一種厭氧序批式活性汙泥工藝的製作方法

2023-05-27 05:32:56

專利名稱：一種厭氧序批式活性汙泥工藝的製作方法
技術領域：
本發明一種厭氧序批式活性汙泥工藝，屬於環境保護和廢水處理技術領域。具體來講，是採用兩級厭氧序批式反應器Anaerobic Sequencing BatchReactor-ASBR串聯來實現甲烷菌群優化，用A段反應器和B段反應器分別完成吸附過程和生物降解反應，該工藝用來處理中、高濃度非溶解性有機廢水。
背景技術：
厭氧序批式反應器ASBR是美國Dague教授於20世紀90年代初開發的高效厭氧反應器，具有高效穩定的動力學優勢，且構造簡單、運行靈活、操作容易，適應性強。但是，從微生物生態學角度看，ASBR中進行著間歇性發酵，隨著最初底物不斷向中間產物轉移，反應器中甲烷菌群的組成及優勢菌也不斷更替，形成一個不穩定的生態系統，導致甲烷八疊球菌和甲烷絲菌都難以充分發揮各自的生化優勢一方面，ASBR中的產甲烷菌大多以甲烷絲菌為主，為了保持產酸菌和產甲烷菌之間的平衡，其有機負荷一般≯8.0g/(L·d)，犧牲了甲烷八疊球菌對底物利用速率高的功能；另一方面，ASBR中的顆粒汙泥是由水解菌、產酸菌和產甲烷菌構成的混合菌群，優勢菌群的交替變化使甲烷絲菌對底物轉化反應的潛力不能得到充分利用。

發明內容
本發明一種厭氧序批式活性汙泥工藝的目的在於，針對傳統厭氧序批式活性汙泥工藝的缺陷，以厭氧微生物學、生物反應動力學理論為基礎，根據甲烷絲菌、甲烷八疊球菌對乙酸的半飽和常數相差近20倍的代謝特點、以及厭氧顆粒汙泥具有類似於好氧活性汙泥的對廢水中非溶解性有機物的初期吸附去除作用，提出甲烷菌群優化吸附-生物降解厭氧序批式活性汙泥工藝(AB-ASBR)。從而公開一種處理中、高濃度非溶解性有機廢水的甲烷菌群優化吸附-生物降解厭氧序批式活性汙泥工藝(AB-ASBR)的技術方案。
本發明一種厭氧序批式活性汙泥工藝，其特徵在於是在A、B兩段厭氧反應器中分別選擇性地培養和發展各自的優勢菌，使A、B兩段反應器分別以吸附-生物降解和生物降解的模式運行的工藝，該工藝是根據甲烷八疊球菌和甲烷絲菌不同的生理生化特性，在A、B兩段反應器中分別選擇性地培養和發展各自的優勢菌，在A段反應器中培養以甲烷八疊球菌為優勢菌的顆粒汙泥，在B段反應器中培養以甲烷絲菌為優勢菌的顆粒汙泥，使A、B兩段反應器在相差懸殊的負荷下分別以吸附-生物降解和生物降解的模式運行，原料接種汙泥城市汙水處理廠消化汙泥；鹽類化合物FeCl2、CoCl2和NiCl2條件接種汙泥採用城市汙水處理廠消化汙泥接種，A段反應器中溫30-35℃下運行，吸附時間10min～30min；用自身產生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌；維持A段反應器高乙酸濃度狀態，進水有機負荷在5.0～12.0g/(L·d)之間；微量金屬元素對甲烷八疊球菌有激活作用，將微量元素Fe、Co、Ni直接投加到A段反應器中，微量元素投加量為Fe採用1mg/(L·d)；Co採用0.1mg/(L·d)；Ni採用0.2mg/(L·d)，反應器高度和直徑比值(H/D)取5～6為宜；B段反應器中溫30-35℃下運行，生物降解時間6h～24h，用A段反應器產生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌，維持B段反應器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態下運行，反應器高度和直徑比值(H/D)取5～6為宜。
本發明一種厭氧序批式活性汙泥工藝的優點及用途I、與傳統ASBR相比，該工藝有機負荷可以提高10％～30％，能耗減少10％～20％，A段反應器中發揮甲烷八疊球菌底物利用速率高的特點，在短水力停留時間、高有機負荷條件下運行。該段的實質功能是生物吸附(bio-adsorption)，厭氧顆粒汙泥對進水中的有機汙染物進行生物吸附、吸收以及生物降解，對去除非溶解性(懸浮和膠體)有機汙染物的起重要作用。運行模式為進水-吸附-沉澱-排水-汙泥再生(待機)。B段反應器中，由於甲烷絲菌半飽和常數低，能在低有機負荷下較為徹底地去除殘餘機物，提高了出水水質。運行模式為進水-生物降解(反應)-沉澱-排水。有機汙染物(以COD為指標)去除率提高10％，具有明顯的環境效益和經濟效益，是當前中、高濃度有機廢水普遍採用的厭氧-好氧生物處理工藝的一條新途徑。
II、甲烷八疊球菌對乙酸代謝能力強，當乙酸濃度大於300mg/L時，對乙酸的利用速率是甲烷絲菌的3～5倍。因此以甲烷八疊球菌為主體的A段反應器高負荷運行時，能夠最大限度地發揮其高乙酸濃度下底物利用速率高和比增長速度快的生理生化特性。利用厭氧顆粒汙泥對有機汙染物的初期吸附作用，A、B兩段反應器分別以生物吸附-降解、生物降解模式運行，能縮短總的水力停留時間，提高系統整體的有機負荷。
甲烷八疊球菌是能夠利用乙酸、H2/CO2為底物的嗜氫、嗜乙酸產甲烷菌。A段反應器中的甲烷八疊球菌加速了種間氫轉移、推動了厭氧消化系統的反應進程。
III、B段反應器進水為低濃度的A段反應器出水，有利於形成生物相穩定的甲烷絲菌。甲烷絲菌對乙酸有極強的親和力，其半飽和常數僅為甲烷八疊群菌的1/17，所以能夠充分捕獲和轉化A段反應器出水中殘留的有機物，加之以甲烷絲菌為骨架的顆粒汙泥具有很好的沉降性能，能夠最大限度地改善出水水質，使得整體過程的淨化效率得到提高。
IV鹼度需求量小，降低運行成本。


圖1甲烷菌群優化吸附-生物降解厭氧序批式活性汙泥工藝流程圖中1-進水2-A段反應器(甲烷八疊球菌為優勢菌)3-A段出水4-B段反應器(甲烷絲菌為優勢菌)5-出水
具體實施例方式實施方式1接種汙泥採用城市汙水處理廠消化汙泥接種。
A段反應器中溫(30～35℃)下運行；吸附時間10～15min；用自身產生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持A段反應器高乙酸濃度狀態，進水有機負荷約5.0～7.5g/(L·d)；微量金屬元素對甲烷八疊球菌菌有激活作用，將微量元素Fe、Co、Ni直接投加到反應器中，微量元素投加量為Fe採用1mg/(L·d)；Co採用0.1mg/(L·d)；Ni採用0.2mg/(L·d)。反應器高度和直徑比值H/D取5。
B段反應器中溫(30-35℃)下運行；生物降解時間6h～8h；用A段反應產生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持B段反應器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態下運行。反應器高度和直徑比值H/D取5。
實施方式2接種汙泥採用城市汙水處理廠消化汙泥接種。
A段反應器中溫(30-35℃)下運行；吸附時間10～20min；用自身產生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持A段反應器高乙酸濃度狀態，進水有機負荷在7.5～10.0g/(L·d)之間；微量金屬元素對甲烷八疊球菌菌有激活作用，將微量元素Fe、Co、Ni直接投加到反應器中，微量元素投加量為Fe採用1mg/(L·d)；Co採用0.1mg/(L·d)；Ni採用0.2mg/(L·d)。反應器高度和直徑比值H/D取6為宜。
B段反應器中溫(30-35℃)下運行；生物降解時間8h～12h；用A段反應產生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持B段反應器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態下運行。反應器高度和直徑比值H/D取6。
實施方式3接種汙泥採用城市汙水處理廠消化汙泥接種。
A段反應器中溫(30-35℃)下運行；吸附時間15～30min；用自身產生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持A段反應器高乙酸濃度狀態，進水有機負荷在10.0～12.0g/(L·d)之間；微量金屬元素對甲烷八疊球菌菌有激活作用，將微量元素Fe、Co、Ni直接投加到反應器中，微量元素投加量為Fe採用1mg/(L·d)；Co採用0.1mg/(L·d)；Ni採用0.2mg/(L·d)。反應器高度和直徑比值(H/D)取5.5。
B段反應器中溫(30-35℃)下運行；生物降解時間12h～24h；用A段反應產生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持B段反應器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態下運行。反應器高度和直徑比值(H/D)取5.5。
權利要求
1.一種厭氧序批式活性汙泥工藝，其特徵在於是在A、B兩段厭氧反應器中分別選擇性地培養和發展各自的優勢菌，使A、B兩段反應器分別以吸附-生物降解和生物降解的模式運行的工藝，該工藝是根據甲烷八疊球菌和甲烷絲菌不同的生理生化特性，在A、B兩段反應器中分別選擇性地培養和發展各自的優勢菌，在A段反應器中培養以甲烷八疊球菌為優勢菌的顆粒汙泥，在B段反應器中培養以甲烷絲菌為優勢菌的顆粒汙泥，使A、B兩段反應器在相差懸殊的負荷下分別以吸附-生物降解和生物降解的模式運行，原料接種汙泥城市汙水處理廠消化汙泥；鹽類化合物FeCl2、CoCl2和NiCl2條件接種汙泥採用城市汙水處理廠消化汙泥接種，A段反應器中溫30-35℃下運行，吸附時間10min～30min；用自身產生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌；維持A段反應器高乙酸濃度狀態，進水有機負荷在5.0～12.0g/(L·d)之間；微量金屬元素對甲烷八疊球菌有激活作用，將微量元素Fe、Co、Ni直接投加到A段反應器中，微量元素投加量為Fe採用1mg/(L·d)；Co採用0.1mg/(L·d)；Ni採用0.2mg/(L·d)，反應器高度和直徑比值(H/D)取5～6為宜；B段反應器中溫30-35℃下運行，生物降解時間6h～24h，用A段反應器產生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌，維持B段反應器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態下運行，反應器高度和直徑比值(H/D)取5～6為宜。
全文摘要
一種厭氧序批式活性汙泥工藝，屬於環境保護和廢水處理技術領域。其特徵在於是採用兩級厭氧序批式反應器Anaerobic Sequencing Batch Reactor－ASBR串聯來實現甲烷菌群優化，用A段反應器和B段反應器分別完成吸附過程和生物降解反應，該工藝用來處理中、高濃度非溶解性有機廢水。在A、B兩段反應器中分別選擇性地培養和發展各自的優勢菌，在A段反應器中培養以甲烷八疊球菌為優勢菌的顆粒汙泥，在B段反應器中培養以甲烷絲菌為優勢菌的顆粒汙泥，使A、B兩段反應器在相差懸殊的負荷下分別以吸附－生物降解和生物降解的模式運行，與傳統ASBR相比，該工藝有機負荷可以提高10％～30％，能耗減少10％～20％，有機汙染物(以COD為指標)去除率提高10％，具有明顯的環境效益和經濟效益，是當前中、高濃度有機廢水普遍採用的厭氧—好氧生物處理工藝的一條新途徑。
文檔編號C02F3/30GK1887738SQ20061001296
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月18日 優先權日2006年7月18日
發明者李亞新, 嶽秀萍 申請人:太原理工大學