专利名称：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
技术领域：
本发明属于环境工程和废水处理工程领域，尤其涉及一种处理高浓度有机废水的多极酵母菌低氧处理工艺与方法。该方法与工艺广泛适用于包括高油、高盐、高硫、高氨等在内的不同类型高浓度有机废水。
背景技术：
由于大量污水的排放，我国的许多河川、湖泊等水域都受到了严重的污染，水污染防治已成为我国最紧迫的环境问题之一。根据发生源的不同，水污染主要分为工业水污染、城市水污染和农村水污染。据预测，当前我国工业废水占总污水量的70％以上，其中高浓度有机废水如柠檬酸水、淀粉废水、制糖废水、酿酒废水、医药废水(如抗生素废水)等废水所含COD浓度极高，达数万甚至几十万mg/L。高浓度有机废水对环境水体的污染程度大，是国内外环保研究领域中的热点课题之一。
厌氧工艺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，故目前国内外高浓度有机废水大都采用厌氧工艺，收到了较好的效果，如申请号为200310100513.1，名称为一体化高浓度有机废水处理装置，公开号为CN1541956A的发明专利，它将厌氧折流板反应器、集水沉淀池、好氧反应池、沉淀池依次用折板连通起来组成一种装置，其独特的分格式结构及推流式流态使的每个反应器中可以驯化培养出与流至该反应器中的污水水质、环境条件相适应的微生物群落，有利于发挥厌氧菌群的活性，提高了系统的处理效果和运行稳定性。又如申请号为200510057100.9，名成为一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备，公开号为CN1699219A的发明专利，它在同一池体内组合两个淹没式生物膜反应区，池体中间为厌氧淹没式生物膜反应区，外围是好氧淹没式生物膜反应区，厌氧淹没式生物膜反应区密闭，两个反应区内都设置半软纤维填料，底部设置水下推进器，好氧淹没式生物膜反应区填料底部设置水下曝气装置。此处理设备将现有的生物膜反应器、序批式反应器进行组合优化，并吸收其他污水处理工艺中的优点集成为一个组合化的处理设备，特别适用于对中小水量、高浓度有机废水进行处理，可减少占地面积，减少投资，方便管理，降低运行费用。再如申请号为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，可任意装填填料，使生物量大大提高，有效的提高了容积负荷，采用了生物气搅拌及循环吹脱硫化氢工艺，使生化处理效率大大提高并排除了硫化氢的抑制作用，特别是含硫酸盐及其它硫化物的高浓度有机废水更具有优越性。
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，同时高氮、高硫成分的厌氧产物对厌氧微生物有较高的毒性，等等，因此常规厌氧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、脱盐等预处理工序或辅助处理设施(如上述第三个专利中的生物气搅拌及循环吹脱硫化氢工艺)，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厌氧工艺的稳定性和效果。
由此可见，当前废水生物处理技术在处理高浓度有机废水(尤其是厌氧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
本发明针对当前高浓度有机废水处理技术的现状，提供了一种与厌氧工艺进水浓度相当但适用面更广的多级酵母菌低氧处理工艺与方法。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包括高油、高盐、高硫、高氨等在内的不同类型高浓度有机废水，COD总去除率达90％以上，可在一定范围内作为厌氧工艺的替代技术。
本专利发明的特征在于，根据进水COD水平和出水水质要求，可设计多个运行单元，逐级降低COD水平，最终达到设计出水水质要求。每个运行单元分为两种运行形式，可分开使用也可交叉使用一种是单一(池或柱)低氧生物反应器，通过控制水力停留时间或稀释率，使性能优良的酵母菌成为优势菌群；第二种是低氧生物反应器和沉淀池串连的运行，并将沉淀池的部分污泥进行回流，通过沉淀池选择性能优良的酵母菌作为优势菌群。此外，酵母菌低氧反应器在低氧条件下(溶解氧0-0.5mg/L)运行，通过酵母菌逐级降解高浓度有机废水中的有机成分，并生成低级有机酸、醇类及其它中间体等产物。
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，提供一种应用范围广、去除率高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)有机物去除率高本发明采用多极酵母菌低氧处理工艺，能够逐级去除高浓度有机物，COD去除率可达90％以上。
(2)适应范围广本发明适用于包括高氮型、高硫型、高油型、高盐型等在内的各种类型的高浓度有机废水。
(3)简单易行可沿用原有处理设施，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。
(4)剩余污泥量少污泥产量与厌氧工艺相近，远低于好氧工艺。
附图1为高浓度有机废水多级酵母菌低氧处理工艺与方法单个运行单元的一种运行形式——单一酵母菌低氧反应器单独运行。
附图2为高浓度有机废水多级酵母菌低氧处理工艺与方法单个运行单元的一种运行形式——酵母菌低氧反应器与沉淀池串联运行形式的示意图。
其中1、2均为低氧反应器 3为沉淀池 4为消泡装置 5为曝气头6为曝气泵 7为进水泵 8为污泥泵具体实施方式
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多级酵母菌低氧处理工艺可以充分利用已有的废水处理构筑物，根据进水COD水平以及出水水质要求设计一个或多个运行单元，逐级降低COD水平，最终达到设计出水水质要求。其中单个运行单元可采用两种运行形式，图1为一个低氧反应器单独运行的形式，首先在反应器中加入相应高浓度有机废水，再接种酵母菌菌种，在低氧条件下培养至一定微生物量，然后开启进水水泵7，使高浓度有机废水进入反应器，通过控制曝气泵6使反应器1内氧含量在0-0.5mg/L之间，控制水力停留时间，使性能优良的酵母菌成为优势菌群，对高浓度有机废水中的有机成分进行降解，生成低级有机酸、醇类及其它中间体等产物。图2为低氧反应器和沉淀池串连运行的形式，先在低氧反应器2内将酵母菌培养至一定的生物量，然后进水反应，反应器2出水进入沉淀池3，进行泥水分离，沉淀池3内的污泥通过污泥泵8进行回流，回流到反应器2内，沉淀池2的出水可进入后续处理工艺或第二级运行单元(应根据出水水质而定)。每种运行形式可单独使用，也可交叉使用(如低氧反应器1→低氧反应器2→沉淀池3→低氧反应器1)。本专利还在低氧反应器上设有消泡系统5。为缩短微生物培养周期，批量培养过程也可采用好氧条件，所用酵母菌群也可预先筛选获得。
实施例1某中药生产工业废水，其水质特征如表1所示，为典型的高浓度有机废水，中药生产废水主要来自各车间生产过程中的洗药、煎煮、瓶罐清洗等工序，另有一部分管道及地面冲洗水、蒸汽冷凝水和离子交换树脂酸碱液的中和水等，其水质、水量变化大，且为间歇排放。工程设计废水处理量一期为750m3/d，二期为1500m3/d。本发明在原有构筑物中接种微生物源，批量培养酵母菌，当MLSS达到5g/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，工艺流程为原水→低氧反应器→低氧反应器→后续出处理，经二级低氧反应器后各项出水指标如表1所示。
表1 某中药生产工业废水经多级低氧处理前后的指标值
实施例2某玉米酒精生产工艺废水，以玉米为主要原料，经蒸煮、糖化工艺将淀粉转化为糖，并经发酵生产酒精，其特征见表2，为典型的高浓度有机废水，该厂采用本发明，建成一套生化处理系统并投入试运行，工艺流程为原水→低氧反应器→沉淀池→低氧反应器→沉淀池→后续出处理，系统运行良好，成本较低，各项出水指标如表2所示。
表2 某玉米酒精生产工艺废水经多极低氧处理工艺处理前后的指标值
实施例3某糖厂生产废水，其制糖生产的压粕废水、滤泥废水和蒸馏废水，罐槽和糖包装袋等的洗涤水，以及综合利用废液如糖蜜发酵、酒精蒸馏废水等，污染严重，且废水量大，采用的是直流供水系统，每生产1吨糖，约排废水25吨。采用本发明，工艺流程为原水→低氧反应器→沉淀池→低氧反应器→沉淀池→低氧反应器→后续出处理，废水水质情况如表3所示。
表3 某糖厂废水经多极低氧处理工艺处理前后的指标值
权利要求
1.一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，其特征在于根据进水水平及出水水质设计多级酵母菌低氧处理运行单元，选用性能优良的酵母菌作为微生物主体，在每个生物反应器内控制溶解氧含量为0-0.5mg/L，本工艺能够直接应用于包括高氮型、高硫型、高油型、高盐型等在内的不同类型高浓度有机废水。
2.如权利要求1所述的高浓度有机废水多级酵母菌低氧处理工艺与方法的多级运行单元，其特征在于单个运行单元可采用两种不同的运行形式(1)仅为单个酵母菌低氧反应器，采用比生长速率与水力停留时间(或稀释率)为运行指标；(2)酵母菌低氧反应器和沉淀池串联运行，部分底泥返回酵母菌低氧反应器。在多级运行单元中可仅采用其中一种运行方式也交替使用两种不同运行形式。
全文摘要
本发明基于当前高浓度有机废水处理技术现状，提供了一种处理高浓度有机废水的多级酵母菌低氧生物处理工艺与方法，它选用性能优良的酵母菌作为微生物主体，在生物反应器内控制溶解氧含量为0－0.5mg/L，并根据进水水平及出水水质设计多级运行单元，逐级降低COD水平，最终达到设计出水水质要求。本工艺能够直接应用于包括高氮型、高硫型、高油型、高盐型等在内的不同类型高浓度有机废水，且COD去除率达90％以上。本技术还具有污泥产量低(远低于好氧工艺)、处理效率高(容积负荷与与厌氧工艺相当)，简单易行(可沿用原有的处理设施)的优点。
文档编号C02F101/30GK1807285SQ200510130318
公开日2006年7月26日 申请日期2005年12月9日 优先权日2005年2月22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