用於預處理高濃度有機廢水的方法和裝置的製作方法
2023-06-02 12:32:21
專利名稱：用於預處理高濃度有機廢水的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於預處理高濃度有機廢水的方法和裝置；更具體地，本發明涉及高濃度有機廢水預處理的裝置及其方法，用於以高出常規生物處理裝置10倍以上的負載率(loading rate)生物預處理產生於不同工業車間的高濃度有機廢水。
2.背景技術產生於不同工業車間的高濃度有機廢水不僅含有高濃度的有機物，而且是強酸性的或強鹼性的，或者含有高鹽分。在大部分情況下，該有機物是毒性物質如苯酚和福馬林。因此，不能簡單地應用生物方法來處理高濃度有機廢水。一般，通過物理化學方法預處理高濃度有機廢水，然後棄去或通過生物方法另外處理。
對於物理化學方法，有焚化、臭氧處理、芬頓試劑氧化、蒸發和冷凝，以及海洋處置，它們的特徵如下表1所示。
焚化的優點在於它可以最大可能地氧化有機物而不管是何種有機物。然而，它的缺點是難以維護和控制設備，引起二次環境汙染，以及大量的投資和高的燃料操作成本。
臭氧處理是在輔助的基礎上使用的，因為它不能完全氧化有機物。臭氧處理的缺點在於它對健康有害。芬頓試劑氧化的優點在於它僅需要少量的初期投資，但它的缺點是對有機物的氧化能力弱，且需要較高的化學品費用。
蒸發和冷凝比焚化需要的設備小，但要求大量的初期投資和昂貴的燃料操作成本。它還有一個問題是還須考慮濃縮的廢溶液。
最後，海洋處置對於環境保護是不合意的，它在將來有望被法律禁止。
這些物理化學方法的特徵列在下面的表1中。表1
在上面描述了處理從各種工業領域產生的高濃度有機廢水的常規方法的優點和缺點。
從現在開始，將描述在工業領域中使用的一般生物廢水處理的特點，以便理解為什麼生物方法不能用於處理高濃度有機廢水，雖然它是最經濟的和環境友好的方法。
通常，根據是否涉及到氧氣，生物方法可以分為需氧法和厭氧法。
首先，在容積負荷(space loading)為1～5kg-CODcr/m3·天(比需氧法高一點)下進行厭氧法，並且在大多數情況下將其用作需氧法的預處理。厭氧法的問題是進行試操作耗時很長並且難以操作。此外，它的缺點是一旦出現問題，需要很長的時間恢復微生物的活性。由於這些不利之處，厭氧法很少應用於工業領域。即使得到應用，操作速率和處理效率也是低的。
另外，標準活性汙泥法是需氧法的代表性方法。在0.5～1.5kg-CODcr/m3·天的容積負荷下進行活性汙泥法。在低容積負荷下運行需氧法是因為微生物需要處理溶解在曝氣槽的廢水中的有機物，且微生物應容易沉澱，從而在沉降槽，即澄清器中形成微生物汙泥。
具體地，大多數溶解在廢水中的有機物主要被在曝氣槽中的細菌分解。由於細菌非常小同時生長速度快，因此它們在沉降槽中不容易沉澱。在沉降槽中未沉澱的細菌成為流出物的懸浮固體(SS)。在化學需氧量(COD)分析中檢測該懸浮固體，其成為不能滿足法定的流出物水質規定的原因。為了易於在沉降槽中沉澱微生物，微生物應彼此凝結在一起形成大的絮凝物。該過程只有在原生動物掠食生活在一起的細菌即初級分解體時才會進行，從而形成合適的食物金字塔。當在高容積負荷下將有機物供給常規的標準活性汙泥處理時，初級分解體即細菌繁殖，最終微生物生態體系瓦解。這妨礙了絮凝物的形成並減少了沉澱。從而，將汙泥從沉降槽中洗去，水質下降。與本發明有關的現有技術包括韓國專利申請Nos.94-10644、94-26957、90-13436、96-1783、96-28418和97-11980。
如上所示，處理高濃度有機物的常規物理化學方法都有它們各自的問題，作為最經濟和環境友好的方法的生物方法因容積負荷低幾乎不能應用。因此，需要開發能解決這些問題的新的生物方法。
發明內容
本發明的發明人在廣泛研究和現場應用之後證實本發明提出的方法和裝置可以在比常規需氧生物處理方法高出10倍以上的負載率下處理高濃度有機廢水。基於該技術完成了本發明。具體地，本發明提出了快速和精確檢測微生物活性的方法及其體系來處理含有有毒物質的高濃度廢水。
因此，本發明的目的是提供在高負載率下處理高濃度有機廢水，特別是處理含有有毒物質的高濃度廢水的生物廢水處理方法，而該方法僅需要少量投資和操作成本，並且不引起二次環境汙染。
本發明的另一個目的是提供實施該方法的廢水處理裝置。
本發明的其它目的和優點將在下面的描述中提供並通過優選實施方案的描述變得顯而易見。另外，這些目的和優點可以由請求保護的設備及其組合實現。
根據本發明的一個方面，提供了預處理高濃度有機廢水的方法，包括以下步驟a)在反應槽中接種需氧微生物和向反應槽充氣，同時保持廢水的溫度為28～45℃，且溶解氧為0.5～3ppm；b)將反應槽的處理廢水輸送至沉降槽中，將沉降的微生物汙泥送回反應槽並排出上清液；c)通過間歇地向沉降槽充氣，防止微生物的厭氧消化；d)在連續供應廢水至反應槽時切斷廢水，並通過跟蹤反應槽中溶解氧的濃度檢測微生物的活性；以及e)基於對微生物活性的檢測結果控制廢水的流量。
根據本發明的另一個方面，提供了預處理廢水的裝置，包括用於容納廢水並使用需氧微生物處理廢水的反應槽；將空氣供給反應槽的鼓風機；用於由鼓風機供給的空氣形成細小氣泡的氣泡擴散器；裝配在反應槽的外部並防止廢水溫度因反應槽中微生物的代謝熱而升高的換熱器和冷卻塔；用於接收反應槽的處理水，沉降微生物汙泥，將微生物汙泥送回反應槽，以及排出上清液的沉降槽；和用於監測並控制所有上述設備的計算機控制單元。
該用於自動測量反應槽中微生物活性的方法不要求取樣，而且根本不會影響操作。另外，由於該技術可以精確並快速地檢測微生物的活性，因此它對於高負載率下處理含有有毒物質的廢水非常有用。簡要描述本發明中提出的微生物活性檢測方法，存在於反應槽中的需氧微生物利用溶解在廢水中的氧，分解連續流入的高濃度廢水。為使其發生，溶解氧的濃度應該保持在預定的範圍內。通過考慮該原理開發了此微生物活性檢測方法。在實際操作中，可以斷定當曝氣速率和廢水流量穩定時，溶解氧的濃度得以保持，並且溶解氧的濃度根據流量和廢水濃度而變化。當廢水流入負荷(inflow load)不變時，溶解氧的濃度的變化意味著微生物的活性發生變化，該流入載量等於流量×濃度。本發明的裝置通過在操作時自動切斷廢水流量並跟蹤溶解氧的濃度實現了檢測微生物活性的程序。當廢水流入並保持溶解氧的濃度不變時，然後突然切斷廢水，不再消耗用於廢水分解的氧，從而溶解氧的濃度急劇增加。這意味著微生物的活性處於良好的狀態。如果即使在切斷廢水時，溶解氧的濃度仍不增加，則意味著在反應槽中有許多未處理的有機物並且微生物的活性不好。在本發明中將這一系列的操作稱為進料切斷法(Feed Cut process)。該方法包括切斷廢水、跟蹤溶解氧的濃度、檢測微生物活性，以及基於微生物的活性實施對策，該方法可以具體表現為計算機控制單元的程序並可以自動運行。
通過參考附圖詳細描述示範性實施例，本發明的上述和其它特徵和優點將會更加顯而易見，在附圖中圖1是根據本發明的一個實施方案的廢水預處理裝置的示意圖；
圖2是LG Methyl Methacrylic Acid(MMA)公司的Yeosu車間安裝的廢水預處理裝置的應用實例的框圖；和圖3是在進料-切斷法中溶解氧的變化曲線圖。
具體實施例方式
從下面參考附圖對實施方案進行的描述中，本發明的其它目的和方面會變得顯而易見。在本說明書和權利要求書中使用的術語和措詞不應理解為受限於常規含義和字典中的含義，而應理解為基於本發明人可以適當定義術語的概念以便最好地說明他/她的發明的原則，符合本發明的技術概念和範圍的含義和概念。在本發明中描述的實施方案和結構只是本發明的優選實施方案，它們不代表本發明的所有技術概念和範圍。因此，應該認識到可以有多種等同方案和改進方案來代替它們。
圖1是根據本發明的一個實施方案的廢水預處理裝置的示意圖。
參考圖1，本發明的廢水處理裝置包括快速生物反應器(QBR)100，即反應槽；快速澄清器(QCF)200，即沉降槽；以及控制整個體系的計算機控制單元300。更具體地，廢水處理裝置包括QBR 100；用於給QBR 100供氣的鼓風機110；用於由鼓風機110提供的空氣形成細小氣泡的QBR氣泡擴散器120；用於分別防止因QBR 100中的代謝熱引起溫度升高的換熱器151和冷卻塔152；用於將QBR 100的微生物溶液送至換熱器151的微生物循環泵151a；用於將冷卻塔152的冷卻水送至換熱器151的冷卻水循環泵152a；裝配在QBR 100中的pH傳感器131、溶解氧傳感器132、溫度傳感器133和氣泡傳感器134；用於基於pH傳感器131的測量結果將QBR 100的pH自動控制在合適範圍的酸槽141和鹼槽142，及酸泵141a和鹼泵142a；用於存儲微生物繁殖所需的營養物質的營養物槽143和營養物泵143a；用於根據氣泡傳感器134的信號除去QBR 100中的泡沫的消泡劑槽144和消泡劑泵144a；用於沉澱從QBR 100輸送的廢水中的汙泥的QCF 200，即沉降槽；用於將QCF 200中沉澱的汙泥送回至QBR 100的汙泥返回泵230；用於收集QCF 200的微生物汙泥至底部中央的刮刀220，用於向QCF 200曝氣的QCF氣泡擴散器210；用於監測和控制整個體系的計算機控制單元300。
下面參考圖1描述本發明的廢水處理方法。廢水流入QBR 100中並保留預定的時間。QBR 100中存在的微生物分解和氧化溶解在廢水中的有機物並進行繁殖。由於通過鼓風機110和QBR氣泡擴散器120供給空氣，QBR100被強烈曝氣。曝氣不僅提供微生物氧化有機物需要的氧，而且使整個QBR 100均一化。在此，曝氣速率保持在使溶解氧(DO)的濃度為0.5～3ppm。這是因為如果溶解氧的濃度太高，則相對於鼓風機110的工作能力，氧的利用效率下降，這是不經濟的。相反，如果溶解氧的濃度太低，QBR 100缺少微生物分解有機物需要的氧，從而降低了廢水處理的效率。
在QBR 100中，通過微生物的氧化作用，有機物轉變為二氧化碳、水和微生物汙泥。當因高的容積負荷導致QBR 100中的溫度升高時，將反應的部分廢水送至換熱器151冷卻下來，然後送回QBR 100，從而防止溫度過分增加。在此，QBR 100中的微生物溶液保持在28～45℃。當溫度太低時，微生物活性下降，從而廢水處理效率下降。相反，如果溫度太高，微生物活性急劇下降，並且微生物逐漸消亡。
將QBR 100中處理過的廢水和微生物汙泥一起輸送至QCF 200，並在QCF 200中分離為汙泥和上清液。在QCF 200的下部收集以汙泥的形式沉澱在QCF 200中的微生物並通過汙泥返回泵230送回QBR 100，或者可打開閥門放出。返回的微生物參與QBR 100中的廢水分解處理，在汙泥消化槽中或常規標準活性汙泥槽中消化放出的微生物。排出上清液用於下一步處理，也就是，將其排放至標準活性汙泥槽450。
通常，由於QBR 100的混合液懸浮固體(MLSS)適合為10,000～17,000ppm，因此如果MLSS太高，QCF 200的排放量就會升高。相反，如果MLSS太低，則不進行排放，需通過增加返回量進行操作。本發明的QCF 200採用QCF氣泡擴散器210，具有不同於分離成處理水和微生物汙泥的一般功能的曝氣功能，它不同於常規標準活性汙泥處理的沉降槽。
流入QCF 200的空氣通過來自鼓風機110的管道，分支進入QBR 100。使用由氣壓或電操作的閥門211控制QCF的曝氣時間。優選一天中每30分鐘進行一次曝氣，在計算機控制單元300中控制頻率數量和時間。相比於常規標準活性汙泥處理，QCF 200中的MLSS是高的，微生物的活性和溫度也是高的。由於溫度高，從QBR 100輸送到QCF 200的微生物溶液可以很容易地在QCF 200中形成厭氧環境。在此，對QCF 200曝氣，防止進行厭氧反應並使微生物在厭氧環境中不被消化。在此，優選在QCF 200中溶解氧的濃度為3～7ppm。
其時，在操作期間，運行上述程序，即通過自動切斷廢水流量並跟蹤溶解氧的濃度來檢測微生物活性。當廢水流入且溶解氧的濃度保持不變，然後突然切斷廢水時，不再消耗用於廢水分解的氧，從而溶解氧的濃度快速增加。這意味看微生物的活性處於良好的狀態。如果即使在切斷廢水時，溶解氧的濃度仍不增加，則意味著在反應槽中有許多未處理的有機物並且微生物的活性不好。圖3示出了當微生物處於良好狀態時，基於進料切斷法的溶解氧的濃度的典型變化。如果微生物的活性低，即使進行進料切斷法，從正常操作的溶解氧濃度(DOn)增加溶解氧的濃度也要花費很長時間(t-lag)，而且峰值處的溶解氧的濃度(DOp)變低。
如果DOp降至低於操作者制定的水平，或者增加溶解氧的濃度使其高出正常操作時溶解氧的濃度(DOn)1.0要花費很長時間(t-lag)，則計算機控制單元300的程序測定微生物活性下降，藉助聲音或圖像信號發出警告，並自動控制廢水流量。
基於由進料切斷法檢測的微生物活性，控制廢水的流量以進一步提高廢水處理效率。通過計算機控制單元300的程序自動進行該處理。
與常規生物方法，即常規標準活性汙泥處理不同的是，本發明的技術可以在5.0～15kg·CODCr/m3·天的高容積負荷下處理有機物。
本發明的裝置可以在高容積負荷下處理有機物的原因如下。
首先，為了增加空氣供應能力，增加了鼓風機的工作能力和氣泡擴散器的數量。
其次，本發明的裝置包括在常規生物反應槽中不存在的換熱器和冷卻塔作為獨立的冷卻設備。由於當廢水含有高負載率的有機物時，在反應槽中產生大量的代謝熱，使用換熱器和冷卻塔防止微生物的活性因溫度升高而降低。
第三，本發明提出了精確和快速檢測微生物活性的方法來處理含有有毒物質的高濃度廢水，並且可以自動測量微生物的活性。本發明實現了根據測量的微生物活性自動控制廢水流量的功能。
以下示範性實施例進一步詳細說明了本發明，但應認為它們不限制本示範性實施例1
將本發明應用於在Ansan，Gyeonggi-do的Kangnam Chemical Co.，Ltd產生的高濃度廢水中。表2示出了該高濃度廢水的基本特性。表2
為了選擇能夠最佳分解廢水中所含的有機物的微生物，在該公司擁有的200種微生物中選擇了15種能夠分解佔據廢水最大部分的酚類化合物的微生物。在此製備含有氮、磷和礦物質的基本培養基(Minimal media)，然後向其中加入廢水和水，使CODcr濃度為2,000ppm。接著，向溶液中加入由Difeco公司製造的Bacto-Agar商品瓊脂。殺菌並固化帶有瓊脂的基本培養基，從而形成固體培養基(solid media)。然後在固體培養基上劃線培養所選擇的15種能夠很好地分解苯酚的微生物。在30℃下在恆溫培養器中培養用15種微生物劃線培養的固體培養基48小時，比較在固體培養基上形成的菌落的大小。結果包括4種微生物生長快速，以至於形成了直徑為3mm的大菌落，而其它生長緩慢，以至於形成了直徑小於1mm的小菌落，或者根本不形成菌落。
在此製備含有氮、磷和礦物質的基本培養基，然後向其中加入廢水和水，使CODcr濃度為2,000ppm。隨後，將前面的固體培養基實驗中選出的4種微生物接種到該液體培養基中，放入燒瓶並在振蕩培養器中於30℃下進行培養。接種之後，每24小時對液體培養基取樣用於COD分析以觀察處理率。72小時後，液體培養基顯示出91～94％的相似處理率。另外，當同時接種該4種微生物並在相同的條件下進行相同的實驗時，在72小時後處理率為96％。簡而言之，在將4種微生物混合併一起使用時比單獨使用它們的處理率高。
基於上述實驗得到的結果，將本發明提出的包括550m3的QBR的有機廢水預處理裝置應用於Kangnam Chemical公司的Ansan工廠。如表2所示，流量負荷(flow load)為7,590kg-CODcr/d，反應槽的大小為550m3。因此容積負荷為13.8kg-CODCr/m3·天。事先培養在前面實驗中選出的四種微生物以製備四個5m3的等份，即總共為20m3的微生物溶液。反應槽，即QBR裝入500m3自來水，然後向其中加入4.3m3的廢水和包括500kg尿素和100l(升)85％的磷酸溶液的營養物質。中和廢水溶液至pH為6.5～7.5，然後將20m3微生物溶液接種到反應槽中。起始曝氣速度為每分鐘30m3，起始溫度為26℃。
在微生物接種整整24小時後，溶解氧的濃度開始下降，隨著時間的過去，該濃度急劇增加，這表明微生物活性提高。45小時之後，觀察到溶解氧的濃度突然增加，從此時開始連續供給廢水和營養物質。當供給廢水時，溶解氧的濃度急劇下降。從這一點可以知道反應槽中有機物全部耗盡。隨後，增加廢水的流量，同時通過本發明開發和提出的進料切斷法自動得到微生物的活性。通過這一方式可以避免樣品中苯酚和福馬林的毒性。分別保持QBR處理水中的苯酚和福馬林的濃度不大於10ppm和1ppm。從隨後的標準活性汙泥處理中排出的最終處理水中根本檢測不到苯酚和福馬林。
在接種後的兩天，和廢水一起提供稀釋水，15天後，流入物載量達到設計的載量，即7,590kg/d。在下面的表3中顯示了該過程。表3
另外，用於本實施例的本發明的裝置的操作條件示於表4中。表4
在表5中歸納並列出了本實施例的廢水處理的結果。表5
如表5所示，通過稀釋四次，本發明的裝置能在2,300ppm-CODcr下處理230,000ppm-CODcr的高濃度廢水。排除通過加入稀釋水獲得的稀釋效果，本實施例得到的處理效率平均為96.0％。在上述方法中獲得的QBR處理水流入常規的標準活性汙泥處理中進行二次處理，然後排出，有機物濃度小於50ppm-CODmn。
示範性實施例22003年1月，將本發明應用於在Yeosu，Jeollanam-do的LG MMACorporation中產生的高濃度廢水。使用本發明的有機廢水預處理裝置處理的廢水是高濃度廢水和兩類酯的廢水。這些廢水的基本特性示於下表6中。表6
高濃度廢水佔據了大部分載入量，該廢水是強鹼性的。考慮到鹼性特性，用酸處理該廢水。結果形成了沉澱，有機物的濃度下降至60％。在酸處理之後流入QBR體系的本實施例的廢水具有表7所示的特性。表7
為了選擇能最佳分解廢水中所含的有機物的微生物，在公司擁有的200種微生物中選擇了12種能夠分解佔據廢水最大部分的丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylic acid)的微生物。製備含有氮、磷和礦物質的基本培養基，然後向其中加入廢水和水，使CODcr濃度為2,000ppm。接著，向溶液中加入由Difeco公司製造的Bacto-Agar商品瓊脂。殺菌並固化帶有瓊脂的基本培養基，從而形成固體培養基。然後在固體培養基上單獨地劃線培養所選擇的12種能夠很好地分解丙烯酸的微生物。在30℃下在恆溫培養器中培養用12種微生物劃線培養的固體培養基48小時，比較在固體培養基上形成的菌落的大小。結果包括5種微生物生長快速，以至於形成了直徑大於3mm的大菌落，而其它7種微生物生長形成了直徑為1～2mm的小菌落。
在此製備含有氮、磷和礦物質的基本培養基，然後向其中加入廢水和水，使CODcr濃度為2,000ppm。隨後，將前面的固體培養基實驗中選出的5種微生物接種到該液體培養基中，放入燒瓶並在振蕩培養器中於30℃下進行培養。接種之後，每24小時對液體培養基取樣用於COD分析以觀察處理率。72小時後，液體培養基表現出92～95％的相似處理率。另外，當同時接種此5種微生物並在相同的條件下進行相同的實驗時，在72小時後處理率為97％。簡而言之，在將5種微生物混合併一起使用時比單獨使用它們的處理率高。
基於上述實驗得到的結果，將本發明提出的包括330m3的QBR的有機廢水預處理裝置應用於LG MMA Corporation的Yeosu車間。圖2顯示了過程簡圖。在該方法中，酸處理槽410中的高濃度廢水的有機物濃度下降了60％，沉澱凝結在凝結槽420中。在酸性沉降槽430中廢水分離為沉澱和上清液。在pH控制槽440中中和該上清液，同時，與酯的廢水混合併送入QBR 100中。QBR 100的處理水經過附加的沉降槽(為QCF200)，分離為微生物汙泥和處理水。分離出來的處理水流入常規標準活性汙泥槽450。
下面將更詳細地描述本實施例。事先培養在前面實驗中選出的五種微生物以製備五個5m3的等份，即總共為25m3的微生物溶液。反應槽，即QBR100裝入300m3自來水，然後向其中加入20m3酸處理之後獲得的高濃度廢水，以及包括300kg尿素和60l(升)85％的磷酸溶液的營養物質。中和廢水溶液至pH為6.5～7.5，然後將25m3的微生物溶液接種到反應槽中。由於有曝氣率為每分鐘42m3的4CMM鼓風機，通過開啟鼓風機、儘可能多地關閉出口閥門並打開旁路的通風口，從而使供應至氣泡擴散器的空氣量達到最少，來進行初始操作。其目的是防止微生物的活性因初始接種之後過度曝氣而下降。在此，溶解氧的濃度為6.7ppm。因天氣寒冷，接種之後的初始水溫為19℃。因此，將蒸汽軟管放入反應槽中直接加熱水並升高溫度。在接種微生物整整48小時後溶解氧的濃度開始下降，隨著時間的過去，該濃度急劇下降，這表明微生物的活性提高。70小時之後，觀察到溶解氧的濃度突然增加，從此時開始連續供給廢水和營養物質。當供給廢水時溶解氧的濃度急劇下降。從這點可以知道，在反應槽中的有機物全部耗盡。隨後，增加廢水的流入量，同時通過本發明開發和提出的進料切斷法自動得到微生物的活性。
在接種後的三天，連續提供廢水，在12天後，流入物載量達到設計的載量，即1,740kg/d。在下面的表8中示出了該過程。
表8
在表9中歸納並列出了本實施例的廢水處理結果。表9
如表9所示，通過對高濃度廢水進行酸處理至21,000ppm，並與酯的廢水混合，從而降低濃度至8,000ppm，本發明的裝置能在250ppm的濃度水平下處理350,000ppm-CODcr的高濃度廢水。
在本實施例中得到的處理效率平均為97.0％。使上述方法中獲得的QBR處理水流入常規標準活性汙泥處理中，進行二次處理，然後排出，有機物的濃度小於60ppm-CODmn。
同時，本實施例中示例的換熱器151(見圖1)使用冷卻塔152的冷卻水作為主要的換熱介質，但是，如圖1所示，它也可以使用標準活性汙泥槽450(見圖2)的汙泥溶液作為主要的換熱介質。通過這一方式，可以抑制QBR100的溫度上升，同時防止標準活性汙泥槽450的溫度下降。換句話說，在冬天，因環境影響，往往是在低於20℃的水溫下操作標準活性汙泥槽450。在生化處理中，當溫度太低時水質往往會下降。因此，如果標準活性汙泥槽450的汙泥溶液循環至冷卻部分，從而通過換熱器151與QRB 100的微生物溶液進行熱交換，則可以獲得雙重效果。也就是說，防止QBR 100的溫度過度增加，同時防止標準活性汙泥槽450的溫度過度下降。為此，從標準活性汙泥槽450伸出的管道451應該設置在冷卻塔152至換熱器151沿著閥門452a和452b的熱介質循環通路上。根據閥門452a和452b的關閉和開啟，在冬天循環標準活性汙泥槽450a和452b的汙泥溶液作為換熱介質，在夏天循環冷卻塔152的冷卻水作為換熱介質。實際上，在KangnamChemical公司的車間已安裝並使用了上述用途的換熱器151。結果，在冬天，即，在一月和二月，標準活性汙泥槽的溫度從應用前的18～24℃升高到應用後的27～33℃，處理水的品質從150ppm-CODcr提高到60～100ppm-CODcr。
如上所述，本發明的方法和裝置是容積負荷為標準活性汙泥處理(為常規的具有代表性的生物方法)10倍的新的生物方法。本發明的技術適合處理高濃度廢水，且因其高的容積負荷，它的優勢在於，與焚化相比，它需要的安裝面積小且操作成本低。此外，它不會產生主要由廢氣引起的二次環境汙染。
另外，本發明提供一種在操作時容易和快速檢測微生物活性的方法，因此易於應用在高濃度有毒廢水的處理中。本發明提出的裝置可自動運行微生物活性檢測方法並基於檢測結果控制有毒廢水的流量。
本發明的方法和裝置可以合乎需要地應用於從MMA工藝和苯酚樹脂的生產工藝中產生的廢水。
雖然參考其示範性實施例具體說明並描述了本發明，但本領域的普通技術人員可以認識到，在不違背權利要求書限定的本發明的實質和範圍下，可以進行各種形式和細節上的改變。
權利要求
1.一種預處理高濃度有機廢水的方法，包括步驟a)在反應槽中接種需氧微生物，並對反應槽曝氣用於反應，同時保持廢水的溫度為28～45℃且溶解氧為0.5～3ppm；b)將反應槽的處理廢水輸送至沉降槽中，將沉降的微生物汙泥送回反應槽並排出上清液；c)通過間歇地對沉降槽曝氣來防止微生物的厭氧消化；d)在連續供應廢水至反應槽時切斷廢水，並通過跟蹤反應槽中溶解氧的濃度來檢測微生物的活性；以及e)基於微生物活性的檢測結果控制廢水的流量。
2.權利要求1的方法，其中廢水的有機物容積負荷為5.0～15kg-CODCr/m3·天。
3.權利要求1的方法，其中間歇地對沉降槽曝氣以保持溶解氧的濃度為3～7ppm，從而防止微生物的厭氧消化。
4.權利要求1的方法，其中通過另外裝配的換熱器和冷卻塔控制反應槽的溫度。
5.權利要求4的方法，其中將標準活性汙泥槽的汙泥溶液或冷卻水用作換熱器的冷卻劑。
6.權利要求1的方法，其中切斷廢水、檢測微生物活性和控制廢水流量的一系列過程是通過程序自動執行的。
7.權利要求1的方法，其中廢水產生於甲基丙烯酸甲酯(MMA)的工藝或苯酚樹脂的生產工藝中。
8.一種用於預處理廢水的裝置，包含用於容納廢水並使用需氧微生物處理廢水的反應槽；將空氣供給反應槽的鼓風機；用於由鼓風機供給的空氣形成細小氣泡的氣泡擴散器；裝配在反應槽的外部並防止廢水溫度因反應槽中微生物的代謝熱而升高的換熱器和冷卻塔；用於接收反應槽的處理水、沉降微生物汙泥、將微生物汙泥送回反應槽以及排出上清液的沉降槽；和用於監測並控制所有上述設備的計算機控制單元。
9.權利要求8的裝置，還包含用於定時對沉降槽曝氣的曝氣槽。
10.權利要求8的裝置，還包含用於自動控制反應槽的pH的pH傳感器、酸泵和鹼泵。
11.權利要求8的裝置，還包括用於自動控制反應槽溫度的溫度傳感器、換熱器和冷卻塔。
12.權利要求11的裝置，其中換熱器交替使用標準活性汙泥槽的汙泥溶液或冷卻水作為換熱器的冷卻劑。
13.權利要求8的裝置，還包括用於除去反應槽中產生的氣泡的氣泡傳感器和消泡劑泵。
14.權利要求8的裝置，其中計算機控制單元操縱以下一系列過程切斷連續供給反應槽的廢水，通過跟蹤反應槽中溶解氧的濃度檢測微生物的活性和基於微生物的活性控制廢水的流量。
15.權利要求8的裝置，其中廢水產生於甲基丙烯酸甲酯(MMA)的工藝或苯酚樹脂的生產工藝中。
全文摘要
本發明提供了用於生物預處理高濃度有機廢水的方法和裝置。所述方法包括在反應槽中接種需氧微生物並對該反應槽曝氣，同時保持廢水的溫度為28～45℃和溶解氧為0.5～3ppm；將反應槽的處理廢水輸送至沉降槽(澄清器)中，將沉降的微生物汙泥送回反應槽並排出上清液；通過間歇地對沉降槽曝氣來防止微生物厭氧消化；在連續供應廢水至反應槽時切斷廢水，並通過跟蹤反應槽中溶解氧的濃度檢測微生物的活性；以及基於微生物活性的檢測結果控制廢水的流量。相比於常規方法和裝置，該方法可以在高載荷下容易地處理高濃度廢水。該方法是經濟的並可以應用於高濃度有毒廢水。
文檔編號C02F3/02GK1891641SQ20051008192
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年4月15日
發明者樸龍錫, 金亨燦 申請人:快寶環保有限公司