電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法

2023-12-04 15:00:46 1

電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法
【專利摘要】本發明公開了一種電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物的裝置和方法，屬於難處理高濃度有毒有害有機汙染物的汙染控制領域。本發明提供的處理有毒有害有機汙染物方法步驟為：菌劑的馴化；反應器填料的配製；反應器填料的掛膜；有毒有害有機汙染物的處理。本發明提供的方法利用電磁協同技術解決了生物膜法運行時老化後易造成集中脫落而影響降解效率的缺陷；培養了一種生長速率快，降解有毒有害有機汙染物效率高的菌劑；同時將反應器系統中的溶解氧含量提高，使得物質在氣液相中傳質速率得到提升，從而使有毒有害有機汙染物降解反應機率增大，使有機物得到充分淨化。
【專利說明】電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種淨化有毒有害有機汙染物的裝置和方法，特別是電磁協同強化W 生物填料培為基礎處理有毒有害有機汙染物的裝置和方法，屬於難處理高濃度有毒有害有 機汙染物的汙染控制領域。

【背景技術】
[0002] 有毒有害有機汙染物主要是指具有生物毒性的有機汙染物質，它們不僅對生物和 人類具有明顯的毒性，能引起急、慢性中毒，有些有毒物質還能導致癌症、崎胎和細胞遺傳 基因突變，即"H致"作用。大多數有毒有害有機汙染物都是人工合成有機物，由於它們分 子大，結構穩定，在自然環境中很難被微生物降解，殘留時間長，因此對生態環境存在長期 潛在的危害，是備受關注的一類汙染物。因此，提出一種低成本短流程利用生物膜高效處理 有毒、有害、難生化、高濃度有機汙染物就顯得非常重要。
[0003] 專利CN 1745883A提供了一種採用多級固定化微生物膜填料治理惡莫汙染特別 是石化汙水處理場散發的惡莫汙染的方法W及低濃度有機廢氣的淨化方法。該方法雖具有 操作成本低、運轉穩定、耐衝擊、運轉周期長等優點，但由於使用該法需經預處理，無法達到 短流程化；同時對於高濃度的有機廢氣達到可生化性很難，則對微生物要求嚴格；另外處 理對象限制在低濃度有機廢氣W及對惡莫源脫莫，難W廣譜化處理汙染物。
[0004] 專利CN 201406362Y公開了一種降解有毒有害有機物的固載好氧-厭氧方法和裝 置。該專利僅利用好氧厭氧微生物處理有毒有害汙染物，未考慮汙染物可生化因素；雖然結 構簡單，但使得處理流程增長；另外，此厭氧-好氧聯合處理方法與A/0法類似。
[0005] 生物法處理有毒有害有機汙染物相對於物理化學方法，具有投資低、運行費用低、 無二次汙染等優點。
[0006] 生物膜處理時，生物膜的特點為；當生物膜厭氧層還不夠厚時，它與好氧層保持著 一種平衡穩定的關係，好氧層能夠保持良好的淨化功能；當厭氧層逐漸加厚時，其內層微生 物因得不到充分的營養而進入內源代謝，該些代謝產物向外逸出時，必然要透過好氧層，從 而破壞了好氧層生態系統的穩定性；同時，厭氧層氣態代謝產物的不斷逸出又減弱了生物 膜在載體上的固著力，促進了生物膜的脫落，失去其黏附在載體上的性能，脫落下來隨水流 出反應器，載體表面再重新生長出新的生物膜。
[0007] 對於在生物處理時生物膜法的運行原則有W下四點；①減緩生物膜的老化進程； ②控制厭氧膜的厚度；③加快好氧膜的更新；④儘量控制使生物膜不集中脫落。為了達到 該四個基本原則，同時也能將有毒有害有機汙染物得到充分處理， 申請人:將電磁協同技術 應用到生物填料培中得到了解決該兩者的一條新途徑。


【發明內容】

[0008] 針對生物處理技術的缺陷W及有毒有害有機汙染物難處理的特點，本發明提供了 一種電磁協同強化生物填料培淨化有毒有害有機汙染物方法，本裝置利用電磁協同技術強 化了生物處理有毒有害有機汙染物效率，實現了有毒有害有機汙染物的有效降解。
[0009] 本發明方法按如下步驟進行： (1) 菌種的馴化 a、 處理廢水菌種馴化 選取待處理有毒有害有機廢水活性汙泥作為初始菌種，將活性汙泥置於培養裝置中進 行曝氣，添加與活性汙泥質量相等的待處理稀釋廢水，該待處理稀釋廢水W待處理廢水與 蒸觸水W 1:100的體積比配製而成，同時添加氮磯營養液，使得整個培養基質中B0D5:N:P 的質量比為10(T125:2^5:1 ;之後每兩天更換濃度依次升高的經稀釋的待處理廢水溶液， 最後添加的是待處理廢水原液，進行菌種連續馴化；當處理後廢水達到國家排放標準，且培 養裝置中菌液的0D600達到0. 6?1時，即獲得處理廢水所需的菌種； b、 處理廢氣菌種馴化 選取焦化廢水活性汙泥作為初始菌種並置於培養裝置中，將待處理稀釋廢氣連續不斷 通入培養裝置中，該待處理稀釋廢氣是將待處理廢氣與空氣按1:100的體積比混合而成， 同時添加氮磯營養液，使整個培養基質中B0De:N:P的質量比為100?125:2?5:1 ;之後每兩 天更換濃度依次遞增的待處理廢氣進行連續馴化，待處理廢氣濃度依次為1:90、1:80、… 1:30、1:20、1:10、1:1 ;當處理後廢氣達到國家排放標準，且培養裝置中菌液的0D600達到 0. 6^1時，即獲得處理廢氣所需的菌種； (2) 將磁性填料、微電解填料、載體填料W質量比0.廣1. 5:0.廣3:廣3的比例裝填入生 物填料培中，並在生物填料培中安裝成對電極，對電極可通交流電，直流電或脈衝電； (3) 對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 0. 1?5V，電流密度為廣40mA/cm2,通入的廢水與廢氣溫度為20?5(TC ; a、 處理廢水的生物填料培掛膜 在步驟（1)獲得的處理廢水所需的菌種中添加同體積的待處理廢水，並添加氮磯營養 液，使得溶液B0De:N:P的質量比為100?125:2?5:1製成掛膜溶液；將掛膜溶液自上而下的 通入生物填料培中進行循環掛膜，掛膜期間每兩天更換一次掛膜溶液，同時自下而上對生 物填料培進行曝氣； b、 處理廢氣的生物填料培掛膜 在步驟（1)獲得的處理廢氣所需的菌種中添加碳氮磯營養液，使得溶液中C ;N ;P的質 量比為2(T30:2^5:1製成掛膜溶液，將溶液自上而下通入生物填料培進行循環掛膜，每兩 天更換一次掛膜溶液；同時對生物填料培自下而上通入體積比為1:1的待處理廢氣和空氣 的混合氣體； 每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢水或廢氣達到國家排放標準且微生物膜 生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 有毒有害有機汙染物的處理 將待處理廢水或廢氣自上而下通入生物填料培，通入的廢水與廢氣溫度為2(T5(rC，同 時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為0.廣5V，電流密度為廣40mA/cm2,經過生物填料 培的淨化降解，即得到處理後廢水或廢氣。
[0010] 本發明方法中有毒有害有機汙染物包括有毒有害有機廢水和有毒有害有機廢氣， 有毒有害有機廢水包括焦化廢水、印染廢水、醫藥化工廢水、精細化工廢水等工業廢水；有 毒有害有機廢氣包括石油化工、精細化工、製備製造噴塗、包裝印刷、半導體及電子產品制 造、皮革、塗料、金屬製造等工業廢氣。
[0011] 所述待處理有毒有害有機廢水活性汙泥是指來源於工業處理原廢水的初沉池中 的汙泥。
[0012] 所述焦化廢水活性汙泥來源於工業處理焦化廢水的初沉池中的汙泥。
[0013] 所述磁性填料為永磁材料填料和/或軟磁材料填料，磁性填料磁能積為 0. 6^59MG0e，填料粒度為10(T8000 y m，兩種填料混合時W任意比混合。
[0014] 所述永磁填料為欽鐵測稀±合金、鉛媒鑽永磁材料、鐵鉛鑽永磁材料、頓鐵氧體永 磁材料、餓鐵氧體永磁材料中的一種或幾種任意比混合物。
[0015] 所述軟磁材料為純鐵、低碳鋼、鐵娃合金、鐵鉛合金、鐵娃鉛合金、媒鐵合金、鐵鑽 合金、軟磁鐵氧體中的一種或幾種任意比混合物。
[0016] 所述微電解填料材料為鐵-碳填料材料、鐵-銅填料材料、鋒-碳填料材料、鉛-碳 填料材料、鎮-碳填料材料中的一種或幾種任意比混合物，填料粒度為10(T3000 y m，填料 材料中兩種原料的混合質量比為1. 5^1:1。
[0017] 所述載體填料由載體和交聯劑組成，其中載體為活性炭、泥炭、紡織物、植物的莖 葉根的殘體、塑料中一種或幾種；交聯劑為聚氣己帰、海藻酸鹽、氧化巧、氨氧化巧等的一種 或幾種，Ig載體填料中含有交聯劑0. 05^0. 5g。
[001引本發明電磁協同強化生物填料培淨化有毒有害有機汙染物方法使用電磁協同技 術強化了生物填料培的生物降解效率，使得有毒有害有機汙染物能得到充分淨化，該方法 實現所用裝置包括反應器主體1、多孔承巧板3,在反應器主體1上方設置有出氣閥4和進 水閥5,反應器主體1內設置多孔承巧板3,反應器主體1中設置一對W上的成對電極6 ;反 應器主體1下部設置進氣閥7和反衝水閥9,反衝水閥9設置在進氣閥7上方，出水閥8設 置在反應器主體1底部，其中成對電極可採用串聯交替方式設置在反應器主體中，多孔承 巧板3上裝有磁性填料、微電解填料、載體填料的混合物。
[0019] 本發明反應器運行時，成對電極與恆交流或恆直流穩壓電源連接，其外加電壓為 0. 1?5V，電流密度為廣40mA/cm2,電極為防腐電極如塗層鐵電極、鍛笛電極等。
[0020] 本發明反應器填料按每年109T12%的量補充。
[0021] 本發明的電磁協同強化生物填料培淨化有毒有害有機汙染物技術，其主要原理依 據在於： 1)電磁強化生物膜處理效果 ①電磁誘導生物膜產生高降解效果 在電場和磁場的作用下，使得微生物的細胞膜內外電勢差增大，經過生物填料培電磁 場不斷的作用，可使得細胞膜上膜孔孔徑增大，使得細胞中產生的有機物降解酶順利流出， 增大降解酶產量；同時也使得微生物對營養成分和有毒有害有機汙染物物的吸收更加容 易，從而使得生物膜對有機物的降解效率大幅度提高； 譚電磁優化生物膜的運行效果 生物填料培生物膜中的厭氧層吸收了有機物W後，在厭氧層微生物的作用下分解並釋 放電子和質子，雙電極通電後產生的電場力引導電子和質子做指向性運動，而微電解填料 之間存在的電位差又使得電子和質子的傳質速度加快，從而加快了生物膜好氧層的生物氧 化速率；同時在電子傳動時，與溶解氧W及營養物質結合，使得化和營養物質可W更深的 往內層生物膜傳遞，使得即使隨處理時間延長厭氧層拓寬也能與生物膜好氧層保持平衡穩 定，同時也減緩了生物膜的老化進程； 由於電極通電後可產生電流磁效應從而引發微電場，微電場與微磁場使得反應器填料 中的顆粒處於不斷微震蕩運動，使得填料顆粒間的物理接觸不會太過緊密，負載在填料顆 粒上的生物膜則不會緊密聯結在一起，當負載在填料顆粒上的生物膜老化到一定程度脫落 時，可保證生物膜不成塊脫落；由於距離電極越遠，磁場強度就越小，顆粒的微震蕩力就越 小，老化生物膜脫落就越慢，可保證反應器生物膜不集中脫落，從而保證生物處理效率保持 在最局處。
[0022] 2)電磁加速反應器系統的傳質效率 ①氧氣為典型的順磁性氣體，電極通電後，使得反應器的磁場得到增強，從而使得氧氣 在液相的溶解度得到提高，從而增強系統對汙染物的氧化處理效果； ③有機物進入生物填料培系統後，有機物經過氣膜和液膜被生物膜吸收的過程中，電 場及系統中的電子作用於有機物，使得其帶有未成對電子，從而產生順磁性，使得有機物在 系統中的傳質速率得到大幅度提升，與氧氣和降解酶反應的機率變得更大，從而可使反應 更加徹底，有毒有害有機汙染物得到充分淨化。
[0023] 本發明的優點和效果如下： 本發明利用電磁協同技術解決了生物膜法運行時老化後易造成集中脫落而影響降解 效率的缺陷；同時也培養了一種生長速率快，降解有毒有害有機汙染物效率高的菌劑； 本發明裝置利用電磁技術把反應器系統中的溶解氧含量提高，使得物質在氣液相中傳 質速率得到提升，從而使有機物降解反應機率增大，得到充分淨化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是實現本發明方法裝置的結構示意圖； 圖中；1是反應器主體；2是反應器填料；3是多孔承巧板；4是出氣閥；5是進水閥；6是 成對電極；7是進氣閥；8是出水閥；9是反衝水閥。

【具體實施方式】
[0025] 下面通過附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明保護範圍不局限於 所述內容。
[0026] 實施例1 ;電磁協同強化生物填料培淨化有毒有害有機汙染物方法，具體操作如 下： 1、焦化廢水是含有大量難降解有機汙染物的工業廢水，其成分複雜，含有大量的酷、 氯、苯、氨氮等有毒有害物質，超標排放的焦化廢水對環境造成嚴重的汙染。焦化廢水具有 水質水量變化大、成分複雜，有機物特別是難降解有機物含量高、氨氮濃度高等特點。焦化 廢水是煉焦、煤氣在高溫幹觸、淨化及副產品回收過程中，產生含有揮發酷、多環芳姪及氧、 硫、氮等雜環化合物的工業廢水，焦化廢水水質是一種高CODcr、高酷值、高氨氮且很難處理 的一種工業有機廢水。
[0027] 2、本實施例針對某焦化廠的焦化廢水進行處理，本發明裝置反應器的設計處 理量為Q=350mVd，焦化廢水水質；COD&為3200?3600mg/L，NHs-N為280?310mg/L，酷為 700?800mg/l，氯為 25?40mg/L。
[0028] 本實施例使用的裝置包括反應器主體1、多孔承巧板3,在反應器主體1上方設置 有出氣閥4和進水閥5,反應器主體1內設置多孔承巧板3,反應器主體1中設置8對的成 對電極6 ;反應器主體1下部設置進氣閥7和反衝水閥9,反衝水閥9設置在進氣閥7上方， 出水閥8設置在反應器主體1底部，其中成對電極採用串聯交替方式W 20cm的間隔設置在 反應器主體中，多孔承巧板3上裝有反應器填料；由於是處理廢水，則反衝水閥9和出氣閥 4處於關閉狀態；該反應器高6m，反應器填料2填裝高度為3. 3m (見圖1)。
[0029] 3、本實施例具體實施方法如下： (1) 選取該焦化廠存留焦化廢水的儲存池中的活性汙泥作為初始菌種，將活性汙泥置 於培養裝置中進行曝氣，添加與活性汙泥質量相等的待處理稀釋焦化廢水，該待處理稀釋 焦化廢水W待處理廢水與蒸觸水W 1:100的體積比配製而成，同時添加尿素和磯酸氨二軸 做氮磯營養液，使得整個培養基質中B0D5:N:P的質量比為100:5:1 ;之後每兩天更換濃度 依次升高的經稀釋的待處理廢水溶液，最後添加的是待處理廢水原液，進行菌種連續馴化； 當處理後廢水達到國家排放標準，且培養裝置中菌液的0D600達到0. 8時，即獲得處理焦化 廢水所需的菌種； (2) 將磁性填料、微電解填料、載體填料W質量比1:2:1的比例裝填入生物填料培中， 並在生物填料培中安裝成對電極，其中磁性填料為鐵鉛鑽永磁材料，磁性填料磁能積為 0. 6MG0e，填料粒度為8000 y m ;微電解填料為鐵-碳填料材料，填料粒度為1200 y m，填料材 料中鐵和碳質量比為1. 5:1 ;載體填料W氧化巧為交聯劑，按Ig活性炭添加0. 5g氧化巧的 比例將兩者混合製得載體填料； (3) 對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 1. 5V，電流密度為20mA/cm2,通入的廢水溫度為3(TC ; 在步驟（1)獲得的處理焦化廢水所需的菌種中添加同體積的待處理焦化廢水，並添加 尿素和磯酸氨二軸做氮磯營養液，使得溶液B0De:N:P的質量比為100:5:1製成掛膜溶液； 將掛膜溶液自上而下的通入生物填料培中進行循環掛膜，掛膜期間每兩天更換一次掛膜溶 液，同時自下而上對生物填料培進行曝氣；每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢水 達到國家排放標準且微生物膜生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 焦化廢水的處理 在常溫下，關閉出水閥8,將焦化廢水從進水閥7輸入到反應器主體1中，入水抑無 需調節，入水注滿反應器主體後停止輸入並對八對塗層鐵電極6通恆直流穩壓電，電壓為 1. 5V，電流密度為20mA/cm2,廢水在反應器中反應60min後打開出水閥8將水外排，同時繼 續輸入焦化廢水，入水水量控制在0. 2 ^0. 25mVmin，廢水在反應器中的接觸時間為90min。
[0030] 經本實施例處理後的焦化廢水的水質是；C0D&為98?lOOmg/L，NH3-N為廣lOmg/L， 酷為0. 2?0. 3 mg/L，氯為0.廣0. 3mg/L。出水中的CODct和NH3-N都達到《汙水綜合排放標 準》的一級標準。
[0031] 實施例2 ;電磁協同強化生物填料培淨化有毒有害有機汙染物方法，具體操作如 下： 1、本實施例處理對象同實施例1中的焦化廢水，生物填料培結構也相同。
[0032] 2、本實施例具體實施方法如下： (1)選取該焦化廠存留焦化廢水的儲存池中的活性汙泥作為初始菌種，將活性汙泥置 於培養裝置中進行曝氣，添加與活性汙泥質量相等的待處理稀釋焦化廢水，該待處理稀釋 焦化廢水W待處理廢水與蒸觸水W 1:100的體積比配製而成，同時添加尿素和磯酸氨二軸 做氮磯營養液，使得整個培養基質中B0D5:N:P的質量比為100:2:1 ;之後每兩天更換濃度 依次升高的經稀釋的待處理廢水溶液，最後添加的是待處理廢水原液，進行菌種連續馴化； 當處理後廢水達到國家排放標準，且培養裝置中菌液的0D600達到1時，即獲得處理焦化廢 水所需的菌種； (2 )將磁性填料、微電解填料、載體填料W質量比0. 1:0. 1:1的比例裝填入生物填料培 中，並在生物填料培中安裝成對電極，其中磁性填料為頓鐵氧體永磁材料，磁性填料磁能積 為59MG0e，填料粒度為100 y m ;微電解填料為鉛-碳填料材料，填料粒度為3000 y m，填料 材料中鉛和碳質量比為1:1 ;載體填料W海藻酸鹽為交聯劑，按Ig活性炭添加0. 〇5g海藻 酸鹽的比例將兩者混合製得載體填料； (3) 對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 5V，電流密度為ImA/cm2,通入的廢水溫度為5(TC ; 在步驟（1)獲得的處理焦化廢水所需的菌種中添加同體積的待處理焦化廢水，並添加 尿素和磯酸氨二軸做氮磯營養液，使得溶液B0De:N:P的質量比為100:2:1製成掛膜溶液； 將掛膜溶液自上而下的通入生物填料培中進行循環掛膜，掛膜期間每兩天更換一次掛膜溶 液，同時自下而上對生物填料培進行曝氣；每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢水 達到國家排放標準且微生物膜生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 焦化廢水的處理 在常溫下，關閉出水閥，將焦化廢水從進水閥輸入到反應器主體中，入水抑無需調節， 入水注滿反應器主體後停止輸入並對八對塗層鐵電極通恆交流穩壓電，電壓為5V，電流密 度為0. ImA/cm2,廢水在反應器中反應90min後打開出水閥將水外排，同時繼續輸入焦化廢 水，入水水量控制在0. 2?0. 25mVmin，廢水在反應器中的接觸時間為90min。
[0033] 經本實施例處理後的焦化廢水的水質是；CODer為90?95mg/L，NH3-N為8?9mg/L，酷 為0.廣0. 3 mg/L，氯為0.廣0. 2mg/L。出水中的CODcr和NHs-N都達到《汙水綜合排放標準》 的一級標準。
[0034] 實施例3 ;電磁協同強化生物填料培淨化有毒有害有機汙染物方法，具體操作如 下： 1、印染廢水含有染料、助劑、油劑、酸鹼、纖維雜質及無機鹽等，具有水量大、色度高、鹼 性強、有機物含量高等特點，是水環境汙染的重要來源。隨著現代印染技術的發展，大量新 型印染助劑、染料、PVA漿料等難W生物降解的有機物在印染行業中的廣泛應用，致使印染 廢水中的染料穩定性增強，有機物成分越來越複雜，B/C比下降，可生化性降低。
[0035] 印染廢水中退漿廢水水量較小，但汙染物濃度高，其中含有各種漿料，漿料分解 物，纖維屑，澱粉鹼和各種助劑。廢水呈鹼性，pH值為12左右，上漿W澱粉為主的巧日棉布） 退漿廢水，其中C0D，BOD值都很高，可生化性較好；上漿W聚己帰醇（PVA)為主的巧日塗棉經 紗）退漿廢水，COD高而BOD低，廢水可生化性較差。
[0036] 2、本實施例針對某印染廠的W聚己帰醇（PVA)為主的退漿廢水進行處理，本發 明裝置反應器的設計處理量為Q=120mVd，退漿廢水水質；CODet為4300?4500mg/l，PVA為 1500?1700mg/L，色度為 250 倍。
[0037] 本實施例使用的裝置包括反應器主體1、多孔承巧板3,在反應器主體1上方設置 有出氣閥4和進水閥5,反應器主體1內設置多孔承巧板3,反應器主體1中設置5對的成 對電極6 ;反應器主體1下部設置進氣閥7和反衝水閥9,反衝水閥9設置在進氣閥7上方， 出水閥8設置在反應器主體1底部，其中電極採用串聯交替方式W 18cm的間隔設置在反應 器主體中，多孔承巧板3上裝有反應器填料；由於是處理廢水，則反衝水閥9和出氣閥4處 於關閉狀態；該反應器高4m，反應器填料2填裝高度為2m。
[0038] 3、本實施例具體實施方法如下： (1) 選取該印染廠存留的退漿廢水的儲存池中的活性汙泥作為初始菌種，將活性汙泥 置於培養裝置中進行曝氣，添加與活性汙泥質量相等的待處理稀釋焦化廢水，該待處理稀 釋焦化廢水W待處理廢水與蒸觸水W 1:100的體積比配製而成，同時添加磯酸饋做氮磯營 養液，使得整個培養基質中B0De:N:P的質量比為110:4:1 ;之後每兩天更換濃度依次升高 的經稀釋的待處理廢水溶液，最後添加的是待處理廢水原液，進行菌種連續馴化；當處理後 廢水達到國家排放標準，且培養裝置中菌液的0D600達到0. 7時，即獲得處理廢水所需的菌 種； (2) 將磁性填料、微電解填料、載體填料W質量比1. 2:1:2. 6的比例裝填入生物填料培 中，並在生物填料培中安裝成對電極，其中磁性填料鐵娃鉛合金與鉛媒鑽永磁合金W質量 比15:1配製而成，磁性填料磁能積為36MG0e，填料粒度為3200 y m ;微電解填料為鋒-碳填 料材料，填料粒度為1500ym，填料材料中鋒與碳質量比為1.7:1 ;載體填料W海藻酸軸為 交聯劑，按Ig活性炭添加0. Ig海藻酸軸的比例將兩者混合製得載體填料； (3) 對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 2V，電流密度為30mA/cm2,通入的廢水溫度為2(TC ; 在步驟（1)獲得的處理廢水所需的菌種中添加同體積的待處理廢水，並添加磯酸饋做 氮磯營養液，使得溶液B0De:N:P的質量比為110:4:1製成掛膜溶液；將掛膜溶液自上而下 的通入生物填料培中進行循環掛膜，掛膜期間每兩天更換一次掛膜溶液，同時自下而上對 生物填料培進行曝氣；每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢水達到國家排放標準 且微生物膜生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 在常溫下，關閉出水閥8,將焦化廢水從進水閥7輸入到反應器主體1中，入水抑 無需調節，入水注滿反應器後停止輸入並對五對塗層鐵電極通恆交流穩壓電，電壓為2V，電 流密度為30mA/cm 2,廢水在反應器中反應90min後打開出水閥8將水外排，同時繼續輸入廢 水，入水水量控制在0. 1?0. 15mVmin,廢水在反應器中的接觸時間為ISOmin ; 經本實施例處理後，其中染料、助劑、油劑等多種有機汙染物W及無機鹽等被有效降 解，處理後的退漿廢水的水質是：CODet為210?217mg/L，PVA為68?73mg/L，色度為25倍。
[0039] 實施例4 ;電磁協同強化生物填料培淨化有毒有害有機汙染物方法，具體操作如 下： 1、本實施例處理對象與實施例3相同，生物填料培結構也相同。
[0040] 2、本實施例具體實施方法如下： (1)選取該印染廠存留的退漿廢水的儲存池中的活性汙泥作為初始菌種，將活性汙泥 置於培養裝置中進行曝氣，添加與活性汙泥質量相等的待處理稀釋焦化廢水，該待處理稀 釋焦化廢水W待處理廢水與蒸觸水W 1:100的體積比配製而成，同時添加磯酸饋做氮磯營 養液，使得整個培養基質中BODe:N:P的質量比為125:5:1 ;之後每兩天更換濃度依次升高 的經稀釋的待處理廢水溶液，最後添加的是待處理廢水原液，進行菌種連續馴化；當處理後 廢水達到國家排放標準，且培養裝置中菌液的0D600達到0. 6時，即獲得處理廢水所需的菌 種； (2) 將磁性填料、微電解填料、載體填料W質量比1. 5:3:2的比例裝填入生物填料 培中，並在生物填料培中安裝成對電極，其中磁性填料為鐵鑽合金，磁性填料磁能積為 0. 6MGOe，填料粒度為8000 y m ;微電解填料為鐵-銅填料材料，填料粒度為100 y m，填料材 料中鐵和銅質量比為1. 5:1 ;載體填料W氨氧化巧為交聯劑，按Ig紡織物添加0. 3g氨氧化 巧的比例將兩者混合製得載體填料； (3) 對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 0. IV，電流密度為40mA/cm2,通入的廢水溫度為2(TC ; 在步驟（1)獲得的處理廢水所需的菌種中添加同體積的待處理廢水，並添加磯酸饋做 氮磯營養液，使得溶液BODe:N:P的質量比為125:5:1製成掛膜溶液；將掛膜溶液自上而下 的通入生物填料培中進行循環掛膜，掛膜期間每兩天更換一次掛膜溶液，同時自下而上對 生物填料培進行曝氣；每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢水達到國家排放標準 且微生物膜生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 在常溫下，關閉出水閥，將焦化廢水從進水閥輸入到反應器主體中，入水抑無需調 節，入水注滿反應器後停止輸入並對五對塗層鐵電極通恆交流穩壓電，電壓為0. IV，電流密 度為40mA/cm2,廢水在反應器中反應120min後打開出水閥將水外排，同時繼續輸入廢水，入 水水量控制在0. 1 "0. 2mVmin,廢水在反應器中的接觸時間為120min ; 經本實施例處理後，其中染料、助劑、油劑等多種有機汙染物W及無機鹽等被有效降 解，處理後的退漿廢水的水質是：CODet為230?234mg/L，PVA為60?63mg/L，色度為26倍。
[0041] 實施例5 ;電磁協同強化生物填料培淨化噴塗生產有機廢氣，具體操作如下： 大氣汙染是我國目前最突出的環境問題之一，各類生產企業排放的工業廢氣是大氣 汙染物的重要來源。各種家具、噴塗、製鞋、印刷、電子和材料等行業排放的揮發性有機物 (VOCs),包括苯系物、醋類、多環芳姪、酵麗醇類、團代姪、有機硫化物和氯化物等，對環境的 汙染已成為突出問題。大量工業有機廢氣排放大氣，使得大氣環境質量下降，給人體健康帶 來嚴重危害，給國民經濟造成巨大損失。
[0042] 有機廢氣一般存在易燃易爆、有毒有害、不溶於水、溶於有機溶劑、處理難度大等 的特點。目前有機廢氣處理的方法主要有：吸附、冷凝、燃燒、催化燃燒、生物氧化等。但現 有技術在治理複雜工業有機廢氣時在技術或經濟上存在一定的局限性，存在吸附劑再生困 難、堵塞，催化劑易中毒，微生物培養困難、適應性面窄，運行費用高等的特點。
[0043] 1、本實施例針對某噴塗廠的噴塗生產廢氣進行處理，其主要有毒有害有機廢氣濃 度為：甲苯 150?250mg/m3,下麗 100?300mg/m3,丙麗 150?300mg/m3,醋酸下醋 200?300mg/m3， 醋酸己醋200?400mg/m3,風量為5000?8000m3/h，溫度40?60°C。
[0044] 本實施例裝置包括其反應器主體1的上方設有出氣閥4和進水閥5 ;反應器主體1 內設置多孔承巧板3,多孔承巧板3上裝有反應器填料2 ;反應器主體1中設置九對鍛笛電 極6 ;反應器主體I下方設置進氣閥7、出水閥8和反衝水閥9 ;其中電極對採用串聯交替方 式W 15cm的間隔設置在反應器主體中；由於是處理廢氣，則反衝水閥9處於關閉狀態。該 反應器裝置高4m，反應器填料填裝高度為2. 6m。
[0045] 2、本發明具體使用方法如下： (1)選取焦化廢水處理廠初沉池的活性汙泥作為菌種，並置於培養裝置中，將待處理稀 釋廢氣連續不斷通入培養裝置中，該待處理稀釋廢氣是將待處理廢氣與空氣按1:100的體 積比混合而成，同時添加亞磯酸饋做氮磯營養液，使整個培養基質中B0Ds:N:P的質量比為 115:5:1 ;之後每兩天更換濃度依次遞增的待處理廢氣進行連續馴化，待處理廢氣濃度依次 為1:90、1:80、一1:30.1:20.1:10.1:1 ;當處理後廢氣達到國家排放標準，且培養裝置中菌 液的0D600達到0. 9時，即獲得處理廢氣所需的菌種； 將磁性填料、微電解填料、載體填料W 1 ;1. 2 ;2. 5比例裝填入反應器中，其中磁性填料 W餓鐵氧體永磁材料與媒鐵合金W質量比8:1配製而成，磁性填料磁能積為50MG0e，填料 粒度為6000 y m，微電解填料由鉛-碳填料材料組成，填料粒度為1200 y m，填料中鉛與碳的 質量比為1.2:1 ;載體填料W聚氣己帰為交聯劑，按Ig活性炭添加0.05g聚氣己帰的比例 將兩者混合製得載體填料； (3) 對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 1. 5V，電流密度為20mA/cm2,通入的廢氣溫度為45C ; 在步驟（1)獲得的處理廢氣所需的菌種中添加亞磯酸饋做碳氮磯營養液，使得溶液中 C ;N ;P的質量比為30:5:1製成掛膜溶液，將溶液自上而下通入生物填料培進行循環掛膜， 每兩天更換一次掛膜溶液；同時對生物填料培自下而上通入體積比為1:1的待處理廢氣和 空氣的混合氣體；每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢氣達到國家排放標準且微 生物膜生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 噴塗廢氣的處理 在常溫下，關閉出水閥8,將廢氣從進氣閥7輸入到反應器中，並對電極對通恆直流穩 壓電，電壓為1. 5V，電流密度為20mA/cm2,淨化後的廢氣從出氣閥4排出； 經本實施例處理後，處理後噴塗生產廠的有毒有害有機廢氣的平均排放溶度為：甲 苯9?llmg/m3,下麗0. 5?0. 7mg/m3,丙麗0. 4?0. 6mg/m3,醋酸下醋1. 9?2. 3mg/m3,醋酸己醋 1. 8?2. 3mg/m3。
[0046] 實施例6 ;電磁協同強化生物填料培淨化半導體生產有機廢氣，具體操作如下： 1、本實施例處理對象與實施例5相同，生物填料培結構也相同。
[0047] 2、本發明具體使用方法如下： (1)選取焦化廢水處理廠初沉池的活性汙泥作為菌種，並置於培養裝置中，將待處理稀 釋廢氣連續不斷通入培養裝置中，該待處理稀釋廢氣是將待處理廢氣與空氣按1:100的體 積比混合而成，同時添加亞磯酸饋做氮磯營養液，使整個培養基質中B0Ds:N:P的質量比為 115:3:1 ;之後每兩天更換濃度依次遞增的待處理廢氣進行連續馴化，待處理廢氣濃度依次 為1:90、1:80、一1:30.1:20.1:10.1:1 ;當處理後廢氣達到國家排放標準，且培養裝置中菌 液的0D600達到1時，即獲得處理廢氣所需的菌種； 將磁性填料、微電解填料、載體填料W 0. 1:3:3比例裝填入反應器中，其中磁性填料W 鐵鉛鑽永磁材料與軟磁鐵氧體W質量比1:4配製而成，磁性填料磁能積為20MG0e，填料粒 度為2000 y m，微電解填料由鎮-碳填料材料組成，填料粒度為800 y m，填料中鎮與碳的質 量比為1:1 ;載體填料W聚氣己帰為交聯劑，按Ig活性炭添加0. 25g聚氣己帰的比例將兩 者混合製得載體填料； (3) 對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 2V，電流密度為25mA/cm2,通入的廢氣溫度為35C ; 在步驟（1)獲得的處理廢氣所需的菌種中添加亞磯酸饋做碳氮磯營養液，使得溶液中 C ;N ;P的質量比為20:2:1製成掛膜溶液，將溶液自上而下通入生物填料培進行循環掛膜， 每兩天更換一次掛膜溶液；同時對生物填料培自下而上通入體積比為1:1的待處理廢氣和 空氣的混合氣體；每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢氣達到國家排放標準且微 生物膜生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 噴塗廢氣的處理 在常溫下，關閉出水閥8,將廢氣從進氣閥7輸入到反應器中，並對電極對通恆直流穩 壓電，電壓為2V,電流密度為25mA/cm2,淨化後的廢氣從出氣閥4排出； 經本實施例處理後，處理後噴塗生產廠的有毒有害有機廢氣的平均排放溶度為：甲 苯15?18mg/m3,下麗0. 6?0. 9mg/m3,丙麗0. 6?0. 7mg/m3,醋酸下醋3?3. 8mg/m3,醋酸己醋 1. 8 ?2mg/m3。
[0048] 實施例7 ;電磁協同強化生物填料培淨化半導體生產有機廢氣，具體操作如下： 1、本實施例針對某半導體廠生產的有機廢氣進行處理，其主要有毒有害有機廢氣濃度 為；二甲苯 150?250mg/m3,甲己麗 100?300mg/m3,丙麗 150?300mg/m3,醋酸了醋 200?400mg/ m3,風量為 3000?5000m3/h，溫度 30?50°C。
[0049] 本發明裝置包括其反應器主體1的上方設有出氣閥4和進水閥5 ;反應器主體1內 設置多孔承巧板3,多孔承巧板3上裝有反應器填料2 ;反應器主體1中設置六對鍛笛電極 6 ;反應器主體1下方設置進氣閥7、出水閥8和反衝水閥9 ;其中電極對採用串聯交替方式 W 15cm的間隔設置在反應器主體中；由於是處理廢氣，則反衝水閥9處於關閉狀態。該反 應器高3m，反應器填料填裝高度為1. 8m。
[0050] 2、本發明具體使用方法如下： 選取焦化廢水處理廠初沉池活性汙泥作為菌種，並置於培養裝置中，將待處理稀釋廢 氣連續不斷通入培養裝置中，該待處理稀釋廢氣是將待處理廢氣與空氣按1:100的體積比 混合而成，同時添加尿素和磯酸饋做氮磯營養液，使整個培養基質中B0D5:N:P的質量比為 125:2:1 ;之後每兩天更換濃度依次遞增的待處理廢氣進行連續馴化，待處理廢氣濃度依次 為1:90、1:80、一1:30.1:20.1:10.1:1 ;當處理後廢氣達到國家排放標準，且培養裝置中菌 液的0D600達到0. 8時，即獲得處理廢氣所需的菌種； 將磁性填料、微電解填料、載體填料W 0. 5 ;2 ;1比例裝填入反應器中，其中磁性填料 W純鐵與媒鉛鑽永磁合金W質量比12:1配製而成，磁性填料磁能積為40MG0e，填料粒度為 4000 y m，微電解填料由鐵-碳填料材料組成，填料粒度為1400 y m，填料中鐵與碳的質量比 為1:1 ;載體填料W氧化巧為交聯劑，按Ig塑料添加0. 3g氧化巧的比例將兩者混合製得載 體填料； (3)對生物填料培進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料培中的電極通電，外加電壓為 3V，電流密度為15mA/cm2,通入的廢氣溫度為45C ; 在步驟（I)獲得的處理廢氣所需的菌種中添加尿素和磯酸饋做碳氮磯營養液，使得溶 液中C ;N ;P的質量比為25:3:1製成掛膜溶液，將溶液自上而下通入生物填料培進行循環 掛膜，每兩天更換一次掛膜溶液；同時對生物填料培自下而上通入體積比為1:1的待處理 廢氣和空氣的混合氣體；每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢氣達到國家排放標 準且微生物膜生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4)半導體廢氣處理 在常溫下，關閉出水閥8,將廢氣從進水閥7輸入到反應器中，並對電極對通恆交流脈 衝電，電壓為3V，電流密度為15mA/cm2,淨化後的廢氣從出氣閥4排出； 經本實施例處理後，處理後的半導體生產廠的有毒有害有機廢氣的平均排放溶度為： 二甲苯 5. 8?6. 2mg/m3,甲己麗 4. 5?4. 7mg/m3,丙麗 5. 4?5. 6mg/m3,醋酸下醋 1. 9?2. 3mg/m3。
【權利要求】
1. 一種電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法，其特徵在於按如下步 驟進行： (1) 菌種的馴化 a、 處理廢水菌種馴化 選取待處理有毒有害有機廢水活性汙泥作為初始菌種，將活性汙泥置於培養裝置中進 行曝氣，添加與活性汙泥質量相等的待處理稀釋廢水，該待處理稀釋廢水以待處理廢水與 蒸餾水以1:100的體積比配製而成，同時添加氮磷營養液，使得整個培養基質中BOD 5:N:P 的質量比為1〇〇~125:2~5:1 ;之後每兩天更換濃度依次升高的經稀釋的待處理廢水溶液， 最後添加的是待處理廢水原液，進行菌種連續馴化；當處理後廢水達到國家排放標準，且培 養裝置中菌液的OD600達到0. 6~1時，即獲得處理廢水所需的菌種； b、 處理廢氣菌種馴化 選取焦化廢水活性汙泥作為初始菌種並置於培養裝置中，將待處理稀釋廢氣連續不斷 通入培養裝置中，該待處理稀釋廢氣是將待處理廢氣與空氣按1:100的體積比混合而成， 同時添加氮磷營養液，使整個培養基質中BOD 5:N:P的質量比為100~125:2~5:1 ;之後每兩 天更換濃度依次遞增的待處理廢氣進行連續馴化，待處理廢氣濃度依次為1:90、1:80、…、 1:30、1:20、1:10、1:1 ;當處理後廢氣達到國家排放標準，且培養裝置中菌液的0D600達到 0. 6~1時，即獲得處理廢氣所需的菌種； (2) 將磁性填料、微電解填料、載體填料以質量比0. 1~1. 5:0. 1~3:1~3的比例裝填入生 物填料塔中，並在生物填料塔中安裝一對以上的成對電極； (3) 對生物填料塔進行掛膜處理，掛膜同時對生物填料塔中的電極通電，外加電壓為 0. 1?5V，電流密度為1?40mA/cm2,通入的廢水與廢氣溫度為2(T50°C ; a、 處理廢水的生物填料塔掛膜 在步驟（1)獲得的處理廢水所需的菌種中添加同體積的待處理廢水，並添加氮磷營養 液，使得溶液BOD5:N:P的質量比為10(Tl25:2?5:l製成掛膜溶液；將掛膜溶液自上而下的 通入生物填料塔中進行循環掛膜，掛膜期間每兩天更換一次掛膜溶液，同時自下而上對生 物填料塔進行曝氣； b、 處理廢氣的生物填料塔掛膜 在步驟（1)獲得的處理廢氣所需的菌種中添加碳氮磷營養液，使得溶液中C :N :P的質 量比為2(T30:2~5:1製成掛膜溶液，將溶液自上而下通入生物填料塔進行循環掛膜，每兩 天更換一次掛膜溶液；同時對生物填料塔自下而上通入體積比為1:1的待處理廢氣和空氣 的混合氣體； 每天觀察填料表面菌膜生長情況，當處理後廢水或廢氣達到國家排放標準且微生物膜 生長良好、掛膜穩定不脫落時，即完成掛膜； (4) 有毒有害有機汙染物的處理 將待處理廢水或廢氣通入生物填料塔，通入的廢水與廢氣溫度為2(T50°C，同時對生物 填料塔中的電極通電，外加電壓為0. 1~5V，電流密度為l~40mA/cm2,經過生物填料塔的淨化 降解，即得到處理後廢水或廢氣。
2. 根據權利要求1所述的電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法，其 特徵在於：磁性填料為永磁材料填料或/和軟磁材料填料，磁性填料磁能積為0. 6~59MGOe， 填料粒度為l〇〇?8000 ii m。
3. 根據權利要求2所述的電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法，其 特徵在於：永磁填料為釹鐵硼稀土合金、鋁鎳鈷永磁材料、鐵鉻鈷永磁材料、鋇鐵氧體永磁 材料、鍶鐵氧體永磁材料中的一種或幾種任意比混合物。
4. 根據權利要求2所述的電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法， 其特徵在於：軟磁材料為純鐵、低碳鋼、鐵娃合金、鐵錯合金、鐵娃錯合金、鎳鐵合金、鐵鈷合 金、軟磁鐵氧體中的一種或幾種任意比混合物。
5. 根據權利要求1所述的電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法，其 特徵在於：微電解填料材料為鐵-碳填料材料、鐵-銅填料材料、鋅-碳填料材料、鋁-碳填 料材料、鎂-碳填料材料中的一種或幾種任意比混合物，填料粒度為1〇〇~3000 ii m，填料材 料中兩種原料的混合質量比為1.5~1:1。
6. 根據權利要求1所述的電磁協同強化生物填料塔淨化有毒有害有機汙染物方法，其 特徵在於：載體填料由載體和交聯劑組成，其中載體為活性炭、泥炭、紡織物、植物的莖葉根 的殘體、塑料中一種或幾種；交聯劑為聚氟乙烯、海藻酸鹽、氧化鈣、氫氧化鈣等的一種或幾 種，Ig載體填料中含有交聯劑〇. 05~0. 5g。
【文檔編號】C02F3/00GK104310571SQ201410533412
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優先權日:2014年10月11日
【發明者】瞿廣飛, 塗燦, 李軍燕, 寧平, 於勇濤 申請人:昆明理工大學