本发明涉及污水处理领域，更具体地说，它涉及一种改良型生物炭处理系统工艺。
背景技术：
活性污泥法是一种废水生物处理技术，是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法，在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，这种技术将废水与活性污泥(微生物)混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从已处理废水中分离，并可根据需要将部分回流到曝气池中，活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物，其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力，其利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。
现有申请公布号为cn103086503a的中国专利，公开了一种pact工艺、装置及其活性炭-微生物菌胶团培养方法，通过选取活性污泥培养成熟后，投加粉末活性炭，以粉末活性炭为核心，微生物包裹活性炭而形成活性炭-微生物菌胶团絮体。
但是，此发明的粉末活性炭为活性炭，其物理吸附、化学吸附等吸附效果较差，导致生物炭处理(pact)系统的容积负荷小，污水处理效果差。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改良型生物炭处理系统工艺，以改性粉状活性炭作为载体，同时根据废水特点投加优势复合微生物菌群，结合了活性炭吸附及优势微生物强化污染物降解，提高系统容积负荷，污水处理效果更好。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改良型生物炭处理系统工艺，包括以下步骤：
(1)向曝气池中的活性淤泥内投加优势复合微生物菌群，投放比例为：与处理污水的重量比：2-15:100-150；
(2)向步骤(1)中的曝气池内投放改性粉末状活性炭，投放比例为：与处理污水的重量比：30-50:100-150，搅拌20-50min；
(3)向步骤(2)中的曝气池内排进污水，并通过空气压缩机向曝气池内排放氧气，曝气至淤泥成熟，过程中的氧气温度由35-45℃匀速降至15-20℃；
(4)将曝气池内的淤泥送至沉淀池，淤泥沉淀后，将上层清水排放，部分淤泥送至淤泥回流系统，剩余淤泥送至剩余淤泥排放系统；
(5)向步骤(4)中的淤泥回流系统中补加改性粉状活性炭，搅拌15-45min后，送回曝气池内。
通过采取上述技术方案，本发明投放优势复合微生物菌群，可以增加生物处理系统中的目标微生物数量和种类，同时，投放改性粉状活性炭，使其与优势复合微生物菌群产生协同作用，提高了系统内能够的容积负荷，进而使污水处理效果更好，速度更快；改性粉状活性炭的存在，其高吸附能力得以缓冲毒性物质和负荷冲击对微生物带来的影响，对微生物而言，改良型pact能提供更稳定的生物降解环境，系统抗冲击负荷能力更强；较难分解的污染物质也可以被保持在系统中以数倍于水力停留时间进行处理，不致立即离开系统影响处理水质，微生物泥龄大大延长；由于改性粉状活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了优势微生物与污染物的吸附能力，同时，因为改性粉状活性炭的吸附作用为放热过程，氧气温度由35-45℃匀速降至15-20℃，不仅可以保证吸附过程中分子的活跃程度，而且温度降低，可以促进吸附过程的进行，补加改性粉状活性炭可以进一步保证曝气池内加改性粉状活性炭的浓度，进而以改性粉状活性炭作为载体，同时根据废水特点投加优势复合微生物菌群，结合了改性粉状活性炭及优势微生物强化污染物降解，提高系统容积负荷，污水处理效果更好。
本发明的进一步设置为，所述改性粉状活性炭的制备包括以下步骤：
(1)配料：按照重量份计，酸性氧化剂30-60份、疏水剂12-36份和适量的蒸馏水、无水乙醇、酸性清洗剂；
(2)预清洗：将活性炭经蒸馏水水洗3-6次后，经过酸性清洗剂酸洗1-4次，最后经无水乙醇醇洗4-8次；
(3)预处理：将经过醇洗的活性炭70-120份加入无水乙醇150-200份中超声30-60min，然后在45-65℃的温度下干燥30-50min，得到活性炭预处理物；
(4)化学改性：将活性炭预处理物与酸性氧化剂在400-600℃的富氧条件下搅拌活化3-5h，然后冷却至室温，得到活性炭改性前驱体；
(5)去杂质：将活性炭改性前驱体经水洗2-5次后，再经无水乙醇醇洗6-10次，然后过滤，在45-65℃的温度下干燥20-50min；
(6)将步骤(5)中干燥后的活性炭改性前驱体加入无水乙醇200-320份中超声60-90min，超声过程中，将疏水剂12-36份均匀分3-6次加入到活性炭改性前驱体/无水乙醇分散液中，然后过滤得到改性活性炭湿体；
(7)将步骤(6)改性活性炭湿体放入带有进风口和出风口的容器中，在溶质的出风口覆盖孔径小于改性粉状活性炭粒径的过滤片，然后由进风口向容器中通入温度为50-60℃的空气，对改性活性炭湿体干燥5-9h后得到改性粉状活性炭。
通过采取上述技术方案，通过水洗、酸洗可以除去活性炭上的碱金属和碱金属盐类等灰分，再经过醇洗可以对遗留的酸性清洗剂进行出去，经过干燥后得到杂质少的活性炭改性前驱体，然后再利用酸性氧化剂将活性炭上的官能团进行氧化，增加活性炭的酸性基团，提高活性炭对极性物质的吸附能力，再经过水洗和醇洗除去多余的酸性氧化剂，然后在超声过程中，加入疏水剂，促进活性炭与疏水剂的结合，提高活性炭对非极性物质的吸附能力，同时，在最终干燥改性活性炭湿体时，利用流动的热空气进行干燥，可以进一步提高改性粉状活性炭的分散性，避免改性粉状活性炭发生局部胶结，可以大大提高改性粉状活性炭的比表面积，提高改性粉状活性炭的吸附能力。
本发明的进一步设置为，所述酸性清洗剂为中强酸：磷酸、酒石酸和草酸中的一种。
通过采取上述技术方案，中强酸的酸性介于强酸与弱酸之间，电离常数在10-1和10-4之间，可以很好地除去活性炭上的碱金属和碱金属盐类等灰分，同时不会破坏活性炭本身的官能团和结构。
本发明的进一步设置为，所述酸性氧化剂为强酸：硫酸、硝酸和氢溴酸中一种。
通过采取上述技术方案，硫酸中的硫、硝酸中的氮处于最高价态，在反应过程中可以转化为低价状态，具有很强的氧化性，同时，氢溴酸中的溴也具有很强的氧化性，强酸：硫酸、硝酸和氢溴酸可以很好地对活性炭中的官能团进行氧化，增加活性炭的酸性基团，提高活性炭对极性物质的吸附能力。
本发明的进一步设置为，所述疏水剂为聚二甲基硅氧烷、氨基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
通过采取上述技术方案，二甲基硅氧烷、氨基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷作为疏水剂可以增加活性炭的疏水性，增加其对非极性物质的吸附力。
本发明的进一步设置为，所述酸性清洗剂的浓度为1-4mol/l。
通过采取上述技术方案，此浓度的酸性清洗剂，ph值适当，可以更好地除去活性炭上的碱金属和碱金属盐类等灰分，同时不会破坏活性炭本身的官能团和结构。
本发明的进一步设置为，所述酸性氧化剂的浓度为2-5mol/l。
通过采取上述技术方案，此浓度的酸性氧化剂可以更好地将活性炭上的官能团进行氧化，增加活性炭的酸性基团，提高活性炭对极性物质的吸附能力。
本发明的进一步设置为，所述活性炭为椰壳活性炭或果壳活性炭。
通过采取上述技术方案，椰壳活性炭和果壳活性炭为黑色颗粒状，具有发达的孔隙结构、吸附能力高、强度大、化学性能稳定、经久耐用，使用椰壳活性炭和果壳活性炭可以进一步增加改性粉状活性炭的吸附力和使用寿命。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明本发明投放优势复合微生物菌群，可以增加生物处理系统中的目标微生物数量和种类，同时，投放改性粉状活性炭，使其与优势复合微生物菌群产生协同作用，提高了系统内能够的容积负荷，进而使污水处理效果更好，速度更快；
2.本发明制备改性粉状活性炭，利用其高吸附能力得以缓冲毒性物质和负荷冲击对微生物带来的影响，对微生物而言，改良型pact能提供更稳定的生物降解环境，系统抗冲击负荷能力更强；较难分解的污染物质也可以被保持在系统中以数倍于水力停留时间进行处理，不致立即离开系统影响处理水质，微生物泥龄大大延长；由于改性粉状活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了优势微生物与污染物的吸附能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
因生物炭处理系统工艺中，根据废水的性质添加的优势复合微生物菌群的种类为本行业熟知，固不做赘述，本发明以印染废水为例做相关性能检验。
改性粉状活性炭的制备包括以下步骤：
(1)配料：按照重量份计，酸性氧化剂30份、疏水剂12份和适量的蒸馏水、无水乙醇、酸性清洗剂；
(2)预清洗：将活性炭经蒸馏水水洗3次后，经过酸性清洗剂酸洗1次，最后经无水乙醇醇洗4次；
(3)预处理：将经过醇洗的活性炭70份加入无水乙醇150份中超声30min，然后在45℃的温度下干燥3min，得到活性炭预处理物；
(4)化学改性：将活性炭预处理物与酸性氧化剂在400℃的富氧条件下搅拌活化3h，然后冷却至室温，得到活性炭改性前驱体；
(5)去杂质：将活性炭改性前驱体经水洗2次后，再经无水乙醇醇洗6次，然后过滤，在45℃的温度下干燥20min；
(6)将步骤(5)中干燥后的活性炭改性前驱体加入无水乙醇200份中超声60min，超声过程中，将疏水剂12-份均匀分3次加入到活性炭改性前驱体/无水乙醇分散液中，然后过滤得到改性活性炭湿体；
(7)将步骤(6)改性活性炭湿体放入带有进风口和出风口的容器中，在溶质的出风口覆盖孔径小于改性粉状活性炭粒径的过滤片，然后由进风口向容器中通入温度为50℃的空气，对改性活性炭湿体干燥5h后得到改性粉状活性炭。
其中：
酸性清洗剂为中强酸：浓度为1mol/l的磷酸；
酸性氧化剂为强酸：浓度为2mol/l的硫酸；
疏水剂为聚二甲基硅氧烷；
活性炭为椰壳活性炭。
一种改良型生物炭处理系统工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)向曝气池中的活性淤泥内投加优势复合微生物菌群，投放比例为：与处理污水的重量比：2:100；
(2)向步骤(1)中的曝气池内投放改性粉末状活性炭，投放比例为：与处理污水的重量比：30:100，搅拌20min；
(3)向步骤(2)中的曝气池内排进污水，并通过空气压缩机向曝气池内排放氧气，曝气至淤泥成熟，过程中的氧气温度由45℃匀速降至20℃；
(4)将曝气池内的淤泥送至沉淀池，淤泥沉淀后，将上层清水排放，部分淤泥送至淤泥回流系统，剩余淤泥送至剩余淤泥排放系统；
(5)向步骤(4)中的淤泥回流系统中补加改性粉状活性炭，搅拌15min后，送回曝气池内。
实施例二：
改性粉状活性炭的制备包括以下步骤：
(1)配料：按照重量份计，酸性氧化剂40份、疏水剂15份和适量的蒸馏水、无水乙醇、酸性清洗剂；
(2)预清洗：将活性炭经蒸馏水水洗4次后，经过酸性清洗剂酸洗2次，最后经无水乙醇醇洗5次；
(3)预处理：将经过醇洗的活性炭80份加入无水乙醇150份中超声40min，然后在50℃的温度下干燥32min，得到活性炭预处理物；
(4)化学改性：将活性炭预处理物与酸性氧化剂在450℃的富氧条件下搅拌活化3h，然后冷却至室温，得到活性炭改性前驱体；
(5)去杂质：将活性炭改性前驱体经水洗3次后，再经无水乙醇醇洗7次，然后过滤，在50℃的温度下干燥30min；
(6)将步骤(5)中干燥后的活性炭改性前驱体加入无水乙醇250份中超声70min，超声过程中，将疏水剂15份均匀分3次加入到活性炭改性前驱体/无水乙醇分散液中，然后过滤得到改性活性炭湿体；
(7)将步骤(6)改性活性炭湿体放入带有进风口和出风口的容器中，在溶质的出风口覆盖孔径小于改性粉状活性炭粒径的过滤片，然后由进风口向容器中通入温度为55℃的空气，对改性活性炭湿体干燥6h后得到改性粉状活性炭。
其中：
酸性清洗剂为中强酸：浓度为2mol/l的草酸；
酸性氧化剂为强酸：浓度为2mol/l的硝酸；
疏水剂为聚二甲基硅氧烷、氨基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种；
酸性清洗剂的。
活性炭为椰壳活性炭或果壳活性炭。
一种改良型生物炭处理系统工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)向曝气池中的活性淤泥内投加优势复合微生物菌群，投放比例为：与处理污水的重量比：6:110；
(2)向步骤(1)中的曝气池内投放改性粉末状活性炭，投放比例为：与处理污水的重量比：36:110，搅拌30min；
(3)向步骤(2)中的曝气池内排进污水，并通过空气压缩机向曝气池内排放氧气，曝气至淤泥成熟，过程中的氧气温度由40℃匀速降至18℃；
(4)将曝气池内的淤泥送至沉淀池，淤泥沉淀后，将上层清水排放，部分淤泥送至淤泥回流系统，剩余淤泥送至剩余淤泥排放系统；
(5)向步骤(4)中的淤泥回流系统中补加改性粉状活性炭，搅拌30min后，送回曝气池内。
实施例三：
改性粉状活性炭的制备包括以下步骤：
(1)配料：按照重量份计，酸性氧化剂40份、疏水剂20份和适量的蒸馏水、无水乙醇、酸性清洗剂；
(2)预清洗：将活性炭经蒸馏水水洗4次后，经过酸性清洗剂酸洗2次，最后经无水乙醇醇洗6次；
(3)预处理：将经过醇洗的活性炭100份加入无水乙醇180份中超声50min，然后在60℃的温度下干燥40min，得到活性炭预处理物；
(4)化学改性：将活性炭预处理物与酸性氧化剂在500℃的富氧条件下搅拌活化4h，然后冷却至室温，得到活性炭改性前驱体；
(5)去杂质：将活性炭改性前驱体经水洗3次后，再经无水乙醇醇洗8次，然后过滤，在56℃的温度下干燥40min；
(6)将步骤(5)中干燥后的活性炭改性前驱体加入无水乙醇250份中超声80min，超声过程中，将疏水剂25份均匀分5次加入到活性炭改性前驱体/无水乙醇分散液中，然后过滤得到改性活性炭湿体；
(7)将步骤(6)改性活性炭湿体放入带有进风口和出风口的容器中，在溶质的出风口覆盖孔径小于改性粉状活性炭粒径的过滤片，然后由进风口向容器中通入温度为60℃的空气，对改性活性炭湿体干燥9h后得到改性粉状活性炭。
其中：
酸性清洗剂为中强酸：浓度为3mol/l的磷酸；
酸性氧化剂为强酸：浓度为3mol/l的氢溴酸；
疏水剂为氨基硅氧烷；
活性炭为椰壳活性炭。
一种改良型生物炭处理系统工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)向曝气池中的活性淤泥内投加优势复合微生物菌群，投放比例为：与处理污水的重量比：10:130；
(2)向步骤(1)中的曝气池内投放改性粉末状活性炭，投放比例为：与处理污水的重量比：35:130，搅拌30min；
(3)向步骤(2)中的曝气池内排进污水，并通过空气压缩机向曝气池内排放氧气，曝气至淤泥成熟，过程中的氧气温度由40℃匀速降至15℃；
(4)将曝气池内的淤泥送至沉淀池，淤泥沉淀后，将上层清水排放，部分淤泥送至淤泥回流系统，剩余淤泥送至剩余淤泥排放系统；
(5)向步骤(4)中的淤泥回流系统中补加改性粉状活性炭，搅拌23min后，送回曝气池内。
实施例四:
改性粉状活性炭的制备包括以下步骤：
(1)配料：按照重量份计，酸性氧化剂50份、疏水剂30份和适量的蒸馏水、无水乙醇、酸性清洗剂；
(2)预清洗：将活性炭经蒸馏水水洗5次后，经过酸性清洗剂酸洗3次，最后经无水乙醇醇洗6次；
(3)预处理：将经过醇洗的活性炭100份加入无水乙醇190份中超声60min，然后在65℃的温度下干燥50min，得到活性炭预处理物；
(4)化学改性：将活性炭预处理物与酸性氧化剂在500℃的富氧条件下搅拌活化4h，然后冷却至室温，得到活性炭改性前驱体；
(5)去杂质：将活性炭改性前驱体经水洗4次后，再经无水乙醇醇洗8次，然后过滤，在60℃的温度下干燥40min；
(6)将步骤(5)中干燥后的活性炭改性前驱体加入无水乙醇300份中超声80min，超声过程中，将疏水剂30份均匀分5次加入到活性炭改性前驱体/无水乙醇分散液中，然后过滤得到改性活性炭湿体；
(7)将步骤(6)改性活性炭湿体放入带有进风口和出风口的容器中，在溶质的出风口覆盖孔径小于改性粉状活性炭粒径的过滤片，然后由进风口向容器中通入温度为55℃的空气，对改性活性炭湿体干燥8h后得到改性粉状活性炭。
其中：
酸性清洗剂为中强酸：浓度为3mol/l的磷酸；
酸性氧化剂为强酸：浓度为3mol/l的氢溴酸；
疏水剂为聚二甲基硅氧烷、氨基硅氧烷，混合比例按重量份为1:1；
活性炭为果壳活性炭。
一种改良型生物炭处理系统工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)向曝气池中的活性淤泥内投加优势复合微生物菌群，投放比例为：与处理污水的重量比：10:140；
(2)向步骤(1)中的曝气池内投放改性粉末状活性炭，投放比例为：与处理污水的重量比：45:120，搅拌50min；
(3)向步骤(2)中的曝气池内排进污水，并通过空气压缩机向曝气池内排放氧气，曝气至淤泥成熟，过程中的氧气温度由5℃匀速降至20℃；
(4)将曝气池内的淤泥送至沉淀池，淤泥沉淀后，将上层清水排放，部分淤泥送至淤泥回流系统，剩余淤泥送至剩余淤泥排放系统；
(5)向步骤(4)中的淤泥回流系统中补加改性粉状活性炭，搅拌40min后，送回曝气池内。
实施例五：
改性粉状活性炭的制备包括以下步骤：
(1)配料：按照重量份计，酸性氧化剂60份、疏水剂36份和适量的蒸馏水、无水乙醇、酸性清洗剂；
(2)预清洗：将活性炭经蒸馏水水洗6次后，经过酸性清洗剂酸洗4次，最后经无水乙醇醇洗8次；
(3)预处理：将经过醇洗的活性炭120份加入无水乙醇200份中超声60min，然后在45-65℃的温度下干燥50min，得到活性炭预处理物；
(4)化学改性：将活性炭预处理物与酸性氧化剂在600℃的富氧条件下搅拌活化5h，然后冷却至室温，得到活性炭改性前驱体；
(5)去杂质：将活性炭改性前驱体经水洗2-5次后，再经无水乙醇醇洗10次，然后过滤，在65℃的温度下干燥50min；
(6)将步骤(5)中干燥后的活性炭改性前驱体加入无水乙醇20份中超声90min，超声过程中，将疏水剂36份均匀分6次加入到活性炭改性前驱体/无水乙醇分散液中，然后过滤得到改性活性炭湿体；
(7)将步骤(6)改性活性炭湿体放入带有进风口和出风口的容器中，在溶质的出风口覆盖孔径小于改性粉状活性炭粒径的过滤片，然后由进风口向容器中通入温度为60℃的空气，对改性活性炭湿体干燥9h后得到改性粉状活性炭。
其中：
酸性清洗剂为中强酸：浓度为4mol/l的草酸；
酸性氧化剂为强酸：浓度为5mol/l的硝酸；
疏水剂为聚二甲基硅氧烷、氨基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷，混合比例按重量份：1:1:1；
活性炭为果壳活性炭。
一种改良型生物炭处理系统工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)向曝气池中的活性淤泥内投加优势复合微生物菌群，投放比例为：与处理污水的重量比：15:150；
(2)向步骤(1)中的曝气池内投放改性粉末状活性炭，投放比例为：与处理污水的重量比：50:150，搅拌50min；
(3)向步骤(2)中的曝气池内排进污水，并通过空气压缩机向曝气池内排放氧气，曝气至淤泥成熟，过程中的氧气温度由45℃匀速降至20℃；
(4)将曝气池内的淤泥送至沉淀池，淤泥沉淀后，将上层清水排放，部分淤泥送至淤泥回流系统，剩余淤泥送至剩余淤泥排放系统；
(5)向步骤(4)中的淤泥回流系统中补加改性粉状活性炭，搅拌45min后，送回曝气池内。
对比例：
本发明通过在印染废水传统生物炭处理系统工艺中的活性淤泥中加入与本发明中改性粉末状活性炭等量的普通粉末状活性炭，然后进行相关性能的检测。
其中：活性炭吸附处理cod的动态吸附容量为重量百分比，即一公斤粉末活性炭可吸附去除codkg数。
结论：
(1)本发明中，系统中活性炭和优势微生物的协同作用能使改良型pact具有比单独活性碳吸附或活性污泥法或传统pact系统更好的处理效果，协同作用也使处理更加快速，多且快速的处理能力使改良型pact系统比活性污泥怯能具有较大的容积负荷；当容积负荷一样时，改良型pact能有较佳的处理效果，而得到较好的排放水质。
(2)改性粉末状活性炭对微生物的吸附，使得微生物泥龄大大延长。在改良型pact系统中，系统固体停留时间一般达到50～100d，甚至更长，这就为微生物繁衍提供了良好的条件，同时系统产泥率只有传统活性污泥工艺的1/10甚至更少。
(3)改良型pact系统内，由于粉末活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了优势微生物与污染物的吸附能力，当达到足够的接触时间，活性炭吸附处理cod的动态吸附容量在100％～350％(重量百分比)，即一公斤粉末活性炭可吸附去除1.0～3.5kgcod。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。