利用稀土促進厭氧汙泥活性的方法
2023-08-07 11:33:31 3
專利名稱：利用稀土促進厭氧汙泥活性的方法
技術領域：
本發明涉及厭氧汙泥汙水處理方法，更具體的說是利用稀土促進厭氧汙泥活性的方法。
背景技術：
我國稀土資源異常豐富。目前，稀土無機化合物作為農業施肥的輔助因子已應用於農業並有效提高了作物產量，稀土農用效果分析表明，增產概率約為90％，平均對農作物的增產幅度為8～10％(倪嘉纘主編.稀土生物無機化學.北京科學出版社，1995)。稀土元素對土壤微生物影響的研究表明，低濃度鑭對土壤微生物利用14C葡萄糖進行呼吸作用有刺激效應，而高濃度鑭則產生抑制，且低稀土濃度下土壤微生物量升高，隨稀土濃度的增加微生物量逐漸降低(楊元根，袁可能，何振立.稀土對紅壤微生物量影響的初步研究.地質地球化學，1999，27(1))，但作用機理尚有待進一步研究。
目前，厭氧生物處理技術已經成為有機廢水處理的主導技術，各種類型的厭氧生物反應器逐漸獲得推廣應用，但由於厭氧微生物菌群的特性，使得應用過程中出現了許多實際問題亟待解決。首先是厭氧生物反應器啟動時間較長，短的二、三個月，長的達半年甚至一年以上，這一現象嚴重影響了厭氧工藝在汙水處理中的應用；再就是運行中厭氧微生物活性可能受到酸化現象、溫度、毒物等的影響，不易恢復；另外還有再啟動慢的問題，嚴重影響了厭氧工藝在汙水處理中的應用。鈣、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、錳、鉬等金屬在厭氧廢水處理過程中的作用已經獲得很有突破性的研究(Yansheng Zhang el..Uptake and mass balance of tracemetals for methane producing bacteria.Biomass and Bioenergy 2003；25427-433；李亞新，楊建剛.微量金屬元素對甲烷菌激活作用的動力學研究.中國沼氣，2000，18(2)；徐方，鎳對厭氧微生物生長促進作用的研究.環境導報，1997(2)；韓正昌等.厭氧複合床處理PTA廢水投加微量元素的對比.中國沼氣，1999，17(1))，但以上問題仍然是厭氧工藝應用的制約因素，其它改善方法仍有待研究。
含有基於二氧化鈰、氧化鋯和鈧或稀土氧化物的載體的組合物及用於廢氣處理的用途的專利(專利號CN98812243.X)中公開了含有稀土化合物的組合物可被用作NOx的捕集劑並且可被用於目的在於減少氮氧化物排放、具體地含過量氧的廢氣排放的氣體處理方法。目前稀土元素化合物在厭氧反應中的應用未見文獻報導。
發明內容
1、要解決的技術問題厭氧微生物活性容易受到各種因素的影響導致厭氧生物反應器啟動時間較長，嚴重影響了厭氧工藝在汙水處理中的應用，本發明的目的是提供利用稀土促進厭氧汙泥活性的方法，強化或快速激活厭氧微生物活性，從而可以加速厭氧生物反應器的啟動、再啟動和酸化等受影響汙泥的恢復。
2、技術方案一種利用稀土促進厭氧汙泥活性的方法，其步驟包括(1)根據反應器中的泥量，推算出稀土濃度為1～5μg/gVSS(VSS是汙泥中揮發性懸浮物的簡稱，下同)的汙泥中所需的稀土無機化合物的量；(2)根據(1)中的結果將稀土無機化合物加入到原水中；(3)原水進入厭氧反應裝置進行反應。
適宜濃度的稀土元素無機化合物添加於反應基質中，可以促進厭氧反應器中微生物的呼吸和生長，從而加速和促進厭氧反應的進行。研究人員認為具體的活化途徑可能有增加細胞膜的透性，使更多的營養物質流入細胞、促進細胞的新陳代謝；與DNA或RNA發生作用，加速細胞分裂，縮短細胞周期。
上述的稀土無機化合物可以為單一或複合稀土無機化合物。
上述的稀土無機化合物為水溶性的稀土無機化合物。硝酸稀土無機化合物容易購得，且效果較好。
稀土元素分為輕稀土元素和重稀土元素，輕稀土元素的無機化合物在實驗中有相對好的效果。
按照稀土濃度為1～3μg/gVSS中的汙泥中所需的稀土無機化合物的量將稀上無機化合物加入到原水中。稀土濃度過低促進效果不明顯，過高則會抑制微生物的生長、降低厭氧汙泥的產甲烷活性。這個濃度是通過實驗優化選擇的結果。
3、有益效果通過添加稀土無機化合物可以加速和促進厭氧反應的進行，結果表明，稀土濃度為1～5μg/gVSS時，中溫下正常狀況的厭氧顆粒汙泥比產甲烷活性可以提高5～10％，酸化汙泥比產甲烷活性可提高10～15％，方法簡單易行，具有產業應用前景。
具體實施例方式
以下通過實施例進一步說明本發明實施例1在厭氧反應器運行初期，於調節池階段，根據反應器中的泥量，按1.0μg La3+/gVSS的比例加入硝酸鑭，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應，使絮狀厭氧汙泥的產甲烷活性得到提高5～8％，沉降性能提升，儘快適應待處理廢水，從而縮短厭氧反應器的啟動時間。
實施例2在厭氧反應器運行初期，於調節池階段，根據反應器中的泥量，按3.0μg Ce3+/gVSS的比例加入氯化鈰，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應，使絮狀厭氧汙泥的產甲烷活性得到提高5～10％，沉降性能提升，儘快適應待處理廢水，從而縮短厭氧反應器的啟動時間。
實施例3厭氧反應器中顆粒汙泥受到衝擊而酸化後，根據反應器中的泥量，按5.0μgEu3+/gVSS的比例加入氯化銪，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應，使酸化厭氧顆粒汙泥的最大比產甲烷活性得到提高10～15％，總產氣量增加3～5％，從而加速恢復汙泥的產甲烷活性。
實施例4厭氧反應器中顆粒汙泥受到衝擊而酸化後，根據反應器中的泥量，按2.0μgY3+/gVSS的比例加入硝酸釔，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應，使酸化厭氧顆粒汙泥的最大比產甲烷活性得到提高10～15％，總產氣量增加3～5％，從而加速恢復汙泥的產甲烷活性。
實施例5厭氧反應器中顆粒汙泥受到衝擊而酸化後，根據反應器中的泥量，按3.0μgCe3+/gVSS的比例加入硝酸鈰，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應，使酸化厭氧顆粒汙泥的最大比產甲烷活性得到提高10～15％，總產氣量增加3～5％，從而加速恢復汙泥的產甲烷活性。
實施例6厭氧反應器中顆粒汙泥受到衝擊而酸化後，根據反應器中的泥量，按1.5μgSm3+/gVSS的比例加入硝酸釤，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應，使酸化厭氧顆粒汙泥的最大比產甲烷活性得到提高10～15％，總產氣量增加3～5％，從而加速恢復汙泥的產甲烷活性。
實施例7反應器停止運行一段時間後，重新啟動運行時，根據反應器中的泥量，按2.0μg Ce3+/gVSS的比例加入醋酸鈰，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應。室溫(18～20℃)時，加入稀土元素的厭氧汙泥比不加的汙泥比產甲烷活性可高20～50％，從而達到儘快恢復厭氧汙泥的比產甲烷活性和產氣量、縮短厭氧反應器再啟動時間的目的。
實施例8反應器停止運行一段時間後，重新啟動運行時，根據反應器中的泥量，按每克VSS加入3.0μg複合硝酸稀土(25～28％硝酸鑭，49～51％硝酸鈰、5～6％硝酸鐠、14～16％硝酸釹)的比例加入複合硝酸稀土，混合均勻後進入厭氧反應裝置進行反應，儘快恢復厭氧汙泥的比產甲烷活性和產氣量，從而縮短厭氧反應器的再啟動時間。
權利要求
1.一種利用稀土促進厭氧汙泥活性的方法，其步驟包括(1)根據反應器中的泥量，推算出稀土濃度為1～5μg/gVSS的汙泥中所需的稀土無機化合物的量；(2)根據(1)中的結果將稀土無機化合物加入到原水中；(3)原水進入厭氧反應裝置進行反應。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(1)中所述的稀土無機化合物為單一或複合稀土無機化合物。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的稀土無機化合物為水溶性的稀土無機化合物。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述的稀土無機化合物為輕稀土元素的無機化合物。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述的稀土無機化合物為硝酸稀土無機化合物。
6.根據權利要求1～5所述的方法，其特徵在於中按照稀土濃度為1～3μg/gVSS中的汙泥中所需的稀土無機化合物的量將稀土無機化合物加入到原水中。
全文摘要
本發明公開了利用稀土促進厭氧汙泥活性的方法。先根據反應器中的泥量，推算出稀土濃度為1～5μg/gVSS的汙泥中所需的稀土無機化合物的量；根據結果將稀土無機化合物加入到原水中；原水進入厭氧反應裝置進行反應。通過添加稀土無機化合物可以加速和促進厭氧反應的進行，結果表明，稀土濃度為1～5μg/gVSS時，中溫下正常狀況的厭氧顆粒汙泥比產甲烷活性可以提高5～10％，酸化汙泥比產甲烷活性可提高10～15％，方法簡單易行，具有產業應用前景。
文檔編號C02F3/28GK1654365SQ200510038158
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月19日 優先權日2005年1月19日
發明者夏青, 任洪強, 王曉蓉 申請人:南京大學