本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種廢水生物膜快速掛膜裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著污水生物處理技術(shù)的不斷發(fā)展，生物膜法得到了廣泛的應(yīng)用，其中“移動床生物膜反應(yīng)器”是生物膜技術(shù)中應(yīng)用最廣泛、最高效的處理技術(shù)，在生活污水、食品廢水、造紙廢水、石油廢水、制藥廢水等工業(yè)廢水都得到了廣泛的應(yīng)用。

MBBR工藝是懸浮生長的活性污泥法與附著生長的生物膜法相結(jié)合的一種工藝，該工藝很好地解決了附著生長工藝易堵塞的缺點，具有很高的生物量，而且無需出水回流或是污泥回流。從而使得該工藝具有更高的處理效率。該反應(yīng)器采用輕質(zhì)細小的懸浮填料為微生物的生長提供載體，以提高反應(yīng)器中的生物量，從而提高反應(yīng)器的處理效率，實現(xiàn)去除廢水中的污染物的目標(biāo)。

MBBR工藝的關(guān)鍵點在于填料上生物膜的生長情況，在填料上微生物的含量及其活性，都會影響污水處理的效果。因此,使填料的表面形成穩(wěn)定的生物膜至關(guān)重要。目前生物掛膜的方法主要有“悶曝法”、“循環(huán)法”、“自然掛膜法”等，前兩者方法培養(yǎng)的生物膜牢固性不強、易脫落，后者用時加長，往往需要一個月的時間，掛膜的時間過長，不利于生物膜的廣泛應(yīng)用和長期循環(huán)使用。因此對于MBBR工藝處理廢水來說，研究一種快速掛膜的方法具有重大意義。

中國專利申請，申請?zhí)?01110058353.3，公開日2012-09-19,2012年9月19日，公開了一種生物膜生物強化焦化廢水高效處理方法，通過投加睪丸酮叢毛單胞菌(Comamonas testosteroni)CGMCC No.4630掛膜，掛膜完成后在系統(tǒng)內(nèi)形成生態(tài)島系統(tǒng)經(jīng)過生物膜處理，焦化廢水COD去除率可達到94％以上，NH₃-N去除率達到98％以上。但此方法時間依舊很長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的廢水生物膜掛膜時間長、牢固性不強、易脫落的問題，本發(fā)明提供了一種廢水生物膜快速掛膜裝置及方法。它可以實現(xiàn)掛膜速度快的效果，生物膜牢固、不易脫落。

2.技術(shù)方案

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種掛膜時間短、生物膜牢固、耐沖擊負荷能力強、處理效果好的MBBR反應(yīng)器掛膜方法。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種廢水生物膜快速掛膜裝置，其特征在于：包括MBBR反應(yīng)器，MBBR反應(yīng)器前端通過加藥泵連接有進水罐，后端連接有沉淀池，氣泵通過該管道為MBBR反應(yīng)器供氣，MBBR反應(yīng)器底部設(shè)置有曝氣裝置。

更進一步的，所述的氣泵管道上設(shè)置有氣體流量計。對氣泵流量進行監(jiān)控，保證工作時候氣體流量的有效控制。

更進一步的，所述的MBBR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有懸浮的載體填料，反應(yīng)器為空心圓柱，內(nèi)部為支架支撐構(gòu)造，有效容積為9±0.2L，高45±1cm，直徑16±1cm，上部高40±1cm處設(shè)有溢流堰。

更進一步的，所述的載體填料外徑和高度分別為25±1mm和10±1mm，密度為0.95g/cm³，有效比表面積為460±10m²/m³。

一種廢水生物膜快速掛膜方法，步驟如下：

(1)、制作帶有固定化紅色鞘氨醇單胞菌的填料；

(2)、在含有載體填料的MBBR中加入活性污泥和廢水后進行曝氣處理；

(3)、向經(jīng)過曝氣處理后的MBBR中加入帶有固定化紅色鞘氨醇單胞菌的填料，投加填料數(shù)與原反應(yīng)器中填料數(shù)比例為1：(20±5)；

(4)、維持曝氣速度和相應(yīng)的pH值繼續(xù)反應(yīng)，直到獲得所需的生物膜。

更進一步的，步驟(1)固定化紅色鞘氨醇單胞菌的填料制作步驟如下：

a、使用紅色鞘氨醇單胞菌純菌進行擴大培養(yǎng)，擴大培養(yǎng)條件為：pH為7.0-7.2的胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基，在100-150r/min，28℃±0.5℃搖床條件下培養(yǎng)24±1h，使菌液中菌數(shù)量及其活性達到最大；

b、將步驟a擴大培養(yǎng)的菌液與無菌廢水按照1：100的比例混合加入裝有載體填料(5)的錐形瓶中，進行菌劑固定化培養(yǎng)，獲得填料，OD值保持在1.5±0.2；培養(yǎng)條件為：100-150r/min，28℃±0.5℃搖床條件下培養(yǎng)36-48h；

c、將步驟b獲得的填料，培養(yǎng)后的填料用0.85％NaCl洗滌2-3次，以去除殘留的廢水；通過比較培養(yǎng)前后填料的干重來測定固定化紅色鞘氨醇單胞菌生物量的干重，獲得所需要的生物量的填料。

更進一步的，步驟(2)曝氣時間為24-48h，載體填料為高密度聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯填料，優(yōu)選高密度聚乙烯，填充率為30％-40％。

更進一步的，步驟(2)污泥濃度MLSS為1000mg/L-8000mg/L。

更進一步的，步驟(4)中，對移動床生物膜反應(yīng)器進行間歇流進水方式，定時補充廢水和排水，水力停留時間為11-13h，優(yōu)選12h。

更進一步的，步驟(4)中通過控制曝氣和適量的添加碳酸鈉維持反應(yīng)器中的DO和pH值分別在4-6mg/L和7.0-7.5之間。

3.有益效果

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)、本發(fā)明使用廢水生物膜快速掛膜裝置，可以快速的對廢水生物膜進行掛膜，且操作簡單，可控性好；

(2)使用氣體流量計，對氣泵流量進行監(jiān)控，保證工作時候氣體流量的有效控制；

(3)MBBR反應(yīng)器內(nèi)采用設(shè)置有懸浮的載體填料，處設(shè)有溢流堰，可以方便快速的對所需掛膜廢水進行處理，效率高；

(4)載體填料外徑和高度大小合適，比表面積大，可以快速對掛膜填料進行結(jié)合，更加快速進行生物膜掛膜；

(5)采用本發(fā)明所述的掛膜方法，得到的生物膜細胞密度高、傳質(zhì)性好、穩(wěn)定、生長速度快，從而縮短生物膜的掛膜時間，提高生物膜中的必要的好氧缺氧的優(yōu)勢微生物的數(shù)量。

(6)本發(fā)明流化填料快速掛膜的方法，反應(yīng)器工藝流程簡單，掛膜只需少量的接種污泥、生物膜牢固、耐沖擊負荷能力強、處理效果好，易于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的MBBR裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的生物膜加快掛膜的工藝流程圖；

圖中標(biāo)號說明：

1、進水罐；2、加藥泵；3、氣體流量計；4、MBBR反應(yīng)器；5、載體填料；6、氣泵；7、沉淀池；8、曝氣裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體的實施例，對本發(fā)明作詳細描述。

實施例1

廢水處理系統(tǒng)中的活性污泥很難在短時間內(nèi)適應(yīng)廢水水質(zhì)，導(dǎo)致系統(tǒng)啟動速度慢、出水水質(zhì)不穩(wěn)定。生物強化(Bioaugmentation)是指用特殊的菌種配方按計劃添加到生物處理體系中，以提高該系統(tǒng)的生物處理效率的方法。生物強化技術(shù)有利于提高反應(yīng)器中的微生物濃度，縮短反應(yīng)器運行時間，有利于反應(yīng)器的固液分離，增強耐沖擊負荷能力，保證了系統(tǒng)的啟動和穩(wěn)定運行。

雖然生物強化技術(shù)具有成本低廉、便于維護等優(yōu)點，且已在多種生物反應(yīng)器中試驗成功，但是由于目前生物強化過程中可預(yù)測性以及可控制性等問題尚未解決，因此，其在實際工程中的應(yīng)用至今仍未有很大進展。由于細菌不是彼此孤立的個體，它們之間通過一種稱為自誘導(dǎo)物的信號分子進行交流，即群體感應(yīng)。在復(fù)雜環(huán)境中，細菌細胞分別向環(huán)境中釋放信號分子，當(dāng)其數(shù)量超過一定閾值時，信號分子進入不同細胞質(zhì)內(nèi)，激活目標(biāo)基因表達，調(diào)節(jié)菌群生理行為，如胞外聚合物分泌、生物膜形成等。群體感應(yīng)效應(yīng)在生物強化過程中均可起到提高菌體定植、促進種群動態(tài)發(fā)育的作用，從而推進生物強化技術(shù)的工程應(yīng)用。

如圖1所示，一種廢水生物膜快速掛膜裝置，包括MBBR反應(yīng)器4，MBBR反應(yīng)器4前端通過加藥泵2連接有進水罐1，后端連接有沉淀池7，氣泵6通過該管道為MBBR反應(yīng)器4供氣，MBBR反應(yīng)器4底部設(shè)置有曝氣裝置8，氣泵6管道上設(shè)置有氣體流量計3。

MBBR反應(yīng)器4內(nèi)設(shè)置有懸浮的載體填料5，反應(yīng)器為空心圓柱，內(nèi)部為支架支撐構(gòu)造，上部設(shè)有溢流堰。所述的載體填料5外徑和高度分別為25±1mm和10±1mm，密度為0.95g/cm³，有效比表面積為460±10m²/m³。載體填料5為高密度聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯填料，優(yōu)選的為高密度乙烯，填充率為30％-40％。

通過本廢水生物膜快速掛膜裝置，可以快速方便的完成生物膜掛膜。

實施例2

如圖2所示，一種廢水生物膜快速掛膜方法，具體步驟如下：

(1)、制作帶有固定化紅色鞘氨醇單胞菌的填料；

步驟(1)固定化紅色鞘氨醇單胞菌的填料制作步驟如下：

a、使用紅色鞘氨醇單胞菌純菌進行擴大培養(yǎng)，紅色鞘氨醇單胞菌純菌可以從中國普通微生物保藏管理中心獲得，具體保藏號為紅色鞘氨醇單胞菌純菌sphingomonas rubra CGMCC No.1.9113。擴大培養(yǎng)條件為：pH為7.0-7.2的胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基，在100-150r/min，28℃±0.5℃搖床條件下培養(yǎng)24±1h；

b、將步驟a擴大培養(yǎng)的菌液與無菌廢水按照1：100的比例混合加入裝有載體填料5的錐形瓶中，進行菌劑固定化培養(yǎng)，獲得填料，OD值保持在1.5±0.2；培養(yǎng)條件為：100-150r/min，28℃±0.5℃搖床條件下培養(yǎng)36-48h；

c、將步驟b獲得的填料，培養(yǎng)后的填料用0.85％NaCl洗滌2-3次，以去除殘留的廢水；通過比較培養(yǎng)前后填料的干重來測定固定化紅色鞘氨醇單胞菌生物量的干重，獲得所需要的生物量的填料。

(2)、在含有載體填料5的MBBR中加入活性污泥和廢水后進行曝氣處理，此處使用悶曝方式進行，曝氣時間為24-48h，污泥濃度MLSS為1000mg/L-8000mg/L。

(3)、向經(jīng)過曝氣處理后的MBBR中加入帶有固定化紅色鞘氨醇單胞菌的填料，投加填料數(shù)與原反應(yīng)器中填料數(shù)比例為1：(20±5)；

(4)、維持曝氣速度和相應(yīng)的pH值繼續(xù)反應(yīng)，直到獲得所需的生物膜。步驟(4)中，對移動床生物膜反應(yīng)器進行間歇流進水方式，定時補充廢水和排水，水力停留時間為11-13h。期間通過控制曝氣和適量的添加碳酸鈉維持反應(yīng)器中的DO和pH值分別在4-6mg/L和7.0-7.5之間。

通過上述方法快速生成反應(yīng)膜，生成速度快，效率高，且提高生物膜中的必要的好氧缺氧的優(yōu)勢微生物的數(shù)量。

實施例3

用非生物強化MBBR與生物強化MBBR處理生活污水，比較其填料載體上生物膜厚度與EPS的差異。

表1所示為兩套裝置中載體生物量與生物膜厚度的比較。兩套裝置從投加懸浮填料起共培養(yǎng)了50天。其中裝置A在MBBR反應(yīng)器運行初期未投加固定化紅色鞘氨醇單胞菌，裝置B在MBBR反應(yīng)器運行初期投加固定化紅色鞘氨醇單胞菌。反應(yīng)器為圓柱形，有效容積為9L，高45cm，直徑16cm。反應(yīng)器底部布置曝氣裝置，為微生物提供溶解氧和促進填料在反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)流動。反應(yīng)器內(nèi)的懸浮填料為聚乙烯材料，空心圓柱，內(nèi)部為支架支撐構(gòu)造，且外部有齒輪。填料的外徑和高度分別為25mm和10mm，密度約為0.95g/cm³，有效比表面積為460m²/m³，培養(yǎng)的廢水為生活污水。

表1 A、B兩套裝置中載體生物量與生物膜厚度的比較

試驗結(jié)果表明，生物強化MBBR在運行50天后，相比非生物強化MBBR，其單個載體的生物量可以提高8.7mgMLSS，單個載體生物膜厚度提高了37.6μm。

載體生物量提高，質(zhì)量提高，且厚度增加，生成膜速度快。

實施例4

用非生物強化MBBR與生物強化MBBR處理模擬抗生素廢水，比較其填料載體上生物膜厚度與EPS的差異。

表2所示為兩套裝置中載體生物量與生物膜厚度的比較。兩套裝置從投加懸浮填料起共培養(yǎng)了50天。其中裝置C在MBBR反應(yīng)器運行初期未投加固定化紅色鞘氨醇單胞菌，裝置D在MBBR反應(yīng)器運行初期投加固定化紅色鞘氨醇單胞菌。反應(yīng)器與填料同實施例1。培養(yǎng)的廢水為模擬抗生素廢水。

表2 C、D兩套裝置中載體生物量與生物膜厚度的比較

試驗結(jié)果表明，生物強化MBBR在運行50天后，相比非生物強化MBBR，其單個載體的生物量可以提高16.5mg MLSS，單個載體生物膜厚度提高了52.12μm，COD去除率提高了10％。掛膜時間，提高生物膜中的必要的好氧缺氧的優(yōu)勢微生物的數(shù)量，COD去除率增加，效果更好。

以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，在不背離本發(fā)明的精神或者基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此，權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)限制所涉及的權(quán)利要求。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本專利的保護范圍。此外，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，在元件前的“一個”一詞不排除包括“多個”該元件。產(chǎn)品權(quán)利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件通過軟件或者硬件來實現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。