申请日2010.08.27
公开(公告)日2010.12.15
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明是关于一种三相生物流化床反应器处理味精废水的方法，该方法包括如下步骤：将驯化的好氧硝化反硝化菌固定在三相生物流化床的载体上，反应器内的菌种浓度为6.0～8.0g/L;其中，该三相生物流化床反应器三相分离器内的液面高度为150～300mm，外筒的高度与直径之比为6～13，底隙高度为60～70mm;调节味精生产废水浓度，使CODCr低于1600mg，氨氮低于160mg;由蠕动泵将味精生产废水送入三相生物流化床反应器内，进水的水力停留时间为2～7小时，打开空气压缩机对反应器进行曝气，空气流量控制在0.3～0.4m3/h。该方法优化了三相生物流化床法处理味精废水的工艺条件，可以有效提高COD和氨氮的去除速率。
权利要求书
1.一种三相生物流化床反应器处理味精废水的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
将驯化的好氧硝化反硝化菌固定在三相生物流化床的载体上，反应器内的菌种浓度为6.0～8.0g/L;该三相生物流化床反应器的外筒高度与直径之比为6～13，底隙高度为60～70mm;
调节味精生产废水浓度，使CODCr低于1600mg，氨氮低于160mg;由蠕动泵将味精生产废水送入三相生物流化床反应器内，该三相生物流化床反应器中三相分离器底部至的液面高度为150～300mm，进水的水力停留时间为2～7小时，打开空气压缩机对反应器进行曝气，空气流量控制在0.3～0.4m3/h。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤之前包括好氧硝化反硝化菌的驯化步骤：
A.将CODCr约为200mg、氨氮约为20mg的味精废水由蠕动泵送入装有载体的三相生物流化床反应器内，液面没过溢流堰停止进水;
B.打开空气压缩机对反应器进行曝气，空气流量控制在0.3～0.4m3/h;反应器内加入获自味精污水处理厂反应池中的活性污泥，系统中混合微生物的浓度为1.0～1.5g/L;加入缓冲剂调节水中的pH值为7～8，温度在20～30℃，闷曝24～48h;
C.随后排出全部浮泥，反应器开始连续进味精废水，进水的水力停留时间为2小时;最初的1～15天，进水浓度控制在CODCr约为200mg，氨氮约为20mg，随后的60-90天，进水浓度逐渐提高至CODCr约为1600mg，氨氮约为160mg。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高径比为10，液面高度为250mm，底隙高度为63mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流化床反应器总有效容积为25～30L;反应器总高为2800～3200mm;反应区高度为1800～2200mm，反应器直径为130～170mm，内筒高度为1800～2200mm，内筒直径为80～120mm。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述载体占反应器有效容积的5%～8%。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述载体的粒径为0.3～0.45mm。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述载体为研磨陶粒或火山岩。
说明书
三相生物流化床反应器处理味精废水的方法
技术领域
本发明涉及用于进行污水生物处理技术，具体涉及一种三相生物流化床反应器处理味精废水的方法。
背景技术
近年来我国味精行业发展很快，味精产量以每年10%的速度递增，己超过世界产量的70%，技术上有了长足发展，生产成本不断下降，经济效益不断增加，但环境污染问题成为味精行业生存和发展的制约因素。由于味精生产废水的高悬浮物含量、高BOD5、高CODCr、高NH3-N、高Cl-和酸性强等特点，使其处理难度很大。目前采用从发酵废液中提取酵母、高浓废液蒸发制复合肥料、谷氨酸高温连续等电提取等工艺，使味精废水的污染负荷大为降低，但味精生产综合废水的COD和氨氮浓度仍然分别高达2000mg/L和200mg/L，在排放前仍需进一步处理。
生物处理是当今处理有机污染物最有效、最经济的途径和方法。味精生产综合废水的BOD5/CODCr大于0.3，有很好的可生化性，易于生物降解。味精废水的生物处理方法主要有好氧生物处理法、厌氧生物处理法、藻菌共生处理法等。好氧生物处理技术包括：活性污泥法和生物接触氧化法(陶涛，詹德昊，卢秀青等，味精废水治理现状及进展[J]，环境污染治理技术与设备，2002，3(1)：69～72)。
活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在有利于微生物生长的环境条件下和污水充分接触。现今治理味精废水普遍采用的活性污泥法为序批式活性污泥法(sequencing batch activated sludge process)，主要装置是序批式反应器(sequencing batch reactor)，简称SBR法。SBR法具有流程简单，运行灵活，自动化程度高，污泥浓度高，反应期间存在浓度梯度，能加快反应速度抑制污泥丝状菌膨胀等特点。其核心设备是一个序批式间歇反应器，工艺流程如图1所示，SBR整个运行周期由进水、反应、沉淀、出水、闲置5个基本工序组成，在同一个设有曝气和搅拌设备的反应器内依次进行，并可根据不同的处理目的选择相应的操作，可以通过控制曝气时间来实现BOD去除、硝化、磷的吸收，控制曝气或搅拌强度来使反应器内维持好氧、厌氧或缺氧状态，实现硝化、反硝化过程(张统，间歇式活性污泥法污水处理技术及工程应用，化学工业出版社，2002：3～28;王闯，杨海真，顾国维，改进型序批式反应器(MSBR)的试验研究，中国给水排水，2003，19(5)：41～43)。实际运行结果表明该工艺在处理过程中实现生物脱氮是可能的(Andreottoia G，Foladori P，Ragazzi M.On-line Control of a SBR System forNitrogen Removel from Industrial Wastewater.Wat.Sci.Tech.2001，43(3)：93～100)。
生物接触氧化法也称淹没式生物滤池，其是在反应器内设置填料，经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接处，在生物膜的作用下，废水得到净化。生物接触氧化法在运行初期，少量的细菌附着于填料表面，由于细菌的繁殖逐渐形成很薄的生物膜。在溶解氧和食物都充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚。溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，为微生物所利用。但当生物膜达到一定厚度时，氧已经无法向生物膜内层扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌、厌氧菌在内层开始繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断发展厌氧菌。经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体产物的逸出，使内层生物膜大量脱落。在生物膜已脱落的填料表面上，新的生物膜又重新发展起来。在接触氧化池内，由于填料表面积较大，所以生物膜发展的每一个阶段都是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力有利。
生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物滤池法的特点，其技术特性包括：
(1)体积负荷高不受回流污泥的限制，生物膜的浓度较高，一般可达10g/L左右，而普通活性污泥法的污泥浓度为2～3g/L。由于单位体积的生物量多，也就提高了容积的有机负荷。
(2)处理时间短，降低了投资费用，减少了占地面积。
(3)抗冲击负荷能力强由微生物群体组成的生物膜粘附在填料表面上，对水量超负荷运行具有较强抗冲击能力，生物膜受影响小而恢复较快。
(4)污泥产量少终沉池排除的生物膜污泥很少，约占非水流量的0.1%，污泥含水率平均为96.7%，去除1kgCOD的产泥量为0.37～0.42kg，比活性污泥法产泥量少1/3。
(5)易于培菌驯化。
(6)管理简单推流式生物接触氧化法不需要回流污泥设备，在运行过程也没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨胀，故操作比较简单。
该技术用于处理味精废水的不足之处在于废水的停留时间长，容积负荷较低。
内循环三相生物流化床(Internal-Circulation Three-Phase Bio-Fluidized Bed，简称ITFB)是近10年来发展起来的废水生化处理技术，它以砂、活性炭、焦炭一类的较小颗粒为载体填充在床内，载体表面覆盖着生物膜，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态，同时去除和降解有机污染物。如图2所示，反应器主要由曝气区11、反应区12、分离区13和回流区14构成。反应区由同心的内筒和外筒圆柱组成，载体填充在反应器内，微孔曝气装置设在内筒的底部，当压缩空气由曝气装置释放进入内筒(升流筒)时，由于气体的推动作用和压缩空气在水中的裹夹与混合作用，水与载体的混合液密度减小而向上流动，到达分离区13顶部后大气泡逸出，而含有小气泡的水与载体混合物则流入外筒(降流筒)，由于外筒含气量相对减少导致密度增大，因此，混合液在内筒向上流，外筒向下流构成内循环，内、外筒混合液的密度差正是循环流化的动力。
内循环三相生物流化床具有以下优点：
采用小粒径固体颗粒作为载体，且载体在床内呈流化状态，因此其单位体积表面积比其它生物膜法大很多。
由于载体处于循环流化状态，从而大大加快了微生物和废水之间的相对运动，强化了传质作用，同时又可有效地控制生物膜的厚度，使其保持较高的生物活性，污水被处理后经沉降区分离沉降后通过出水堰排出。
生物流化床巨大的比表面积使单位床体的生物量很高，加上传质速度快，废水一进入床内，很快地被混合稀释，所以生物流化床的抗冲击负荷能力较强，容积负荷也较其它生物处理法高。因此，在相同进水浓度下，采用生物流化床技术处理污水，可以使装置的容积大大减小，从而显著降低工程投资及土地占用面积。
由于生物颗粒在床体内不断相互碰撞和摩擦，其生物膜厚度较薄，一般在0.12μm以下，且较均匀。对于同类废水，在相同处理条件下，其生物膜的呼吸率约为活性污泥的两倍，可见其反应速率快，微生物的活性较高，带出体系的微生物较少，污泥的再循环量和再生的生物量少，不会因生物量的累积而引起体系的堵塞，液固接触面积较大，三相分离容易等。
目前，尚未有将三相生物流化床技术应用到味精废水处理中的报道，针对味精废水中高氨氮的特点，三相生物流化床在味精废水净化中的应用技术有待进一步完善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有味精生产废水处理技术的不足，提供一种生化效率高，能耗低，投资和运行成本低的高浓度味精废水的处理方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三相生物流化床反应器处理味精废水的方法，该方法包括如下步骤：
将驯化的好氧硝化反硝化菌固定在三相生物流化床的载体上，反应器内的菌种浓度为6.0～8.0g/L;该三相生物流化床反应器的外筒高度与直径之比为6～13，底隙高度为60～70mm;
调节味精生产废水浓度，使CODCr低于1600mg，氨氮低于160mg;由蠕动泵将味精生产废水送入三相生物流化床反应器内，该三相生物流化床反应器中三相分离器底部至液面的高度为150～300mm，进水的水力停留时间为2～7小时，打开空气压缩机对反应器进行曝气，空气流量控制在0.3～0.4m3/h。
如上所述的方法，其中，在上述步骤之前还可包括好氧硝化反硝化菌的驯化步骤：
A.将CODCr约为200mg、氨氮约为20mg的味精废水由蠕动泵送入装有载体的三相生物流化床反应器内，液面没过溢流堰停止进水;
B.打开空气压缩机对反应器进行曝气，空气流量控制在0.3～0.4m3/h;反应器内加入获自味精污水处理厂反应池中的活性污泥，系统中混合微生物的浓度为1.0～1.5g/L;加入缓冲剂调节水中的pH值为7～8，温度在20～30℃，闷曝24～48h;
C.随后排出全部浮泥，反应器开始连续进味精废水，进水的水力停留时间为2小时;最初的1～15天，进水浓度控制在CODCr约为200mg，氨氮约为20mg，随后的60-90天，进水浓度逐渐提高至CODCr约为1600mg，氨氮约为160mg。
如上所述的方法，其中，该高径比优选为10，液面高度优选为250mm，底隙高度优选为63mm。
如上所述的方法，其中，该流化床反应器总有效容积优选为25～30L;反应器总高优选为2800～3200mm;反应区高度优选为1800～2200mm，反应器直径优选为130～170mm，内筒高度优选为1800～2200mm，内筒直径优选为80～120mm。
如上所述的方法，其中，该载体优选占反应器有效容积的5%～8%。
如上所述的方法，其中，该载体的粒径优选为0.3～0.45mm。
如上所述的方法，其中，该载体可以为研磨陶粒或火山岩。
本发明的有益效果在于：本发明研究了影响三相生物流化床法处理味精生产废水净化效果的几个主要的设备和工艺参数，优化了工艺条件，可以有效提高COD和氨氮的去除速率，COD去除负荷达到10.46(kg/m3·d)，氨氮去除负荷达到0.966(kg/m3·d)。