申请日2013.07.01
公开(公告)日2014.06.11
IPC分类号C12N1/20
摘要
本发明公开了一种改变微生物质量的污水生物处理方法及装置。所述装置包括进水管、调节池、微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池、二级折流好氧池、出水管等。所述方法是先将微生物改质菌群投入装置中调试，然后将待处理污、废水依次经进水管、调节池、微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池、二级折流好氧池，经一系列生物化学反应处理合格后，由出水管排出。本发明把微生物改质菌种的导入和污、废水处理工艺结合起来，在工程上具有降解有机物能力强、分解彻底、产泥因子小、抗高负荷和有毒物冲击能力强、运行成本低等技术优势。
权利要求书
1.一种改变微生物质量的污水生物处理装置，包括进水管(1)和出水管(7)，其特征在于，所述装置内腔由设于其底部的四块挡板(14)分隔成依次连通的调节池(2)、微生物改质池(3)、缺氧水解池(4)、一级折流好氧池(5)和二级折流好氧池(6);所述微生物改质池(3)内设有速分生化球(11);所述调节池(2)与进水管(1)连通;所述二级折流好氧池(6)与出水管(7)连通;所述一级折流好氧池(5)和二级折流好氧池(6)内部均设有折流板(17)，所述折流板(17)下端设有折板(19)，折板(19)与装置内腔底部之间形成折流通道;所述缺氧水解池(4)内设有组合填料(12);所述二级折流好氧池(6)内设有弹性填料(13)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微生物改质池(3)底部设有穿孔管(15);所述缺氧水解池(4)底部设有推流喷嘴(16);所述一级折流好氧池(5)和二级折流好氧池(6)底部均设有旋流剪切气泡曝气器(18)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括鼓风机(8)、回流泵(9)和原液加投泵(10);所述鼓风机(8)与穿孔管(15)、推流喷嘴(16)及旋流剪切气泡曝气器(18)连通;所述回流泵(9)入口与一级折流好氧池(5)和二级折流好氧池(6)连通，回流泵(9)出口与微生物改质池(3)和缺氧水解池(4)连通;所述原液加投泵(10)与微生物改质池(3)、缺氧水解池(4)、一级折流好氧池(5)及二级折流好氧池(6)连通。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二级折流好氧池(6)出水端底部设有锥斗或斜面。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述锥斗或斜面的坡度为45°。
6.一种基于权利要求1至5任一项所述装置的调试方法，其特征在于，所述方法是将微生物改质菌群投入到权利要求1至8任一项所述的装置中进行装置调试，调试时控制微生物改质菌群培养条件：PH值为6～9，温度为25～35℃，微生物改质池中厌氧微生物DO浓度≤0.5mg/L，缺氧水解池中缺氧微生物DO浓度≤1.0mg/L，一级折流好氧池和二级折流好氧池中好氧微生物DO浓度2～6mg/L，至装置中污泥浓度达到3000～10000mg/L时调试完毕;
其中，所述的微生物改质菌群中包括如下属的微生物：
无苞杆菌属、不动杆菌属、产碱杆菌属、节杆菌属、固氮菌属、芽孢杆菌属、丛毛单苞菌属、棒状杆菌属、黄杆菌属、乳杆菌属、微球菌属、硝化杆菌属、亚硝化杆菌属、硝化刺菌属、假单苞菌属、链霉菌属、铁硫杆菌属、黄单苞菌属;
每克微生物改质菌群中菌落数>10亿个;每1000ml污、废水 中微生物改质菌群的投加量为1～3g。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述微生物改质菌群具体包括如下微生物：Achromobacter nitriloclastes、Achromobacter paraffinoclastus、Acinetobacter bavmannii、Acinetobacter calcoacet、Alcaligenes faecalis、Alcaligenes eutrophus、Arthrobacter paraffineus、Azotobacter agilis、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus polymyxa、Bacillus radicicola、Cellulomonas biazotea、Cellulomonas fimi、Cellulomonas pusilla、Clostridium thermocellum、Comamonas acidovorans、Corynebacterium hydrocarboclastus、Corynebacterium nitrilopgilus、Flavobacterium lutescens、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus bulgaricus、Lactobacillus casei、Micrococcus denitrificans、Nimbospora effusa、Nitrobacter agilis、Nitrobacter europaea、Nitromonas europaea、Nitrosomonas monocella、Nitrosobivrio tenuis、Nitrospina gracilis、Paracoccus denitrificans、Phanerochaete chrysosporium、Phanerochaete sordida、Pseudomonas aeruginosa、Pseudomonas alliicola、Pseudomonas cepacia、Pseudomonasdacunhae、Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas nautical、Pseudomonas polycolor、Pseudomonas stutzeri、Pseudomonas testoteroni、Pyrodictium occultum、Rhodococcus australis、Rhodotorula glutinis、Streptomyces celluosae、Streptomyces diastaticus、Streptomyces griseus、Thiobacillus ferrooxidans、Thiosphaera pantotrpha、Xanthomonas citri、Xanthomonas maltophilia。
8.一种基于权利要求1至5任一项所述装置的污水处理方法，其特征在于，所述污水处理方法先按照权利要求7或8的调试方法对权利要求1至5任一项所述装置进行调试;然后打开进水管，使待处理的污、废水依次经过调节池、微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池和二级折流好氧池后从出水管排除;
装置运行参数如下：
缺氧水解池：温度25-35℃之间，DO≤1.0mg/L，PH≤8.0;
一级折流好氧池：温度在20-30℃之间，DO≤4mg/L，PH≤7.5;
二级折流好氧池：温度在20-30℃之间，DO≤5mg/L，PH>6.3。
说明书
一种改变微生物质量的污水生物处理方法及装置
技术领域
本发明涉及污、废水处理。特别指各种高浓度、高含盐量、高氨氮、难降解、有毒有害工业废水处理的一种能改变微生物质量的污水生物处理装置及方法。
背景技术
生物处理法是利用微生物代谢作用，是污、废水中的有机物和无机微生物营养物转化为稳定无害的物质。生物处理法按是否供氧分为好氧处理和厌氧处理两大类，前者主要有活性污泥法和生物膜法两种，后者包括各种厌氧消化法。
活性污泥法是以活性污泥为主体的污、废水生物处理的主要方法。向污、废水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污、废水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体是由大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离，使污、废水得到澄清，这就是“活性污泥法”。微生物和有机物构成活性污泥的主要部分，约占全部活性污泥的70%以上。活性污泥的含水率一般在98%~99%，具有很强的吸附和降解有机物的能力，可以达到处理和净化污、废水的目的。活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污、废水变成了干净的水。典型的活性污泥工艺由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。
生物膜法是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。相对于活性污泥法来说，在单位体积生物膜中所含的微生物数量更多、比表面积更大。
厌氧微生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解有机物的一种生物处理法。
在现代污、废水处理方法上，主要是根据污、废水的性质和微生物的生长规律，因地制宜地选择上述不同的工艺，并使各单元的新工艺有机地组合，形成一个完整的处理系统。
国内在石油化工、炼油、焦化、纺织印染、合成革、制药、农药、食品、精细化工、煤化工、造纸等行业的高浓度、高含盐量、高氨氮、难降解、有毒有害废水处理中一般采用A/O、A2/O、A/O2等工艺及其变型工艺。其目的就是增加抗水量水质冲击和筛选优势菌种。在生物处理法中，无论工程设计如何复杂多样，确定效率的主要因素是微生物。要提高污、废水处理效果，必须满足二个重要条件：一是增加微生物的数量;二是要改变微生物的质量。以往，水处理工作者在增加微生物数量方面想了很多办法，如在生化反应池中设置各种填料，固定并富集微生物等。在改变微生物质量方面，则需要通过培养、改性、调节、变异等多种手段，培养制造具有催化氧化效率高、专一性强、反应条件温和、环境友好等优势的微生物改质菌种以及相应的处理方法和装置。我国目前在这方面的研究进展不大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供不仅能增加微生物的数量而且能够改变微生物质量的一种能改变微生物质量的污水生物处理装置及方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述装置包括进水管和出水管;装置内腔由设于其底部的四块挡板分隔成依次连通的调节池、微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池和二级折流好氧池;所述微生物改质池内设有速分生化球;所述调节池与进水管连通;所述二级折流好氧池与出水管连通。
所述一级折流好氧池和二级折流好氧池内部均设有折流板，所述折流板下端设有折板，折板与装置内腔底部之间形成折流通道。所述缺氧水解池内设有组合填料。所述二级折流好氧池内设有弹性填料。所述微生物改质池底部设有穿孔管;所述缺氧水解池底部设有推流喷嘴(推流喷嘴的尺寸为DN50×DN25，DN50为短管，长度为300mm;DN25为扩散喷嘴，长度为200mm，N个推流喷嘴的安装间距为500mm);所述一级折流好氧池和二级折流好氧池底部均设有旋流剪切气泡曝气器。所述污水处理装置还包括鼓风机、回流泵和原液加投泵;所述鼓风机与穿孔管、推流喷嘴及旋流剪切气泡曝气器连通;所述回流泵入口与一级折流好氧池和二级折流好氧池连通，回流泵出口与微生物改质池和缺氧水解池连通;所述原液加投泵与微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池及二级折流好氧池连通。所述二级折流好氧池出水端底部设有锥斗或斜面。所述锥斗或斜面的坡度为45°。
本发明还提供了一种基于上述装置的调试方法，所述方法是将微生物改质菌群投入到上述的装置中进行装置调试，调试时控制微生物改质菌群培养条件：PH值为6～9，温度为25～35℃，微生物改质池中厌氧微生物DO浓度≤0.5mg/L，缺氧水解池中缺氧微生物DO浓度≤1.0mg/L，一级折流好氧池和二级折流好氧池中好氧微生物DO浓度2～6mg/L，至装置中污泥浓度(污泥浓度是指污泥混合液所含干污泥的重量，该指标也称为悬浮物浓度MLSS，工程上往往以它作为评价活性污泥量的指标)达到3000～10000mg/L时调试完毕;
其中，所述的微生物改质菌群中包括如下属的微生物：
无苞杆菌属、不动杆菌属、产碱杆菌属、节杆菌属、固氮菌属、芽孢杆菌属、丛毛单苞菌属、棒状杆菌属、黄杆菌属、乳杆菌属、微球菌属、硝化杆菌属、亚硝化杆菌属、硝化刺菌属、假单苞菌属、链霉菌属、铁硫杆菌属、黄单苞菌属;
每克微生物改质菌群中菌落数>10亿个;每1000ml污、废水中微生物改质菌群的投加量为1～3g。
优选地，所述微生物改质菌群具体包括如下微生物：Achromobacter nitriloclastes(无苞杆菌属)、Achromobacter paraffinoclastus(无苞杆菌属)、Acinetobacter bavmannii(不动杆菌属)、Acinetobacter calcoacet(不动杆菌属)、Alcaligenes faecalis(产碱杆菌属)、Alcaligenes eutrophus(产碱杆菌属)、Arthrobacter paraffineus(节杆菌属)、Azotobacter agilis(固氮菌属)、Bacillus amyloliquefaciens(芽孢杆菌属)、Bacillus polymyxa(芽孢杆菌属)、Bacillus radicicola(芽孢杆菌属)、Cellulomonas biazotea、Cellulomonas fimi、Cellulomonas pusilla、Clostridium thermocellum、Comamonas acidovorans(丛毛单苞菌属)、Corynebacterium hydrocarboclastus(棒状杆菌属)、Corynebacterium nitrilopgilus(棒状杆菌属)、Flavobacterium lutescens(黄杆菌属)、Lactobacillus acidophilus(乳杆菌属)、Lactobacillus bulgaricus(乳杆菌属)、Lactobacillus casei(乳杆菌属)、Micrococcus denitrificans(微球菌属)、Nimbospora effusa、Nitrobacter agilis(硝化杆菌属)、Nitrobacter europaea(硝化杆菌属)、Nitromonas europaea、Nitrosomonas monocella(亚硝化杆菌属)、Nitrosobivrio tenuis、Nitrospina gracilis(硝化刺菌属)、Paracoccus denitrificans、Phanerochaete chrysosporium、Phanerochaete sordida、Pseudomonas aeruginosa(假单苞菌属)、Pseudomonas alliicola(假单苞菌属)、Pseudomonas cepacia(假单苞菌属)、Pseudomonasdacunhae(假单苞菌属)、Pseudomonas fluorescens(假单苞菌属)、Pseudomonas nautical(假单苞菌属)、Pseudomonas polycolor(假单苞菌属)、Pseudomonas stutzeri(假单苞菌属)、Pseudomonas testoteroni(假单苞菌属)、Pyrodictium occultum、Rhodococcus australis、Rhodotorula glutinis、Streptomyces celluosae(链霉菌属)、Streptomyces diastaticus(链霉菌属)、Streptomyces griseus(链霉菌属)、Thiobacillus ferrooxidans(铁硫杆菌属)、Thiosphaera pantotrpha、Xanthomonas citri(黄单苞菌属)、Xanthomonas maltophilia(黄单苞菌属)。
本发明还提供了一种基于上述装置的污水处理方法，所述污水处理方法先按照上述调试方法对上述污水处理装置进行调试;然后打开进水管，使待处理的污、废水依次经过调节池、微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池和二级折流好氧池后从出水管排除;
装置运行参数如下：
缺氧水解池：温度25-35℃之间，DO≤1.0mg/L，PH≤8.0;
一级折流好氧池：温度在20-30℃之间，DO≤4mg/L，PH≤7.5;
二级折流好氧池：温度在20-30℃之间，DO≤5mg/L，PH>6.3。
本发明还提供了一种用于污水处理的微生物改质菌群产品，该产品是将如下多种微生物整体包装：
无苞杆菌属、不动杆菌属、产碱杆菌属、节杆菌属、固氮菌属、芽孢杆菌属、丛毛单苞菌属、棒状杆菌属、黄杆菌属、乳杆菌属、微球菌属、硝化杆菌属、亚硝化杆菌属、硝化刺菌属、假单苞菌属、链霉菌属、铁硫杆菌属、黄单苞菌属。
优选地，所述微生物改质菌群具体包括如下微生物：Achromobacter nitriloclastes、Achromobacter paraffinoclastus、Acinetobacter bavmannii、Acinetobacter calcoacet、Alcaligenes faecalis、Alcaligenes eutrophus、Arthrobacter paraffineus、Azotobacter agilis、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus polymyxa、Bacillus radicicola、Cellulomonas biazotea、Cellulomonas fimi、Cellulomonas pusilla、Clostridium thermocellum、Comamonas acidovorans、Corynebacterium hydrocarboclastus、Corynebacterium nitrilopgilus、Flavobacterium lutescens、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus bulgaricus、Lactobacillus casei、Micrococcus denitrificans、Nimbospora effusa、Nitrobacter agilis、Nitrobacter europaea、Nitromonas europaea、Nitrosomonas monocella、Nitrosobivrio tenuis、Nitrospina gracilis、Paracoccus denitrificans、Phanerochaete chrysosporium、Phanerochaete sordida、Pseudomonas aeruginosa、Pseudomonas alliicola、Pseudomonas cepacia、Pseudomonasdacunhae、Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas nautical、Pseudomonas polycolor、Pseudomonas stutzeri、Pseudomonas testoteroni、Pyrodictium occultum、Rhodococcus australis、Rhodotorula glutinis、Streptomyces celluosae、Streptomyces diastaticus、Streptomyces griseus、Thiobacillus ferrooxidans、Thiosphaera pantotrpha、Xanthomonas citri、Xanthomonas maltophilia。
下面结合设计及工作原理对本发明作进一步说明：
本发明的污水生物处理装置包括进水管，调节池，微生物改质池，缺氧水解池，一级折流好氧池，二级折流好氧池，出水管等。
其中，调节池起调节水量，均和水质的作用。
微生物改质池中设有速分生化球，微生物改质池主要起微生物改质、形成生物链和固定高效微生物的作用。
缺氧水解池内设置有组合填料。缺氧水解池的主要起将一些难降解有机物转化为易降解有机物，提高污废水的可生化性以及脱氮的作用。
一级折流好氧池主要起碳化作用。
二级折流好氧池内设置有弹性填料，使水气生物膜得到充分交换，使水中的有机物得到高效处理。
鼓风机的送风管与设置在微生物质改池底部的穿孔管、缺氧水解池底部的推流喷嘴、一级折流好氧池底部的旋流剪切气泡曝气器、二级折流好氧池底部的旋流剪切气泡曝气器连接。主要作用是为各生物反应池提供所需要的氧。
回流泵的入口与一级折流好氧池、二级折流好氧池连接;回流泵的出口与微生物改质池、缺氧水解池连接。主要作用是为微生物质改池提供经反复驯化、筛选后的优势菌群和消化污泥;为缺氧水解池反消化脱氮提供必要的碳源以利生物脱氮。
原液投加泵的出口与微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池、二级折流好氧池连接。主要作用是在调试初期为各生物反应池投加微生物改质菌种原液。
本发明装置的工作过程是：先将微生物改质菌群投入装置中调试，然后将待处理污、废水依次经进水管、调节池、微生物改质池、缺氧水解池、一级折流好氧池、二级折流好氧池，经一系列生物化学反应处理合格后，由出水管排出。
本发明的主要在于通过微生物改质菌群的协同共生作用，大幅提高生化系统的整体效能，尤其可大幅提高对难分解有机组分的分解能力，同时增强其对原污、废水中毒性物质、抑制因子的抵抗能力以及高负荷工况下的抗冲击能力。本装置在调试初期导入微生物改质菌群(只需在调试初期一次性导入，不需要补加)，微生物在污泥中被培养驯化，利用不同细菌间生命活动特点的不同，形成专门的生长环境条件，使仅适应于该条件的微生物菌落旺盛生长，分解不同污染物形成相互依赖的生物链和分解链，突破了常规细菌只能将某些污染物分解到某一中间阶段就不能进行下去的限制。其最终产物为CO2、H2O、N2等，达到污、废水无害化的目的。当系统调试成功后，各生物反应池建立起的高效优质微生物菌种的微生物系统，不仅增加了微生物的数量，而且改变了微生物的数量。
本发明主要用于石油化工、炼油、焦化、纺织印染、合成革、制药、农药、食品、精细化工、煤化工、造纸行业的高浓度、高含盐量、高氨氮、难降解、有毒有害废水处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：把微生物改质菌种的导入和污、废水处理工艺结合起来，在工程上具有降解有机物能力强、分解彻底、产泥因子小、抗高负荷和有毒物冲击能力强、运行成本低等技术优势。