減少殘留的頑固有機污染物的方法
【專利說明】減少殘留的頑固有機污染物的方法
[0001]發(fā)明背景。
發(fā)明領域
[0002]本發(fā)明涉及用于降低化學需氧量(在本文中稱為COD)的過程和系統(tǒng)，以及更具體而言涉及將選取的微生物固定在載體材料上的穩(wěn)定生物膜中的過程和系統(tǒng)。
[0003]相關領域描述
來自工業(yè)的廢水性質上可為有機或無機的，或二者的組合。在大多數(shù)情況下，其含有毒性成分，所述毒性成分可對人類和動物造成直接威脅。廢水污染的另一個直接效應為通過過度的有機負荷量耗盡接納水體的溶解氧(DO)含量，至水流變得不能行使其自凈過程的程度。所述脫氧可強至足以幾乎破壞所有的魚和其它水生生物。氧在水中的溶解度非常低(少于12mg/l)的事實，使所述問題更加嚴重。所述氧來自兩個來源，即擴散自空氣/水界面處的大氣，以及作為光合作用的副產(chǎn)物。光合生物(例如植物和藻類)在有充足光源時產(chǎn)生氧。在光不足的時間內(nèi)，這些生物消耗氧，導致DO水平損失。
[0004]生物需氧量(BOD)和化學需氧量(COD)分別為廢水的生物可降解和化學可氧化部分的指標。已處理流出液的COD代表處理技術在其去除存在于流入液中的總有機物質的能力上的效力。這些參數(shù)時常用于定義流入液和流出液特征并且亦確保廢水處理效率。
[0005]頑固COD是指抗微生物降解(生物耐受性)或者不易生物降解的有機化合物。包括活性污泥工藝、生物過濾或膜生物反應器(MBR)在內(nèi)的現(xiàn)有生物處理技術不能有效地去除這些頑固COD化合物。吸附和氧化或許能夠去除或破壞這些有機化合物，但成本常常很尚O
[0006]發(fā)曰月概沐
在本發(fā)明的一個示例性方面，提供用于降低水系中液體的頑固化學需氧量(COD)的方法。本發(fā)明中待處理的靶標水已在先前步驟(例如典型的常規(guī)廢水處理廠中的一級和二級處理過程)中充分處理，以去除易生物降解的有機化合物，以使B0D5/C0D比率低于0.2，合意地低于0.1。所述方法包括在預處理單元中將液體進一步預處理，以將固有細菌或微生物去除至這樣的群體水平，其低于所述固有生物可干擾在后續(xù)處理單元中外部引入的細菌或微生物對頑固COD的有效生物降解的水平。然后將所述液體提供給具有由載體材料形成的濾床的反應器。篩選高效微生物或微生物聚生體并用于定殖所述載體材料，以去除頑固C0D。在所述載體材料的表面上培養(yǎng)生物膜，以將篩選的微生物固定在反應器中。向液體中加入共基質以增強載體材料表面上的生物膜形成。所述方法進一步包括使液體從預處理單元通過定殖有篩選微生物的濾床滲濾，以在需氧條件下降解至少部分頑固C0D。在一個實施方案中，所述濾器由具有生物膜的載體材料形成，并且所述篩選的微生物包含選自以下的至少一個微生物物種:桿菌屬(ifeci77w5.)、叢毛單胞菌屬、節(jié)桿菌屬{Arthrobacter)、微球菌屬{Micrococcus)、假單胞菌屬iPsoudomorm^)、片球菌屬{Ped1coccus)、無色桿菌屬(Jchromobac ter)、黃桿菌屬{Fla vobac terium)、分枝桿菌屬dcoAacteritt?)、產(chǎn)黃桿菌屬(TPAot/afloAacier)、寡養(yǎng)單胞菌屬{Stenotrophomona^}和酵母。
[0007]在參考附圖閱讀下列詳述和隨附權利要求之后，本發(fā)明及其相比于先有技術的優(yōu)勢將變?yōu)轱@而易見的。
[0008]附圖簡沐
通過結合附圖參考本發(fā)明實施方案的下列描述，本發(fā)明的上文提及的特征和其它特征將變得更顯而易見，且本發(fā)明自身將更好理解。
[0009]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的減少頑固有機污染物的水處理系統(tǒng)的示意圖。
[0010]圖2為當與各種水處理一起使用GAC時COD去除％相對于時間的圖表。
[0011]圖3為當與各種水處理一起使用火山巖載體材料時COD去除％相對于時間的圖表。
[0012]相應的引用字符表不附圖視圖各處的相應部分。
[0013]發(fā)明詳述
現(xiàn)在將參考附圖在下列詳述中闡述本發(fā)明，其中詳細闡述優(yōu)選的實施方案以使本發(fā)明能夠實施。盡管參考這些具體的優(yōu)選實施方案闡述本發(fā)明，但將理解的是，本發(fā)明不限于這些優(yōu)選的實施方案。但相反的是，本發(fā)明包含如將根據(jù)對下列詳述的考慮而變?yōu)轱@而易見的大量備選方案、修改和等同物。
[0014]圖1顯示用于去除已處理廢水中的殘留污染物的水處理系統(tǒng)10。合意的是，待用系統(tǒng)10處理的靶標水已在預先步驟中通過去除易生物降解污染物的生物學過程充分處理，以使其流出液13005小于30 ppm，更合意小于10 ppm或者甚至小于5 ppm。被水處理系統(tǒng)10靶定的主要殘留污染物為頑固COD，其在常規(guī)的一級和二級廢水處理以及基于膜的水處理(例如MF/UF、MBR)之后仍殘留。頑固COD是指抗微生物降解(生物耐受性)或者不易生物降解的有機化合物。所述水處理系統(tǒng)10處理含頑固COD的受污染水性液體，以分解這些化合物的至少一部分，使所述液體的COD值降低。所述水處理系統(tǒng)10亦可用于去除其它水體中的頑固C0D，例如地表水和地下水。
[0015]待處理的液流最初在預處理單元12中預處理。所述預處理單元12將固有細菌或微生物去除至這樣的群體水平，其低于所述固有生物可干擾反應器20中的篩選和外部引入微生物的水平。在一個實施方案中，所述預處理單元為過濾單元，其中使用MF或UF膜或介質過濾。在另一個實施方案中，將所述預處理單元12與預先步驟組合以用于同時進行生物處理和膜過濾，例如在MBR中。鑒于所需的預處理單元12為本領域技術人員所熟知，對所述預處理單元12的進一步論述無需包含在本文中。
[0016]將待處理的液體從預處理單元12傳送至給料罐14。合意的是，給料罐14提供有通過電動機驅動的攪拌器。所述給料罐14亦可充當儲存罐或平衡罐。借助于安置在導管18中的泵16，以預定流速將待處理的流體泵送至含有填充濾床22的反應器20。在一個實施方案中，使用泵16以基本上恒定的流速將待處理的液體從給料罐14泵送至反應器20的底部以用于連續(xù)處理。或者，濾床22底部的擴散器(未顯示)可將待處理的液體分布在濾床22上。如本領域所已知，所述擴散器可由大量小管部分組成。本領域技術人員將理解的是，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，亦可使用用于將待處理液體進料至反應器20的其它手段。例如，亦可能通過在濾床22的頂部噴射來分布液體。在濾床22的末端，可在反應器20中安置一道塑料基質的濾層24或濾網(wǎng)，以使濾床22的顆粒保留在反應器20中，而不會阻礙流出濾床22的滲濾液的通過。所述反應器可通過通氣口 25通氣。
[0017]濾床22合意地由載體材料26形成。通過利用微生物培養(yǎng)技術在載體材料26的表面上形成生物膜。將支持生物膜形成的任何材料均適合作為載體材料26。一個實例為火山巖。通過選擇載體材料26可進一步改善功效，所述載體材料為待處理水中的至少部分有機化合物的吸附劑，由此將這些化合物從水中分離并濃縮在載體材料26的表面上。以此方式，這些化合物可更有效地被定殖載體材料26的微生物分解。合適的吸附性載體材料包括含活性炭的材料如顆?；钚蕴?GAC)、褐煤、沸石以及合成的吸附材料，例如大孔樹脂。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一方面，使用高效的微生物和酶(下文中為“篩選的微生物”或“篩選的細菌”)定殖載體材料26并生物降解頑固COD。所選微生物和酶(或其混合物)通過載體材料26固定在反應器20內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)的是，固有細菌大大降低篩選細菌的功效，因為篩選細菌并非占優(yōu)勢的，并且在大量固有細菌存在下，篩選細菌不能有效地競爭并維持其所需功能。因此，在預處理單元12中將原有細菌物種大量去除或降至最低，以減少接種生物膜的污染。為了使篩選細菌能夠分解非生物可降解的有機化合物，待處理水的B0D5/C0D比率應足夠低，低于0.2，或者合意地甚至低于0.1，以避免與分解生物可降解有機