專利名稱：有機(jī)廢水處理生物模塊系統(tǒng)及其調(diào)控的制作方法
一、所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于廢水生物處理領(lǐng)域，具體涉及采用生物模塊系統(tǒng)進(jìn)行廢水生物處理以及對系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控的原理及方法。
二、技術(shù)背景長期困擾我國污水處理主要為投資、運(yùn)行費(fèi)用，目前應(yīng)用的傳統(tǒng)的活性污泥法和厭氧—好氧活性污泥法(A/O、AA/O)及衍生的間歇式活性污泥法(SBR法)，一體化活性污泥法(UNITANK)，BIOLAK法，兩段法(AB法)，生物膜法、生物接觸氧化法、氧化溝法、CASS、ICEAS、土地處理系統(tǒng)等工藝和高效厭氧生物反應(yīng)器(UASB、ABR、EGSB、IC等)和BAF、膜生物反應(yīng)器、生物流化床、移動力床生物反應(yīng)器等生物反應(yīng)器，不能方便地根據(jù)廢水水質(zhì)特性選擇適宜的工藝設(shè)備，并對生物處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，造成生物處理系統(tǒng)效率難以充分發(fā)揮、浪費(fèi)投資和耗能等。
其中對各種廢水廣泛適用的生物模塊系統(tǒng)包括高濃度易降解有機(jī)廢水厭氧處理生物模塊、難降解有機(jī)廢水厭氧或兼氧生物催化分解生物模塊、高效好氧處理生物模塊、普通好氧處理生物模塊。在應(yīng)用中根據(jù)廢水水質(zhì)可選擇其中的部分橫塊組合成系統(tǒng)。生物模塊的選擇首先按廢水水質(zhì)，高濃度廢水選擇厭氧生物處理模塊；難降解的中低濃度有機(jī)廢水或含氨氮廢水需脫氮的選擇兼氧生物處理模塊；易生物降解的中低濃度有機(jī)廢水或含氨氮廢水的硝化選擇高速好氧生物處理模塊；對低濃度且降解速度慢的廢水選擇降解速率慢有機(jī)物處理生物模塊。本發(fā)明中模塊按處理難降解大分子生物催化降解為易生物降解的小分子、兼氧生物脫氮、高速好氧去除COD、除磷和難降解低濃度慢速好氧生物處理順序排列。本發(fā)明中微生物的選擇是根據(jù)廢水的水質(zhì)成份，確定主要污染物，按主要污染物為底物和所應(yīng)用的環(huán)境條件(厭氧、兼氧、好氧)選擇商品微生物菌劑，并考慮耦連代謝關(guān)系。
本發(fā)明可以按照廢水水質(zhì)特性在生物處理系統(tǒng)內(nèi)按照廢水處理需要實(shí)現(xiàn)各生物模塊大小、分區(qū)和結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，應(yīng)用功能微生物菌劑及生物固定化技術(shù)強(qiáng)化各生物模塊的處理效能，通過分子生態(tài)學(xué)對生物模塊系統(tǒng)的微生物種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)控，使之充分發(fā)揮微生物的功效和為其生長代謝提供最佳環(huán)境，保持微生物的活性和最大生物量，達(dá)到最佳凈化污染物的目的。厭氧生物處理模塊主要為對高濃度廢水通過厭氧生物處理將有機(jī)物分解為甲烷和水，能耗低；兼氧脫氧反硝化模塊既有反硝化脫氮又有去除部分有機(jī)物；高效好氧生物處理模塊具有COD降解的功能，又有氨氮硝化的功能；降解速率慢有機(jī)物處理生物模塊主要針對快速的設(shè)備設(shè)施，而針對一些污染物難以在高效反應(yīng)器處理，建設(shè)單位根據(jù)污染物反應(yīng)動力學(xué)原理進(jìn)行模塊分區(qū)。
微生物載體、微生物菌劑、處理工藝和反應(yīng)器在一個大的廢水處理池可實(shí)現(xiàn)分區(qū)和組合，在處理池和模塊之間留有一間隙，間隙中放入水，采用池內(nèi)分區(qū)內(nèi)外用水位平衡的原理，在滿足各模塊不變形的條件下，盡量節(jié)省材料，各模塊大小可用分區(qū)的活動模板進(jìn)行調(diào)整，再根據(jù)各生物模塊的水頭損失對進(jìn)水加壓，以滿足廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化的需要，確定生物模塊組合。
本發(fā)明可以通過以下方式得以實(shí)現(xiàn)①根據(jù)廢水的水質(zhì)與處理特點(diǎn)，確定其可生化性和污染物生化反應(yīng)動力學(xué)或通過實(shí)驗(yàn)室小試得到的降解動力學(xué)，確定生物模塊的組成；②根據(jù)所選模塊用活動模板對處理池進(jìn)行分區(qū)；③通過流體力學(xué)計算確定各模塊水頭損失并通過系統(tǒng)優(yōu)化使水力坡度降到最??；④按所選擇的生物模塊性質(zhì)，確定所需提供的微生物最佳生長條件的調(diào)控設(shè)備和儀器；⑤各模塊內(nèi)部加入微生物載體；⑥各模塊加入微生物菌劑，通過生物固定化技術(shù)將功能微生物固定于載體上；⑦廢水處理過程通過控制溶解氧、溫度、pH、堿度、氮、磷等，以及通過對處理系統(tǒng)各生物模塊微生物種群和數(shù)量監(jiān)測，并從外部手段(如改變外環(huán)境條件，添加一些微生物菌劑等)進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到優(yōu)化廢水處理系統(tǒng)的目的。
使用本發(fā)明的廢水處理工程建設(shè)投資比傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備約省35％、運(yùn)行費(fèi)用比傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備約省20％、占地面積比傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備約省80％、能耗比傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備約省30％。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、適應(yīng)性廣、占地省、投資省、運(yùn)行費(fèi)低、剩余污泥少、耐沖擊負(fù)荷、操作方便及運(yùn)行穩(wěn)定，便于推廣應(yīng)用。
2、對強(qiáng)化城市污水脫氮、除磷功能，按功能模塊將新型物化—生物處理集成實(shí)現(xiàn)對高濃度有毒有害難降解有機(jī)廢水的處理等方面具有顯著特點(diǎn)。
該廢水處理生物模塊系統(tǒng)負(fù)荷為2.2kgCOD/m3·d，比傳統(tǒng)活性污泥法提高了約90％；運(yùn)行費(fèi)用估算約為0.15元/m3，比傳統(tǒng)活性污泥法降低了約50％，能耗比傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備約省35％投資估算約為800元/m3·d，比傳統(tǒng)活性污泥法降低了約50％；占地面積約為0.2m2/m3·d，比傳統(tǒng)活性污泥法降低了約10倍；水質(zhì)達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2采用多種生物反應(yīng)器組合技術(shù)，系統(tǒng)為厭氧UASB(使用商品菌劑S-10，臺灣環(huán)琦實(shí)業(yè)股份有限公司)、兼氧ABR(使用商品菌劑M-35)、高速好氧內(nèi)循環(huán)(使用商品菌劑I-60)、降解速率慢有機(jī)物處理生物接觸氧化(使用商品菌劑I-10)4個生物模塊組合于一大有構(gòu)筑物內(nèi)，利用生物自固定化、組合填料固定微生物，處理制藥廢水運(yùn)行數(shù)據(jù)如復(fù)合生物模塊處理制藥廢水運(yùn)行數(shù)據(jù)
該廢水處理生物模塊系統(tǒng)負(fù)荷為厭氧為5.26kgCOD/m3·d，兼氧為0.96kgCOD/m3·d，高速好氧為3.71kgCOD/m3·d，慢速好氧為0.31kgCOD/m3·d總負(fù)荷為2.35kgCOD/m3·d，比傳統(tǒng)方法提高了約90％；運(yùn)行費(fèi)用估算約為0.35元/m3，比傳統(tǒng)方法降低了約50％，能耗比傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備約省40％；投資估算約為1087.5元/m3·d，比傳統(tǒng)方法降低了約40％；占地面積約為0.9m2/m3·d，比傳統(tǒng)方法降低了約80％；水質(zhì)達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)廢水生物處理系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)由厭氧生物處理模塊、兼氧生物脫氮模塊、高速好氧生物模塊和降解速率慢有機(jī)物處理生物模塊四個模塊中的全部或者其中部分模塊組成；每一模塊由分隔的空間組成，模塊內(nèi)部有微生物載體和菌劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢水生物處理系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)中模塊的選擇、每個模塊的大小以及排序是按照廢水水質(zhì)特性和處理工藝而定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢水生物處理系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)中微生物菌劑是根據(jù)主要污染物為底物和所應(yīng)用的環(huán)境條件選擇商品微生物菌劑，并考慮耦連代謝關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢水生物處理系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)與處理池之間留有一間隙，問隙中放入水，根據(jù)池內(nèi)分區(qū)內(nèi)外水位平衡的原理，各模塊大小可用分區(qū)的活動模板進(jìn)行調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢水生物處理系統(tǒng)，其特征是根據(jù)各生物模塊的水頭損失對進(jìn)水加壓，可增加水處理效率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢水生物處理系統(tǒng)的調(diào)控，首先根據(jù)廢水的水質(zhì)與處理特點(diǎn)，確定生物模塊的組成；根據(jù)所選模塊用活動模板對處理池進(jìn)行分區(qū)；通過流體力學(xué)計算確定各模塊水頭損失并通過系統(tǒng)優(yōu)化使水力坡度降到最??；按所選擇的生物模塊性質(zhì)，確定所需提供的微生物最佳生長條件的調(diào)控設(shè)備和儀器；各模塊內(nèi)部加入微生物載體；各模塊加入微生物菌劑，通過生物固定化技術(shù)將功能微生物同定于載體上；廢水處理過程通過控制溶解氧、溫度、pH、堿度、氮、磷等，以及通過對處理系統(tǒng)各生物模塊微生物種群和數(shù)量盟測，并從改變外環(huán)境條件，添加一些微生物菌劑等外部手段進(jìn)行調(diào)控。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢水生物處理系統(tǒng)可應(yīng)用于處理各種有機(jī)廢水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)廢水處理生物模塊系統(tǒng)及其調(diào)控，屬于廢水生物處理領(lǐng)域。針對長期困擾我國污水處理的投資大、運(yùn)行費(fèi)用高的問題，本發(fā)明提出了一種能有效處理有機(jī)廢水的系統(tǒng)，可根據(jù)廢水水質(zhì)選擇生物模塊組成廢水處理生物模塊系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以對生物處理過程進(jìn)行有效調(diào)控。本發(fā)明具有適應(yīng)性廣、占地省、投資省、運(yùn)行費(fèi)低、剩余污泥少、耐沖擊負(fù)荷、操作方便及運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號C02F3/34GK1478733SQ02133670
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者李旭東 申請人:中國科學(xué)院成都生物研究所