CN103601345B - 一种无动力生活污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无动力生活污水处理方法，包括如下工序：a.对生活污水进行水解和酸化处理；b.对所述生活污水进行甲烷发酵；c.对所述生活污水进行沉淀处理；d.使所述生活污水从下通过可吸附及生物降解有机物的至少一个活性生物膜滤获得滤液；e.使所述滤液与氧气充分接触；f.收集氧化降解后的滤液；或对经氧化降解的滤液进行消毒后再行收集。本发明提供的一种污水处理方法，采用先水解酸化后沉降处理的方法，使沉降后的废渣有机污染物含量能够达到排放的标准，进而减少进入后续处理的固体杂质，有效防止其在后续处理中堵塞设备，从而使本发明的无动力污水处理目的得以实现。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种无动力污水处理方法。
背景技术
随着我国经济的发展和城市化进程的加快，水资源问题日益突出。水资源短缺与水污染已成为制约我国经济发展的重要因素。生活污水最为国内水体污染的重要污染源之一，具有来源广泛、成分复杂、有机物含量高、流量波动大等特点，采用常规的污水净化方法难以获得理想的处理效果。采用生物膜处理生活污水，具有有机污染物降解效率高、实适用广泛等优点，主要有生物转盘、生物接触氧化、生物滴滤池、曝气生物滤池、移动床生物膜法等。但上述现有的生物膜处理污水的方法普遍存在存在蚊蝇孳生、对不同类型污水净化效果波动大、效率低级运行稳定性不足、易发生堵塞而缩短运行周期等缺点。为防止设备发生堵塞、提高处理效率，通常还会采用污水提升泵等提高污水流速，运行能耗高，维护频率高。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种能够有效净化生活污水、低能耗、防设备堵塞的生活污水处理方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
.一种无动力生活污水处理方法，包括如下工序：
a.对生活污水进行水解和酸化处理，将污水中的难溶于水的大分子污染物水解为水溶性小分子物质，同时产生有机酸；
b.对所述生活污水进行甲烷发酵，将其中的小分子物质及有机酸降解为水和二氧化碳，同时产生甲烷气体；
c.对所述生活污水进行沉淀处理，除去沉淀的不溶性杂质；
d.使所述生活污水从下往上流经可吸附及有氧/无氧生物降解有机物的活性生物膜，进行生物活性过滤处理，获得滤液；
e.使所述滤液与氧气充分接触，进一步氧化降解其中的有机物；
f.收集氧化降解后的滤液；或对经氧化降解的滤液进行消毒后再行收集。
本发明首先对生活污水进行水解，将污水中的不溶性大分子有机污染物分解为能溶于水的小分子有机物，一方面能够为后续的甲烷发酵提供更高效的反应底物，另一方面也能防止不溶于水的大分子有机物在后续的处理中堵塞设备。酸化处理能够降低生活污水的pH值，使生活污水形成一更有利于甲烷发酵的环境；同时酸化处理产生的有机酸亦能促进污水有机物的溶解度。甲烷发酵能够有效去除生活污水中的一部分有机物，同时产生可供生产、生活利用的甲烷沼气。工序c则进一步除去生活污水中的难溶物质及前处理产生的浮沫、废渣等，防止其进入后续步骤，从而保持设备的畅通。由于以先行对污水进行了水解和酸化，污水中不溶性物质所含有机污染物基本达到排放标准，故所述浮沫和废渣均可直接排放至环境中。本发明采用可吸附及生物降解有机物的活性生物膜对生活污水进行过滤，其能够将生活污水中的绝大部分有机物吸附并于随后降解，经过滤的滤液可直接排放或进入下一处理工序而无需长时间等待其降解。由于生活污水已经过水解、酸化、沉降、甲烷发酵等处理，其中的不溶性物质已被控制在浓度最低的程度，从而有效防止活性生物膜的损坏，使其具有较长的使用寿命。由于本发明采用活性生物膜取代普通的活性污泥，具有回收、维护简便等优点，且无需在采用污泥回收设备对污泥进行回收，实现了节能的效果。此外，活性生物膜也不会如活性污泥般存在堵塞设备之虞，实现了本发明无动力污水处理的目的。
所述活性生物膜含有生物活性材料。
所述生物活性材料由按重量计7-15份的活性污泥提取物以及1-5份浓度为105-107cfu/mL的鼻疽诺卡氏菌菌悬液制成；所述活性污泥提取物为按重量计干重2-15份的活性污泥与30-45份的清水混合并通过旋转式摇床以100-300r/min的转速震荡3-5min而成。
所述活性污泥可以是任一种用于污水处理的活性污泥。本发明中生物活性物质选用活性污泥提取物与鼻疽诺卡氏菌菌悬液组成。活性污泥存在菌种丰富、活性高等优点。许多研究相信这是活性污泥菌群的协同作用，但将上述微生物菌群从活性污泥分离后单独用于污水处理，其性能有较大的下降。而直接利用活性污泥进行污水处理，则具有处理周期长、污泥回收困难、容易堵塞设备、无法实现无动力等问题。因此本发明采用对活性污泥提取物附着于生物活性膜，进行污水处理。而发明人同时发现，本发明的生物活性膜具有增强活性污泥提取物的生物活性。鼻疽诺卡氏菌(Noeardia · fareiniea)，属于诺卡式菌科的一种，广泛存在于自然界中。发明人发现，将其附着于本发明的生物活性膜上，能够与所述活性污泥提取物协同作用而增强对漂染废水中的芳香类有机物的降解能力。此外，当废水的pH被调为3.8-4时，本发明的生物活性膜能够发挥最大的降解活性。
所述活性生物膜 数量为3-5块，每块活性生物膜 面积为0.5-1m2；所述工序d中生活污水是以0.1-0.5m/min的速度流经活性生物膜，其温度为40℃-50℃ 。
生活污水流经活性生物膜后，其所残留的大部分有机物均被活性生物膜所吸附；40℃-50℃的温度能够最大程度地提高活性生物膜的降解活性剂吸附能力，从而实现连续处理而不中断处理过程。经本发明活性生物膜处理后，污水中的有机物
所述工序d在一生物膜过滤室中进行，所述活性生物膜水平或竖直地设置于生物膜过滤室中，生物过滤室底部设有供生活污水进入的进水口，活性生物膜底部距进水口的垂直距离为0.5-1m；活性生物膜上方设有供完成过滤的滤液流走的出水口。
所述工序e是在一与所述生物膜过滤室出水口连通的氧化室内进行的；所述氧化室内充满氧气，其内壁设有表面起伏的凹凸部。
凹凸部能够增强氧化室内水流的湍流，从而促进水体的溶氧浓度，促进残留微量有机物的进一步降解。
所述氧化室为一端与生物膜过滤室连通、另一端为排水口的蛇形管，污水在蛇形管中流动5-10小时。
所述工序a中水解是指使用曝气及好氧活性污泥方法将生活污水中难溶的大分子有机污染物分解为水溶性的小分子物质；所述酸化是指采用厌氧产酸微生物在充满CO2气体的密封环境下、40-60℃温度下将生活污水中的碳水化合物转化为有机酸直至生活污水pH降至2.1-3.4。
所述工序b中对所述生活污水进行甲烷发酵是指使用甲烷发酵微生物在充满CO2气体的密封环境、30-50℃条件下对生活污水进行甲烷发酵，每10m3的生活污水进行甲烷发酵处理36-50小时。本发明中，经水解、酸化、甲烷发酵处理后，有机污染物去除率达到25%以上。流经活性生物膜后，污水中的有机物再次被减少44%。经氧化室处理后，所排出的水流有机物含量为再被降低10%以上。
在传染病流行期间，还可将氧化室流出的水引至消毒井中进行消毒处理。
本发明提供的一种污水处理方法，采用先水解酸化后沉降处理的方法，使沉降后的废渣有机污染物含量能够达到排放的标准，进而减少进入后续处理的固体杂质，有效防止其在后续处理中堵塞设备，从而为本发明的无动力污水处理目的得以实现提供物质基础。同时本发明采用固定了具有降解活性的污泥提取物的活性生物膜进行污水处理，解决了现有技术中活性污泥的回收机清理需要较大动力的问题，只需持续输入污水便可实现连续处理，无需外源动力，实现无动力的污水处理。此外，本发明所提供的活性生物膜具有富集吸附污水中的有机污染物的功能，从而提高污水处理的速率，实现连续处理的目的。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
广东惠州市某居民小区污水排放口，其废水中的主要污染物有厨余、***物、洗涤废水等，成分复杂，有机物含量高，呈弱碱性，日排放水量30 吨，COD700-1800mg/L, 原水BC 比0.3-0.45，色度900-1900倍。本实施例提供一种处理上述污水的无动力生活污水处理方法，包括如下工序：
a.对生活污水进行水解和酸化处理，将污水中的难溶于水的大分子污染物水解为水溶性小分子物质，同时产生有机酸；
b.对所述生活污水进行甲烷发酵，将其中的小分子物质及有机酸降解为水和二氧化碳，同时产生甲烷气体；
c.对所述生活污水进行沉淀处理，除去沉淀的不溶性杂质；
d.使所述生活污水从下通过可吸附及生物降解有机物的一个活性生物膜滤 ，进行生物活性过滤处理，获得滤液；
e.使所述滤液与氧气充分接触，进一步氧化降解其中的有机物；
f.收集氧化降解后的滤液；或对经氧化降解的滤液进行消毒后再行收集。
所述活性生物膜含有生物活性材料。
所述生物活性材料由按重量计7-15份的活性污泥提取物以及1-5份浓度为107cfu/mL的鼻疽诺卡氏菌菌悬液制成；所述活性污泥提取物为按重量计干重10份的活性污泥与40份的清水混合并通过旋转式摇床以250r/min的转速震荡4min而成。
所述活性生物膜 数量为4块，每块活性生物膜 面积为0.7m2；所述工序d中生活污水是以0.2m/min的速度流经活性生物膜，其温度为45℃ 。
所述工序d在一生物膜过滤室中进行，所述活性生物膜水平设置于一密封的、无氧的生物膜过滤室中，生物过滤室底部设有供生活污水进入的进水口，活性生物膜底部距进水口的垂直距离为0.7m；活性生物膜上方设有供完成过滤的滤液流走的出水口。
所述工序e是在一与所述生物膜过滤室出水口连通的氧化室内进行的；所述氧化室内充满氧气，其内壁设有表面起伏的凹凸部。
具体的，所述凹凸部为设置在氧化室内部的环状突起及环状凹槽。
所述氧化室为一端与生物膜过滤室连通、另一端为排水口的蛇形管，污水在蛇形管中流动7小时。
所述工序a中水解是指使用曝气及好氧活性污泥方法将生活污水中难溶的大分子有机污染物分解为水溶性的小分子物质；所述酸化是指采用厌氧产酸微生物在充满CO2气体的密封环境下、50℃温度下将生活污水中的碳水化合物转化为有机酸直至生活污水pH降至3。
所述工序b中对所述生活污水进行甲烷发酵是指使用甲烷发酵微生物在充满CO2气体的密封环境、44℃条件下对生活污水进行甲烷发酵，每10m3的生活污水进行甲烷发酵处理40小时。
实施例2
广东惠州市餐厅主要从事中餐烹饪业务，其废水中的主要污染物有食物残渣、洗涤污水等。废水成分复杂，碳水化合物浓度高，污染负荷高，呈弱酸性，日排放水量0.6吨，COD900mg/L, 原水BC 比0.3-0.45，色度900-1900倍，脂类污染物400mg/L，有较大的哈喇味。本实施例提供一种处理上述污水的无动力生活污水处理方法，包括如下工序：
a.对生活污水进行水解和酸化处理，将污水中的难溶于水的大分子污染物水解为水溶性小分子物质，同时产生有机酸；
b.对所述生活污水进行甲烷发酵，将其中的小分子物质及有机酸降解为水和二氧化碳，同时产生甲烷气体；上述甲烷发酵可在密封的生物反应器内进行，生物反应器内可设置气体手机装置收集甲烷气体用于燃烧；
c.对所述生活污水进行沉淀处理，除去沉淀的不溶性杂质；
d.使所述生活污水从下通过可吸附及有氧生物降解有机物的3个活性生物膜，进行生物活性过滤处理，获得滤液；
e.使所述滤液与氧气充分接触，进一步氧化降解其中的有机物；
f.收集氧化降解后的滤液；或对经氧化降解的滤液进行消毒后再行收集。
所述活性生物膜含有生物活性材料。
所述生物活性材料由按重量计7-15份的活性污泥提取物以及1-5份浓度为107cfu/mL的鼻疽诺卡氏菌菌悬液制成；所述活性污泥提取物为按重量计干重2份的活性污泥与30-45份的清水混合并通过旋转式摇床以300r/min的转速震荡3min而成。
所述活性生物膜 数量为3块，每块活性生物膜 面积为0.5m2；所述工序d中生活污水是以0.5m/min的速度流经活性生物膜，其温度为40℃。
所述工序d在一生物膜过滤室中进行，所述活性生物膜竖直地设置于生物膜过滤室中，生物过滤室底部设有供生活污水进入的进水口，活性生物膜底部距进水口的垂直距离为1m；活性生物膜上方设有供完成过滤的滤液流走的出水口。
所述工序e是在一与所述生物膜过滤室出水口连通的氧化室内进行的；所述氧化室内充满氧气，其内壁设有表面起伏的凹凸部。
所述氧化室为一端与生物膜过滤室连通、另一端为排水口的蛇形管，污水在蛇形管中流动5小时。
所述工序a中水解是指使用曝气及好氧活性污泥方法将生活污水中难溶的大分子有机污染物分解为水溶性的小分子物质；所述酸化是指采用厌氧产酸微生物在充满CO2气体的密封环境下、60℃温度下将生活污水中的碳水化合物转化为有机酸直至生活污水pH降至2.1。
所述工序b中对所述生活污水进行甲烷发酵是指使用甲烷发酵微生物在充满CO2气体的密封环境、50℃条件下对生活污水进行甲烷发酵，每10m3的生活污水进行甲烷发酵处理36小时。
实施例3
广东惠州市某高中，每日排放的废水成分复杂，污染负荷高，呈碱性，日排放水量50 吨，COD1000mg/L, 原水BC 比0.3-0.45，色度900-1900倍。本实施例提供一种无动力生活污水处理方法，包括如下工序：
a.对生活污水进行水解和酸化处理，将污水中的难溶于水的大分子污染物水解为水溶性小分子物质，同时产生有机酸；
b.对所述生活污水进行甲烷发酵，将其中的小分子物质及有机酸降解为水和二氧化碳，同时产生甲烷气体；
c.对所述生活污水进行沉淀处理，除去沉淀的不溶性杂质；
d.使所述生活污水从下通过可吸附及有氧生物降解有机物的2个活性生物膜，进行生物活性过滤处理，获得滤液；
e.使所述滤液与氧气充分接触，进一步氧化降解其中的有机物；
f.收集氧化降解后的滤液；或对经氧化降解的滤液进行消毒后再行收集。
所述活性生物膜含有生物活性材料。
所述生物活性材料由按重量计7份的活性污泥提取物以及5份浓度为106cfu/mL的鼻疽诺卡氏菌菌悬液制成；所述活性污泥提取物为按重量计干重2-15份的活性污泥与30-45份的清水混合并通过旋转式摇床以300r/min的转速震荡3min而成。
所述活性生物膜 数量为2块，每块活性生物膜 面积为0.5m2；所述工序d中生活污水是以0.5m/min的速度流经活性生物膜，其温度为40℃。
所述工序d在一生物膜过滤室中进行，所述活性生物膜竖直地设置于生物膜过滤室中，生物过滤室底部设有供生活污水进入的进水口，活性生物膜底部距进水口的垂直距离为1m；活性生物膜上方设有供完成过滤的滤液流走的出水口。
所述工序e是在一与所述生物膜过滤室出水口连通的氧化室内进行的；所述氧化室内充满氧气，其内壁设有表面起伏的凹凸部。
所述氧化室为一端与生物膜过滤室连通、另一端为排水口的蛇形管，污水在蛇形管中流动5小时。
所述工序a中水解是指使用曝气及好氧活性污泥方法将生活污水中难溶的大分子有机污染物分解为水溶性的小分子物质；所述酸化是指采用厌氧产酸微生物在充满CO2气体的密封环境下、40℃温度下将生活污水中的碳水化合物转化为有机酸直至生活污水pH降至3.4。
所述工序b中对所述生活污水进行甲烷发酵是指使用甲烷发酵微生物在充满CO2气体的密封环境、50℃条件下对生活污水进行甲烷发酵，每10m3的生活污水进行甲烷发酵处理36小时。
实施例4
广东惠州市仲恺高新区某大型商业住宅区，其产生的废水成分复杂，污染负荷高，呈碱性，日排放水量30000
吨，COD2000mg/L, 原水BC 比0.45，色度1200倍mg/L。本实施例提供一种无动力生活污水处理方法，包括如下工序：
a.对生活污水进行水解和酸化处理，将污水中的难溶于水的大分子污染物水解为水溶性小分子物质，同时产生有机酸；
b.对所述生活污水进行甲烷发酵，将其中的小分子物质及有机酸降解为水和二氧化碳，同时产生甲烷气体；
c.对所述生活污水进行沉淀处理，除去沉淀的不溶性杂质；
d.使所述生活污水从下通过可吸附及无氧生物降解有机物的4个活性生物膜，进行生物活性过滤处理，获得滤液；
e.使所述滤液与氧气充分接触，进一步氧化降解其中的有机物；
f.收集氧化降解后的滤液；或对经氧化降解的滤液进行消毒后再行收集。
所述活性生物膜含有生物活性材料。
所述生物活性材料由按重量计9份的活性污泥提取物以及4份浓度为105cfu/mL的鼻疽诺卡氏菌菌悬液制成；所述活性污泥提取物为按重量计干重3份的活性污泥与30-45份的清水混合并通过旋转式摇床以290r/min的转速震荡4min而成。
所述活性生物膜数量为4块，每块活性生物膜面积为0.6m2；所述工序d中生活污水是以0.2m/min的速度流经活性生物膜，其温度为48℃ 。
所述工序d在一生物膜过滤室中进行，所述活性生物膜竖直且相互平行地设置于生物膜过滤室中，生物过滤室底部设有供生活污水进入的进水口，活性生物膜底部距进水口的垂直距离为0.7m；活性生物膜上方设有供完成过滤的滤液流走的出水口。
所述工序e是在一与所述生物膜过滤室出水口连通的氧化室内进行的；所述氧化室内充满氧气，其内壁设有表面起伏的凹凸部。具体的，所述凹凸部为交错设置在内壁上的凸粒。
所述氧化室为一端与生物膜过滤室连通、另一端为排水口的蛇形管，污水在蛇形管中流动6小时。
所述工序a中水解是指使用曝气及好氧活性污泥方法将生活污水中难溶的大分子有机污染物分解为水溶性的小分子物质；所述酸化是指采用厌氧产酸微生物在充满CO2气体的密封环境下、50℃温度下将生活污水中的碳水化合物转化为有机酸直至生活污水pH降至2.5。
所述工序b中对所述生活污水进行甲烷发酵是指使用甲烷发酵微生物在充满CO2气体的密封环境、44℃条件下对生活污水进行甲烷发酵，每10m3的生活污水进行甲烷发酵处理45小时。
结果与结论
表1为为采用GB
18918-2002对实施例1-4处理的污水水质检测结果。由结果可见，采用本发明的技术方案处理过的生活污水，可以有效除去其中的有机污染物，其余指标亦达到国家二级排放标准。在整个污水处理过程中，并未引入任何外源动力，实现0能耗的无动力处理目的。
表1 实施例1-4污水处理结果
| pH | CODcr | BOD5 | 色度 | SS | |
| 实施例1 | 5.6-7.5 | ＜110mg/L | ＜60mg/L | 100倍 | ＜100mg/L |
| 实施例2 | 5.6-7.5 | ＜105mg/L | ＜60mg/L | 60倍 | ＜90mg/L |
| 实施例3 | 6.5-7.5 | ＜100mg/L | ＜50mg/L | 70倍 | ＜100mg/L |
| 实施例4 | 6.5-7.5 | ＜110mg/L | ＜60mg/L | 50倍 | ＜95mg/L |
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种无动力生活污水处理方法，由如下工序组成：
a.对生活污水进行水解和酸化处理，将污水中的难溶于水的大分子污染物水解为水溶性小分子物质，同时产生有机酸；
b.对所述生活污水进行甲烷发酵，将其中的小分子物质及有机酸降解为水和二氧化碳，同时产生甲烷气体；
c.对所述生活污水进行沉淀处理，除去沉淀的不溶性杂质；
d.使所述生活污水从下通过可吸附及有氧/无氧生物降解有机物的至少一个活性生物膜，进行生物活性过滤处理，获得滤液；
e.使所述滤液与氧气充分接触，进一步氧化降解其中的有机物；
f.收集氧化降解后的滤液；或对经氧化降解的滤液进行消毒后再行收集；
所述活性生物膜含有生物活性材料；
所述生物活性材料由按重量计7‐15 份的活性污泥提取物以及1‐5 份浓度为105‐107cfu/mL 的鼻疽诺卡氏菌菌悬液制成；
所述活性污泥提取物为按重量计干重2‐15 份的活性污泥与30‐45份的清水混合并通过旋转式摇床以100‐300r/min 的转速震荡3‐5min 而成；
所述活性生物膜数量为3‐5 块，每块活性生物膜面积为0.5‐1m2；
所述工序d中生活污水是以0.1‐0.5m/min 的速度流经活性生物膜，其温度为40℃‐50℃；
所述工序d在一生物膜过滤室中进行，所述活性生物膜水平或竖直地设置于生物膜过滤室中，生物过滤室底部设有供生活污水进入的进水口，活性生物膜底部距进水口的垂直距离为0.5‐1m；活性生物膜上方设有供完成过滤的滤液流走的出水口，所述工序e是在一与所述生物膜过滤室出水口连通的氧化室内进行的；所述氧化室内充满氧气，其内壁设有表面起伏的凹凸部，所述氧化室为一端与生物膜过滤室连通、另一端为排水口的蛇形管，污水在蛇形管中流动5‐10 小时；
所述工序a中水解是指使用曝气及好氧活性污泥方法将生活污水中难溶的大分子有机污染物分解为水溶性的小分子物质；所述酸化是指采用厌氧产酸微生物在充满CO 2气体的密封环境下、40‐60℃温度下将生活污水中的碳水化合物转化为有机酸直至生活污水pH 降至2.1‐3.4；
所述工序b中对所述生活污水进行甲烷发酵是指使用甲烷发酵微生物在充满CO2气体的密封环境、30‐50℃条件下对生活污水进行甲烷发酵，每10m3 的生活污水进行甲烷发酵处理36‐50 小时。
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