CN103801190A - 一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法及系统，是基于曝气池、沉降池、过滤池对溶解于废水中的环氧乙烷废气进行处理，同时也可实现对废水中有机物的处理。其中微生物降解主要是基于曝气池中形成絮凝体的微生物菌群来对溶解于水中的环氧乙烷废气进行氧合降解；在微生物菌群进行氧合降解时为好氧生物处理时，包括环氧乙烷在内的有机物的转化是在氧气充足的条件下，靠微生物对有机物进行同化合成，异化分解，最后生成CO2，H2O，NH3，SO2等，它们随水排走，实现了对环氧乙烷废气的处理。
Description
技术领域
本发明属于环氧乙烷灭菌技术领域，涉及一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法及系统。
背景技术
环氧乙烷又名氧化乙烯，在低温下为无色液体，具有芳香醚味，沸点为10.8℃，密度为1.52；环氧乙烷易燃易爆，其最低燃烧浓度为3%。环氧乙烷气体杀菌力强、杀菌谱广，可杀灭各种微生物包括细菌芽胞，属灭菌剂。
环氧乙烷不损害灭菌的物品且穿透力很强，故多数不宜用一般方法灭菌的物品均可用环氧乙烷消毒和灭菌。例如，电子仪器、光学仪器、医疗器械、书籍、文件、皮毛、棉、化纤、塑料制品、木制品、陶瓷及金属制品、内镜、透析器和一次性使用的诊疗用品等。环氧乙烷是目前最主要的低温灭菌方法之一。影响环氧乙烷气体灭菌的因素很多，只有严格控制有关因素，才能达到灭菌效果。
由于环氧乙烷的易燃、易爆和致癌性，目前环氧乙烷气体灭菌的控制还比较困难，尤其是环氧乙烷废气的无害化处理是当前的难题。还需要指出的是，目前所采用的环氧乙烷灭菌技术其废气基本上没有进行处理就直接被排放到空气当中，这样就存在着很大的环境隐患和安全压力，是非常迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法及系统，采用微生物对环氧乙烷废气进行无害化降解，有利于环氧乙烷灭菌的使用及推广。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，包括以下操作：
将环氧乙烷废气溶解于水中后，待处理的废水连续流经曝气池、沉降池、过滤池，其中，在曝气池中利用微生物菌群的吸附和代谢，降解环氧乙烷废气，在沉降池中将微生物菌群及可沉降的杂物进行沉降，再通过过滤池过滤之后排出；
所述的曝气池中预先设有含有培养驯化的微生物菌群的废水，微生物菌群悬浮在水中或形成絮凝体悬浮在水中，曝气池还设有溶解氧控制装置，维持废水中的溶解氧浓度，为微生物菌群提供氧气；当溶解有环氧乙烷废气的废水流入到曝气池中时，曝气池中的微生物菌群降解废水中的环氧乙烷；
所述的沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；当曝气池处理后的废水流入到沉降池中时，微生物菌群沉降在沉降池的底部；沉降池的底部设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道将沉降的微生物菌群及部分废水回流至曝气池，其余的沉降的微生物菌群及沉降的杂物从排放出口排出；
所述的过滤池其池壁、池底表面均铺设有滤料，滤料的颗粒直径随过滤池深度增加而逐渐加大，在过滤池中还设有多层过滤网；当沉降池处理后的废水流入到过滤池时，通过多层过滤后从池底开口流出。
所述的微生物菌群的培养驯化通过以下操作进行：
1）向诱变菌群繁衍槽中通入含有环氧乙烷的水，其中环氧乙烷的质量浓度为2～5%、水温25～35℃、流速0.075～0.175M/min，并控制水的pH为6.5～7.5；
2）通气条件下，在培养基中接种微生物菌群，并将培养基放入到活化诱变菌群繁衍巢中，然后将活化诱变菌群繁衍巢放入到诱变菌群繁衍槽中诱导培养；
3）连续培养后，收集活化诱变菌群繁衍巢中的菌体，并种到培养基后放入到P-L活化诱变菌群繁衍巢中，在诱变菌群繁衍槽中继续培养；同时收集 水流中的包含菌体的沉降物，将沉降物中的菌体分离后接种到培养基中，然后放入到P-L活化诱变菌群繁衍巢中，在诱变菌群繁衍槽中继续培养；
4）按照步骤3）重复循环多次培养后，收集活化诱变菌群繁衍巢中的菌体，混合，得到环氧乙烷诱变的活化诱变菌群。
所述的培养基上接种的微生物菌群包括以下种属的微生物菌群：
解环菌种属（Cycloclast）、弧菌属（Virbria）、单胞菌属（Dseudomonas）、光合细菌（Photosynthesisbacteria）、硝化杆菌属（Nitrobacter或Nitrosmonas）、芽孢杆菌（bacillus）、乳酸菌（lactobacillus）、枯草杆菌（subtilis）、放线菌（Actinomycete）、酵母菌（microzyme）、醋杆菌属（Acetobacter）、固氮菌属（Azotobacter）、大肠杆菌（Escherichia Coil）、气肠杆菌（Enterobcteraerogenes）、经孢酵母菌（Frichospomn Cutatmum）、假单孢菌(pseudomona sp)。
按照以下要求控制曝气池废水中的微生物菌群：
菌群浓度为1500～2000mg/L，所述的菌群浓度指曝气池废水中悬浮的菌群絮凝体的浓度；
菌群沉降比＜30%，每2～4h测量一次；所述的菌群沉降比指曝气池废水静置30min后，沉降菌群与废水的体积比；
菌群体积指数为50～150ml/g，所述的菌群体积指数指曝气池废水静置30min后，每克悬浮的菌群絮凝体所占有的体积，以ml/g计算；
并控制曝气池废水中溶解氧浓度不低于2mg/L。
所述的曝气池中还设有多个交错分布的廊道，廊道开口首尾错开，形成廊道式曝气池，廊道底部设有坡度，废水沿廊道坡度向下流动。
在廊道底部还开设有与空气相连通的曝气口或鼓气口，为廊道间的废水提供溶氧量。
所述的位于中间的廊道间还设有搅拌机，搅拌机被驱动后开设搅拌，增 加末端廊道废水的溶氧量，改善其中微生物菌群的生活环境。
所述的曝气池中还设有电机驱动的平板叶轮，平板叶轮伸入到废水中，叶轮直径与伸入水深之比为0.25～0.4，平板叶轮的直径为0.8～1.2m。
所述的曝气池与沉降池之间还设有微生物修复槽，曝气池处理后的废水先流入到微生物修复槽中，然后再流出到沉降池中；
所述的微生物修复槽中设有多个含有培养基的菌巢，培养基上接种有经曝气池培养驯化的微生物菌群或沉降池沉降的微生物菌群，微生物菌群在菌巢中繁衍生长并在微生物修复槽中扩散，当废水流入到微生物修复槽时，微生物菌群降解废水中残余的环氧乙烷；微生物修复槽还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道含有微生物菌群的废水回流至曝气池。
所述的微生物修复槽中设有连接在主动轮和从动轮之间的链排，菌巢固定连接在链排上，链排上还固定有刮板，通过驱动主动轮使链排循环滚动，刮板将沉降的微生物菌群和杂物移动至回流管道入口或排除口处；而悬浮在废水中的微生物菌群随废水流入到沉降池中。
以质量分数计，所述的培养基的组份包括：
2～5%的麦芽糖、2.5～10%的葡萄糖、15～20%的琼脂、1～1.5%的磷酸氢二钾、5～10%的胰蛋白胨、5～8%的酵母提取物、10～15%的牛肉膏、15～25%的可溶性淀粉，蒸馏水补足至100%；
培养基上接种的微生物菌群包括以下种属的微生物菌群：
解环菌种属（Cycloclast）、弧菌属（Virbria）、单胞菌属（Dseudomonas）、光合细菌（Photosynthesisbacteria）、硝化杆菌属（Nitrobacter或Nitrosmonas）、芽孢杆菌（bacillus）、乳酸菌（lactobacillus）、枯草杆菌（subtilis）、放线菌（Actinomycete）、酵母菌（microzyme）、醋杆菌属（Acetobacter）、固氮菌属（Azotobacter）、大肠杆菌（Escherichia Coil）、气肠杆菌（Enterobcteraerogenes）、经孢酵母菌（Frichospomn Cutatmum）、假单孢菌 (pseudomona sp)。
所述的沉降池其入水口与出水口相平齐，所述的沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；当曝气池处理后的废水流入到沉降池中时，沿格栅开口流动，废水流速缓慢，悬浮的微生物菌群沉降在沉降池的底部。
所述的过滤池中采用塑料球作为滤料，其在池底采用直径100～150mm的塑料球，在池顶采用直径25～50mm的塑料球；在过滤池的中部还设有多个垫料层，垫料层上设有蜂窝状积水塑料孔板。
所述的过滤池的池壁采用砖石砼构架，池底横截面积的15～20%采用穿孔砼板排列而构成，穿孔砼板相邻之间间距1～10cm平行均匀排布。
此外，本发明提供一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，包括通过管路相连接的曝气池、沉降池和过滤池；其中：
曝气池的进水口与环氧乙烷废气溶解装置相连接，出水口与沉降池的进水口相连接，曝气池中放置有培养驯化的微生物菌群，微生物菌群悬浮在水中或形成絮凝体悬浮在水中；曝气池中还设有溶解氧控制装置，维持废水中的溶解氧浓度，为微生物菌群提供氧气；
沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；沉降池还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道将沉降的微生物菌群及部分废水回流至曝气池，其余的沉降的微生物菌群及沉降的杂物从排放出口排出；沉降池的出水口与过滤池的入水口相连接；
过滤池由池壁和池底构成，池壁、池底表面均铺设有滤料，滤料的颗粒直径随过滤池深度增加而逐渐加大，在过滤池中还设有多层过滤网；当废水流入到过滤池后，通过多层过滤后从池底开口流出。
所述的曝气池中还设有多个交错分布的廊道，廊道开口首尾错开，形成 廊道式曝气池，廊道底部设有坡度，废水沿廊道坡度向下流动。
所述在廊道底部还开设有与空气相连通的曝气口或鼓气口，为廊道间的废水提供溶氧量。
所述的位于中间的廊道间还设有搅拌机，搅拌机被驱动后开设搅拌，增加末端廊道废水的溶氧量，改善其中微生物菌群的生活环境。
所述的曝气池中还设有电机驱动的平板叶轮，平板叶轮伸入到废水中，叶轮直径与伸入水深之比为0.25～0.4，平板叶轮的直径为0.8～1.2m。
所述的曝气池与沉降池之间还设有微生物修复槽，曝气池处理后的废水先流入到微生物修复槽中，然后再流出到沉降池中；
所述的微生物修复槽包括槽体，槽体中设有多个含有培养基的菌巢，培养基上接种有微生物菌群；微生物修复槽还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道含有微生物菌群的废水回流至曝气池。
所述的微生物修复槽的槽体中设有连接在主动轮和从动轮之间的链排，菌巢固定连接在链排上，链排上还固定有刮板，驱动主动轮使链排循环滚动，刮板将沉降的微生物菌群和杂物移动至回流管道入口或排除口处。
所述的槽体上开设有与曝气池出口相连接的进水口，与沉降池相连接的出水口，在排除口处还设有收集箱。
所述的菌巢包括基座，基座上连接有网罩，接种有微生物菌群的培养基放置在网罩内，基座上还开设有与螺钉相匹配的通孔，螺钉穿过网罩、培养基与通孔连接，将网罩、培养基固定在基座上。
所述的螺钉与网罩之间设有平垫片；基座通过胶体与链排固定连接。
所述的沉降池其入水口与出水口相平齐，所述的沉降池中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口，相邻开口上下相错开。
所述的过滤池中采用塑料球作为滤料，其在池底采用直径100～150mm的塑料球，在池顶采用直径25～50mm的塑料球；在过滤池的中部还设有多 个垫料层作为滤网，垫料层上设有蜂窝状积水塑料孔板。
所述的过滤池的池壁采用砖石砼构架，池底横截面积的15～20%采用穿孔砼板排列而构成，穿孔砼板相邻之间间距1～10cm平行均匀排布。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法及系统，是基于曝气池、沉降池、过滤池对溶解于废水中的环氧乙烷废气（环氧乙烷废气的溶解质量一般为2～5%）进行处理，同时也可实现对废水中有机物的处理。其中微生物降解主要是基于曝气池中形成絮凝体的微生物菌群来对溶解于水中的环氧乙烷废气进行氧合降解；在微生物菌群进行氧合降解时为好氧生物处理时，包括环氧乙烷在内的有机物的转化是在氧气充足的条件下，靠微生物对有机物进行同化合成，异化分解，最后生成CO2，H2O，NH3，SO2等，它们随水排走，实现了对环氧乙烷废气的处理。而通过沉降池实现对微生物菌群、沉降杂物与处理后水的分流，同时将部分微生物菌群和废水通过回流的方式回流到曝气池，保证了曝气池中微生物菌群的浓度，而且可以对部分废水再次降解，并且还加强了曝气池中废水的流动性。而过滤池的过滤保证了微生物菌群和沉降物进一步与水分离，使得过滤后的水既没有环氧乙烷气体，也没有絮凝体的微生物菌群的残留；为安全起见，还可以对沉降后的微生物菌群和沉降物进行灭活处理。
将环氧乙烷废气溶解于水中后，待处理的废水连续流经曝气池、沉降池（絮凝体、杂物、干固，运走）、过滤池，其中，在曝气池中利用微生物菌群的吸附和代谢，降解环氧乙烷废气，在沉降池中将微生物菌群及可沉降的杂物进行沉降，再通过过滤池过滤之后排出；
所述的曝气池中预先设有含有培养驯化的微生物菌群的废水（环氧乙烷废水培育的，以后活的菌循环使用、死亡的菌形成絮凝体），微生物菌群形成絮凝体悬浮在废水中，曝气池还设有溶解氧控制装置，维持废水中的溶解氧 浓度，为微生物菌群提供氧气；当溶解有环氧乙烷废气的废水流入到曝气池中时，曝气池中的微生物菌群降解废水中的环氧乙烷。
附图说明
图1为本发明的处理流程示意图；
图2为曝气池、沉降池、过滤池连接示意图；
图3为廊道式曝气池的示意图；
图4为沉淀池的示意图；
图5为微生物修复槽的结构示意图；其中，501为进水口，502为槽体，503为主动轮，504为菌巢，505为刮板，506为链排，507为从动轮，508为出水口，509为收集箱；
图6为微生物菌群繁衍槽的结构示意图；其中，1为基座，2为网罩，3为平垫片，4为螺钉，5为微生物菌群，6为培养基。
图7为微生物降解有机物分解过程模式图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1，本发明提供的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法及系统，是基于曝气池、沉降池、过滤池对溶解于废水中的环氧乙烷废气进行处理，包括以下操作：
将环氧乙烷废气溶解于水中后，待处理的废水连续流经曝气池、沉降池、过滤池，其中，在曝气池中利用微生物菌群的吸附和代谢，降解环氧乙烷废气，在沉降池中将微生物菌群及可沉降的杂物进行沉降，再通过过滤池过滤之后排出；
所述的曝气池中预先设有含有培养驯化的微生物菌群的废水，微生物菌群悬浮在水中或形成絮凝体悬浮在水中，曝气池还设有溶解氧控制装置，维持废水中的溶解氧浓度，为微生物菌群提供氧气；当溶解有环氧乙烷废气的 废水流入到曝气池中时，曝气池中的微生物菌群降解废水中的环氧乙烷；
所述的沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；当曝气池处理后的废水流入到沉降池中时，微生物菌群沉降在沉降池的底部；沉降池的底部设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道将沉降的微生物菌群及部分废水回流至曝气池，其余的沉降的微生物菌群及沉降的杂物从排放出口排出；
所述的过滤池其池壁、池底表面均铺设有滤料，滤料的颗粒直径随过滤池深度增加而逐渐加大，在过滤池中还设有多层过滤网；当沉降池处理后的废水流入到过滤池时，通过多层过滤后从池底开口流出。
下面结合各个环节对本发明进一步的说明。
微生物降解主要是基于曝气池中形成絮凝体的微生物菌群来对溶解于水中的环氧乙烷废气进行氧合降解；在微生物菌群进行氧合降解时为好氧生物处理时，包括环氧乙烷在内的有机物的转化是在氧气充足的条件下，靠微生物对有机物进行同化合成，异化分解，最后生成CO2，H2O，NH3，SO2等，它们随水排走，实现了对环氧乙烷废气的处理。
参见图7所示的微生物降解有机物分解过程模式，在进行微生物降解之前，对于环氧乙烷废气，进行以下前期处理：
将环氧乙烷废气溶解于水中，控制溶解于废水的环氧乙烷浓度，以便微生物的降解；而控制环氧乙烷浓度可以通过前期将环氧乙烷废气通过化学反应除去一部分，以使得废气中的环氧乙烷浓度能够被水溶解；再就是通过水温控制，增加环氧乙烷与水的接触来促使环氧乙烷溶解在水中。
所述的曝气池作用是向液相供溶解氧，促进生化反应，混合作用，促进微生物菌群与水中有机物、污染物接触。
所述的曝气池中还设有多个交错分布的廊道，廊道开口首尾错开，形成廊道式曝气池，廊道底部设有坡度，废水沿廊道坡度向下流动。在廊道底部还开设有与空气相连通的曝气口或鼓气口，为廊道间的废水提供溶氧量。
进一步的，所述的位于中间的廊道间还设有搅拌机，搅拌机被驱动后开设搅拌，增加末端廊道废水的溶氧量，改善其中微生物菌群的生活环境。所述的曝气池中还设有电机驱动的平板叶轮，平板叶轮伸入到废水中，叶轮直径与伸入水深之比为0.25～0.4，平板叶轮的直径为0.8～1.2m。
具体的，曝气池中还设有多个交错分布的廊道，廊道开口首尾错开，形成廊道式曝气池，廊道底部设有坡度，废水沿廊道坡度向下流动。具体的参见图2，标准型长方形推流廊道式，用四个廊道，简称四廊道推流式曝气池。
为满足搅拌的需要，规定廊道宽、深比要小于2m，具体选择1.5m，规定深度为3～5m，优选3m，则宽为4.5m。为防止短流，规定廊道长宽比应大于4～5，优选6m，则池长为27m。这样曝气池的内尺寸为长x宽x高＝27x4.5x3m。为防搅拌时混合液外溢，高度增至3.5m，液面高3m，容积364.5立方米，为防止废水与菌群在池面扩散，形成短流，一般进水口设在水下。进水用闸扳控制，出水用溢流堰控制。
曝气池的深度认识不一，推荐的经济深度为4-5m，使用中绝大多数单位用浅层曝气池，其优点是与空气接触的面积大，造价经济，但随着用地日益紧张，现在又发展了深水曝气池，池深一般为20m有的是50m，甚至150m。
给混合液充氧方式很多，具体的可适用的机械搅拌有两种方式可供选择：a.电机强迫搅拌选定叶轮形式为平板叶轮。按规定叶轮与曝气筒直径之比 为1/3～1/5为宜，廊道是6.75m*4.5m，故选平板叶轮直径为1m。按规定叶轮直径与水深之比应为2/5～1/4。选定的叶轮直径是1m,而水深是3m，正值在此范围，说明选型合理。叶轮太大破坏菌群絮凝体，太小又充氧不足。混合液太深，下部水不易搅动上翻，易形成死水层。由上可见，我们选定水深3m，叶轮直径1m是合理的。
平板叶轮的计算：
曝气池的充氧能力：规定要求，曝气池的溶解氧浓度不得低于2mg/L。
选定的曝气池容积为364.5m3。
充氧能力Qs=364.5*103*2*10=0.729kg
这就是说，曝气池内364.5m3容积必须有0.729kg氧，这是维持最低平衡的条件，考虑到实际使用中的种种影响，Qs可达5～10kg。选定电机的轴功率为4KW。叶轮高度H=110mm,叶片数26，取12。叶轮边缘距池壁的最小距离为800mm，支架底至叶轮顶的最小距离为800mm。
廊道推流式长方形曝气池，废水从一端流入，以旋流式推进，经与气体混合，并流经整个曝气池后，至末端流出。它有如下特点：（1）、治曝气池长度方向上，微生物的生活环境不断发生变化，营养物不断减少。（2）、在曝气池废水入流端，氧的利用率很高，而流出端氧的利用率却很低。正因如此，我们把强迫搅拌机装在第三廊道。这样可使末端的溶氧量增加，改善微生物的生活环境。
微生物菌群的的培养和驯化
曝气池建好后，运行前，须进行微生物菌群（P-L活化诱变菌群）的培养和驯化，所述的微生物菌群的培养驯化通过以下操作进行；
1）向诱变菌群繁衍槽中通入含有环氧乙烷的水，其中环氧乙烷的质量浓 度为2～5%、水温25～35℃、流速0.075～0.175M/min，并控制水的pH为6.5～7.5；
2）通气条件下，在培养基中接种微生物菌群，并将培养基放入到活化诱变菌群繁衍巢中，然后将活化诱变菌群繁衍巢放入到诱变菌群繁衍槽中诱导培养；
3）连续培养后，收集活化诱变菌群繁衍巢中的菌体，并种到培养基后放入到P-L活化诱变菌群繁衍巢中，在诱变菌群繁衍槽中继续培养；同时收集水流中的包含菌体的沉降物，将沉降物中的菌体分离后接种到培养基中，然后放入到P-L活化诱变菌群繁衍巢中，在诱变菌群繁衍槽中继续培养；
4）按照步骤3）重复循环多次培养后，收集活化诱变菌群繁衍巢中的菌体，混合，得到环氧乙烷诱变的活化诱变菌群。
所述的培养基上接种的微生物菌群包括以下种属的微生物菌群：
解环菌种属（Cycloclast）、弧菌属（Virbria）、单胞菌属（Dseudomonas）、光合细菌（Photosynthesisbacteria）、硝化杆菌属（Nitrobacter或Nitrosmonas）、芽孢杆菌（bacillus）、乳酸菌（lactobacillus）、枯草杆菌（subtilis）、放线菌（Actinomycete）、酵母菌（microzyme）、醋杆菌属（Acetobacter）、固氮菌属（Azotobacter）、大肠杆菌（Escherichia Coil）、气肠杆菌（Enterobcteraerogenes）、经孢酵母菌（Frichospomn Cutatmum）、假单孢菌(pseudomona sp)。
P-L活化诱变菌群的性能，决定着净化效果的好坏。在吸附阶段要求菌群颗粒松散，表面积大，易吸附有机物；在泥水分离阶段，则希望菌群有好的凝聚与沉降性能。
反映菌群性能的指标有，菌群浓度（MLSS），即混合液悬浮固体的浓度；菌群沉降比（SV）；菌群体积指数（SVI）和菌群密度指数（SDI）。
菌群浓度（MLSS）
它是指曝气池中废水和P-L活化诱变菌群的混合液，悬浮固体的浓度。工程上往往以MLSS作为间接计量P-L活化诱变菌群微生物量的指标。
菌群沉降比（SV）
菌群沉降比是指曝气池混合液，在100mg量筒中，静置30min后，沉降菌群与混合液的体积比（%）。它是评价P-L活化诱变菌群重要指标。一般城市污水的SV值在15～20%的正常范围，菌群浓度过大，则排放部分菌群，超出正常运行范围，要分析原因。
菌群指数（SVI）
曝气池以上的混合值。在静置30min后，每克悬浮固体所占有的体积（ml），称为菌群体积指数。其值以下式计算：
若SV=30%，X为混合液悬浮固体浓度等于3000mg/L，则
菌群密度指数（SDI）
曝气池混合液，在静置30min后，于100ml沉降菌群中的P-L活化诱变菌群悬浮固体的克数，称为菌群密度指数。
菌群指数（SVI）
同时也是表示P-L活化诱变菌群的凝聚沉降和浓缩性能的指标。SVI低时，沉降性能好，但吸附性能差。SVI高时，沉降性能不好，即使有良好的吸附性能，也不能很好控制泥水分离。正常情况下，城市污水SVI值在50 －150之间。
P-L活化诱变菌群的性能监测
菌群沉降比（SV）以＜30％为好，每2－4h测量一次。
菌群指数（SVI）以50－150为理想，达200以上，菌群可能膨胀。
菌群浓度（MLSS或MLVSS），通常MLSS＝1500～2000mg/L。供氧气P-L活化诱变菌群法高效运行的主要条件。供氧多少一般用混合液。溶解氧的浓度控制，一般说溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜。
所以，按照以下要求控制曝气池废水中的微生物菌群：
菌群浓度为1500～2000mg/L，所述的菌群浓度指曝气池废水中悬浮的菌群絮凝体的浓度；
菌群沉降比＜30%，每2～4h测量一次；所述的菌群沉降比指曝气池废水静置30min后，沉降菌群与废水的体积比；
菌群体积指数为50～150ml/g，所述的菌群体积指数指曝气池废水静置30min后，每克悬浮的菌群絮凝体所占有的体积，以ml/g计算；
并控制曝气池废水中溶解氧浓度不低于2mg/L。
所述的曝气池与沉降池之间还设有微生物修复槽，曝气池处理后的废水先流入到微生物修复槽中，然后再流出到沉降池中；
所述的微生物修复槽中设有多个含有培养基的菌巢，培养基上接种有经曝气池培养驯化的微生物菌群或沉降池沉降的微生物菌群，微生物菌群在菌巢中繁衍生长并在微生物修复槽中扩散，当废水流入到微生物修复槽时，微生物菌群降解废水中残余的环氧乙烷；微生物修复槽还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道含有微生物菌群的废水回流至曝气池。
所述的微生物修复槽中设有连接在主动轮和从动轮之间的链排，菌巢固定连接在链排上，链排上还固定有刮板，通过驱动主动轮使链排循环滚动， 刮板将沉降的微生物菌群和杂物移动至回流管道入口或排除口处；而悬浮在废水中的微生物菌群随废水流入到沉降池中。
以质量分数计，所述的培养基的组份包括：
2～5%的麦芽糖、2.5～10%的葡萄糖、15～20%的琼脂、1～1.5%的磷酸氢二钾、5～10%的胰蛋白胨、5～8%的酵母提取物、10～15%的牛肉膏、15～25%的可溶性淀粉，蒸馏水补足至100%；
培养基上接种的微生物菌群包括以下种属的微生物菌群：
解环菌种属（Cycloclast）、弧菌属（Virbria）、单胞菌属（Dseudomonas）、光合细菌（Photosynthesisbacteria）、硝化杆菌属（Nitrobacter或Nitrosmonas）、芽孢杆菌（bacillus）、乳酸菌（lactobacillus）、枯草杆菌（subtilis）、放线菌（Actinomycete）、酵母菌（microzyme）、醋杆菌属（Acetobacter）、固氮菌属（Azotobacter）、大肠杆菌（Escherichia Coil）、气肠杆菌（Enterobcteraerogenes）、经孢酵母菌（Frichospomn Cutatmum）、假单孢菌(pseudomona sp)。
沉降池
沉降池工作效能的好坏直接影响整个系统的运行和处理效果。其作用是分离曝气池出水中的P-L活化诱变菌群。沉淀效果不好，不但影响出水水质，而且会降低回流菌群浓度，从各方面影响出水水质。
沉降池的建造，通常有三种形式，即平流式、竖流式和辐流式。竖流式由于能获得较大的菌群浓度，且有占地少，以及排泥方便等优点，因而应用较广。
为方便管理，沉降池与曝气池和滤池的顶面等高。
具体的，沉降池采用格栅竖流式，它既能澄清水，又能浓缩菌群，具备 了沉淀池的功能要求。所述的沉降池其入水口与出水口相平齐，所述的沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；当曝气池处理后的废水流入到沉降池中时，沿格栅开口流动，废水流速缓慢，悬浮的微生物菌群沉降在沉降池的底部。
菌群回流系统——把沉淀池内的一部分与沉淀菌群，再回流到曝气池，以供应曝气池赖以进行生化反应的微生物。剩余菌群排放系统——曝气池内菌群不断增值，增殖的菌群作为剩余菌群，从排放系统排出。
过滤池
生物滤池，主要由滤料，池壁、池底、布水设备和排水系统组成。所述的过滤池中采用塑料球作为滤料，其在池底采用直径100～150mm的塑料球，在池顶采用直径25～50mm的塑料球；在过滤池的中部还设有多个垫料层，垫料层上设有蜂窝状积水塑料孔板。
滤料是挂膜介质，对生物滤池的工作效能影响极大。我们选用塑料球做滤料，它完全可以满足对滤料的全部要求。此表面可达100～200m2/m3，孔隙率高达80～95%，且空气流通好。
池壁用砖石砼构架。池底用穿孔砼板制成，它加工方便，安装容易，堆放滤料时不错位，且有足够的渗水和通风面积。一般认为此面积应达滤池横截面积的15～20%。因此，所述的过滤池的池壁采用砖石砼构架，池底横截面积的15～20%采用穿孔砼板排列而构成，穿孔砼板相邻之间间距1～10cm平行均匀排布。
曝气池、沉淀池和滤池合建方案，如图3、图4所示。三者之所以合建，1是管理方便，2是建造经济，3是设计布局合理。
从沉淀池到曝气池的回流菌群，欲达正常流动，在不用动力的情况下， 靠虹吸回流，可能性很小，只能在曝气池的进水管三通处，加工有喉部的接头，靠喉部的负压造成菌群回流。
下面给出一个曝气池、微生物修复、沉降池构成的微生物循环，并以此降解环氧乙烷的实施例：
基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，包括通过管路相连接的曝气池、沉降池和过滤池；
曝气池的进水口与环氧乙烷废气溶解装置相连接，出水口与沉降池的进水口相连接，曝气池中放置有培养驯化的微生物菌群，微生物菌群悬浮在水中或形成絮凝体悬浮在水中；曝气池中还设有溶解氧控制装置，维持废水中的溶解氧浓度，为微生物菌群提供氧气；
沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；沉降池还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道将沉降的微生物菌群及部分废水回流至曝气池，其余的沉降的微生物菌群及沉降的杂物从排放出口排出；沉降池的出水口与过滤池的入水口相连接；
过滤池由池壁和池底构成，池壁、池底表面均铺设有滤料，滤料的颗粒直径随过滤池深度增加而逐渐加大，在过滤池中还设有多层过滤网；当废水流入到过滤池后，通过多层过滤后从池底开口流出。
参见图5、图6，所述的曝气池与沉降池之间还设有微生物修复槽，曝气池处理后的废水先流入到微生物修复槽中，然后再流出到沉降池中；
所述的微生物修复槽包括槽体502，槽体502中设有多个含有培养基的菌巢504，培养基上接种有微生物菌群；微生物修复槽还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道含有微生物菌群的废水回流至曝气池。
所述的微生物修复槽的槽体502中设有连接在主动轮503和从动轮507之间的链排506，菌巢504固定连接在链排506上，链排506上还固定有刮 板505，驱动主动轮503使链排506循环滚动，刮板505将沉降的微生物菌群和杂物移动至回流管道入口或排除口处。
所述的槽体502上开设有与曝气池出口相连接的进水口501，与沉降池相连接的出水口508，在排除口处还设有收集箱509。
所述的菌巢504包括基座1，基座1上连接有网罩2，接种有微生物菌群的培养基放置在网罩2内，基座1上还开设有与螺钉4相匹配的通孔，螺钉4穿过网罩2、培养基6与通孔连接，将网罩2、培养基6固定在基座上。
所述的螺钉与网罩之间设有平垫片3；基座1通过胶体与链排固定连接。
在进行环氧乙烷废气的降解时，包括以下步骤：
在曝气池（10m×8m×5m）中投放培养基和微生物菌群，并使得菌群浓度为1500mg/L，菌群体积指数为50ml/g，并控制曝气池水中溶解氧浓度为2mg/L；然后通入含有环氧乙烷的水流，其中环氧乙烷的质量浓度为3%、流速0.1M/min；
微生物修复槽中设置多个P-L活化诱变菌群繁衍巢，放置培养基并接种解环菌种属等上述菌群，流入速度0.15L/min，流向沉降池的速度为0.75L/min，回流至曝气池的速度为0.75L/min；沉降池回流至曝气池的速度为0.25L/min；在过滤池下游检测环氧乙烷含量变化情况；
在前一个月内环氧乙烷含量检测不符合要求，然后将过滤池的水全部回流至曝气池（回流时可适当停止曝气池上游来水）；待一个月后，微生物菌群系统建立，过滤池后的环氧乙烷检测达标；经多次检测表明所建立的环氧乙烷废气处理系统能够很好的降解掉水中的环氧乙烷。
Claims (27)
1.一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，包括以下操作：
将环氧乙烷废气溶解于水中后，待处理的废水连续流经曝气池、沉降池、过滤池，其中，在曝气池中利用微生物菌群的吸附和代谢，降解环氧乙烷废气，在沉降池中将微生物菌群及可沉降的杂物进行沉降，再通过过滤池过滤之后排出；
所述的曝气池中预先设有含有培养驯化的微生物菌群的废水，微生物菌群悬浮在水中或形成絮凝体悬浮在水中，曝气池还设有溶解氧控制装置，维持废水中的溶解氧浓度，为微生物菌群提供氧气；当溶解有环氧乙烷废气的废水流入到曝气池中时，曝气池中的微生物菌群降解废水中的环氧乙烷；
所述的沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；当曝气池处理后的废水流入到沉降池中时，微生物菌群沉降在沉降池的底部；沉降池的底部设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道将沉降的微生物菌群及部分废水回流至曝气池，其余的沉降的微生物菌群及沉降的杂物从排放出口排出；
所述的过滤池其池壁、池底表面均铺设有滤料，滤料的颗粒直径随过滤池深度增加而逐渐加大，在过滤池中还设有多层过滤网；当沉降池处理后的废水流入到过滤池时，通过多层过滤后从池底开口流出。
2.如权利要求1所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的微生物菌群的培养驯化通过以下操作进行；
1）向诱变菌群繁衍槽中通入含有环氧乙烷的水，其中环氧乙烷的质量浓度为2～5%、水温25～35℃、流速0.075～0.175M/min，并控制水的pH为6.5～7.5；
2）通气条件下，在培养基中接种微生物菌群，并将培养基放入到活化诱变菌群繁衍巢中，然后将活化诱变菌群繁衍巢放入到诱变菌群繁衍槽中诱导培养；
3）连续培养后，收集活化诱变菌群繁衍巢中的菌体，并种到培养基后放入到P-L活化诱变菌群繁衍巢中，在诱变菌群繁衍槽中继续培养；同时收集水流中的包含菌体的沉降物，将沉降物中的菌体分离后接种到培养基中，然后放入到P-L活化诱变菌群繁衍巢中，在诱变菌群繁衍槽中继续培养；
4）按照步骤3）重复循环多次培养后，收集活化诱变菌群繁衍巢中的菌体，混合，得到环氧乙烷诱变的活化诱变菌群。
3.如权利要求2所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的培养基上接种的微生物菌群包括以下种属的微生物菌群：
解环菌种属（Cycloclast）、弧菌属（Virbria）、单胞菌属（Dseudomonas）、光合细菌（Photosynthesisbacteria）、硝化杆菌属（Nitrobacter或Nitrosmonas）、芽孢杆菌（bacillus）、乳酸菌（lactobacillus）、枯草杆菌（subtilis）、放线菌（Actinomycete）、酵母菌（microzyme）、醋杆菌属（Acetobacter）、固氮菌属（Azotobacter）、大肠杆菌（Escherichia Coil）、气肠杆菌（Enterobcteraerogenes）、经孢酵母菌（Frichospomn Cutatmum）、假单孢菌(pseudomona sp)。
4.如权利要求1所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，按照以下要求控制曝气池废水中的微生物菌群：
菌群浓度为1500～2000mg/L，所述的菌群浓度指曝气池废水中悬浮的菌群絮凝体的浓度；
菌群沉降比＜30%，每2～4h测量一次；所述的菌群沉降比指曝气池废水静置30min后，沉降菌群与废水的体积比；
菌群体积指数为50～150ml/g，所述的菌群体积指数指曝气池废水静置30min后，每克悬浮的菌群絮凝体所占有的体积，以ml/g计算；
并控制曝气池废水中溶解氧浓度不低于2mg/L。
5.如权利要求1所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的曝气池中还设有多个交错分布的廊道，廊道开口首尾错开，形成廊道式曝气池，廊道底部设有坡度，废水沿廊道坡度向下流动。
6.如权利要求5所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，在廊道底部还开设有与空气相连通的曝气口或鼓气口，为廊道间的废水提供溶氧量。
7.如权利要求5或6所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的位于中间的廊道间还设有搅拌机，搅拌机被驱动后开设搅拌，增加末端廊道废水的溶氧量，改善其中微生物菌群的生活环境。
8.如权利要求1或6所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的曝气池中还设有电机驱动的平板叶轮，平板叶轮伸入到废水中，叶轮直径与伸入水深之比为0.25～0.4，平板叶轮的直径为0.8～1.2m。
9.如权利要求1所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的曝气池与沉降池之间还设有微生物修复槽，曝气池处理后的废水先流入到微生物修复槽中，然后再流出到沉降池中；
所述的微生物修复槽中设有多个含有培养基的菌巢，培养基上接种有经曝气池培养驯化的微生物菌群或沉降池沉降的微生物菌群，微生物菌群在菌巢中繁衍生长并在微生物修复槽中扩散，当废水流入到微生物修复槽时，微生物菌群降解废水中残余的环氧乙烷；微生物修复槽还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道含有微生物菌群的废水回流至曝气池。
10.如权利要求9所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的微生物修复槽中设有连接在主动轮和从动轮之间的链排，菌巢固定连接在链排上，链排上还固定有刮板，通过驱动主动轮使链排循环滚动，刮板将沉降的微生物菌群和杂物移动至回流管道入口或排除口处；而悬浮在废水中的微生物菌群随废水流入到沉降池中。
11.如权利要求9所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，以质量分数计，所述的培养基的组份包括：
2～5%的麦芽糖、2.5～10%的葡萄糖、15～20%的琼脂、1～1.5%的磷酸氢二钾、5～10%的胰蛋白胨、5～8%的酵母提取物、10～15%的牛肉膏、15～25%的可溶性淀粉，蒸馏水补足至100%；
培养基上接种的微生物菌群包括以下种属的微生物菌群：
解环菌种属（Cycloclast）、弧菌属（Virbria）、单胞菌属（Dseudomonas）、光合细菌（Photosynthesisbacteria）、硝化杆菌属（Nitrobacter或Nitrosmonas）、芽孢杆菌（bacillus）、乳酸菌（lactobacillus）、枯草杆菌（subtilis）、放线菌（Actinomycete）、酵母菌（microzyme）、醋杆菌属（Acetobacter）、固氮菌属（Azotobacter）、大肠杆菌（Escherichia Coil）、气肠杆菌（Enterobcteraerogenes）、经孢酵母菌（Frichospomn Cutatmum）、假单孢菌(pseudomona sp)。
12.如权利要求1所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的沉降池其入水口与出水口相平齐，所述的沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；当曝气池处理后的废水流入到沉降池中时，沿格栅开口流动，废水流速缓慢，悬浮的微生物菌群沉降在沉降池的底部。
13.如权利要求1所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的过滤池中采用塑料球作为滤料，其在池底采用直径100～150mm的塑料球，在池顶采用直径25～50mm的塑料球；在过滤池的中部还设有多个垫料层，垫料层上设有蜂窝状积水塑料孔板。
14.如权利要求1所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理方法，其特征在于，所述的过滤池的池壁采用砖石砼构架，池底横截面积的15～20%采用穿孔砼板排列而构成，穿孔砼板相邻之间间距1～10cm平行均匀排布。
15.一种基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，包括通过管路相连接的曝气池、沉降池和过滤池；其中：
曝气池的进水口与环氧乙烷废气溶解装置相连接，出水口与沉降池的进水口相连接，曝气池中放置有培养驯化的微生物菌群，微生物菌群悬浮在水中或形成絮凝体悬浮在水中；曝气池中还设有溶解氧控制装置，维持废水中的溶解氧浓度，为微生物菌群提供氧气；
沉降池为竖流式沉降池，其中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口；沉降池还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道将沉降的微生物菌群及部分废水回流至曝气池，其余的沉降的微生物菌群及沉降的杂物从排放出口排出；沉降池的出水口与过滤池的入水口相连接；
过滤池由池壁和池底构成，池壁、池底表面均铺设有滤料，滤料的颗粒直径随过滤池深度增加而逐渐加大，在过滤池中还设有多层过滤网；当废水流入到过滤池后，通过多层过滤后从池底开口流出。
16.如权利要求15所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的曝气池中还设有多个交错分布的廊道，廊道开口首尾错开，形成廊道式曝气池，廊道底部设有坡度，废水沿廊道坡度向下流动。
17.如权利要求16所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，在廊道底部还开设有与空气相连通的曝气口或鼓气口，为廊道间的废水提供溶氧量。
18.如权利要求16所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的位于中间的廊道间还设有搅拌机，搅拌机被驱动后开设搅拌，增加末端廊道废水的溶氧量，改善其中微生物菌群的生活环境。
19.如权利要求15或16所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的曝气池中还设有电机驱动的平板叶轮，平板叶轮伸入到废水中，叶轮直径与伸入水深之比为0.25～0.4，平板叶轮的直径为0.8～1.2m。
20.如权利要求15所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的曝气池与沉降池之间还设有微生物修复槽，曝气池处理后的废水先流入到微生物修复槽中，然后再流出到沉降池中；
所述的微生物修复槽包括槽体，槽体中设有多个含有培养基的菌巢，培养基上接种有微生物菌群；微生物修复槽还设有与曝气池相连通的回流管道，通过回流管道含有微生物菌群的废水回流至曝气池。
21.如权利要求20所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的微生物修复槽的槽体中设有连接在主动轮和从动轮之间的链排，菌巢固定连接在链排上，链排上还固定有刮板，驱动主动轮使链排循环滚动，刮板将沉降的微生物菌群和杂物移动至回流管道入口或排除口处。
22.如权利要求20所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的槽体上开设有与曝气池出口相连接的进水口，与沉降池相连接的出水口，在排除口处还设有收集箱。
23.如权利要求20所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的菌巢包括基座，基座上连接有网罩，接种有微生物菌群的培养基放置在网罩内，基座上还开设有与螺钉相匹配的通孔，螺钉穿过网罩、培养基与通孔连接，将网罩、培养基固定在基座上。
24.如权利要求23所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的螺钉与网罩之间设有平垫片；基座通过胶体与链排固定连接。
25.如权利要求15所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的沉降池其入水口与出水口相平齐，所述的沉降池中竖立有多个交错分布的格栅，格栅与沉降池顶部或底部形成开口，相邻开口上下相错开。
26.如权利要求15所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的过滤池中采用塑料球作为滤料，其在池底采用直径100～150mm的塑料球，在池顶采用直径25～50mm的塑料球；在过滤池的中部还设有多个垫料层作为滤网，垫料层上设有蜂窝状积水塑料孔板。
27.如权利要求15所述的基于生物降解的环氧乙烷废气处理系统，其特征在于，所述的过滤池的池壁采用砖石砼构架，池底横截面积的15～20%采用穿孔砼板排列而构成，穿孔砼板相邻之间间距1～10cm平行均匀排布。
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