌丝球的反应区内的菌丝球在处理苯酚废水的同时，还能够利用填料区内的填料截留菌丝球和其他功能菌群，甚至在填料区中形成生物膜，有效地提高了菌丝球系统构建效率以及反应器水处理效能，并较好地解决破碎菌丝球上浮影响出水的问题，除此之外，还可在该反应器中将菌丝球作为载体负载功能菌实现废水净化;
二、本发明解决了现有菌丝球反应器容易产生死区，曝气强度和水利强度比较大，反应器内水流模式无法确定，流化床式中菌丝球聚集带来床层崩溃的问题;
三、本发明利用菌丝球负载脱酚菌进行固定化的同时，引入了生物膜系统，提高了脱酚菌的菌量，并较好的解决了菌种流失、酚类废水易使生物系崩溃等问题;同时最终实现活性污泥与菌丝球脱酚菌共存系统，也解决了活性污泥体系中易发生的污泥上浮等问题，可以提高整个系统的运行处理效能;
四、利用本发明中的一种结合菌丝球的组合式生物膜反应器处理苯酚废水，苯酚去除率为大于90%，处理后的出水符合污水综合排放二级标准。
本发明适用于处理苯酚废水。