專利名稱：一種厭氧序批式活性污泥工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種厭氧序批式活性污泥工藝，屬于環(huán)境保護和廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。具體來講，是采用兩級厭氧序批式反應(yīng)器Anaerobic Sequencing BatchReactor-ASBR串聯(lián)來實現(xiàn)甲烷菌群優(yōu)化，用A段反應(yīng)器和B段反應(yīng)器分別完成吸附過程和生物降解反應(yīng)，該工藝用來處理中、高濃度非溶解性有機廢水。
背景技術(shù)：
厭氧序批式反應(yīng)器ASBR是美國Dague教授于20世紀90年代初開發(fā)的高效厭氧反應(yīng)器，具有高效穩(wěn)定的動力學(xué)優(yōu)勢，且構(gòu)造簡單、運行靈活、操作容易，適應(yīng)性強。但是，從微生物生態(tài)學(xué)角度看，ASBR中進行著間歇性發(fā)酵，隨著最初底物不斷向中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)移，反應(yīng)器中甲烷菌群的組成及優(yōu)勢菌也不斷更替，形成一個不穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致甲烷八疊球菌和甲烷絲菌都難以充分發(fā)揮各自的生化優(yōu)勢一方面，ASBR中的產(chǎn)甲烷菌大多以甲烷絲菌為主，為了保持產(chǎn)酸菌和產(chǎn)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中的顆粒污泥是由水解菌、產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌構(gòu)成的混合菌群，優(yōu)勢菌群的交替變化使甲烷絲菌對底物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的潛力不能得到充分利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種厭氧序批式活性污泥工藝的目的在于，針對傳統(tǒng)厭氧序批式活性污泥工藝的缺陷，以厭氧微生物學(xué)、生物反應(yīng)動力學(xué)理論為基礎(chǔ)，根據(jù)甲烷絲菌、甲烷八疊球菌對乙酸的半飽和常數(shù)相差近20倍的代謝特點、以及厭氧顆粒污泥具有類似于好氧活性污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(yōu)化吸附-生物降解厭氧序批式活性污泥工藝(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(yōu)化吸附-生物降解厭氧序批式活性污泥工藝(AB-ASBR)的技術(shù)方案。
本發(fā)明一種厭氧序批式活性污泥工藝，其特征在于是在A、B兩段厭氧反應(yīng)器中分別選擇性地培養(yǎng)和發(fā)展各自的優(yōu)勢菌，使A、B兩段反應(yīng)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(jù)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(yīng)器中分別選擇性地培養(yǎng)和發(fā)展各自的優(yōu)勢菌，在A段反應(yīng)器中培養(yǎng)以甲烷八疊球菌為優(yōu)勢菌的顆粒污泥，在B段反應(yīng)器中培養(yǎng)以甲烷絲菌為優(yōu)勢菌的顆粒污泥，使A、B兩段反應(yīng)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，原料接種污泥城市污水處理廠消化污泥；鹽類化合物FeCl2、CoCl2和NiCl2條件接種污泥采用城市污水處理廠消化污泥接種，A段反應(yīng)器中溫30-35℃下運行，吸附時間10min～30min；用自身產(chǎn)生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌；維持A段反應(yīng)器高乙酸濃度狀態(tài)，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(yīng)器中，微量元素投加量為Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)，反應(yīng)器高度和直徑比值(H/D)取5～6為宜；B段反應(yīng)器中溫30-35℃下運行，生物降解時間6h～24h，用A段反應(yīng)器產(chǎn)生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌，維持B段反應(yīng)器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態(tài)下運行，反應(yīng)器高度和直徑比值(H/D)取5～6為宜。
本發(fā)明一種厭氧序批式活性污泥工藝的優(yōu)點及用途I、與傳統(tǒng)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(yīng)器中發(fā)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(zhì)功能是生物吸附(bio-adsorption)，厭氧顆粒污泥對進水中的有機污染物進行生物吸附、吸收以及生物降解，對去除非溶解性(懸浮和膠體)有機污染物的起重要作用。運行模式為進水-吸附-沉淀-排水-污泥再生(待機)。B段反應(yīng)器中，由于甲烷絲菌半飽和常數(shù)低，能在低有機負荷下較為徹底地去除殘余機物，提高了出水水質(zhì)。運行模式為進水-生物降解(反應(yīng))-沉淀-排水。有機污染物(以COD為指標)去除率提高10％，具有明顯的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，是當前中、高濃度有機廢水普遍采用的厭氧-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，當乙酸濃度大于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(yīng)器高負荷運行時，能夠最大限度地發(fā)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。利用厭氧顆粒污泥對有機污染物的初期吸附作用，A、B兩段反應(yīng)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(tǒng)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(chǎn)甲烷菌。A段反應(yīng)器中的甲烷八疊球菌加速了種間氫轉(zhuǎn)移、推動了厭氧消化系統(tǒng)的反應(yīng)進程。
III、B段反應(yīng)器進水為低濃度的A段反應(yīng)器出水，有利于形成生物相穩(wěn)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(shù)僅為甲烷八疊群菌的1/17，所以能夠充分捕獲和轉(zhuǎn)化A段反應(yīng)器出水中殘留的有機物，加之以甲烷絲菌為骨架的顆粒污泥具有很好的沉降性能，能夠最大限度地改善出水水質(zhì)，使得整體過程的凈化效率得到提高。
IV堿度需求量小，降低運行成本。


圖1甲烷菌群優(yōu)化吸附-生物降解厭氧序批式活性污泥工藝流程圖中1-進水2-A段反應(yīng)器(甲烷八疊球菌為優(yōu)勢菌)3-A段出水4-B段反應(yīng)器(甲烷絲菌為優(yōu)勢菌)5-出水
具體實施例方式實施方式1接種污泥采用城市污水處理廠消化污泥接種。
A段反應(yīng)器中溫(30～35℃)下運行；吸附時間10～15min；用自身產(chǎn)生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持A段反應(yīng)器高乙酸濃度狀態(tài)，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(yīng)器中，微量元素投加量為Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)。反應(yīng)器高度和直徑比值H/D取5。
B段反應(yīng)器中溫(30-35℃)下運行；生物降解時間6h～8h；用A段反應(yīng)產(chǎn)生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持B段反應(yīng)器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態(tài)下運行。反應(yīng)器高度和直徑比值H/D取5。
實施方式2接種污泥采用城市污水處理廠消化污泥接種。
A段反應(yīng)器中溫(30-35℃)下運行；吸附時間10～20min；用自身產(chǎn)生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持A段反應(yīng)器高乙酸濃度狀態(tài)，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(yīng)器中，微量元素投加量為Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)。反應(yīng)器高度和直徑比值H/D取6為宜。
B段反應(yīng)器中溫(30-35℃)下運行；生物降解時間8h～12h；用A段反應(yīng)產(chǎn)生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持B段反應(yīng)器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態(tài)下運行。反應(yīng)器高度和直徑比值H/D取6。
實施方式3接種污泥采用城市污水處理廠消化污泥接種。
A段反應(yīng)器中溫(30-35℃)下運行；吸附時間15～30min；用自身產(chǎn)生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持A段反應(yīng)器高乙酸濃度狀態(tài)，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(yīng)器中，微量元素投加量為Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)。反應(yīng)器高度和直徑比值(H/D)取5.5。
B段反應(yīng)器中溫(30-35℃)下運行；生物降解時間12h～24h；用A段反應(yīng)產(chǎn)生的生物氣(沼氣)進行間歇攪拌；維持B段反應(yīng)器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態(tài)下運行。反應(yīng)器高度和直徑比值(H/D)取5.5。
權(quán)利要求
1.一種厭氧序批式活性污泥工藝，其特征在于是在A、B兩段厭氧反應(yīng)器中分別選擇性地培養(yǎng)和發(fā)展各自的優(yōu)勢菌，使A、B兩段反應(yīng)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(jù)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(yīng)器中分別選擇性地培養(yǎng)和發(fā)展各自的優(yōu)勢菌，在A段反應(yīng)器中培養(yǎng)以甲烷八疊球菌為優(yōu)勢菌的顆粒污泥，在B段反應(yīng)器中培養(yǎng)以甲烷絲菌為優(yōu)勢菌的顆粒污泥，使A、B兩段反應(yīng)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，原料接種污泥城市污水處理廠消化污泥；鹽類化合物FeCl2、CoCl2和NiCl2條件接種污泥采用城市污水處理廠消化污泥接種，A段反應(yīng)器中溫30-35℃下運行，吸附時間10min～30min；用自身產(chǎn)生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌；維持A段反應(yīng)器高乙酸濃度狀態(tài)，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(yīng)器中，微量元素投加量為Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)，反應(yīng)器高度和直徑比值(H/D)取5～6為宜；B段反應(yīng)器中溫30-35℃下運行，生物降解時間6h～24h，用A段反應(yīng)器產(chǎn)生的生物氣——沼氣進行間歇攪拌，維持B段反應(yīng)器負荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸濃度狀態(tài)下運行，反應(yīng)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污泥工藝，屬于環(huán)境保護和廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于是采用兩級厭氧序批式反應(yīng)器Anaerobic Sequencing Batch Reactor－ASBR串聯(lián)來實現(xiàn)甲烷菌群優(yōu)化，用A段反應(yīng)器和B段反應(yīng)器分別完成吸附過程和生物降解反應(yīng)，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(yīng)器中分別選擇性地培養(yǎng)和發(fā)展各自的優(yōu)勢菌，在A段反應(yīng)器中培養(yǎng)以甲烷八疊球菌為優(yōu)勢菌的顆粒污泥，在B段反應(yīng)器中培養(yǎng)以甲烷絲菌為優(yōu)勢菌的顆粒污泥，使A、B兩段反應(yīng)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(tǒng)ASBR相比，該工藝有機負荷可以提高10％～30％，能耗減少10％～20％，有機污染物(以COD為指標)去除率提高10％，具有明顯的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，是當前中、高濃度有機廢水普遍采用的厭氧—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(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者李亞新, 岳秀萍 申請人:太原理工大學(xué)