处理氧化态污染物的生物质填料厌氧滤池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种处理氧化态污染物的生物质填料厌氧滤池。本实用新型生物滤池出水口设置内循环系统，采用循环水泵将出水返回至进水口；从进水口至出水口水流方向，生物滤池内依次设有进水缓冲区、滤池过滤区、出水缓冲区，滤池过滤区包括第一、二、三、四过滤层，高度分别为过滤区的20﹪、50﹪、20﹪和10﹪；第一、二、三过滤层生物质颗粒分散分布在惰性颗粒中，其中生物质颗粒的体积含量不同，分别占20﹪～50﹪，10﹪～30﹪和5%～15%，第四过滤层中过滤材质为惰性颗粒。本实用新型具有操作简单、高效、运行费用低、无二次污染等优点，达到天然植物生物质的同步减量化和“以废治废”的目的。
【专利说明】处理氧化态污染物的生物质填料厌氧滤池
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环境保护中污水处理领域，具体地说是涉及一种处理氧化态污染物的生物质填料厌氧滤池。
【背景技术】
[0002]在工业废水和生活污水中，氧化态污染物包括硝基类、偶氮类、卤代烃类等有机化合物，硝酸盐、硫酸盐等无机阴离子，以及Cr (VI)、AS (V)等重金属离子。氧化态污染物对环境影响较大。目前氧化态污染物最经济有效的处理方法为生物法，其在处理过程中，一般需要先进行还原处理。氧化态污染物的还原速率较低，是其转化、降解过程的限速步骤，因此，氧化态污染物的还原是其高效去除的关键。
[0003]含氧化态污染物废水的生物处理系统中，易利用碳源和电子供体一直是其还原去除的限制因子，对上述反硝化脱氮、硝基还原、硫酸盐还原、还原脱色、还原脱卤、还原解毒(重金属)等过程影响显著。厌氧系统中，微生物氧化电子供体形成的还原力(NAD(P)H)可由电子穿梭系统传递给最终电子受体(氧化态化合物)，使其还原为低价态物质。为了提高氧化态污染物的还原去除速率，可考虑投加醌基类、黄素类氧化还原介体作为电子传递体来强化氧化态污染物的还原去除，还原速率可提高数倍至数十倍之多。然而，目前采用的大部分氧化还原介质均为人工合成，持续投加不仅增加运行费用，其潜在的环境风险也难以评估。因此，为防止氧化还原介质的无效流失，目前利用树脂、金属氧化物纳米颗粒、包埋剂等材料对溶解性氧化还原介质进行固定化。虽然固定化氧化还原介质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们的广泛应用。
[0004]海娜植物生物质成分复杂，含有香豆素类、糖类、醌类(指甲花醌)等多种化学成分，其中指甲花醌的含量可高达1.5 %。指甲花醌是海娜植物中天然染料的有效成分，也是一种高效的氧化还原介质，可催化介导Azo、Cr (VI)等多种氧化态污染物的生物/化学还原过程。厌氧条件下，海娜植物生物质在水解酶和发酵菌的作用下可形成糖类、蛋白质及H2、VFAs等多种电子供体；同时可能发生指甲花醌(游离态)等化学物质的溶出。因此，海娜植物生物质如若作为氧化态污染物还原的固态碳源，不仅能提供丰富的电子供体，还能提供指甲花醌作为电子传递体，强化氧化态污染物的生物/化学还原。
[0005]目前生物滤池使用较多的填料是PVC材料或其它无机类惰性填料，这些填料具有化学稳定性好、价廉等优点。但存在微生物“挂膜”困难、处理效率不佳等问题，特别是对于难降解的氧化态污染物，如果废水中缺乏碳源等电子供体和氧化还原介质，将很难达到理想的还原效果。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是为了克服氧化态化合物还原速率低的限制因子，提供了一种处理氧化态污染物的生物质填料厌氧滤池。
[0007]本实用新型采用的生物滤池为常用生物滤池；
[0008]生物滤池的一端设有进水口 A，另一端设有出水口 B，出水口 B设置内循环系统，采用循环水泵将出水返回至进水口 A ;从进水口 A至出水口 B水流方向，在生物滤池内依次设有进水缓冲区、滤池过滤区、出水缓冲区，且进水缓冲区与滤池过滤区之间设有承托板，滤池过滤区与出水缓冲区之间设有承托板；从进水口 A至出水口 B水流方向，所述的滤池过滤区依次包括第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层，相邻两个过滤层之间设有承托板，用于隔开各过滤层；第一过滤层的高度为滤池过滤区的20 %，第二过滤层的高度为滤池过滤区的50 %，第三过滤层的高度为滤池过滤区的20 %，第四过滤层的高度为滤池过滤区的10 % ；
[0009]所述的承托板为多孔结构，孔径小于2mm ；
[0010]所述的进水缓冲区的高度占生物滤池总高度的8 %，出水缓冲区的高度占生物滤池总高度的10 %，滤池过滤区的高度占生物滤池总高度的82 %。
[0011]第一过滤层中生物质颗粒均匀分散分布在惰性颗粒中，生物质颗粒占生物质颗粒和惰性颗粒总体积的20 %?50 % ；
[0012]第二过滤层中生物质颗粒均匀分散分布在惰性颗粒中，生物质颗粒占生物质颗粒和惰性颗粒总体积的10 %?30 % ；
[0013]第三过滤层中生物质颗粒均匀分散分布在惰性颗粒中，生物质颗粒占生物质颗粒和惰性颗粒总体积的5 %?15 % ;
[0014]第四过滤层中过滤材质为惰性颗粒；
[0015]所述的生物质颗粒为天然海娜植物的花、茎、叶、种子中的一种或多种，粒径为2?10 mm，当为多种时，比例为任意比；
[0016]所述的惰性颗粒为陶粒、砾石、火山岩、活性炭、沸石、钢渣、树脂中的一种或多种，粒径为3?20mm，当为多种时，比例为任意比。
[0017]作为优选，所述的生物质颗粒选用海娜植物的茎和种子，茎的长度为I?10_，种子需要在121 °C，0.12MPa下灭活lh。
[0018]本实用新型的滤池过滤区中各过滤层采用的材质中生物质颗粒体积含量随水流方向的行进逐渐减小；各过滤层材质原料之一天然海娜植物作为固态碳源，为氧化态化合物的还原提供丰富的电子供体和电子传递体(指甲花醌)，强化其生物/化学还原。废水进水的PH值控制在6?8的偏中性范围内。偏中性范围和良好的pH缓冲能力一方面能防止碱性条件下生物质中有机物的快速溶出，达到电子供体和指甲花醌的缓释调控技术；另一方面能防止厌氧生物滤池的酸化现象的发生。
[0019]本实用新型适用于废水中氧化态污染物的去除，具体可以涉及含偶氮染料和Cr(VI)的印染废水、制革废水，含硝酸盐和硫酸盐的工业废水和生活污水，含卤代烃的石油化工废水、含Cr(VI)等重金属废水等。
[0020]出水设置内回流可提高生物滤池内的水流速度，提高污染物与电子供体、氧化还原介体的传质速率。
[0021]本实用新型各过滤层通过在惰性颗粒中配制一定含量的天然植物生物质，并控制进水PH值、设置出水内回流来达到氧化态污染物的强化还原去除，具有操作简单、高效、运行费用较低、无二次污染等优点，同时能达到天然植物生物质的同步减量化和“以废治废”的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的一种生物质填料厌氧滤池(下向流)纵剖面结构示意图；
[0023]图2是本实用新型的另一种生物质填料厌氧滤池(上向流)纵剖面结构示意图；
[0024]图中:A、进水口 ；B、出水口 ；1、进水缓冲区；2、出水缓冲区；3、第一过滤层；4、第二过滤层；5、第三过滤层；6、第四过滤层；7、承托板。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
[0026]如图1、2所示，本实用新型采用的生物滤池为常用生物滤池
[0027]生物滤池的一端设有进水口 A，另一端设有出水口 B，出水口 B设置内循环系统，采用循环水泵将出水返回至进水口 A ;从进水口 A至出水口 B水流方向，在生物滤池内依次设有进水缓冲区1、滤池过滤区、出水缓冲区2，且进水缓冲区I与滤池过滤区之间设有承托板7，滤池过滤区与出水缓冲区2之间设有承托板7 ;从进水口 A至出水口 B水流方向，所述的滤池过滤区依次包括第一过滤层3、第二过滤层4、第三过滤层5、第四过滤层6，相邻两个过滤层之间设有承托板7，用于隔开各过滤层；第一过滤层3的高度为滤池过滤区的20 %，第二过滤层4的高度为滤池过滤区的50 %，第三过滤层5的高度为滤池过滤区的20 %，第四过滤层6的高度为滤池过滤区的10 % ；
[0028]所述的承托板7为多孔结构，孔径小于2mm ；
[0029]所述的进水缓冲区I的高度占生物滤池总高度的8 %，出水缓冲区2的高度占滤池总高度的10 %，滤池过滤区的高度占生物滤池总高度的82 %。
[0030]第一过滤层中生物质颗粒均匀分散分布在惰性颗粒中，生物质颗粒占生物质颗粒和惰性颗粒总体积的20 %?50 % ；
[0031]第二过滤层中生物质颗粒均匀分散分布在惰性颗粒中，生物质颗粒占生物质颗粒和惰性颗粒总体积的10 %?30 % ；
[0032]第三过滤层中生物质颗粒均匀分散分布在惰性颗粒中，生物质颗粒占生物质颗粒和惰性颗粒总体积的5 %?15 % ;
[0033]第四过滤层中过滤材质为惰性颗粒；
[0034]所述的生物质颗粒为天然海娜植物的花、茎、叶、种子中的一种或多种，粒径为2?10 mm，当为多种时，比例为任意比；
[0035]所述的惰性颗粒为陶粒、砾石、火山岩、活性炭、沸石、钢渣、树脂中的一种或多种，粒径为3?20mm，当为多种时，比例为任意比。
[0036]作为优选，所述的生物质颗粒选用海娜植物的茎和种子，茎的长度为I?10_，种子需要在121 °C，0.12MPa下灭活lh。
[0037]工作实施过程:
[0038]图1运行方式为下向流，图2运行方式为上向流,生物滤池控制进水pH值为6?8，水力停留时间为2?30 h，为了保障滤池内水流紊动，生物滤池出水设置内循环，回流比为50?300 % ,从而提高水流速度,有利于传质过程。
【权利要求】
1.处理氧化态污染物的生物质填料厌氧滤池，其特征在于生物滤池的一端设有进水口A，另一端设有出水口 B，出水口 B设置内循环系统，采用循环水泵将出水返回至进水口 A ;从进水口 A至出水口 B水流方向，在生物滤池内依次设有进水缓冲区、滤池过滤区、出水缓冲区，且进水缓冲区与滤池过滤区之间设有承托板，滤池过滤区与出水缓冲区之间设有承托板；从进水口 A至出水口 B水流方向，所述的滤池过滤区依次包括第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层，相邻两个过滤层之间设有承托板；第一过滤层的高度为滤池过滤区高度的20 %，第二过滤层的高度为滤池过滤区高度的50 %，第三过滤层的高度为滤池过滤区高度的20 %，第四过滤层的高度为滤池过滤区高度的10 % ； 所述的进水缓冲区的高度占生物滤池总高度的8 %，出水缓冲区的高度占生物滤池总高度的10 %，滤池过滤区的高度占生物滤池总高度的82 %。
2.如权利要求1所述的处理氧化态污染物的生物质填料厌氧滤池，其特征在于承托板为多孔结构，孔径小于2_。
【文档编号】C02F3/28GK203922844SQ201420179189
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】黄进刚, 姚志通, 陈建军, 韩伟 申请人:杭州电子科技大学