专利名称：苯胺类废水的生物处理方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理方法，尤其是一种利用合成的大孔高分子聚合物作为微生物载体强化生物处理器来处理苯胺类生产废水的方法，尤其是一种通过向序批式反应器(SBR)内投加合成的大孔高分子聚合物作为固定化微生物载体，强化处理苯胺类废水的生物处理方法。
背景技术：
目前，作为一种对水体中有机毒物进行经济有效的生物处理技术，固定化微生物技术的商业化应用日益增多。在生物法处理有机化工废水时，通过固定化微生物技术可有效防止高效微生物的流失，提高反应器内的有效生物量。固定化微生物对恶劣的环境和抗冲击负荷有很好的承受能力，而且固定化微生物易于与废水分离，其产生的剩余污泥量比传统生物处理技术少。
常用于生物反应器的生物载体主要有沙、颗粒活性炭、多孔无机颗粒如硅藻土、烧结玻璃、陶瓷，但这些材料都存在着较大的缺陷。颗粒活性炭和无机生物载体年磨损率较高。沙子虽然价廉且不易碎，但微生物固定化需要相当长的时间(启动慢)，并且无法利用化学吸附作用作为辅助去除机制。且沙载微生物活性的稳定性较差，在受化学或物理因素的冲击后其活性恢复缓慢。此外无机材料的密度大，应用于膨胀床或流化床时需要耗费大量能量，所以限制了其在膨胀床和流化床中的应用。
Lodya等公开了在曝气填充床反应器中利用微孔树脂材料作生物载体进行废水处理的方法(US 5403487)。但Lodya等人所用的微孔树脂材料的密度小于水。因此在应用上具有很大的局限性，如必须用筛网固定树脂颗粒，无法应用于流化床反应器。
发明内容
本发明的目的是提供一类合成的大孔高分子聚合物作为固定化微生物载体，并将其应用于强化SBR生物处理苯胺类废水的方法。
本发明的技术方案是一种苯胺类废水的生物处理方法，其特征是包括下列步聚步骤1调节苯胺类生产废水pH到5～10，其COD＜3500mg/L，内含苯胺类物质浓度＜1200mg/L。
步骤2将合成的大孔高分子聚合物投加到含活性污泥的生物反应器(即SBR反应器)内，加入步骤1所述的废水，通入空气曝气，进行微生物的固定化。经过20～30天的运行微生物可在载体上形成稳定的生物膜，固定化过程结束。所述合成的大孔高分子聚合物其基本骨架是交联聚苯乙烯，可以是大孔离子交换树脂如D301等大孔阴离子交换树脂，大孔交联聚苯乙烯白球，及X-5等大孔吸附树脂。反应器内活性污泥为经过驯化的好氧活性污泥，其在反应器内的活性污泥浓度为1000～2000mg MLSS/L(MLSS为混合液悬浮固体)。所用SBR反应器的有效容积为1.3L，每批次进水体积为0.8L。反应温度为25～35℃，进水方式为瞬时进水，曝气量为0.6～0.9L/min，曝气时间8h，沉淀时间2h。
步骤3将步骤1所述的废水投加到如步骤2所述的SBR反应器内，通入空气进行曝气2～8h，使废水中有机物和反应器内的悬浮微生物和固定在载体上的微生物充分接触进行好氧生物降解。其中每批次进水水量为0.8～1.0L，反应温度为10～40℃，曝气量为0.6～1.2L/min。反应器内活性污泥总量为4000～6000mg MLSS/L，大孔高分子聚合物载体的体积占反应器有效容积的2～10％。
步骤4反应结束后，沉淀0.5～2h，将经过净化的废水排出，准备进行下一批次的反应。
重复步聚3、4进行废水处理。
本发明的生物反应器以采用SBR序批式反应器为佳。
本发明的有益效果本发明的大孔高分子聚合物具有以下优点(1)机械强度高，磨损率小，可通过流化过程中磨擦和水力剪切作用去除过量的微生物，(2)不与废水中的化学物质反应，化学稳定性强，(3)密度略大于水，仅需曝气就可流化，无需额外增加动力装置，(4)具有一定有吸附作用，并能够通过微生物降解再生，(5)大孔高分子聚合物在合成过程中可根据需要灵活改变树脂的粒径及孔径大小，(6)大孔高分子聚合也可以利用废弃或回收的大孔高分子聚合物，是一种减少废物和变废为宝的方法。
本发明提供的大孔高分子聚合物固定化微生物强化SBR处理苯胺类生产废水方法，可以有效提高SBR的处理效率。具体的说，通过向SBR内投加固定化微生物载体，提高反应器内的微生物浓度，有效存留较高浓度的高效菌种，可以有效提高SBR对苯胺类物质和氨氮的处理效率。
当微生物载体投加量为反应器有效容积的2～0％，在曝气量，反应时间和温度等相同的处理条件下，与传统SBR工艺相比，苯胺类物质的去除率提高35～60％，出水中氨氮浓度降低5～15mg/L。可见通过向反应器内投加大孔高分子聚合物作微生物载体，可以提高反应器的处理效率，缩短反应时间，或在相同处理效率的情况下反应器可以处理更多的废水。
因此，将本发明应用于现有废水处理装置的改造，或新建废水处理装置，均具有良好的经济效益和环境效益。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1在有效容积为1.3L的SBR反应器内投加大孔交联聚苯乙烯白球作为固定化微生物载体，载体体积为反应器有效容积的4％，经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水为模拟对甲苯胺废水，调节其pH值到5～10，并添加氮、磷类营养元素，使废水COD为1100mg/L，对甲苯胺浓度为327mg/L。每批次将0.8L废水加入反应器，进水方式为瞬时进水。在25℃，曝气量为0.6L/min时，曝气360min后沉淀30min，排水。出水中COD为10.5mg/L，对甲苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为20mg/L。
实施例2
在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积6％的大孔交联聚苯乙烯白球作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水为模拟对氨基酚生产废水，调节其pH值到5～10，并添加氮、磷类营养元素，使废水COD为2300mg/L，对氨基酚浓度为648mg/L。进水量和进水方式同实施例1。在15℃，曝气量为0.9L/min时，曝气420min后沉淀120min，排水。出水中COD为16.4mg/L，对氨基酚浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为23.9mg/L。
实施例3在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积10％的大孔阴离子交换树脂D301作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水，进水量和进水方式同实施例1。在10℃，曝气量为0.9L/min时，曝气480min后沉淀90min，排水。出水中COD为17.1mg/L，对甲苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为24.1mg/L。
实施例4在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积8％的大孔阴离子交换树脂D311作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水为间甲苯胺生产废水，调节其pH值到5～10，并添加氮、磷类营养元素，使废水COD为1150mg/L，间甲苯胺浓度为324mg/L。进水量和进水方式同实施例1。在35℃，曝气量为0.9L/min时，曝气210min后沉淀60min，排水。出水中COD为13.4mg/L，间甲苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为12.9mg/L。
实施例5在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积2％的大孔吸附树脂X-5作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水，进水量和进水方式同实施例1。在25℃，曝气量为0.9L/min时，曝气120min后沉淀60min，排水。出水中COD为11.2mg/L，对甲苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为8.0mg/L。
实施例6
在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积4％的大孔吸附树脂X-5作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水为模拟苯胺生产废水，调节其pH值到5～10，并添加氮、磷类营养元素，使其COD为1472mg/L，苯胺浓度为380mg/L。进水量和进水方式同实施例1。在37℃，曝气量为0.9L/min时，曝气210min后沉淀120min，排水。出水中COD为27.5mg/L，苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为5.3mg/L。
实施例7在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积5％的大孔吸附树脂X-5作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水为模拟邻甲苯胺生产废水，调节其pH值到5～10，并添加氮、磷类营养元素，使试验废水COD为1154mg/L，邻甲苯胺浓度为326.2mg/L。进水量和进水方式同实施例1。在25℃，曝气量为0.9L/min时，曝气140min后沉淀120min，排水。出水中COD为14.6mg/L，邻甲苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为8.7mg/L。
实施例8在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积8％的大孔离子交换树脂D301作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水为邻甲苯胺生产废水，调节其pH值到5～10，并添加氮、磷类营养元素，使废水COD为1508mg/L，邻甲苯胺浓度为502mg/L。每批次进水量为1.0L，进水方式同实施例1。在25℃，曝气量为0.9L/min时，曝气480min后沉淀60min，排水。出水中COD为56mg/L，邻甲苯胺浓度小于1.0mg/L，氨氮浓度为46.1mg/L。
实施例9在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积6％的大孔交联聚苯乙烯白球作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水、进水量和进水方式同实施例8。在25℃，曝气量为0.9L/min时，曝气480min后沉淀90min，排水。出水中COD为65mg/L，邻甲苯胺浓度小于1.0mg/L，氨氮浓度为33.6mg/L。
实施例10在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积4％的大孔吸附树脂X-5作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水、进水量和进水方式同实施例8。在25℃，曝气量为0.9L/min时，曝气480min后沉淀120min，排水。出水COD为40mg/L，邻甲苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为13.6mg/L。
实施例11在实施例1所述的SBR反应器内投加占有效容积4％的大孔吸附树脂X-5作为固定化微生物载体。经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜。试验废水为邻甲苯胺生产废水，调节其pH值到5～10，并添加氮、磷类营养元素，使废水COD为3450mg/L，邻甲苯胺浓度为1158mg/L。试验废水、进水量和进水方式同实施例8。在25℃，曝气量为0.9L/min时，曝气480min后沉淀120min，排水。出水中COD为85mg/L，邻甲苯胺浓度小于0.5mg/L，氨氮浓度为64mg/L。
权利要求
1.一种苯胺类废水的生物处理方法，其特征是包括下列步聚(1)调节苯胺类废水的pH值到5～10，废水的COD浓度＜3500mg/L，苯胺类物质浓度＜1200mg/L；(2)将作为载体的合成的大孔高分子聚合物投加到含活性污泥的生物反应器内，合成的大孔高分子聚合物的加入量为所述生物反应器有效容积的2～10％，然后通入步骤1所得的废水，通入空气并进行曝气，经过20～30天的微生物固定化，在合成的大孔高分子聚合物载体上形成稳定的生物膜；(3)将步聚1的废水送入生物反应器内，在10～40℃的温度下曝气好氧反应1.5～8h，使废水中有机物和反应器内的悬浮微生物和固定在载体上的微生物充分接触，实现好氧生物降解；(4)将步聚3好氧生物降解后的废水沉淀0.5-2h后排出；(5)重复步聚3、4进行废水处理。
2.根据权利要求1所述的苯胺类废水的生物处理方法，其特征是所述的合成的大孔高分子聚合物为基本骨架是交联聚苯乙烯类的大孔离子交换树脂、大孔交联聚苯乙烯白球及大孔吸附树脂。
3.根据权利要求1所述的苯胺类废水的生物处理方法，其特征是所述的步骤3中的曝气量为0.6～1.2L/min。
4.根据权利要求1所述的苯胺类废水的生物处理方法，其特征是所述的生物反应器为SBR序批式反应器。
全文摘要
本发明公开了一种利用合成的大孔高分子聚合物固定化微生物强化SBR处理苯胺类生产废水的方法。针对目前应用的微生物载体的缺陷，本发明提供一类合成的大孔高分子聚合物作为固定化微生物载体，并将其应用于强化SBR生物处理苯胺类生产废水。当微生物载体投加量为反应器有效容积的2～10％，在曝气量，反应时间和温度等工艺条件相同的情况下，与传统SBR工艺相比，苯胺类物质的去除率提高35～60％，出水中氨氮浓度降低5～15mg/L。本发明可应用于现有废水处理装置的改造，或新建废水处理装置，具有良好的经济效益和环境效益。
文档编号C02F101/30GK1769206SQ20051009449
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月22日 优先权日2005年9月22日
发明者陈金龙, 张波, 张全兴, 张庆建, 张炜铭, 鲁俊东, 李爱民, 翟建平 申请人:南京大学