處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池。本實(shí)用新型生物濾池出水口設(shè)置內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，采用循環(huán)水泵將出水返回至進(jìn)水口；從進(jìn)水口至出水口水流方向，生物濾池內(nèi)依次設(shè)有進(jìn)水緩沖區(qū)、濾池過(guò)濾區(qū)、出水緩沖區(qū)，濾池過(guò)濾區(qū)包括第一、二、三、四過(guò)濾層，高度分別為過(guò)濾區(qū)的20﹪、50﹪、20﹪和10﹪；第一、二、三過(guò)濾層生物質(zhì)顆粒分散分布在惰性顆粒中，其中生物質(zhì)顆粒的體積含量不同，分別占20﹪～50﹪，10﹪～30﹪和5%～15%，第四過(guò)濾層中過(guò)濾材質(zhì)為惰性顆粒。本實(shí)用新型具有操作簡(jiǎn)單、高效、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到天然植物生物質(zhì)的同步減量化和“以廢治廢”的目的。
【專利說(shuō)明】處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)境保護(hù)中污水處理領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)廢水和生活污水中，氧化態(tài)污染物包括硝基類、偶氮類、鹵代烴類等有機(jī)化合物，硝酸鹽、硫酸鹽等無(wú)機(jī)陰離子，以及Cr (VI)、AS (V)等重金屬離子。氧化態(tài)污染物對(duì)環(huán)境影響較大。目前氧化態(tài)污染物最經(jīng)濟(jì)有效的處理方法為生物法，其在處理過(guò)程中，一般需要先進(jìn)行還原處理。氧化態(tài)污染物的還原速率較低，是其轉(zhuǎn)化、降解過(guò)程的限速步驟，因此，氧化態(tài)污染物的還原是其高效去除的關(guān)鍵。
[0003]含氧化態(tài)污染物廢水的生物處理系統(tǒng)中，易利用碳源和電子供體一直是其還原去除的限制因子，對(duì)上述反硝化脫氮、硝基還原、硫酸鹽還原、還原脫色、還原脫鹵、還原解毒(重金屬)等過(guò)程影響顯著。厭氧系統(tǒng)中，微生物氧化電子供體形成的還原力(NAD(P)H)可由電子穿梭系統(tǒng)傳遞給最終電子受體(氧化態(tài)化合物)，使其還原為低價(jià)態(tài)物質(zhì)。為了提高氧化態(tài)污染物的還原去除速率，可考慮投加醌基類、黃素類氧化還原介體作為電子傳遞體來(lái)強(qiáng)化氧化態(tài)污染物的還原去除，還原速率可提高數(shù)倍至數(shù)十倍之多。然而，目前采用的大部分氧化還原介質(zhì)均為人工合成，持續(xù)投加不僅增加運(yùn)行費(fèi)用，其潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也難以評(píng)估。因此，為防止氧化還原介質(zhì)的無(wú)效流失，目前利用樹(shù)脂、金屬氧化物納米顆粒、包埋劑等材料對(duì)溶解性氧化還原介質(zhì)進(jìn)行固定化。雖然固定化氧化還原介質(zhì)可在一定程度上提高其利用的有效性，但固定化成本仍然限制了它們的廣泛應(yīng)用。
[0004]海娜植物生物質(zhì)成分復(fù)雜，含有香豆素類、糖類、醌類(指甲花醌)等多種化學(xué)成分，其中指甲花醌的含量可高達(dá)1.5 %。指甲花醌是海娜植物中天然染料的有效成分，也是一種高效的氧化還原介質(zhì)，可催化介導(dǎo)Azo、Cr (VI)等多種氧化態(tài)污染物的生物/化學(xué)還原過(guò)程。厭氧條件下，海娜植物生物質(zhì)在水解酶和發(fā)酵菌的作用下可形成糖類、蛋白質(zhì)及H2、VFAs等多種電子供體；同時(shí)可能發(fā)生指甲花醌(游離態(tài))等化學(xué)物質(zhì)的溶出。因此，海娜植物生物質(zhì)如若作為氧化態(tài)污染物還原的固態(tài)碳源，不僅能提供豐富的電子供體，還能提供指甲花醌作為電子傳遞體，強(qiáng)化氧化態(tài)污染物的生物/化學(xué)還原。
[0005]目前生物濾池使用較多的填料是PVC材料或其它無(wú)機(jī)類惰性填料，這些填料具有化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)。但存在微生物“掛膜”困難、處理效率不佳等問(wèn)題，特別是對(duì)于難降解的氧化態(tài)污染物，如果廢水中缺乏碳源等電子供體和氧化還原介質(zhì)，將很難達(dá)到理想的還原效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是為了克服氧化態(tài)化合物還原速率低的限制因子，提供了一種處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池。
[0007]本實(shí)用新型采用的生物濾池為常用生物濾池；
[0008]生物濾池的一端設(shè)有進(jìn)水口 A，另一端設(shè)有出水口 B，出水口 B設(shè)置內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，采用循環(huán)水泵將出水返回至進(jìn)水口 A ;從進(jìn)水口 A至出水口 B水流方向，在生物濾池內(nèi)依次設(shè)有進(jìn)水緩沖區(qū)、濾池過(guò)濾區(qū)、出水緩沖區(qū)，且進(jìn)水緩沖區(qū)與濾池過(guò)濾區(qū)之間設(shè)有承托板，濾池過(guò)濾區(qū)與出水緩沖區(qū)之間設(shè)有承托板；從進(jìn)水口 A至出水口 B水流方向，所述的濾池過(guò)濾區(qū)依次包括第一過(guò)濾層、第二過(guò)濾層、第三過(guò)濾層、第四過(guò)濾層，相鄰兩個(gè)過(guò)濾層之間設(shè)有承托板，用于隔開(kāi)各過(guò)濾層；第一過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的20 %，第二過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的50 %，第三過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的20 %，第四過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的10 % ；
[0009]所述的承托板為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑小于2mm ；
[0010]所述的進(jìn)水緩沖區(qū)的高度占生物濾池總高度的8 %，出水緩沖區(qū)的高度占生物濾池總高度的10 %，濾池過(guò)濾區(qū)的高度占生物濾池總高度的82 %。
[0011]第一過(guò)濾層中生物質(zhì)顆粒均勻分散分布在惰性顆粒中，生物質(zhì)顆粒占生物質(zhì)顆粒和惰性顆?？傮w積的20 %?50 % ；
[0012]第二過(guò)濾層中生物質(zhì)顆粒均勻分散分布在惰性顆粒中，生物質(zhì)顆粒占生物質(zhì)顆粒和惰性顆?？傮w積的10 %?30 % ；
[0013]第三過(guò)濾層中生物質(zhì)顆粒均勻分散分布在惰性顆粒中，生物質(zhì)顆粒占生物質(zhì)顆粒和惰性顆粒總體積的5 %?15 % ;
[0014]第四過(guò)濾層中過(guò)濾材質(zhì)為惰性顆粒；
[0015]所述的生物質(zhì)顆粒為天然海娜植物的花、莖、葉、種子中的一種或多種，粒徑為2?10 mm，當(dāng)為多種時(shí)，比例為任意比；
[0016]所述的惰性顆粒為陶粒、礫石、火山巖、活性炭、沸石、鋼渣、樹(shù)脂中的一種或多種，粒徑為3?20mm，當(dāng)為多種時(shí)，比例為任意比。
[0017]作為優(yōu)選，所述的生物質(zhì)顆粒選用海娜植物的莖和種子，莖的長(zhǎng)度為I?10_，種子需要在121 °C，0.12MPa下滅活lh。
[0018]本實(shí)用新型的濾池過(guò)濾區(qū)中各過(guò)濾層采用的材質(zhì)中生物質(zhì)顆粒體積含量隨水流方向的行進(jìn)逐漸減?。桓鬟^(guò)濾層材質(zhì)原料之一天然海娜植物作為固態(tài)碳源，為氧化態(tài)化合物的還原提供豐富的電子供體和電子傳遞體(指甲花醌)，強(qiáng)化其生物/化學(xué)還原。廢水進(jìn)水的PH值控制在6?8的偏中性范圍內(nèi)。偏中性范圍和良好的pH緩沖能力一方面能防止堿性條件下生物質(zhì)中有機(jī)物的快速溶出，達(dá)到電子供體和指甲花醌的緩釋調(diào)控技術(shù)；另一方面能防止厭氧生物濾池的酸化現(xiàn)象的發(fā)生。
[0019]本實(shí)用新型適用于廢水中氧化態(tài)污染物的去除，具體可以涉及含偶氮染料和Cr(VI)的印染廢水、制革廢水，含硝酸鹽和硫酸鹽的工業(yè)廢水和生活污水，含鹵代烴的石油化工廢水、含Cr(VI)等重金屬?gòu)U水等。
[0020]出水設(shè)置內(nèi)回流可提高生物濾池內(nèi)的水流速度，提高污染物與電子供體、氧化還原介體的傳質(zhì)速率。
[0021]本實(shí)用新型各過(guò)濾層通過(guò)在惰性顆粒中配制一定含量的天然植物生物質(zhì)，并控制進(jìn)水PH值、設(shè)置出水內(nèi)回流來(lái)達(dá)到氧化態(tài)污染物的強(qiáng)化還原去除，具有操作簡(jiǎn)單、高效、運(yùn)行費(fèi)用較低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能達(dá)到天然植物生物質(zhì)的同步減量化和“以廢治廢”的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型的一種生物質(zhì)填料厭氧濾池(下向流)縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實(shí)用新型的另一種生物質(zhì)填料厭氧濾池(上向流)縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中:A、進(jìn)水口 ；B、出水口 ；1、進(jìn)水緩沖區(qū)；2、出水緩沖區(qū)；3、第一過(guò)濾層；4、第二過(guò)濾層；5、第三過(guò)濾層；6、第四過(guò)濾層；7、承托板。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0026]如圖1、2所示，本實(shí)用新型采用的生物濾池為常用生物濾池
[0027]生物濾池的一端設(shè)有進(jìn)水口 A，另一端設(shè)有出水口 B，出水口 B設(shè)置內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，采用循環(huán)水泵將出水返回至進(jìn)水口 A ;從進(jìn)水口 A至出水口 B水流方向，在生物濾池內(nèi)依次設(shè)有進(jìn)水緩沖區(qū)1、濾池過(guò)濾區(qū)、出水緩沖區(qū)2，且進(jìn)水緩沖區(qū)I與濾池過(guò)濾區(qū)之間設(shè)有承托板7，濾池過(guò)濾區(qū)與出水緩沖區(qū)2之間設(shè)有承托板7 ;從進(jìn)水口 A至出水口 B水流方向，所述的濾池過(guò)濾區(qū)依次包括第一過(guò)濾層3、第二過(guò)濾層4、第三過(guò)濾層5、第四過(guò)濾層6，相鄰兩個(gè)過(guò)濾層之間設(shè)有承托板7，用于隔開(kāi)各過(guò)濾層；第一過(guò)濾層3的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的20 %，第二過(guò)濾層4的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的50 %，第三過(guò)濾層5的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的20 %，第四過(guò)濾層6的高度為濾池過(guò)濾區(qū)的10 % ；
[0028]所述的承托板7為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑小于2mm ；
[0029]所述的進(jìn)水緩沖區(qū)I的高度占生物濾池總高度的8 %，出水緩沖區(qū)2的高度占濾池總高度的10 %，濾池過(guò)濾區(qū)的高度占生物濾池總高度的82 %。
[0030]第一過(guò)濾層中生物質(zhì)顆粒均勻分散分布在惰性顆粒中，生物質(zhì)顆粒占生物質(zhì)顆粒和惰性顆粒總體積的20 %?50 % ；
[0031]第二過(guò)濾層中生物質(zhì)顆粒均勻分散分布在惰性顆粒中，生物質(zhì)顆粒占生物質(zhì)顆粒和惰性顆粒總體積的10 %?30 % ；
[0032]第三過(guò)濾層中生物質(zhì)顆粒均勻分散分布在惰性顆粒中，生物質(zhì)顆粒占生物質(zhì)顆粒和惰性顆?？傮w積的5 %?15 % ;
[0033]第四過(guò)濾層中過(guò)濾材質(zhì)為惰性顆粒；
[0034]所述的生物質(zhì)顆粒為天然海娜植物的花、莖、葉、種子中的一種或多種，粒徑為2?10 mm，當(dāng)為多種時(shí)，比例為任意比；
[0035]所述的惰性顆粒為陶粒、礫石、火山巖、活性炭、沸石、鋼渣、樹(shù)脂中的一種或多種，粒徑為3?20mm，當(dāng)為多種時(shí)，比例為任意比。
[0036]作為優(yōu)選，所述的生物質(zhì)顆粒選用海娜植物的莖和種子，莖的長(zhǎng)度為I?10_，種子需要在121 °C，0.12MPa下滅活lh。
[0037]工作實(shí)施過(guò)程:
[0038]圖1運(yùn)行方式為下向流，圖2運(yùn)行方式為上向流,生物濾池控制進(jìn)水pH值為6?8，水力停留時(shí)間為2?30 h，為了保障濾池內(nèi)水流紊動(dòng)，生物濾池出水設(shè)置內(nèi)循環(huán)，回流比為50?300 % ,從而提高水流速度,有利于傳質(zhì)過(guò)程。
【權(quán)利要求】
1.處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池，其特征在于生物濾池的一端設(shè)有進(jìn)水口A，另一端設(shè)有出水口 B，出水口 B設(shè)置內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，采用循環(huán)水泵將出水返回至進(jìn)水口 A ;從進(jìn)水口 A至出水口 B水流方向，在生物濾池內(nèi)依次設(shè)有進(jìn)水緩沖區(qū)、濾池過(guò)濾區(qū)、出水緩沖區(qū)，且進(jìn)水緩沖區(qū)與濾池過(guò)濾區(qū)之間設(shè)有承托板，濾池過(guò)濾區(qū)與出水緩沖區(qū)之間設(shè)有承托板；從進(jìn)水口 A至出水口 B水流方向，所述的濾池過(guò)濾區(qū)依次包括第一過(guò)濾層、第二過(guò)濾層、第三過(guò)濾層、第四過(guò)濾層，相鄰兩個(gè)過(guò)濾層之間設(shè)有承托板；第一過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)高度的20 %，第二過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)高度的50 %，第三過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)高度的20 %，第四過(guò)濾層的高度為濾池過(guò)濾區(qū)高度的10 % ； 所述的進(jìn)水緩沖區(qū)的高度占生物濾池總高度的8 %，出水緩沖區(qū)的高度占生物濾池總高度的10 %，濾池過(guò)濾區(qū)的高度占生物濾池總高度的82 %。
2.如權(quán)利要求1所述的處理氧化態(tài)污染物的生物質(zhì)填料厭氧濾池，其特征在于承托板為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑小于2_。
【文檔編號(hào)】C02F3/28GK203922844SQ201420179189
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】黃進(jìn)剛, 姚志通, 陳建軍, 韓偉 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)