专利名称：高浓度有机废水微好氧细菌处理方法
技术领域：
本发明涉及环境工程与废水处理工程领域，尤其涉及一种不以缺氧反硝化为反应特征、以微好氧细菌为优势微生物、在极低溶氧浓度下高效彻底降解有机污染物的高浓度有机废水微好氧细菌处理方法。该方法特别适用于厌氧处理工艺不能直接处理的高油型或高硫型高浓度有机废水。
背景技术：
高浓度有机废水广泛分布于发酵工业、食品加工工业、化工工业等工业领域，其主要特征为COD浓度极高，达数万甚至几十万mg/L。据统计，我国每年排放的酒精工业废水约1,200万t，味精工业废水250～400万t，柠檬酸工业废水110万t，淀粉工业废水1,600万t，这些高浓度有机废水一旦直接排放所造成的污染程度远高于低浓度有机废水，因此，必须将其净化至国家排放标准后才能排放。
高浓度有机废水通常采用厌氧工艺处理，并具有剩余污泥产生量少、负荷高、产物可回收等优点，然而，由于厌氧微生物对油份的亲和性低，高浓度硫酸盐的厌氧产物硫化氢具有较高的微生物毒性，厌氧工艺通常不能用来直接处理高油型或高硫型高浓度有机废水，而需要增加诸如除油、脱硫等预处理或辅助工序。例如申请号为00131326.6，名称为垂直折流生化反应器污水厌氧工艺工艺，公开号为CN1288865A的发明专利，它将垂直折流生化反应器根据污水种类不同和要求不同而组成厌氧工艺过程，它采用了生物气搅拌及循环吹脱硫化氢工艺以降低硫化氢的抑制作用从而得以应用于高硫高浓度有机废水。这些辅助措施一方面增加了处理成本，另一方面预处理效果极容易影响后续处理的稳定性和效果。另一方面，常规好氧生物处理工艺(溶解氧一般2-4mg/L以上)在进水BOD5浓度大于1,000mg/L时常因缺氧而无法进行，同时其运行成本较高(每去除1kg COD需耗电13-18kwh)，因此常规厌氧或好氧工艺应用于这些特殊高浓度有机废水时均存在一定的局限性。
利用酵母对高渗透压环境的适应性而开发的酵母处理技术在一定程度上可以作为厌氧工艺不能直接处理的高浓度有机废水的选择。这包括两个方面(1)好氧酵母处理技术。如申请号为01110557.7，名称为色拉油加工废水处理方法及装置，公开号为1380262A的发明专利申请就公开了一种采用自然选育的酵母菌在好氧条件下连续处理高浓度色拉油加工废水，在去除大部分油和COD后再利用常规好氧生物处理法作为末端处理使出水达标的处理工艺。该技术要求在好氧条件下运行，由于废水浓度较高时氧气的传质系数较低，因而该技术所需要的动力消耗较高。(2)微好氧处理技术。如申请号为200510130317.8，名称为高浓度有机废水酵母菌低氧SBR工艺与装置，公开号为CN1807284的发明专利，以及申请号为200510130318.2，名称为一种处理高浓度有机废水的多级酵母菌低氧处理工艺与方法，公开号为CN1807285的发明专利都是以酵母作为优势微生物在溶氧浓度为0-0.5mg/L下处理高浓度有机废水。然而由于微好氧条件下酵母作为兼氧微生物其代谢表现为厌氧水解酸化特征，即将大分子基质变成小分子物质，而并非彻底去除有机物，因而兼氧微生物(包括兼氧细菌和酵母)的微好氧处理技术的特点为COD去除率较低，仅为15～30％(环境科学，2005，26(3)106-111)或70％(环境科学与技术，2006，29(11)96-98)，出水COD水平常在数千mg/L以上，仍为高浓度有机废水，因而未真正解决这些高浓度有机废水的处理困难。
在生物发酵领域，通过特定微生物在特定条件下的生物发酵作用，可以将高浓度有机废水中的有机质转化并获得特定产品(如生物体或中间产物)，从而可以在一定程度上降低高浓度有机废水中有机物浓度。如申请号为99119084.X，名称为利用味精工业产生的有机废水生产生物杀虫剂的方法，授权公告号为1120664C的发明专利申请就公开了一种利用味精工业生产的高浓度有机废水生产苏云金芽孢杆菌生物杀虫剂的方法，它利用味精工业废水和经过驯化的苏云金芽孢杆菌在发酵罐中大量批量培养苏云金芽孢杆菌，发酵液适当处理后可获得杀虫效果良好且对高毒生物无毒或微毒的液态或固态微生物杀虫剂。由于该技术需要较多的预处理工序，反应在无菌条件下进行，处理成本较高，并且其排出水仍具有较高的污染物浓度(以特定代谢产物产生为主要目的，有机物去除率较低)，因而仍需要后处理才能使出水达标排放。
由此可见，现有废水生物处理技术在处理高浓度有机废水(尤其是厌氧处理工艺不能直接处理的高油、高硫型高浓度有机废水)时仍存在不足。开发一种新型的高浓度有机废水生物处理技术，并使之适应特殊高浓度有机废水并具有投资运行成本较低、处理效果较好的特点具有非常现实的意义。
发明内容
本发明针对某些高浓度有机废水不能采用厌氧工艺直接处理、其它处理技术存在不足的现状，提供一种以微好氧细菌为优势微生物、在微好氧条件下运行、能够彻底氧化有机物(产物为CO2和H2O)的微好氧细菌处理方法。通过对废水处理微生物主体和操作参数等因子的设计与控制，本专利技术能够直接处理高硫型、高油型等厌氧工艺不能直接处理的高浓度有机废水。
本发明的特征在于，所述高浓度有机废水微生物微好氧处理方法基于微好氧细菌在微好氧条件(1μM溶氧浓度)下的选择性优势，以微好氧细菌为处理主体，通过微好氧条件下的TCA循环高效分解高浓度有机废水中的有机成分，代谢过程以完全、彻底的生物氧化为特征，属于典型的好氧代谢过程(不同于绝对厌氧微生物和微好氧条件下兼氧微生物的代谢特征)。
本发明的特征还在于，所述高浓度有机废水微生物微好氧处理方法在常规好氧微生物代谢活性和生长均较差的微好氧条件下运行，并且与好氧处理工艺相比能够大幅度降低供氧水平(曝气成本为后者的5％左右甚至更低)，因而不同于常规好氧处理。
此外，本发明的特征还在于，所述高浓度有机废水微生物微好氧处理方法与细菌为优势微生物的常规缺氧反硝化脱氮工艺(溶解氧0-0.5mg/L)也存在本质的不同，两种处理方法中优势细菌分别为微好氧细菌和兼氧细菌，并且后者有机物的去除是以氧化态氮(包括硝酸盐和亚硝酸盐)的存在为前提的，以脱氮为主要目的；而微好氧细菌处理方法则不以氧化态氮的存在为前提，以氧化有机物为主要目的。
本发明的主要目的在于克服现有生物处理工艺处理某些高浓度有机废水时存在的缺点，提供一种投资少、运行成本低、工艺简单、反应速度快、应用范围广的高浓度有机废水处理新方法。与现有技术相比本专利技术具有以下优点1、效率高本发明采用微好氧细菌，在悬浮培养条件下，对高浓度有机成分有较高的去除效率(一级处理时BOD去除率可达95％以上)。
2、节约成本传统的好氧处理工艺不适用于高浓度有机废水，耗能巨大，厌氧工艺在处理某些高浓度有机废水存在的工艺复杂、投资大、处理成本高等缺点，相对而言，本专利技术具有较低的投资与运行成本。
3、构筑物少，工序简单本专利比常规厌氧好氧处理工艺构筑物少，不需要预处理工序。
4、适应范围广适用于某些厌氧处理工艺无法胜任的高硫型、高油型等废水类型。
5、简单易行可沿用处理设施，在调整工况后投加新菌种，并可根据处理特征的变化调整操作参数。
6、剩余污泥量少污泥产量与厌氧工艺相近，远低于好氧工艺。
具体实施例方式
以下详细说明本发明的工作原理和实施方式本发明所述的微好氧细菌处理高浓度有机废水的方法可以充分利用已有的废水处理构筑物，只需增加少量空气管网，并从后续好氧处理段分出部分供气量即可，不需额外能耗。在本专利技术实施的微生物培养过程中，首先在构筑物中加入相应高浓度有机废水，再接种微生物种源，在微好氧条件下培养至一定微生物量，然后再通入废水在微好氧条件下开始高浓度有机废水的连续处理过程。为缩短微生物培养周期，也可采用批量或连续方式筛选适应水质、沉降性好的微好氧细菌，后再用于水处理构筑物中微生物的扩大培养。
实施例1某高硫发酵工业废水，其水质特征如表1所示，现有技术类型在生物处理工序之前需增加预处理脱硫工序。本发明在原有构筑物中接种微生物源，批量培养微好氧细菌，当MLSS达到16g/L后直接通入未经稀释的该发酵废水开始连续处理，一级生物处理各项出水指标如表1所示。
表1 某发酵工业废水经微好氧细菌处理前后的指标值
实施例2某含油废水，其特征见表2，为典型的高油型高浓度有机废水，现有处理工艺均采用“除油工序+生物处理工艺”。本发明以未经稀释的该废水作为培养基采用批量培养筛选方案获得微好氧细菌，经50L发酵罐微好氧培养后获得用于现场的微生物种源。将微生物种源投加到已加入该类有机废水的构筑物中(原为厌氧柱)，启动周期为15天，然后通入未经稀释的废水开始连续处理，一级生物处理出水指标见表2所示。
表2 某含油废水经微好氧细菌处理前后的指标值
权利要求
1.一种高浓度有机废水微好氧细菌处理方法，其特征在于基于微好氧细菌在微好氧环境下的选择性优势，将反应系统控制在微好氧条件下，通过对废水处理微生物主体和操作参数等因子的设计与控制，形成以微好氧细菌为优势微生物的降解菌群处理高浓度有机废水，特别是厌氧工艺无法直接处理的高油型或高硫型高浓度有机废水。
2.如权利要求1所述的高浓度有机废水微好氧细菌处理方法，其特征在于以微好氧细菌为优势微生物、在微好氧条件下(1μM溶氧浓度)运行、能够彻底氧化高浓度有机废水中的有机物(产物为CO2和H2O).
全文摘要
本发明针对高硫酸盐或高油型高浓度有机废水不能采用厌氧工艺直接处理的现状，涉及一种以微好氧细菌为优势微生物、在微好氧条件(1μm溶氧浓度)下运行、能够彻底氧化有机物(产物为CO
文档编号C02F101/30GK101058464SQ20071010697
公开日2007年10月24日 申请日期2007年5月16日 优先权日2007年5月16日
发明者郑少奎, 杨志峰, 孙晶艳, 张燕燕 申请人:北京师范大学