一种降解氯代有机废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种降解氯代有机废水的方法，属于废水处理领域，本发明专利技术用于降解氯代有机废水的装置包括储液池、萃取反应区、反萃取生物反应区、生物反应膜分离区和膜组件，处理氯代有机废水时使用二氯甲烷、DMF和二氯甲烷-DMF混合液作为萃取剂，形成油水两相，油相作为氯代有机物的浓缩层和释放源，将氯代有机废水中绝大部分的氯代有机物都浓缩富集在油相中，并在生物反应区反萃取缓释至生物相中，生物相中微生物特指以氨氮为降解基质的硝化菌，对生物相中的氯代有机物进行降解，降解后的废水通过膜分离进行出水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水处理领域，公开了一种降解氯代有机物的反应装置及降解氯代有机废水的方法，其使用专用萃取剂，形成油水两相，油相作为氯代有机物的浓缩层和释放源，将氯代有机废水中绝大部分的氯代有机物都浓缩富集在油相中，并在生物反应区反萃取缓释至生物相中，生物相中微生物降解后的废水，通过膜分离进行出水。
技术介绍
氯代有机物对人体有很强的致癌作用，美国、欧洲和日本等许多国家都将其列为优先控制的环境污染物之一。目前对氯代有机物的研究大多集中于其在各种环境介质中的迀移、转化和归宿方面，以及其对微生物活性的抑制和在纯菌环境中的共代谢机理的研究。目前，已经发展了许多处理技术来分解和破坏三氯乙烯等氯代有机物，这些技术包括生物降解、活性炭吸附、化学高级氧化、膜分离和气提等，但生物处理以外的技术大都有一些难以克服的缺陷，例如，活性炭吸附的效率很高，但本质上只是将污染物从一种介质转移到另一种介质，在此过程中，氯代有机物没有发生化学变化或被生物分解和利用，其对生物体的潜在毒性依然存在，而且活性炭装置的造价非常昂贵。相对而言，氯化有机物的生物处理就普遍被认为是一种可与环境相容的降解手段，而且处理的成本一般较低，经过生物处理过程以后，这些氯化有机物一般被矿化为水和二氧化碳或被降低毒性，而与环境变得更为融洽。目前对氯代有机物的生物处理主要是通过其它特性硝化菌，如硝化菌等单一硝化菌对氯代有机物的共代谢过程来实现，但这种处理措施存在需要纯菌培养、操作复杂和降解酶活性不稳定等缺陷。如果对氯代有机物的处理采用活性污泥流程，也同样存在氯代有机物及其降解中间产物的毒性和抑制作用，污泥的活性经常会受到较大的影响而导致含氯有机废水处理效果的降低。因此，使用活性污泥法等含有混合菌群的微生物处理含氯有机废水，如何避免使微生物的活性降低，或者是如何维持微生物活性的稳定，就成为使用生化法处理含氯有机废水工程应用中的难点，而解决这些问题的方法之一就是可以考虑使微生物培养和氯代有机物生化反应相分离，而这个过程目前存在多相反应体系扩散缓慢，氯代有机物与微生物的接触浓度需稳定保持在中毒或抑制浓度以下等等特点。
技术实现思路
1、要解决的问题针对现有技术中存在由于高浓度氯代有机废水对微生物的活性存在一定的抑制作用，导致处理效率低下，本专利技术通过以下途径来解决氯代有机物对微生物活性的抑制:(1)采用专用萃取剂将有机废水中的氯代有机物进行萃取和反萃取；(2)水相中的微生物所降解氯代有机物的速率受氯代有机物在两相中的分配系数所控制；(3)采用分离膜来实现微生物和出水的分离。2、技术方案本专利技术的目的通过以下技术方案实现:—种降解氯代有机物的反应装置，包括储液池、萃取反应区、反萃取生物反应区、生物反应膜分离区和膜组件，所述的储液池与萃取反应区的下部连通，萃取反应区的上部与反萃取生物反应区的上部连通，反萃取生物反应区的下部与生物反应膜分离区的下部连通，所述的膜组件位于生物反应膜分离区中；生物反应膜分离区的下部设有曝气管。优选地，储液池与萃取反应区之间设有第一循环栗;萃取反应区的上部与反萃取生物反应区的上部之间设有第二循环栗;反萃取生物反应区的下部与生物反应膜分离区的下部之间均设有第三循环栗。—种降解氯代有机物的方法，采用上述的一种降解氯代有机物的反应装置，其步骤为:a.储液池中的氯代有机物废水通过第一循环栗进入萃取反应区中与萃取反应区中的萃取剂发生萃取反应，然后分层，萃取反应区的上部为有机相，下部为水相；b.反萃取生物反应区的下部为微生物反应区，微生物反应区中设有微生物水溶液，萃取反应区中的有机相进入反萃取生物反应区中与微生物反应区接触，有机相中的氯代有机物释放进入微生物反应区；c.微生物反应区中的微生物利用氯代有机物进行共代谢降解，经过降解的废水通过膜组件过滤，过滤后的滤液排出，浓缩液返回微生物反应区中。优选地，所述的萃取剂为二氯甲烷、DMF和二氯甲烷-DMF混合液。优选地，所述的微生物为以氨氮为降解基质的硝化菌。优选地，所述反萃取生物反应区中的微生物水溶液中含有氨氮盐，浓度为50mg/L。本专利技术的一种降解氯代有机物的反应装置，包括三个反应区:萃取反应区1、反萃取生物反应区2和生物反应膜分离区3。萃取反应区1和储液池7中氯代有机物废水的萃取，采用循环栗回流，维持有机相和水相之间氯代有机物的分配；萃取反应区1中的有机相和反萃取生物反应区2中的有机相之间采用循环栗回流，两个反应区之间有阀门联通，的萃取和反萃取，维持反萃取生物反应区2中的有机相与微生物反应区之间氯代有机物的分配；反萃取生物反应区2中的微生物反应区与生物反应膜分离区3之间采用循环栗回流，维持两个区域之间的氯代有机物的均质和降解完全，两个反应区之间有阀门联通；生物反应膜分离区3中降解后的废水，通过膜组件4进行负压抽吸由出水口8出水。采用上述一种降解氯代有机物的反应装置降解氯代有机废水的方法，通过萃取/反萃取/微生物反应和膜分离的途径实现对氯代有机废水的有效降解，解决油水分离、硝化菌活性抑制问题，实现对氯代有机物的萃取分离和缓释，微生物对水相中的氯代有机物的进行有效降解。鉴于此，本专利技术使用硝化菌、萃取/反萃取和膜组件集成反应器作为，通过氯代有机物的萃取和反萃取分离，使油水体系中绝大部分的氯代有机物都浓缩富集在油相中，然后将油相作为氯代有机物的储存库和释放源，油水两相中的有机物浓度的分配取决于氯代有机物的油水分配系数，氯代有机物由油相向水相的迀移速率取决于其在水相中的生化降解速率，在低于抑制浓度的条件下，氯代有机物可以被硝化菌等非特性硝化菌进行稳定的共代谢。水相中较低浓度的氯代有机物被硝化菌有效降解后浓度将变得更低，从而引起氯代有机物从油相向水相的缓慢释放和迀移，最终实现水体中所有氯代有机物的有效降解。如何获得一种可以降解氯代有机物的微生物一直是困扰领域内技术人员的难题，在自然界中很难发现和分离出能以氯代有机物为碳源和能源生长的微生物，因此氯代有机物往往不能通过传统的生化处理方式和装置来实现有效的降解与处置。但已经发现有许多的细菌，如苯酚、甲烷和氨氮的硝化菌在以苯酚、甲烷和氨氮为生长基质的同时，其非特性酶可以对三氯乙烯等氯代有机物产生共代谢作用，从而使部分氯代有机物也能得到一定程度的生物分解。因此，即使环境中不存在这些氯化有机物的特性硝化菌，但这并不妨碍这些毒性有机物在适宜环境条件下的分解，而这些分解大多是由微生物通过非生物利用的途径来完成的。本专利技术在硝化菌的选择上，综合考虑了很多方面的因素。由于甲烷水溶性很低，在利用甲烷硝化菌进行氯代有机物共代谢的操作中，难以实现甲烷基质的有效和持续地供给；甲苯和苯酚等化学物质又有着较强的生物毒性，因此也没有选择甲苯硝化菌和苯酚硝化菌进行氯代有机物共代谢。最后，专利技术人选择以氨氮为降解基质的硝化菌(简称氨氮硝化菌)作为氯代有机物的共代谢硝化菌。作为硝化菌利用基质的硫酸铵或氯化铵等铵盐的溶解性比甲烷等化学品更好，毒性低，不易污染大气，可以大量和及时地供给硝化菌的基质消耗，因此在本专利技术中选择氨氮硝化菌对氯代有机物进行共代谢。此外，本专利技术使用微滤或超滤膜来分离培养和富集非特性微生物，这里的非特性微生物主要指氨氮硝化菌，使用较高浓度的氨氮对其进行驯化培养，由于硝化菌的生长继代比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降解氯代有机物的反应装置，其特征在于：包括储液池(7)、萃取反应区(1)、反萃取生物反应区(2)、生物反应膜分离区(3)和膜组件(4)，所述的储液池(7)与萃取反应区(1)的下部连通，萃取反应区(1)的上部与反萃取生物反应区(2)的上部连通，反萃取生物反应区(2)的下部与生物反应膜分离区(3)的下部连通，所述的膜组件(4)位于生物反应膜分离区(3)中；生物反应膜分离区(3)的下部设有曝气管(5)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆，丁原红，任洪强，钱翌，任鑫坤，王艳茹，
申请(专利权)人：青岛科技大学，南京大学宜兴环保研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37