专利名称：非缺氧反硝化特征的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺的制作方法
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反应为特征的、以去除有机物为主要目标的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺。该方法与工艺特别适用于厌氧处理工艺不能直接处理的高油、高氮、高硫、高盐等类型的高浓度有机废水。
背景技术：
高浓度有机废水广泛分布于发酵工业(包括医药发酵与食品发酵业等)、食品加工工业(如制糖业、水产品加工业、食用油加工业等)、化工工业(如石油加工、煤炭焦化工业等)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。
常规好氧生物处理工艺(溶解氧一般大于1-2mg/L以上)在进水BOD5浓度大于1,000mg/L时常因缺氧而无法进行，另外在好氧条件下每去除1kg COD需耗电13-18kwh，处理成本较高，因此常规好氧生物处理工艺不适用于高浓度有机废水。常规缺氧处理工艺(溶解氧0-0.5mg/L)目前主要用于反硝化脱氮过程，其原理为缺氧条件下兼性异养细菌利用或部分利用废水中原有的有机物碳源为电子供体，以进水中或好氧段出水的硝酸盐作为电子受体进行无氧呼吸，分解有机质，同时将硝酸盐中的氮还原成气态氮，由此可见，常规缺氧反硝化过程中有机物的去除是以硝酸盐的存在为前提的，其适用范围具有一定的局限性，目前该工艺主要应用于生活污水脱硝氮处理，未用于高浓度有机废水的直接处理。与常规好氧、缺氧处理工艺相比，常规厌氧处理工艺(溶解氧为0mg/L)能够适应较高的有机物浓度，并具有剩余污泥产生量少、负荷高、产物可回收等优点，因而被广泛应用于高浓度有机废水的直接处理，然而，由于厌氧微生物对油份的亲和性低，也不能适应过高的盐度，高氮、高硫成分的厌氧产物对厌氧微生物有较高的毒性，等等，因此厌氧处理工艺的应用存在局限性，通常不能用于高油、高氮、高硫、高盐等类型高浓度有机废水的直接处理，而需要增加诸如除油、脱氮、脱硫、脱盐等预处理工序，这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。
近年来，有许多专利技术通过筛选获得性能优良的微生物菌株用于处理高浓度有机废水，收到了较好的效果，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，在好氧条件下所需要的动力消耗较高，大幅度提高了运行成本，因此尽管该技术拥有较高的有机物去除效率，其应用范围仍受到一定限制，据文献报道，目前该技术仅应用于40,000mg/L COD的进水水平，并由于成本原因至今未得到大规模推广。其它相关专利技术则侧重于高浓度有机废水中有机质的生物转化回收利用，它一般采用典型的生物批量发酵技术，采用特殊菌种发酵特定废水以获得特定产品(如生物体或中间产物)为最终目的，在处理废水的同时通过生物转化作用获得有效产品并予以回收。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。由于所使用微生物菌剂对于培养基有较高的要求，该技术需要较多的预处理工序，并需要在味精工业废水中添加多种营养物，因此并不能作为高浓度有机废水的通用处理技术。
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、高氮、高硫、高盐型高浓度有机废水)时距离成本-效果兼顾、适应面广的要求还有一定距离。开发一种新型的高浓度有机废水生物处理技术，并使之适应不同废水类型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处理工艺复杂、处理技术适应面窄的现状，提供一种不以缺氧反硝化反应为特征、进水浓度与厌氧工艺进水水平相当但效率更高的微生物缺氧处理工艺。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某些非厌氧处理工艺废水类型(如高氮型、高硫型、高油型、高盐型等高浓度有机废水)，简化了这些高浓度有机废水“预处理+厌氧技术”的处理模式，降低了处理成本，提高了处理效率，可在一定范围内作为厌氧工艺的替代技术。
本发明的特征在于，所述高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺基于兼氧微生物在缺氧条件下的反应特征、对特定碳源的利用能力和对生境较强的适应能力，以不同类型的兼氧微生物为处理主体，在缺氧反应条件下通过酵解途径高效分解高浓度有机废水中的有机成分，生成低级有机酸、醇类及其它中间体等产物，反应特征与厌氧工艺部分阶段类似，又因为有氧气供给而具有与厌氧工艺不同的特征，能够直接处理某些非厌氧处理工艺废水类型(如高氮型、高硫型、高油型、高盐型等高浓度有机废水)。
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、应用范围广的高浓度有机废水处理方法。与现有技术相比本专利技术具有以下优点1、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，本专利技术可节省运行投资成本。
2、高效本发明采用缺氧微生物群落，在悬浮培养条件下，本专利技术对高浓度有机成分的去除效率低于好氧工艺，但较厌氧工艺为高。
3、适应范围广适用于某些厌氧处理工艺无法胜任的高氮型、高硫型、高油型、高盐型等废水类型。
4、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。
5、剩余污泥量少污泥产量与厌氧工艺相近，远低于好氧工艺。
6、资源回收在处理过程中产生产物如醇类、低级有机酸、酶、菌体等可作为产品回收。
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生物缺氧处理工艺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，再接种不同来源的微生物种源，在缺氧条件下培养至一定微生物量，然后再通入废水在缺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、沉降性好的微生物群落(包括不同类型的微生物种类)后再用于水处理构筑物中微生物的扩大培养。
实施例1某发酵工业废水，其水质特征如表1所示，为典型的高氮型高浓度有机废水，现有技术类型在生物处理工序之前需增加预处理脱氮工序。本发明在原有构筑物中接种微生物源，批量培养缺氧微生物，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，水力停留时间2-3d，各项出水指标如表1所示。出水中酒精度为1％，低级有机酸浓度为0.5％，采用常规分离手段即获得相应纯产品。
表1某发酵工业废水经微生物缺氧处理前后的指标值
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沉降性极好兼氧性细菌、酵母菌等微生物群落，经50L发酵罐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5天，然后通人未经稀释的废水开始连续处理，其出水指标见表2所示。
表2某含油废水经微生物缺氧处理工艺处理前后的指标值
权利要求
1.一种非缺氧反硝化特征的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺，其特征在于它基于兼氧微生物在缺氧条件下的反应特征、对特定碳源的利用能力和对生境的适应能力，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，以不同类型兼氧微生物为处理主体，在缺氧反应条件下处理高浓度有机废水。
2.如权利要求1所述的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺，其特征在于反应在缺氧条件下进行(溶氧浓度为0-0.5mg/L)，微生物通过酵解途径高效分解高浓度有机废水中的有机成分，生成有机酸、醇类及其它中间体等产物，反应特征与厌氧工艺部分阶段类似，但因为有氧气供给而具有不同的特征。
3.如权利要求1所述的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺，其特征在于能够直接处理某些厌氧工艺无法直接处理的废水类型，如高氮型、高硫型、高油型、高盐型等高浓度有机废水。
4.如权利要求1所述的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺，其特征在于废水处理主体微生物为兼氧微生物(包括细菌、酵母菌等不同群落)，水处理构筑物中的微生物培养过程可在投加微生物种源后直接缺氧培养至一定微生物量来实现，也可以批量或连续方式筛选适应水质、沉降性好的微生物群落(包括不同类型的微生物种类)后再用于水处理构筑物中微生物的缺氧或好氧型扩大培养。
5.如权利要求1所述的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺，其特征在于扩大培养与水处理过程均在开放式反应器中进行，无须专门的无菌环境。
6.如权利要求1、2、3、4、5所述的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺，其特征在于该技术可在一定范围内作为厌氧工艺的替代技术并与其它技术联合应用形成组合工艺，反应器构型可采用矩形、圆形、不规则形状等多种型式，微生物生长形式可采用诸如接触氧化、悬浮培养等。
全文摘要
本发明针对某些高浓度有机废水处理工艺复杂、处理技术适应面窄的现状，涉及一种不以缺氧反硝化反应为特征、投资运行成本较低、进水浓度与厌氧工艺进水水平相当但效率更高的高浓度有机废水微生物缺氧处理工艺。通过对废水处理微生物主体和操作参数等特征因素的设计，本发明技术能够直接处理某些非厌氧工艺废水类型(如高氮型、高硫型、高油型、高盐型等高浓度有机废水)，简化了这些高浓度有机废水“预处理+厌氧技术”的处理模式，降低了处理成本，提高了处理效率，并可在一定范围内作为厌氧工艺的替代技术。本发明技术可以充分利用已有的废水处理构筑物，投资运行成本较低。
文档编号C02F3/28GK1740101SQ20051000856
公开日2006年3月1日 申请日期2005年2月22日 优先权日2005年2月22日
发明者郑少奎, 杨志峰, 张燕燕 申请人:北京师范大学