一種處理高濃度有機廢水的多級酵母菌低氧處理工藝與方法
2023-06-08 11:58:11
專利名稱：一種處理高濃度有機廢水的多級酵母菌低氧處理工藝與方法
技術領域：
本發明屬於環境工程和廢水處理工程領域，尤其涉及一種處理高濃度有機廢水的多極酵母菌低氧處理工藝與方法。該方法與工藝廣泛適用於包括高油、高鹽、高硫、高氨等在內的不同類型高濃度有機廢水。
背景技術：
由於大量汙水的排放，我國的許多河川、湖泊等水域都受到了嚴重的汙染，水汙染防治已成為我國最緊迫的環境問題之一。根據發生源的不同，水汙染主要分為工業水汙染、城市水汙染和農村水汙染。據預測，當前我國工業廢水佔總汙水量的70％以上，其中高濃度有機廢水如檸檬酸水、澱粉廢水、製糖廢水、釀酒廢水、醫藥廢水(如抗生素廢水)等廢水所含COD濃度極高，達數萬甚至幾十萬mg/L。高濃度有機廢水對環境水體的汙染程度大，是國內外環保研究領域中的熱點課題之一。
厭氧工藝能夠適應較高的有機物濃度，並具有剩餘汙泥產生量少、負荷高、產物可回收等優點，故目前國內外高濃度有機廢水大都採用厭氧工藝，收到了較好的效果，如申請號為200310100513.1，名稱為一體化高濃度有機廢水處理裝置，公開號為CN1541956A的發明專利，它將厭氧折流板反應器、集水沉澱池、好氧反應池、沉澱池依次用折板連通起來組成一種裝置，其獨特的分格式結構及推流式流態使的每個反應器中可以馴化培養出與流至該反應器中的汙水水質、環境條件相適應的微生物群落，有利於發揮厭氧菌群的活性，提高了系統的處理效果和運行穩定性。又如申請號為200510057100.9，名成為一種處理高濃度有機廢水的序批式組合生物膜一體化設備，公開號為CN1699219A的發明專利，它在同一池體內組合兩個淹沒式生物膜反應區，池體中間為厭氧淹沒式生物膜反應區，外圍是好氧淹沒式生物膜反應區，厭氧淹沒式生物膜反應區密閉，兩個反應區內都設置半軟纖維填料，底部設置水下推進器，好氧淹沒式生物膜反應區填料底部設置水下曝氣裝置。此處理設備將現有的生物膜反應器、序批式反應器進行組合優化，並吸收其他汙水處理工藝中的優點集成為一個組合化的處理設備，特別適用於對中小水量、高濃度有機廢水進行處理，可減少佔地面積，減少投資，方便管理，降低運行費用。再如申請號為00131326.6，名稱為垂直折流生化反應器汙水厭氧工藝工藝，公開號為CN1288865A的發明專利，它將垂直折流生化反應器根據汙水種類不同和要求不同而組成厭氧工藝過程，可任意裝填填料，使生物量大大提高，有效的提高了容積負荷，採用了生物氣攪拌及循環吹脫硫化氫工藝，使生化處理效率大大提高並排除了硫化氫的抑制作用，特別是含硫酸鹽及其它硫化物的高濃度有機廢水更具有優越性。
然而，由於厭氧微生物對油份的親和性低，也不能適應過高的鹽度，同時高氮、高硫成分的厭氧產物對厭氧微生物有較高的毒性，等等，因此常規厭氧工藝的應用存在局限性，通常不能用於高油、高氮、高硫、高鹽等類型高濃度有機廢水的直接處理，而需要增加諸如除油、脫氮、脫硫、脫鹽等預處理工序或輔助處理設施(如上述第三個專利中的生物氣攪拌及循環吹脫硫化氫工藝)，這一方面增加了處理成本，另一方面預處理效果極容易影響厭氧工藝的穩定性和效果。
由此可見，當前廢水生物處理技術在處理高濃度有機廢水(尤其是厭氧工藝不能直接處理的高油、高氮、高硫、高鹽型高濃度有機廢水)時距離成本—效果兼顧、適應面廣的要求還有一定距離。開發一種新型的高濃度有機廢水生物處理技術，並使之適應不同廢水類型並具有投資運行成本較低、處理效果較好的特點具有非常現實的意義。
發明內容
本發明針對當前高濃度有機廢水處理技術的現狀，提供了一種與厭氧工藝進水濃度相當但適用面更廣的多級酵母菌低氧處理工藝與方法。通過對廢水處理微生物主體和操作參數等因子的設計與控制，本專利技術能夠直接處理包括高油、高鹽、高硫、高氨等在內的不同類型高濃度有機廢水，COD總去除率達90％以上，可在一定範圍內作為厭氧工藝的替代技術。
本專利發明的特徵在於，根據進水COD水平和出水水質要求，可設計多個運行單元，逐級降低COD水平，最終達到設計出水水質要求。每個運行單元分為兩種運行形式，可分開使用也可交叉使用一種是單一(池或柱)低氧生物反應器，通過控制水力停留時間或稀釋率，使性能優良的酵母菌成為優勢菌群；第二種是低氧生物反應器和沉澱池串連的運行，並將沉澱池的部分汙泥進行回流，通過沉澱池選擇性能優良的酵母菌作為優勢菌群。此外，酵母菌低氧反應器在低氧條件下(溶解氧0-0.5mg/L)運行，通過酵母菌逐級降解高濃度有機廢水中的有機成分，並生成低級有機酸、醇類及其它中間體等產物。
本發明的主要目的在於克服現有生物處理工藝處理某些高濃度有機廢水時存在的缺點，提供一種應用範圍廣、去除率高的高濃度有機廢水處理方法。與現有技術相比本專利技術具有以下優點(1)有機物去除率高本發明採用多極酵母菌低氧處理工藝，能夠逐級去除高濃度有機物，COD去除率可達90％以上。
(2)適應範圍廣本發明適用於包括高氮型、高硫型、高油型、高鹽型等在內的各種類型的高濃度有機廢水。
(3)簡單易行可沿用原有處理設施，在調整工況後投加新菌種，並可根據處理特徵的變化調整操作參數。
(4)剩餘汙泥量少汙泥產量與厭氧工藝相近，遠低於好氧工藝。
附圖1為高濃度有機廢水多級酵母菌低氧處理工藝與方法單個運行單元的一種運行形式——單一酵母菌低氧反應器單獨運行。
附圖2為高濃度有機廢水多級酵母菌低氧處理工藝與方法單個運行單元的一種運行形式——酵母菌低氧反應器與沉澱池串聯運行形式的示意圖。
其中1、2均為低氧反應器 3為沉澱池 4為消泡裝置 5為曝氣頭6為曝氣泵 7為進水泵 8為汙泥泵具體實施方式
以下詳細說明本發明的工作原理和實施方式本發明所述的多級酵母菌低氧處理工藝可以充分利用已有的廢水處理構築物，根據進水COD水平以及出水水質要求設計一個或多個運行單元，逐級降低COD水平，最終達到設計出水水質要求。其中單個運行單元可採用兩種運行形式，圖1為一個低氧反應器單獨運行的形式，首先在反應器中加入相應高濃度有機廢水，再接種酵母菌菌種，在低氧條件下培養至一定微生物量，然後開啟進水水泵7，使高濃度有機廢水進入反應器，通過控制曝氣泵6使反應器1內氧含量在0-0.5mg/L之間，控制水力停留時間，使性能優良的酵母菌成為優勢菌群，對高濃度有機廢水中的有機成分進行降解，生成低級有機酸、醇類及其它中間體等產物。圖2為低氧反應器和沉澱池串連運行的形式，先在低氧反應器2內將酵母菌培養至一定的生物量，然後進水反應，反應器2出水進入沉澱池3，進行泥水分離，沉澱池3內的汙泥通過汙泥泵8進行回流，回流到反應器2內，沉澱池2的出水可進入後續處理工藝或第二級運行單元(應根據出水水質而定)。每種運行形式可單獨使用，也可交叉使用(如低氧反應器1→低氧反應器2→沉澱池3→低氧反應器1)。本專利還在低氧反應器上設有消泡系統5。為縮短微生物培養周期，批量培養過程也可採用好氧條件，所用酵母菌群也可預先篩選獲得。
實施例1某中藥生產工業廢水，其水質特徵如表1所示，為典型的高濃度有機廢水，中藥生產廢水主要來自各車間生產過程中的洗藥、煎煮、瓶罐清洗等工序，另有一部分管道及地面衝洗水、蒸汽冷凝水和離子交換樹脂酸鹼液的中和水等，其水質、水量變化大，且為間歇排放。工程設計廢水處理量一期為750m3/d，二期為1500m3/d。本發明在原有構築物中接種微生物源，批量培養酵母菌，當MLSS達到5g/L後直接通入未經稀釋的該發酵廢水開始連續處理，水力停留時間2-3d，工藝流程為原水→低氧反應器→低氧反應器→後續出處理，經二級低氧反應器後各項出水指標如表1所示。
表1 某中藥生產工業廢水經多級低氧處理前後的指標值
實施例2某玉米酒精生產工藝廢水，以玉米為主要原料，經蒸煮、糖化工藝將澱粉轉化為糖，並經發酵生產酒精，其特徵見表2，為典型的高濃度有機廢水，該廠採用本發明，建成一套生化處理系統並投入試運行，工藝流程為原水→低氧反應器→沉澱池→低氧反應器→沉澱池→後續出處理，系統運行良好，成本較低，各項出水指標如表2所示。
表2 某玉米酒精生產工藝廢水經多極低氧處理工藝處理前後的指標值
實施例3某糖廠生產廢水，其製糖生產的壓粕廢水、濾泥廢水和蒸餾廢水，罐槽和糖包裝袋等的洗滌水，以及綜合利用廢液如糖蜜發酵、酒精蒸餾廢水等，汙染嚴重，且廢水量大，採用的是直流供水系統，每生產1噸糖，約排廢水25噸。採用本發明，工藝流程為原水→低氧反應器→沉澱池→低氧反應器→沉澱池→低氧反應器→後續出處理，廢水水質情況如表3所示。
表3 某糖廠廢水經多極低氧處理工藝處理前後的指標值
權利要求
1.一種處理高濃度有機廢水的多級酵母菌低氧處理工藝與方法，其特徵在於根據進水水平及出水水質設計多級酵母菌低氧處理運行單元，選用性能優良的酵母菌作為微生物主體，在每個生物反應器內控制溶解氧含量為0-0.5mg/L，本工藝能夠直接應用於包括高氮型、高硫型、高油型、高鹽型等在內的不同類型高濃度有機廢水。
2.如權利要求1所述的高濃度有機廢水多級酵母菌低氧處理工藝與方法的多級運行單元，其特徵在於單個運行單元可採用兩種不同的運行形式(1)僅為單個酵母菌低氧反應器，採用比生長速率與水力停留時間(或稀釋率)為運行指標；(2)酵母菌低氧反應器和沉澱池串聯運行，部分底泥返回酵母菌低氧反應器。在多級運行單元中可僅採用其中一種運行方式也交替使用兩種不同運行形式。
全文摘要
本發明基於當前高濃度有機廢水處理技術現狀，提供了一種處理高濃度有機廢水的多級酵母菌低氧生物處理工藝與方法，它選用性能優良的酵母菌作為微生物主體，在生物反應器內控制溶解氧含量為0－0.5mg/L，並根據進水水平及出水水質設計多級運行單元，逐級降低COD水平，最終達到設計出水水質要求。本工藝能夠直接應用於包括高氮型、高硫型、高油型、高鹽型等在內的不同類型高濃度有機廢水，且COD去除率達90％以上。本技術還具有汙泥產量低(遠低於好氧工藝)、處理效率高(容積負荷與與厭氧工藝相當)，簡單易行(可沿用原有的處理設施)的優點。
文檔編號C02F101/30GK1807285SQ200510130318
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月9日 優先權日2005年2月22日
發明者鄭少奎, 楊志峰, 孫晶豔, 張燕燕 申請人:北京師範大學