CN102936058A - 具有环状排列微生物载体的废水处理方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有环状排列微生物载体的废水处理方法与装置，是在一反应槽中设置多个环状排列的载体供微生物附着生长，反应槽中分成一上反应区、一通道区以及一下反应区，通道区被这些载体所围绕，而且连通上、下反应区，微生物包含有自营性脱硝菌，从而可产生Anammox反应将废水中的NH4 +以及NO2 -转换成氮气，达到去除水中总氮的目的。由于载体能够避免过多微生物随着放流水排出反应槽，从而将微生物尽可能地保留于反应槽内部，使得该废水处理方法与装置具有较好的处理效率。
Description
技术领域
本发明与含氮废水处理技术有关，特别是指一种利用附着有微生物的载体通过厌氧氨氧化方法进行的废水处理方法与装置。
背景技术
厌氧氨氧化法(Anaerobic Ammonium Oxidation，简称Anammox)已应用于含氮废水的处理上。
如美国US 2008/0245730号专利所公开的，该Anammox方法是在厌氧的环境中，通过自营性脱硝菌的作用，NH4 +作为电子提供者，NO2 -作为电子接受者，来反应产生氮气，从而达到去除水中总氮的目的，除此之外，当水中的NH4 +过量而NO2 -不足时，部分NH4 +也可先氧化成为NO2 -再进行上述反应。
然而，上述自营性脱硝菌的生长速度相当缓慢，加上部分自营性脱硝菌会随着放流水流出反应槽，因此该自营性脱硝菌的族群数目经常不足，从而导致处理效率的低落。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种具有环状排列微生物载体的废水处理方法与装置，其内部具有载体供微生物附着，从而可将微生物尽量保留于反应槽内部。
为达到上述目的，本发明所提供的一种废水处理装置，其特征在于包含有：一反应槽，内部盛水；多个载体，为环状排列地设置于所述反应槽的内部；一搅伴件，设置于所述反应槽的内部底侧；其中，所述反应槽内部形成一上反应区、一通道区以及一下反应区，所述上反应区位于各所述载体的顶侧，所述下反应区位于各所述载体的底侧，所述通道区被各所述载体所环绕，且连通所述上反应区以及所述下反应区，所述通道区的宽度均小于所述上反应区以及所述下反应区的宽度；其中，多种微生物附着于各所述载体的表面，以及悬浮于所述反应槽的水中，各所述微生物包含硝化菌以及厌氧氨氧化菌。
上述本发明所提供的废水处理装置中，所述反应槽通道区的宽度随着接近所述上反应区而递减。
所述搅拌件设置于所述反应槽的下反应区。
各所述载体接触所述反应槽的内侧壁面。
各所述载体表面具有多个凹槽。
还包含有多个曝气盘设置于所述反应槽的底侧。
本发明所提供的一种具有环状排列微生物载体的废水处理方法，其特征在于包含以下步骤：
a、提供一反应槽、多个载体以及一搅拌件，各所述载体为环状排列地设置于所述反应槽中，所述反应槽的内部形成一上反应区、一通道区以及一下反应区，所述上反应区位于各所述载体的顶侧，所述下反应区位于各所述载体的底侧，所述通道区被各所述载体所环绕，且连通所述上反应区以及所述下反应区，所述通道区的宽度均小于所述上反应区以及所述下反应区的宽度，所述搅伴件设置于所述反应槽之中，所述反应槽的通道区以及下反应槽盛水，水中具有多种微生物，所述多种微生物包含硝化菌、厌氧氨氧化菌以及自营性脱硝菌；
b、将一待处理的废水导入所述反应槽，淹没各所述载体，并使上反应区也装有废水；
c、利用所述搅拌件搅动所述反应槽的水，产生循环水流；
d、停止搅动水并静置，使水中的悬浮固体沉淀；
e、将所述上反应区的水排出。
上述本发明的废水处理方法中，所述反应槽通道区的宽度随着接近所述上反应区而递减。
在步骤c进行时，同时将氧气导入反应槽的水中。
采用上述技术方案，本发明由于载体能够避免过多微生物随着放流水排出反应槽，从而将微生物尽可能地保留于反应槽内部，使得本发明的废水处理方法与装置具有较好的处理效率。
附图说明
图1是本发明第一较佳实施例的示意图一；
图2是本发明第一较佳实施例载体的正视图；
图3是本发明第一较佳实施例的示意图二；
图4是本发明第一较佳实施例的示意图三；
图5是本发明第一较佳实施例的污染物浓度变化及处理效率图；
图6是本发明第二较佳实施例的示意图。
具体实施方式
现举以下实施例并结合附图对本发明的结构及功效进行详细说明。
如图1所示，为本发明第一较佳实施例所提供的具有环状排列微生物载体的废水处理装置10，其为一序列批次式反应器(Sequencing Batch Reactor，SBR)，包含有一反应槽20、多个载体30、一搅伴件40以及多个曝气盘50。
反应槽20的内部盛水，各载体30呈球状，且表面形成有多个凹槽(如图2所示)，各载体30呈环状排列地设置于反应槽20的水中，且接触反应槽20的内侧壁面，搅伴件40设置于反应槽20的底侧，各曝气盘50设置于反应槽20的底侧，并与一供气管路52连接，将氧气或空气导入反应槽20的水中。其中，反应槽20内部形成一上反应区22、一通道区24以及一下反应区26，上反应区22位于各载体30的顶侧，下反应区26位于各载体30的底侧，通道区24被各载体30所环绕，且连通上反应区22以及下反应区26，通道区24的宽度W1随着接近上反应区22而递减，而且各处的宽度W1都小于上反应区22的宽度W2，也小于下反应区26的宽度W3，搅拌件40则位于下反应区26中。
此外，反应槽20内部具有用于处理含氮废水的环境微生物，各微生物附着在各载体30的表面，或悬浮于反应槽20的水中，各微生物至少包含硝化菌(nitrifyingbacteria)以及厌氧氨氧化菌(Anammox bacteria)，厌氧氨氧化菌为一种自营性脱硝菌(autotrophic denitrifying bacteria)。
在实际设置时，设计者可利用铁丝串接各载体30，或利用网状物包覆各载体30，以便将各载体30维持定位。
本发明一较佳实施例所提供的具有环状排列微生物载体的废水处理方法，包含以下步骤：
a.如图3所示，提供一反应槽20、多个载体30以及一搅拌件40，各载体30为环状排列地设置于反应槽20中，反应槽20的内部形成一上反应区22、一通道区24以及一下反应区26，上反应区22位于各载体30的顶侧，下反应区26位于各载体30的底侧，通道区24被各载体30所环绕，且连通上反应区22以及下反应区26，通道区24的宽度W1是随着接近上反应区22而递减，通道区24各处的宽度W1均小于上反应区22以及下反应区26的宽度W2、W3，搅伴件40设置于反应槽20之中，此外，反应槽20的通道区24以及下反应区26盛水，且水淹没各载体30，水中还具有多种微生物，包含硝化菌以及厌氧氨氧化菌；
b.将一待处理的含氮废水导入反应槽20，使上反应区22装有废水(如图1所示)，含氮废水中含有铵离子(NH4 +)、亚硝酸根离子(NO2 -)、硝酸根离子(NO3 -)以及一些有机物质；
c.如图4所示，利用搅拌件40搅动反应槽20的水，使水依序通过下反应区26、各载体30之间的间隙、上反应区22以及通道区24，而且循环流动，使水中的微生物与污染物充分混合，同时利用曝气盘50将氧气或空气导入反应槽20的水中；此时，在硝化菌的作用下，NH4 +可经由硝化反应而氧化成NO2 -，而在自营性脱硝菌的作用下，NH4 +作为电子提供者，而NO2 -作为电子接受者，两者经由Anammox反应而产生氮气；上述的反应可一并在上反应区22、下反应区26以及各载体30的表面进行，而将水中的总氮转换为氮气，达到净化的目的；
d.停止搅动水并静置，使水中的悬浮固体(suspended solids，简称SS)沉淀，并使反应槽20的水逐渐地澄清；
e.将上反应区22的水排出(如图3所示)，此时，微生物仍然附着于各载体20的表面，或是悬浮于反应槽20剩余的水中。
而在步骤e进行后，操作者可再依序重复步骤b、c、d及e，而再次进行含氮废水的净化；以一日进行一次步骤b至步骤e的完整周期为例，步骤b加上步骤c约需23小时以上，而步骤d则约需20分钟；再如图5所示，图中显示本发明进流废水以及放流水的相关污染物浓度以及处理效率，于每日进行一次步骤b至步骤e的完整周期、水力停留时间为6天的情况下，随着微生物的逐渐驯养完成，操作者可逐步提高进流废水的浓度，当进流废水的总氮浓度为800～900mg-N/L时，本发明的总氮去除效率可高达80％。
此外，当反应槽20中的微生物已驯养成熟，或是废水中的污染物浓度不高时，操作者其实也可以降低废水处理装置10的水力停留时间，例如，每日进行四次完整周期，每周期约进行6小时，以便提高此废水处理装置的处理量，在如此情况下，步骤b加上步骤c约需进行5.5小时，而步骤d则同样进行20分钟。
通道区24的宽度W1是随着接近上反应区22而递减，也就是，在接近上反应区22处排列了较多的载体30，而在接近下反应区26处则排列了稍少的载体30，此种排列方式一方面可容许较多的载体30设置于反应槽20中，一方面也可使水流与载体30充分地接触，有助于整体去除效率的提升。
在本实施例之中，反应槽20微生物主要是以硝化菌以及厌氧氨氧化菌为主，但是当槽内水中具有足够的NO3 -以及有机碳源时，由于培养环境适当，因此废水中自然存在的异营性脱硝菌(heterotrophic denitrifying bacteria)会逐渐繁殖，并与前述的硝化菌以及自营性脱硝菌一同附着生长于各载体30上，或是以悬浮的方式生长于反应槽20的水中，在各异营性脱硝菌的作用下，水中NO3 -可通过异营性脱硝反应消耗有机碳源并被转换成氮气；而除了自然繁殖之外，使用者也可主动将异营性脱硝菌移植至反应槽20中。
再如图6所示，为本发明第二较较佳实施例所提供的废水处理方法与装置70，其与前述实施例所提供的装置大致相同，其不同点仅在于，其反应槽72通道区74的宽度为定值，此种结构也同样能够达到功效。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例的详细说明与图示，凡符合本发明创作精神及与其类似变化的实施例，都应包含在本发明的专利保护范围内，任何熟悉该项技艺的人士在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰也应涵盖在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种废水处理装置，其特征在于包含有：
一反应槽，内部盛水；
多个载体，为环状排列地设置于所述反应槽的内部，各所述载体的表面上附着有多种微生物；
一搅伴件，设置于所述反应槽的内部底侧；
其中，所述反应槽内部形成一上反应区、一通道区以及一下反应区，所述上反应区位于各所述载体的顶侧，所述下反应区位于各所述载体的底侧，所述通道区被各所述载体所环绕，且连通所述上反应区以及所述下反应区，所述通道区的宽度均小于所述上反应区以及所述下反应区的宽度；
其中，多种微生物附着于各所述载体的表面，以及悬浮于所述反应槽的水中，各所述微生物包含硝化菌以及厌氧氨氧化菌。
2.如权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述反应槽通道区的宽度随着接近所述上反应区而递减。
3.如权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述搅拌件设置于所述反应槽的下反应区。
4.如权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：各所述载体接触所述反应槽的内侧壁面。
5.如权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：各所述载体表面具有多个凹槽。
6.如权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：还包含有多个曝气盘设置于所述反应槽的底侧。
7.一种利用权利要求1至6任一所述装置进行的废水处理方法，其特征在于包含以下步骤：
a、提供一反应槽、多个载体以及一搅拌件，各所述载体为环状排列地设置于所述反应槽中，所述反应槽的内部形成一上反应区、一通道区以及一下反应区，所述上反应区位于各所述载体的顶侧，所述下反应区位于各所述载体的底侧，所述通道区被各所述载体所环绕，且连通所述上反应区以及所述下反应区，所述通道区的宽度均小于所述上反应区以及所述下反应区的宽度，所述搅伴件设置于所述反应槽之中，所述反应槽的通道区以及下反应槽盛水，水中具有多种微生物，所述多种微生物包含硝化菌、厌氧氨氧化菌以及自营性脱硝菌；
b、将一待处理的废水导入所述反应槽，淹没各所述载体，并使上反应区也装有废水；
c、利用所述搅拌件搅动所述反应槽的水，产生循环水流；
d、停止搅动水并静置，使水中的悬浮固体沉淀；
e、将所述上反应区的水排出。
8.如权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于：所述反应槽通道区的宽度随着接近所述上反应区而递减。
9.如权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于：在步骤c进行时，同时将氧气导入反应槽的水中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130220 |