本實(shí)用新型涉及廢水處理領(lǐng)域，特別是指一種固定化微生物處理高氨氮及有機(jī)廢水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自1970年，活性污泥法及各種形式的生物膜法成為廢水處理的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程，其工藝流程由一系列好氧池、缺氧池、填料塔組成，以處理有機(jī)污染物，主要包括5日生物需氧量、化學(xué)需氧量、含氮污染物、有機(jī)氮、無機(jī)亞硝酸鹽、硝酸鹽以及總磷，其中，總磷采用生物除磷，除磷菌吸收大量磷后，以污泥的形式被排出，總磷得到處理；工藝流程的末端一般還設(shè)有消毒工藝單元，以消滅出水中的致病菌和病毒。

活性污泥法或生物膜出水可達(dá)到美利堅(jiān)聯(lián)合國的“二級(jí)出水標(biāo)準(zhǔn)”，也可直排地表、可作為工業(yè)回用水或灌溉水；活性污泥法的核心部分是“活性污泥”，處理池的“活性污泥”需要維持在一定濃度，活性污泥含各種各樣的菌種，也稱混合液懸浮固體或生物膜；混合液懸浮固體濕重測量單位是毫克每升（mg/L），干重測量單位是磅；生物膜的測量單位是膜厚（mm）；混合液懸浮固體在沉淀池沉淀，而后一部分回流到處理池，一部分作為廢棄活性污泥排出。初沉池作廢排出的混合液懸浮固體稱為廢棄固體；廢棄活性污泥及廢棄固體生成量不固定，但通常是每降1kg5日生物需氧量(干重)，產(chǎn)生0.5-0.8kg廢棄活性污泥及廢棄固體。

廢水的微生物處理法種類繁多，這里就取應(yīng)用最多的活性污泥法工藝流程作為背景技術(shù)來介紹（活性污泥法中，出水沉淀后，從出水中分離出來的混合液懸浮固體濃度在1,500-5,000mg/L之間；生物膜法，從出水中分離出來的混合液濃度則在5,000-10,000mg/L之間）：

活性污泥法工藝單元依次包括但不限于：（1）進(jìn)水泵房；（2）粗格柵：去除直徑大于25mm的固體；（3）細(xì)格柵：去除直徑大于6-3mm的固體；（4）沉砂池：沉淀沙粒、比較重的固體；（5）初沉池（可選）：進(jìn)一步去除可沉淀固體顆粒；（6）處理池，或?yàn)槿醚醭?，或由曝氣池、厭氧池混合組成，包括不同形式的回流；（7）終沉池（或膜濾池或氧沙濾池）：通過沉淀或過濾，去除出水中的混合液懸浮固；（8）消毒池：排出前，消滅出水中的病原菌或病毒；

輔助工藝單元包括：（9）泥泵：用于去除廢棄活性污泥或初沉池的廢棄固體；（10）養(yǎng)分添加泵：常用于工業(yè)廢水處理，工業(yè)廢水的氮、磷含量通常不足以支撐微生物的生長繁殖；（11）廢棄活性污泥的穩(wěn)定化處理：穩(wěn)定化方式包括厭氧消化、好氧消化或機(jī)械穩(wěn)定；（12）廢棄活性污泥及廢棄固體脫水處理：將重量脫水至原來的18%-25%，后運(yùn)至垃圾填埋場；（13）廢棄活性污泥及廢棄固體穩(wěn)定化處理用地，污泥含水率在2%-4%；

活性污泥法很關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)是處理池的混合液懸浮固體濃度，濃度太低，混合液懸浮固體會(huì)漂浮，從終沉池溢出；濃度太高，水力停留時(shí)間會(huì)延長，出水水質(zhì)也會(huì)受影響；以及，廢棄污泥活性污泥及廢棄固體的處置費(fèi)用較高，一般會(huì)占到投資成本及運(yùn)行成本的30%-40%。活性污泥法有很多種應(yīng)用形式，根據(jù)水質(zhì)、應(yīng)用形式、出水要求的不同，活性污泥法處理池的水力停留時(shí)間在6個(gè)小時(shí)至3天之間。

前述活性污泥法依靠廢水中微生物的生長繁殖，形成一定規(guī)模菌群，通過菌群對(duì)污染物的攝食，完成廢水的凈化。但如果廢水為有毒廢水，或含有有毒污染物，微生物的生長過程會(huì)受到干擾；廢水中的有毒物質(zhì)包括但不限于：a.過高的溶解性固體或鹽度（>5,000mg/L）；b.石油烴；c.碳?xì)浠衔铮籨.揮發(fā)性及半揮發(fā)性化合物；e.工業(yè)廢水組分；f.木榴油或五氯苯酚等木工廠使用的化學(xué)藥劑。

因此，需要研究出一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種固定化微生物處理高濃度氨氮及有機(jī)廢水系統(tǒng)，其對(duì)有機(jī)物、氨氮、總氮去除率高，有機(jī)污泥產(chǎn)生少。

為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是：

一種固定化微生物處理高濃度氨氮及有機(jī)廢水系統(tǒng)，其包括至少兩個(gè)曝氣池以及和曝氣池配合的反應(yīng)罐，反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有固定化微生物載體，所述固定化微生物載體含有微生物；所述曝氣池包括相互連通的第一曝氣池和第二曝氣池，所述反應(yīng)罐包括第一反應(yīng)罐和第二反應(yīng)罐；第一曝氣池通過連接管道與第二曝氣池相連通，第二曝氣池通過回流泵和回流管道與第一曝氣池相連通；所述第一曝氣池設(shè)有廢水進(jìn)水管道，第一曝氣池的底部通過循環(huán)泵和第一循環(huán)管道與第一反應(yīng)罐的進(jìn)水口相連，第一反應(yīng)罐的出水口通過第一出水管道與第一曝氣池相連通；所述第二曝氣池設(shè)有總出水管道，第二曝氣池的底部通過循環(huán)泵和第二循環(huán)管道與第二反應(yīng)罐的進(jìn)水口相連，第二反應(yīng)罐的出水口通過第二出水管道與第二曝氣池相連通。

所述第一反應(yīng)罐的進(jìn)水口設(shè)在第一反應(yīng)罐的底部，第一反應(yīng)罐的出水口設(shè)在第一反應(yīng)罐的上部，所述第一反應(yīng)罐的固定化微生物載體內(nèi)的微生物為碳源菌。

所述第二反應(yīng)罐的進(jìn)水口設(shè)在第二反應(yīng)罐的底部，第二反應(yīng)罐的出水口設(shè)在第二反應(yīng)罐的上部，所述第二反應(yīng)罐的固定化微生物載體內(nèi)的微生物為硝化菌和反硝化菌。

所述曝氣池還包括一個(gè)第三曝氣池，所述第三曝氣池連通第一曝氣池和第二曝氣池，第一曝氣池的底部通過循環(huán)泵和第三循環(huán)管道與第一反應(yīng)罐的進(jìn)水口相連，所述第一反應(yīng)罐的出水口還通過一第三出水管道與第三反應(yīng)罐相連。

所述曝氣池還包括一個(gè)第三曝氣池，所述反應(yīng)罐還包括一個(gè)第三反應(yīng)罐，所述第三曝氣池連通第一曝氣池和第二曝氣池，第一曝氣池的底部通過循環(huán)泵和第三循環(huán)管道與第三反應(yīng)罐的進(jìn)水口相連，所述第三反應(yīng)罐的出水口通過一第三出水管道與第三反應(yīng)罐相連。

所述第三反應(yīng)罐的進(jìn)水口設(shè)在第三反應(yīng)罐的底部，第三反應(yīng)罐的出水口設(shè)在第三反應(yīng)罐的上部，所述第三反應(yīng)罐的固定化微生物載體內(nèi)的微生物為碳源菌。

所述固定化微生物載體為惰性多孔介質(zhì)。

所述一種固定化微生物處理高濃度氨氮及有機(jī)廢水系統(tǒng)可處理的廢水水質(zhì)范圍為COD為25mg/L至100000mg/L，NH₃-N為5mg/L至5000mg/L。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型通過曝氣池、反應(yīng)罐的設(shè)置及相互配合，將各個(gè)曝氣池的水反復(fù)經(jīng)循環(huán)泵抽引分別進(jìn)入反應(yīng)罐再流回到曝氣池中，使廢水不斷得到凈化，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本實(shí)用新型啟動(dòng)快，固定化微生物載體使用壽命長，如有中斷使用，微生物進(jìn)入休眠狀態(tài)，再運(yùn)行時(shí)恢復(fù)快；

（2）基本無有機(jī)污泥產(chǎn)生，產(chǎn)生的少量污泥容易處理，節(jié)省污泥設(shè)施投入及污泥處理成本；

（3）對(duì)COD、NH₃-N、TN去除率高，出水優(yōu)于傳統(tǒng)生物法（如各種活性污泥法、生物膜法）；

（4）后續(xù)無需物理法、化學(xué)法處理難降解有機(jī)污染物，節(jié)省投資和運(yùn)行成本。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。

本實(shí)用新型所述一種固定化微生物處理高氨氮及有機(jī)廢水系統(tǒng)可以單獨(dú)將廢水原水引入進(jìn)行凈化處理，也可按需靈活應(yīng)用于廢水處理工藝中，即對(duì)廢水原水進(jìn)行了一些前期預(yù)處理后，再將廢水引入本實(shí)用新型內(nèi)，所凈化處理后的產(chǎn)水亦可根據(jù)實(shí)際需要再進(jìn)行過濾消毒等后期處理；關(guān)于可能選擇的前期預(yù)處理及后期處理等環(huán)節(jié)，可以為常規(guī)的處理方式，在此不作贅述。

第一實(shí)施例：

如圖1所示，本實(shí)用新型揭示了一種固定化微生物處理高氨氮及有機(jī)廢水系統(tǒng)， 其包括至少兩個(gè)相互連接的曝氣池以及和分別和曝氣池配合的反應(yīng)罐，所述反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有固定化微生物載體。

具體的，所述曝氣池包括第一曝氣池1和第二曝氣池2，所述第一曝氣池1通過一連接管道與第二曝氣池2相連；所述反應(yīng)罐包括第一反應(yīng)罐3和第二反應(yīng)罐4。

其中所述第一曝氣池1設(shè)有一個(gè)廢水進(jìn)水管道11以供廢水進(jìn)入，第一曝氣池1底部通過循環(huán)泵12和第一循環(huán)管道13與第一反應(yīng)罐3底部的進(jìn)水口31相連，第一反應(yīng)罐3上部設(shè)有一出水口32，該出水口32通過第一出水管道33與第一曝氣池1相連，使得廢水從第一曝氣池1經(jīng)過第一反應(yīng)罐3后回流到第一曝氣池1。所述第一反應(yīng)罐3內(nèi)的固定化微生物載體內(nèi)的微生物為碳源菌，可以繁殖出好氧異養(yǎng)微生物降解有機(jī)污染物，有效降低廢水的COD（化學(xué)含氧量）數(shù)值，實(shí)際可根據(jù)水中有機(jī)污染物組分和濃度情況，可以針對(duì)性地選用一種或多種微生物植入固定化微生物載體內(nèi)。

所述第二曝氣池2底部通過循環(huán)泵22和第二循環(huán)管道23與第二反應(yīng)罐4底部的進(jìn)水口41相連，第二反應(yīng)罐4上部的出水口42再通過第二出水管道43與第二曝氣池2相連。所述第二曝氣池2還通過一回流泵21和回流管道24與第一曝氣池1相連，可以將處理后的廢水回流到第一曝氣池1內(nèi)。所述第二反應(yīng)罐內(nèi)2的固定化微生物載體內(nèi)的微生物為硝化菌和反硝化菌，用以去除NH₃-N（氨氮）和TN（總氮）。第二曝氣池2還設(shè)有一總出水管道25，用以排放處理之后達(dá)標(biāo)的廢水。

本實(shí)用新型的工藝流程為：

（A）去除COD：廢水從廢水進(jìn)水管道11進(jìn)入第一曝氣池1，第一曝氣池1通過循環(huán)泵12將廢水自下而上泵入第一反應(yīng)罐3，出水再回至第一曝氣池1中，第一反應(yīng)罐內(nèi)1的碳源菌可以不斷繁殖出有力的碳源菌，并流入第一曝氣池1內(nèi)，通過碳源菌降解有機(jī)污染物，通過不斷循環(huán)來降低COD；

（B）去除NH₃-N：經(jīng)過流程（A）處理后的廢水通過連接管道流入第二曝氣池2，第二曝氣池2通過循環(huán)泵22將廢水自下而上泵入第二反應(yīng)罐4，出水再回流至第二曝氣池2中。第二反應(yīng)罐4內(nèi)的硝化菌、反硝化菌，不斷繁殖出硝化菌、反硝化菌，并流入第二曝氣池2內(nèi)。在第二反應(yīng)罐4和第二曝氣池2中，硝化菌通過硝化作用將NH₃-N轉(zhuǎn)化為硝酸氮，去除NH₃-N；

（C）去除TN：第二曝氣池2通過回流泵21將處理后的硝酸氮和反硝化菌等回流至第一曝氣池1，由于第一曝氣池1內(nèi)有機(jī)污染物濃度最高，溶解氧消耗量大，廢水處于缺氧狀態(tài)，反硝化菌于此利用有機(jī)污染物作為碳源進(jìn)行反硝化作用，將硝酸氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，去除TN。同時(shí)由于第一反應(yīng)罐3和第二反應(yīng)罐4的內(nèi)部載體存在局部的缺氧環(huán)境，反硝化菌也可以在第一反應(yīng)罐3內(nèi)部和第二反應(yīng)罐4內(nèi)部進(jìn)行反硝化脫氮。

（D）出水：經(jīng)過上述流程（A）（B）（C）不斷循環(huán)后，第二曝氣池2水質(zhì)達(dá)標(biāo)之后即可從第二曝氣池2的總出水管道25出水。

在上述的工藝流程中，由于碳源菌、硝化菌、反硝化菌等微生物因?yàn)樗餮h(huán)而分布在第一曝氣池1和第二曝氣池2中，這些微生物為單細(xì)胞，密度與清水密度相近（單個(gè)微生物的重量在10-10-10-9mg之間，一般用cfu作為微生物的量制單位，微生物的長度通常在0.1-0.5微米之間），因此不會(huì)形成污泥沉淀于曝氣池底部，減少了污泥量。

而且其中所述固定化微生物載體為惰性多孔介質(zhì)，使用壽命長，最高可長達(dá)15年，系統(tǒng)無進(jìn)水時(shí)固定化微生物載體內(nèi)的微生物可以處于休眠狀態(tài)，因此系統(tǒng)如有中斷使用，再運(yùn)行時(shí)不需要重新培養(yǎng)微生物，使得再運(yùn)行時(shí)恢復(fù)快，而傳統(tǒng)的活性污泥法系統(tǒng)需要重新培養(yǎng)污泥，十分耗時(shí)。

對(duì)于難降解的有機(jī)物污染物，常規(guī)工藝經(jīng)常采用生物法、物理法、化學(xué)法結(jié)合的處理工藝，即以生物法為工藝核心，在生物法前端采用物理法、化學(xué)法作為前處理（預(yù)處理），或在后端采用物理法、化學(xué)法作為后處理（深度處理），或兼有前處理、后處理，才能滿足處理目標(biāo)，而本實(shí)用新型可以直接將難降解有機(jī)物污染物處理至相當(dāng)?shù)偷臐舛龋瑹o需物理、化學(xué)法即可滿足處理標(biāo)準(zhǔn)。

第二實(shí)施例：

在本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中，其是在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上在第一曝氣池1和第二曝氣池2之間增加一個(gè)第三曝氣池5，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高COD濃度的廢水進(jìn)行處理；

具體的，所述第三曝氣池連接第一曝氣池1和第二曝氣池2；第三曝氣池5底部通過循環(huán)泵51和第三循環(huán)管道52與第一反應(yīng)罐3底部進(jìn)水口31相連，第一反應(yīng)罐上部的出水口32通過出水管道34與第一曝氣池1和第三曝氣池5相連，將通過第一反應(yīng)罐3的廢水流入第一曝氣池1和第三曝氣池5。

因此，在流程（A）去除COD中，還包括第一曝氣池1的廢水流入第三曝氣池5，所述第三曝氣池5的廢水通過循環(huán)泵51將廢水自下而上泵入第一反應(yīng)罐3，第一反應(yīng)罐3的出水再回至第一曝氣池1和第三曝氣池5中。所以第一反應(yīng)罐3內(nèi)的碳源菌可以不斷繁殖出有力的碳源菌，并流入第一曝氣池1和第三曝氣池5內(nèi)，通過碳源菌降解有機(jī)污染物，通過不斷循環(huán)達(dá)到降低廢水的COD（化學(xué)含氧量）。

第三實(shí)施例：

在本實(shí)用新型的第三實(shí)施例中，其是在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上在第一曝氣池1和第二曝氣池2之間增加一個(gè)第三曝氣5池和一個(gè)第三反應(yīng)罐6，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更高COD濃度的廢水進(jìn)行處理。

具體的，所述第三曝氣池5連接第一曝氣池1和第二曝氣池2；第三曝氣池5底部通過循環(huán)泵51和第三循環(huán)管道52與第三反應(yīng)罐6底部進(jìn)水口61相連，第三反應(yīng)罐6上部的出水口62通過第三出水管道63與第三曝氣池5相連。所述第三反應(yīng)罐6內(nèi)的固定化微生物載體內(nèi)的微生物為碳源菌。

因此，在流程（A）去除COD中，還包括第一曝氣池1的廢水流入第三曝氣池5，所述第三曝氣池5的廢水通過循環(huán)泵51將廢水自下而上泵入第三反應(yīng)罐6，第三反應(yīng)罐6的出水再回至第三曝氣池5中，第三反應(yīng)罐6內(nèi)的碳源菌可以不斷繁殖出有力的碳源菌，并流入第三曝氣池內(nèi)5，通過碳源菌降解有機(jī)污染物，通過不斷循環(huán)達(dá)到降低COD。

實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于某生活廢水項(xiàng)目，廢水進(jìn)水水質(zhì)為COD=250~350mg/L，NH₃-N=40~50mg/L，TN=45~65mg/L，SS=250~350mg/L，SS為懸浮物含量，采用本實(shí)用新型，曝氣池總停留時(shí)間10~16h，出水水質(zhì)COD≤20mg/L，NH₃-N≤1mg/L，TN≤5mg/L，SS≤20mg/L。曝氣池污泥產(chǎn)量為0.18~0.44噸干污泥/噸廢水，為傳統(tǒng)活性污泥法的10%~30%，大大降低了污泥的產(chǎn)生。

對(duì)于某養(yǎng)豬場廢水項(xiàng)目，廢水進(jìn)水的水質(zhì)為COD=6000~9000mg/L，NH₃-N=600~800mg/L，TN=700~900mg/L，SS=600~900mg/L，采用本實(shí)用新型，曝氣池總停留時(shí)間3~4 d，出水水質(zhì)COD≤100mg/L，NH₃-N≤5mg/L，TN≤10mg/L，SS≤80mg/L。

經(jīng)過實(shí)際測試，本實(shí)用新型可以處理高濃度氨氮及有機(jī)廢水，可處理的污染物濃度范圍：COD為25mg/L至100000mg/L，NH₃-N為5mg/L至5000mg/L；COD、NH₃-N去除率達(dá)95%以上。

綜上，本實(shí)用新型通過曝氣池、反應(yīng)罐的設(shè)置及相互配合，將各個(gè)曝氣池的水反復(fù)經(jīng)循環(huán)泵抽引分別進(jìn)入反應(yīng)罐再流回到曝氣池中，使廢水不斷得到凈化，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本實(shí)用新型啟動(dòng)快，固定化微生物載體使用壽命長，如有中斷使用，微生物進(jìn)入休眠狀態(tài)，再運(yùn)行時(shí)恢復(fù)快；

（2）基本無有機(jī)污泥產(chǎn)生，產(chǎn)生的少量污泥容易處理，節(jié)省污泥設(shè)施投入及污泥處理成本；

（3）對(duì)COD、NH₃-N、TN去除率高，出水優(yōu)于傳統(tǒng)生物法（如各種活性污泥法、生物膜法）；

（4）后續(xù)無需物理法、化學(xué)法處理難降解有機(jī)污染物，節(jié)省投資和運(yùn)行成本。

上述實(shí)施例和圖式并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。