廢水的生物凈化方法技術

本發明專利技術涉及一種以利用循環載體介質的連續生物膜過程對廢水中磷、氮和有機物進行凈化的方法，以及用于實施該方法的反應器。所述方法包括：a)在反應器的厭氧區中接收預處理后的廢水入口流，其中在自由流動的生物膜載體上存在微生物培養物，b)使攜帶生物膜載體的廢水流進入好氧區，對從厭氧區接收的廢水流和載體進行曝氣，c)在好氧區的末端將生物膜載體輸送到厭氧區，但不輸送水，和d)通過出口將水排放至污泥分離過程。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及以利用循環載體介質的連續生物膜過程對廢水中磷、氮和有機物進行凈化的方法。本專利技術還涉及用于實施該方法的反應器。
技術介紹
市政廢水和例如從食品工業產生的工業廢水包含有機物，也富含氮和磷化合物，因此有必要凈化這些廢水，再將凈化水排入自然接收方如湖泊、河流和海洋。生物反應器用于分解市政和工業廢水中的有機和無機物質。商業上主要有兩種類型的生物反應器i)活性污泥反應器和ii)生物膜反應器。在活性污泥反應器內，微生物懸浮在廢水中。在生物膜反應器內，微生物生長在載體介質上。載體介質可以是固定的，如大型鼓狀物表面或反應器壁或自由流動的小型載體元件?；钚晕勰喾磻髟试S持續的過程；但是這種反應器非常消耗面積/體積，最終的污泥沉降分離也同樣如此。部分污泥循環回反應器或反應器的入口流以維持微生物的培養。移動床生物膜反應器是連續或序批式操作的。增強生物除磷只能應用在該系統序批式運轉時，即廢水進入反應器進行處理，排出處理過的廢水，然后反應器可以重新填充廢水。這意味著對于處理每一個體積的廢水，存在耗時的給排水順序。因此該方法費力且通常會要求一系列的反應器并聯操作。生物膜處理比活性污泥處理在生物處理后更容易分離污泥和水。與活性污泥處理相比，生物膜處理所需的反應器體積更小，也無需要求過程控制和能源的污泥循環。由于不從生物膜處理的分離步驟進行循環，因此進行分離不會影響生物處理。WO2010/140898A1涉及在反應器中進行水體生物凈化的方法和裝置，該反應器具有一個或多個進口和出口區域，在該區域中水和基質與生物膜載體元件接觸。US2008/0053897A1公開了一種液固流化床廢水處理系統，用于同時去除碳、氮和磷。該系統結合固定薄膜生物流化床技術，在雙液固流化床內去除生物營養物，實現了同時去除有機碳、氮和磷。其他關于水體凈化/處理的出版物JPh07163994A、JPh07163995A、DE19501260C1和Li，M.，Nakhla，G.，ZhuJ.，“通過在循環流化床生物膜反應器中增強的生物粒子循環同時去除碳和氮(Simultaneouscarbonandnitrogenremovalwithenhancedbioparticlecirculationinacirculatingfluidizedbedbiofilmreactor)”。Chem.Eng.Jour.181-182(2012)35-44。本專利技術解決了與現有技術的方案有關的問題。附圖簡要說明圖1示出了本專利技術實施方式的原理概要。圖2示出了實施例1中描述的試點實驗中入口、厭氧和好氧區域PO4的濃度。圖3示出了實施例1中描述的PO4負荷和吸收，以及SCOD(可溶性化學需氧量)負荷和吸收。圖4示出了實施例2中描述的試點實驗中入口、厭氧和好氧區域PO4的濃度。圖5示出了實施例2中描述的PO4負荷和吸收，以及SCOD(可溶性化學需氧量)負荷和吸收。
技術實現思路
本專利技術涉及以利用循環載體介質的連續生物膜過程對廢水中磷、氮和有機物進行凈化的方法，以及用于實施該方法的反應器。本專利技術在專利權利要求書中進行了限定。本專利技術提供了一種處理不同廢水的循環移動床生物膜反應器和方法。生物膜載體隨廢水在處理設備的不同區之間循環，然后將載體從水中機械移除并在在過程開始時加入。專利技術詳細描述增強的生物除磷包括將微生物培養物例如細菌培養物經受交替的厭氧和好氧條件。在活性污泥裝置中，這可以通過將具有活性污泥的廢水從厭氧反應器導入好氧反應器并將污泥從沉降過程循環到厭氧區域而簡單地完成。磷積聚的生物，PAO，在厭氧條件下分泌磷，當置于好氧條件時能攝取更多的磷。因此，在bio-P(生物磷)裝置中，有必要將污泥/細菌暴露于厭氧和好氧交替條件中。目前大多數bio-P裝置都是活性污泥裝置。存在少量具有增強除磷的生物膜裝置，然而，這些裝置都是不連續批量處理裝置，也叫做序批式反應器(SBR)。此處具有生物膜的載體介質位于向其添加廢水的反應器中，并經受一段時間的沒有空氣(厭氧)和一段時間的空氣(好氧)，然后將凈化水排出并且反應器重新注入未處理廢水。在生物除氮/銨中，存在負責分解廢水中銨的不同部分的不同的細菌培養物。第一步是硝化作用，發生在好氧條件下；第二步是反硝化作用，發生在厭氧(無氧，有硝酸鹽)條件下。這可以在兩種不同的生物膜反應器中進行，各自有其載體介質，其中只有廢水從一個反應器流到另一個反應器。本專利技術使得在一個連續過程中將生物膜處理的優勢和增強的生物除磷結合起來成為可能。因此，本專利技術提供了廢水生物凈化處理的新實例。本專利技術所述過程涉及到生物膜的載體介質移動或隨廢水在厭氧、好氧反應器區和任選的缺氧反應器區之間流動。載體介質從所述過程的最后一步移出水體送入過程的初始階段。在廢水流允許進入生物反應器之前，對粗廢水流進行預處理。預處理通常是機械過濾以除去大塊物體，例如塑料、織物等，隨后是除去沙和油脂。根據廢水的質量和來源，沉降或細格柵也可引入作為預處理步驟。以下參照圖1對本專利技術的實施方式，反應器和方法進行描述。生物反應器包括厭氧區(A)、任選的缺氧區(B)，和好氧區(C)，所有區均包括生物膜的載體介質。待凈化廢水從入口(1)流入反應器的第一區。將不同區域的分離布置成使得廢水和載體介質能夠一起從一個區流到下一個區的方式，或者它們可被機械(3，4)移除，例如通過葉輪或管道輸送設備移除。在反應器最后一個區(C)的末端，無水載體介質，被機械移動(5)到第一處理區(A)的入口端。載體介質的移動是通過使用一個或多個機械設備，如升降機、螺旋輸送機、帶式輸送機等實施的。機械設備使得水排干，從而使返回厭氧區的生物膜載體無水。每個區(厭氧(A)、缺氧(B)，好氧(C))可被分隔成幾個連續的腔室，或者設計成長流道，以實現盡可能多的平推流。去除生物膜載體的處理過的廢水，通過一個或多個出口(2)離開好氧區(C)。任選地，一部分出口流(6)再次引入缺氧區(B)以額外去除氮?？梢酝ㄟ^例如使用泵而移動水流(6)。以這種方式，細菌培養物經受厭氧和好氧交替條件，以獲得增強的生物除磷并結合了生物膜的效率、簡便性和相對于污泥分離的良好的分離性能。在好氧區的末端，生物膜載體被機械轉移到厭氧區，而不傳輸水。本專利技術采用這種方式，防止了富氧水從好氧區被帶回厭氧區，從而避免了厭氧區被O2抑制。該工藝將有效地提供磷和有機物的去除，并且如果該工藝延長有缺氧區并從好氧區向缺氧區返回水，則也可提供氮/銨的去除。通過在好氧區同時硝化/反硝化，還有可能實現全部/部分去除氮。由于沒有廢水從好氧區輸送到厭氧區，避免了厭氧區被NO3抑制。生物膜載體從好氧區(C)被無水機械移動(5)至厭氧區(A)，本專利技術以這種方式阻止硝酸鹽被帶回到厭氧區(A)。硝酸鹽溶于水，并且隨著水被排干，生物膜載體被移入(5)厭氧區(A)，硝酸鹽不會被攜帶到厭氧區(A)。尺寸、密度、材料和形狀/設計不同的生物膜載體在本領域是已知的，并且任意生物膜載體都可能適用于本專利技術。下述幾種生物處理方法都可用于生物膜污泥的分離，如浮選、沉降或細格柵?，F有技術已知的任意這些方法都可使用。與來自活性污泥法的活性污泥相比，從按照本專利技術處理的水體中移除的污泥，包括可植物利用形式的磷，因此污泥是一種作為植物養本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種以連續過程對廢水進行生物凈化的方法，其包括a)在反應器的厭氧區中接收預處理后的廢水入口流，其中在自由移動的生物膜載體上存在微生物培養物，b)使攜帶所述生物膜載體的廢水流進入好氧區，對從所述厭氧區接收的廢水流和載體進行曝氣，c)在好氧區的末端將所述生物膜載體輸送到厭氧區，但不輸送水，和d)通過出口將水排放至污泥分離過程。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.05.28 NO 201406601.一種以連續過程對廢水進行生物凈化的方法，其包括a)在反應器的厭氧區中接收預處理后的廢水入口流，其中在自由移動的生物膜載體上存在微生物培養物，b)使攜帶所述生物膜載體的廢水流進入好氧區，對從所述厭氧區接收的廢水流和載體進行曝氣，c)在好氧區的末端將所述生物膜載體輸送到厭氧區，但不輸送水，和d)通過出口將水排放至污泥分離過程。2.如權利要求1所述的方法，其在所述厭氧區和所述好氧區之間包括缺氧區。3.如權利要求1至2任一項所述的方法，其包括在區/腔之間機械輸送所述生物膜載體。4.如權利要求2至3任一項所述的方法，其中部分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：耶蒙德·瑟倫森，桑德拉·艾卡斯，托吉爾·薩爾特納斯，
申請(專利權)人：海爾斯米約帕特納有限公司，
類型：發明
國別省市：挪威;NO