硫酸鹽有機廢水處理中富集甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硫酸鹽有機廢水處理中富集甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的方法，所述方法包括采用至少四個串聯(lián)隔室的厭氧反應(yīng)器、硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)的啟動方式和硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)的運行控制方式。本發(fā)明可以解決硫酸鹽有機廢水厭氧處理過程中甲烷八疊球菌和甲烷絲菌生長與活性受抑制的難題，實現(xiàn)硫酸鹽還原相與產(chǎn)甲烷相的分離、甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的分離，達(dá)到定向富集甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的目的。
【專利說明】硫酸鹽有機廢水處理中富集甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硫酸鹽有機廢水處理中富集甲烷八疊球 菌和甲烷絲菌的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 含硫酸鹽有機廢水是一種難以治理的工業(yè)廢水，在輕工、制藥、化工及農(nóng)藥等行業(yè) 的生產(chǎn)過程中都有大量排放。近二十年來，采用厭氧工藝處理含硫酸鹽有機廢水一直是環(huán) 境工程界關(guān)注的焦點。廢水中含硫酸鹽，在厭氧處理過程中，由于硫酸鹽還原菌（SRB)還原 硫酸鹽而引起對厭氧微生物，尤其是產(chǎn)甲烷菌（MPB)的初級抑制和次級抑制，往往導(dǎo)致厭 氧反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)失敗，從而嚴(yán)重制約了厭氧工藝在該類廢水處理中的工程化應(yīng)用。因此，如 何降低硫酸鹽還原對MPB的抑制，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)富集高活性的MPB，從而實現(xiàn)反應(yīng)器的長 期穩(wěn)定運行，對拓展厭氧工藝在硫酸鹽有機廢水處理中的實際運用具有重要的意義。
[0003] 厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的甲烷中有70%以上來自于乙酸的分解，甲烷八疊球菌 (Methanosarcina)和甲燒絲菌（Methanothrix)是厭氧顆粒污泥中最重要的兩種分解乙酸 的產(chǎn)甲烷菌。如何在反應(yīng)器內(nèi)富集高活性的甲烷八疊球菌和甲烷絲菌是硫酸鹽有機廢水厭 氧處理系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行的難點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種硫酸鹽有機廢水處理中富集甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的方法，可 以解決硫酸鹽有機廢水厭氧處理過程中甲烷八疊球菌和甲烷絲菌生長與活性受抑制的難 題，實現(xiàn)硫酸鹽還原相與產(chǎn)甲烷相的分離、甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的分離，達(dá)到定向富集 產(chǎn)甲烷菌（主要指甲烷八疊球菌和甲烷絲菌）的目的。
[0005] -種硫酸鹽有機廢水處理中富集甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的方法，包括：采用 至少四個串聯(lián)隔室的厭氧反應(yīng)器；硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)的啟動方式：保持水力 停留時間為24?30小時，進(jìn)水中的C0D由1000mg/L逐步增加到3000mg/L，進(jìn)水中的 SO,濃度由60mg/L逐步增加到200mg/L，并控制COD :S042-值為（14?16) :1 ;硫酸鹽有 機廢水厭氧處理系統(tǒng)的運行控制方式：調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器后三個隔室內(nèi)液體的pH值分別為 6. 0?8. 0、5. 5?6. 2和6. 5?8. 2 ;控制最后倒數(shù)第三個隔室液體的氧化還原電位0RP 為-220?-280mV ;調(diào)節(jié)進(jìn)水中的COD :S042_值，由啟動時的（14?16) :1降低為（7?9): 1 ;在最后倒數(shù)第二個隔室投加金屬離子Fe2+、Co2+和Ni2+，其投加量分別為40mg/L、2. 0mg/L 和 0· 8mg/L。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1是本發(fā)明實施例反應(yīng)器中各隔室揮發(fā)酸和硫化物分布示意圖。
[0007] 圖2是本發(fā)明實施例反應(yīng)器中各隔室產(chǎn)甲烷菌數(shù)量分布示意圖。
[0008] 圖3是本發(fā)明實施例反應(yīng)器中第4隔室顆粒污泥電鏡掃描圖（指示甲烷八疊球 菌）。
[0009] 圖4是本發(fā)明實施例反應(yīng)器中第5隔室顆粒污泥電鏡掃描圖（指示甲烷絲菌）。

【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，以便于對本發(fā)明的理解，實施例 中所述產(chǎn)甲烷菌僅指甲烷八疊球菌和甲烷絲菌。
[0011] 1.硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)采用的反應(yīng)器：反應(yīng)器采用5隔室的厭氧折流板 反應(yīng)器（ABR)，總?cè)莘e77L，有效容積為61. 6L，依水流方向分別定義為1、2、3、4、5隔室。反 應(yīng)器每一隔室由上、下流室組成，上、下流室體積比為3 :1，第1隔室的體積是其他隔室的 1. 5倍，其他隔室體積相同。折流板底部邊緣通往上流室的折角為向上45°C的導(dǎo)流板，便于 將水送至上流室的中心，使泥水充分混合接觸，維持較高的污泥濃度。反應(yīng)器每個上流室上 部安裝了三相分離器，頂部設(shè)置導(dǎo)氣口。反應(yīng)器通過蠕動泵控制進(jìn)水流量，采用回流管包裹 反應(yīng)器外壁回流加熱水保溫裝置控制反應(yīng)器溫度（33±1°C)。上述反應(yīng)器實際上是一種現(xiàn) 有的厭氧折流板反應(yīng)器。
[0012] 2.硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)的污泥及進(jìn)水：反應(yīng)器啟動時的接種污泥取自 廣西某糖廠1C反應(yīng)器，經(jīng)營養(yǎng)液浸泡3天后均勻加入各隔室的上流室，接種污泥體積數(shù) 為反應(yīng)器有效容積的1/3。進(jìn)水為人工合成的含硫酸鹽有機廢水：以蔗糖為碳源，氮源為 NH4HC03,磷源為 ΚΗ2Ρ04,質(zhì)量濃度比 C0D:N:P = 200 :5 :1 ;硫酸鹽為 Na2S04、（NH4)2S0jP MgS0 4 · 7H20的混合物，添加一定量的金屬元素，并用Na2C03調(diào)節(jié)pH值至7. 0左右。
[0013] 3.硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)的啟動：反應(yīng)器啟動時，保持HRT為26h，控制 C0D/S042_值為15 :1左右。進(jìn)水C0D由1000mg/L逐步增加到3000mg/L，S042_濃度由60mg/L 逐步增加到200mg/L。反應(yīng)器運行到65天后，COD去除率達(dá)85%以上，S042_去除率達(dá)90% 以上，總產(chǎn)氣量為4. 0L/h，產(chǎn)甲烷量為2. 9L/h，出水揮發(fā)酸（VFA)在4. 6mmol/L以下，反應(yīng) 器啟動成功。此時，VFA和S2_濃度在前面隔室較高，在后面隔室有所下降，說明ABR反應(yīng)器 有形成微生物相分離的趨勢但不明顯。由于微生物相分離特性是ABR反應(yīng)器運行穩(wěn)定的重 要表征，因此表明此時是ABR反應(yīng)器運行尚未達(dá)到真正穩(wěn)定。后面隔室（第4、5隔室）顆 粒污泥電鏡掃描結(jié)果也表明無典型的產(chǎn)甲烷菌（甲烷八疊球菌和甲烷絲菌）的出現(xiàn)。
[0014] 4.硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)運行效率和穩(wěn)定性的表征：
[0015] 厭氧折流板反應(yīng)器運行效率的表征主要包括C0D去除率、S0,去除率、產(chǎn)氣量、產(chǎn) 甲烷量、出水VFA濃度；運行穩(wěn)定性的表征主要是反應(yīng)器各隔室中VFA濃度、S 2_濃度變化及 微生物種群分布。
[0016] 5.硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)中富集產(chǎn)甲烷菌的控制參數(shù)：
[0017] 首先用Na2C03調(diào)節(jié)pH值和出水回流至第三隔室，考察反應(yīng)器效率和穩(wěn)定性，確定 第3、4、5隔室液體的pH值分別為6. 0?8. 0、5. 5?6. 2、6. 5?8. 2,第3隔室液體的0RP 為-220?-280mV，這時反應(yīng)器運行穩(wěn)定、效果好。然后在此pH值和0RP的條件下，分別考 察C0D與S0，w比值和金屬元素生物有效度對反應(yīng)器運行效果的影響，結(jié)果表明，進(jìn)水C0D 為4000mg/L，S042-濃度為500mg/L，COD :S042-值為8 :1，并在第4隔室投加金屬離子Fe2+、 Co2+和Ni2+，投加濃度分別為40mg/L、2. 0mg/L和0· 8mg/L，反應(yīng)器運行穩(wěn)定、處理效果好。
[0018] 反應(yīng)系統(tǒng)在此運行參數(shù)條件下，厭氧折流板反應(yīng)器運行效率具體表現(xiàn)為：C0D去 除率達(dá)95%以上、S0 42-去除率達(dá)99%、總產(chǎn)氣量為7. 9L/h，產(chǎn)甲烷量為6. OL/h、出水VFA濃 度低于 2. 0mmol/L〇
[0019] 從圖1可以看出第1、2、3隔室的VFA濃度較高，在第4、5隔室的VFA則急劇降低， 而且第5隔室的VFA明顯低于第4隔室的VFA ;第1、2隔室的疒濃度較高，在第3隔室急劇 降低。實驗過程中觀察到，在第3隔室內(nèi)壁的上端附著和積累有大量的淡黃色物質(zhì)，該物質(zhì) 定性、定量檢測為硫單質(zhì)。由此表明第1、2、3隔室為產(chǎn)酸相，第4、5隔室為產(chǎn)甲烷相；第1、 2隔室為硫酸鹽還原相，第3隔室為硫化物氧化生產(chǎn)單質(zhì)硫相。其中第4、5隔室能表現(xiàn)為產(chǎn) 甲烷活性，得益于對第3隔室pH值和0RP的調(diào)控，其降低了第4、5隔室的硫化物濃度，減少 了 S2_對MPB的抑制，但第4隔室的硫化物濃度仍有20mg/L左右，然而此時第4隔室對VFA 的降解最為明顯，其關(guān)鍵在于微量金屬元素的投加，激活了甲烷八疊球菌，而甲烷八疊球菌 能代謝高濃度的VFA，底物可能包括乙酸、丙酸、甲醇和H 2/C02等的混合物，并為第5隔室提 供低濃度的乙酸底物，恰恰適合甲烷絲菌的生長，使在第5隔室富集獲得甲烷絲菌。
[0020] 6.硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量和形態(tài)
[0021] 判斷一個種群是否占居優(yōu)勢的指標(biāo)除上面提及的反應(yīng)器運行效率和穩(wěn)定性特征 (即微生物活性）外，另一主要依據(jù)是其種群數(shù)量。
[0022] 在以上運行參數(shù)條件下，硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)中各隔室的產(chǎn)甲烷菌數(shù)量 見圖2。由圖2可見第1、2、3隔室污泥中未檢測到產(chǎn)甲烷菌，第4、5隔室顆粒污泥產(chǎn)甲烷菌 數(shù)量較多，分別為3. 5 X 105個/mgVSS和4. 0 X 104個/mgVSS。第4隔室顆粒污泥的電鏡掃 描圖見圖3,由圖3可見第4隔室的產(chǎn)甲烷菌主要是甲烷八疊球菌，其生長狀況良好。第5 隔室顆粒污泥的電鏡掃描圖見圖4,由圖4可見第5隔室的產(chǎn)甲烷菌主要為甲烷絲菌，其生 長狀況良好。
【權(quán)利要求】
1. 一種硫酸鹽有機廢水處理中富集甲烷八疊球菌和甲烷絲菌的方法，包括： 采用至少四個串聯(lián)隔室的厭氧反應(yīng)器； 硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)的啟動方式：保持水力停留時間為24?30小時，進(jìn)水中 的COD由1000mg/L逐步增加到3000mg/L，進(jìn)水中的SO廣濃度由60mg/L逐步增加到200mg/ L，并控制 COD :S042-值為（14 ?16) :1 ; 硫酸鹽有機廢水厭氧處理系統(tǒng)的運行控制方式： (1) 調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器最后三個隔室內(nèi)液體的pH值分別為6. 0?8. 0、5. 5?6. 2和 6. 5 ?8. 2 ; (2) 控制最后倒數(shù)第三個隔室液體的氧化還原電位為-220?-280mV ; (3) 調(diào)節(jié)進(jìn)水中的COD :S042_值，由啟動時的（14?16) :1降低為（7?9) :1 ; (4) 在最后倒數(shù)第二個隔室投加金屬離子Fe2+、Co2+和Ni2+，其投加量分別為40mg/L、 2. Omg/L 和 0· 8mg/L。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的厭氧反應(yīng)器是厭氧折流板反應(yīng)器。
【文檔編號】C02F3/34GK104150591SQ201410376445
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】蔣永榮, 劉成良, 劉可慧, 韋平英 申請人:桂林電子科技大學(xué)