申请日2014.01.26
公开(公告)日2015.05.20
IPC分类号C02F103/24; C02F9/14
摘要
本发明属于污水处理领域，涉及一种高浓度高氨氮的废水生物处理方法，尤其涉及一种制革废水生物处理系统及其处理方法。本发明制革废水生物处理系统包括顺次连通的一阶段网格曝气池、平流沉淀池、二阶段网格曝气池和辐流沉淀池，其中，所述平流沉淀池底部再通过回流泵连通一阶段网格曝气池进料口，所述辐流沉淀池底部再通过回流泵连通二阶段网格曝气池进料口;本发明处理方法采用两阶段曝气来强化系统的有机降解比例和脱氮功能。本发明处理系统及方法处理效果明显、运行维护方便、能耗低、处理费用小，具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求书
1.一种利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将经预处理的制革废水通入一阶段网格曝气池，与池中的有机降解活性污泥或微生物复合菌剂混合，使废水中菌含量达到2.8~3.2×104CFU/mL，控制溶氧量为0-1mg/L，停留时间为20~30h;然后，处理后的废水进入平流沉淀池进行沉淀;
所述的有机降解性污泥或微生物复合菌剂中含有以下数量份的细菌：芽孢杆菌85~90份、脱氮嗜脂环酸菌4~5份、厚壁杆菌1~2份、气单胞菌1~2份、弗氏柠檬酸杆菌1~2份、琼氏不动杆菌1~2份和海洋细菌成团泛菌1~2份;
(2)平流沉淀池底部沉淀的部分污泥经回流泵抽至一阶段网格曝气池进液口，回流比为90~120%，并将剩余污泥定期排出;
(3)平流沉淀池上部液体进入二阶段网格曝气池，与池中的硝化活性污泥或微生物复合菌剂混合，使废水中菌含量达到2.5~3.0×105 CFU/mL，控制二阶段网格曝气池首端溶氧量1~2 mg/L、末端溶氧量2~3 mg/L、中部溶氧量在首端和末端之间，停留时间12~15 h;然后，处理后的废水进入辐流沉淀池进行沉淀;
所述的硝化活性污泥或微生物复合菌剂中含有以下数量份的细菌：芽孢杆菌63~70份、水莱茵海默氏菌17~19份、肠杆菌3~5份、表皮葡萄球菌3~5份、类产碱假单胞菌1~2份、气单胞菌2~4份和发光细菌1~2份;
(4)辐流沉淀池底部沉淀的部分污泥经回流泵抽至二阶段网格曝气池进液口，回流比为120~160%，并将剩余污泥定期排出;
(5)将辐流沉淀池上清液排出，生物处理完成，进行气浮后即可排放。
2.根据权利要求1所述的利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的芽孢杆菌包括短小芽孢杆菌25~28份、枯草芽孢杆菌23~25份、高地芽孢杆菌18~19份、蜡样芽孢杆菌4~5份、同温层芽孢杆菌3~3.5份、阿氏芽孢杆菌3~3.5份、巨大芽孢杆菌3~3.5份、嗜气芽孢杆菌1~2份、解淀粉芽孢杆菌1~2份和特基拉芽孢杆菌1~2份。
3.根据权利要求1所述的利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的芽孢杆菌包括短小芽孢杆菌14~16份、蜡样芽孢杆菌13~15份、枯草芽孢杆菌9~10份、解淀粉芽孢杆菌6~9份、阿氏芽孢杆菌4~6份、地衣芽孢杆菌3~4份、巨大芽孢杆菌3~4份、苏云金芽孢杆菌3~4份、内生芽孢杆菌1~2份和莫海威芽孢杆菌1~2份。
4.根据权利要求1~3任一项所述的利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于：该生物处理系统包括顺次连通的一阶段网格曝气池、平流沉淀池、二阶段网格曝气池和辐流沉淀池;其中，所述平流沉淀池底部再通过回流泵连通一阶段网格曝气池进料口，所述辐流沉淀池底部再通过回流泵连通二阶段网格曝气池进料口。
5.根据权利要求4所述的利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于：一阶段网格曝气池为网格状多级曝气池，内设3~9个串联处理格，每个处理格的进液口和出液口对角设置，处理格中间设置半墙，半墙高度为处理格墙壁高度的1/3~1/2，半墙使处理格下部分为两个不连通空间;其中，中部处理格内设置组合填料挂膜，各组组合填料挂膜的间距为20~40 cm。
6.根据权利要求4所述的利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于：所述二阶段网格曝气池为网格状多级曝气池，内设一个推流池和与之串联的3~9个串联处理格，每个处理格的进液口和出液口对角设置。
7.根据权利要求6所述的利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于：所述推流池内至少设置一台潜水搅拌器。
8.根据权利要求4所述的利用生物处理系统处理制革废水的方法，其特征在于：所述平流沉淀池的表面负荷为2~3 m3/(m2·h);所述辐流沉淀池的表面负荷为1.0～1.5 m3/(m2·h)。
说明书
制革废水生物处理系统及其处理方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及一种高浓度高氨氮的废水生物处理方法，尤其涉及一种制革废水生物处理系统及其处理方法。
技术背景：
制革废水是目前工业废水中污染最大、最难处理的废水之一。随着经济的发展，皮革工业仍然处于不断扩张的阶段，产生的制革废水严重污染环境。同时，重污染也成为限制皮革工业发展的障碍之一。制革废水的主要特点就是污染物浓度大、成分复杂、含有大量有毒有害物质，一般情况下，皮革废水的污染物初始浓度为COD：10000-20000mg/L、BOD:2000-4000mg/L、氨氮：100-300mg/L、SS：2000-4000mg/L、S2-：40-160 mg/L、Cr:1000-2500 mg/L。皮革的加工过程工艺复杂多样，加工程序繁多，浸酸过程中使用的硫酸铵大大增加了污水中的氨氮含量。在皮革废水生物处理之前通常进行充分的预处理以保证污水适于进行生物处理。常用的生物处理方法有氧化沟法、AO法、完全混合法、接触氧化法、曝气生物滤池等。
氧化沟法是一种在生活污水处理过程中常用的工艺，该法采用表面曝气，水力停留时间和污泥停留时间较长，剩余污泥少，脱氮效果相对较好。但是制革废水的有机物和氨氮浓度通常较高，经预处理后的废水COD在800mg/L以上，氨氮在100mg/L以上，严重超出了氧化沟的水质适应范围。此外，氧化沟采用表面曝气运行，冬天时加剧了温度对微生物活性的限制。
A/O法是在生活污水生物处理和工业废水生物处理中比较常用的方法，该方法的主要优点是操作管理方便，具有一定的脱氮效果，无需营养补充，构筑物少等，目前使用比较普遍。但是A/O的脱氮效果并不稳定，尤其是在冬季气温较低时脱氮效果受到严重的抑制。制革废水的成分复杂，含有大量难以生物降解的有机物，该方法的出水水质中COD和氨氮均难以达标，必须加上深度处理程序才能满足排放要求。
完全混合法、接触氧化法、曝气生物滤池等均在氨氮的脱除方面没有优势，其中，接触氧化法和曝气生物滤池法对进水的要求比较严格，而制革废水是成分复杂的高浓度废水，在使用该种工艺时必须同其他工艺同时使用，以保证系统顺利运行。该处理方法的缺点是出水水质波动大，系统不容易稳定运行。
以上传统的生物处理方法通常不能达到制革废水的排放标准，欲达标排放，需要对生物处理出水进行深度处理。
中国专利CN101941782B公开了一种皮革废水的处理方法，其生物处理系统由厌氧池和好氧池组成，处理过程中在好氧池中投加占池容积1.5~5%的复合微生物，然后再添加池容1~6%的活性炭，最后曝气回流，即可排放。此发明一次性投加复合微生物和活性炭，使好氧池中硝化细菌成为优势菌，COD去除率为80~90%(220~308 mg/L),氨氮去除率为80~90%(1.9~29 mg/L)，仍不符合国家相关标准。
发明内容：
针对现有制革废水的生物处理部分处理效果差、稳定性差、能耗高、运行维护困难的现状，经过试验和实际运行，本发明提出了一种处理效果明显、运行维护方便、能耗低、处理费用小的生物处理系统及其处理方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种制革废水生物处理系统，包括顺次连通的一阶段网格曝气池、平流沉淀池、二阶段网格曝气池和辐流沉淀池，其中，所述平流沉淀池底部再通过回流泵连通一阶段网格曝气池进料口，所述辐流沉淀池底部再通过回流泵连通二阶段网格曝气池进料口。
根据上述的制革废水生物处理系统，一阶段网格曝气池为网格状多级曝气池，内设3~9个串联处理格，每个处理格的进液口和出液口对角设置，处理格中间设置半墙，半墙高度为处理格墙壁高度的1/3~1/2，半墙使处理格下部分为两个不连通空间;其中，中部处理格内设置组合填料挂膜，各组组合填料挂膜的间距为20~40 cm，优选间距为30cm。
根据上述的制革废水生物处理系统，所述二阶段网格曝气池为网格状多级曝气池，内设一个推流池和与之串联的3~9个串联处理格，每个处理格的进液口和出液口对角设置。
根据上述的制革废水生物处理系统，所述推流池内至少设置一台潜水搅拌器。
根据上述的制革废水生物处理系统，所述平流沉淀池的表面负荷为2~3 m3/(m2·h)，优选2.5m3/(m2·h);所述辐流沉淀池的表面负荷为1.0～1.5 m3/(m2·h)，优选1.2 m3/(m2·h)。
一种利用上述生物处理系统处理制革废水的方法，包括以下步骤：
(1) 将经预处理的制革废水通入一阶段网格曝气池，与池中的有机降解活性污泥或微生物复合菌剂混合，使废水中菌含量为2.8~3.2×104 CFU/mL，控制溶氧量为0-1mg/L，停留时间为20~30h，优选24h;然后，处理后的废水进入平流沉淀池进行沉淀;
(2) 平流沉淀池底部沉淀的部分污泥经回流泵抽至一阶段网格曝气池进液口，回流比为90~120%，优选100%，并将剩余污泥定期排出;
(3) 平流沉淀池上部液体进入二阶段网格曝气池，与池中的硝化活性污泥或微生物复合菌剂混合，使废水中菌含量为2.5~3.0×105 CFU/mL，控制二阶段网格曝气池首端溶氧量1~2 mg/L、末端溶氧量2~3 mg/L、中部溶氧量在首端和末端之间，停留时间12~15 h，优选14h;然后，处理后的废水进入辐流沉淀池进行沉淀;
(4) 辐流沉淀池底部沉淀的部分污泥经回流泵抽至二阶段网格曝气池进液口，回流比为120~160%，优选150%，并将剩余污泥定期排出;
(5) 将辐流沉淀池上清液排出，生物处理完成，进行气浮后即可排放。
根据上述的处理方法，步骤(1)污泥或复合菌剂中含有以下数量份的细菌：芽孢杆菌(Bacillus)85~90份、脱氮嗜脂环酸菌(Alicycliphilus denitrificans)4~5份、厚壁杆菌(Firmicutes bacterium)1~2份、气单胞菌(Aeromonas aquariorum)1~2份、弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)1~2份、琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii)1~2份和海洋细菌成团泛菌(Pantoea agglomerans)1~2份。
根据上述的处理方法，所述芽孢杆菌包括短小芽孢杆菌(B. pumilus)25~28份、枯草芽孢杆菌(B. subtilis)23~25份、高地芽孢杆菌(B. altitudini)18~19份、蜡样芽孢杆菌(B. cereus)4~5份、同温层芽孢杆菌(B. stratosphericus)3~3.5份、阿氏芽孢杆菌(B. aryabhattai)3~3.5份、巨大芽孢杆菌(B. megaterium)3~3.5份、嗜气芽孢杆菌(B. aerophilus)1~2份、解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens)1~2份和特基拉芽孢杆菌(B. tequilensis)1~2份。
根据上述的处理方法，步骤(3)污泥或复合菌剂中含有以下数量份的细菌：芽孢杆菌(Bacillus)63~70份、水莱茵海默氏菌(Rheinheimera aquimaris)17~19份、肠杆菌(Enterobacter)3~5份、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)3~5份、类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)1~2份、气单胞菌(Aeromonas aquariorum)2~4份和发光细菌(Photobacterium)1~2份。
根据上述的处理方法，所述芽孢杆菌包括短小芽孢杆菌(B. pumilus)14~16份、蜡样芽孢杆菌(B. cereus)13~15份、枯草芽孢杆菌(B. subtilis)9~10份、解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens)6~9份、阿氏芽孢杆菌(B. aryabhattai)4~6份、地衣芽孢杆菌(B. licheniformis)3~4份、巨大芽孢杆菌(B. megaterium)3~4份、苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis)3~4份、内生芽孢杆菌(B. endophyticus)1~2份和莫海威芽孢杆菌(B. mojavensis)1~2份。
本发明的积极有益效果：
本发明处理系统及方法处理效果明显、运行维护方便、能耗低、处理费用小，具有显著的经济效益和社会效益。本发明系统进水指标：COD不大于1200mg/L，氨氮不大于180mg/L，总铬不大于1.5mg/L，硫离子不大于3mg/L。处理后出水指标：COD不大于80mg/L，氨氮不大于1mg/L，总氮为6-10mg/L。出水水质显著优于国家标准。
(1)第一阶段曝气的主要作用是对有机物的氧化作用，设置软性填料挂膜能提高对污染物的去除能力。低曝气量的状况下降解有机物的功能主要靠兼性菌来完成，较长的水力停留时间和低水平的溶解氧条件下发生一定的水解酸化作用，提高了污水中可降解有机物的比例。
(2)平流沉淀池的表面负荷可取较大的值，这是由于一阶段曝气系统的污水负荷较大，污泥产生量相对较大，不完全沉淀的细碎污泥可以进入二阶段曝气系统，这种运行方式有助于筛选出沉降性能高，活性强的污泥。
(3)第二阶段曝气的主要作用是进行氨氮的硝化分解和硝酸盐、亚硝酸盐的反硝化脱氮。二阶段曝气池的曝气量控制在较低的水平(传统脱氮工艺溶解氧含量3-4 mg/L)，如此保证系统内缺氧和好氧环境的并存，强化污泥或复合菌剂的脱氮功能。
(4)辐流沉淀池进行泥水的分离，辐流沉淀池的表面负荷采用较低的值，以保证沉淀的完全，尽可能减少沉淀出水中悬浮物的含量。
(5)整个系统内的曝气池溶解氧均不能超过3mg/L，曝气过程中由于曝气量较低，部分污泥或复合菌剂沉降在曝气池底部，这并不影响污水的处理效果，反而对污水的净化有一定的促进作用。二阶段污泥或复合菌剂和一阶段不发生掺混，以保证各自独立的功能不受干扰。