申請日2013.08.20
公開(公告)日2013.12.11
IPC分類號C02F3/34; C02F3/12
摘要
本發(fā)明旨在提供一種成本低、處理效率高、作用時間長，無二次污染的提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑，以及利用該增強劑對廢水中的COD進行降解處理的方法。按質(zhì)量份數(shù)計算，該生物增強劑包括以下組分：蛋白質(zhì)1份，葡萄糖1～5份，果膠1～5份，氫氧化鋁0.1～10份，多晶硅0.1～10份;把該增強劑對廢水進行處理的方法包括以下步驟：(1)將生物增強劑和水加入溶解設(shè)施中，攪拌均勻，并進行活化處理1～8小時;(2)將經(jīng)過活化處理和溶解的生物增強劑投加到進行廢水處理的好氧處理單元中，每天一次，并持續(xù)15～30天，在這一過程中，好氧處理單元正常運行。本發(fā)明可應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。
權(quán)利要求書
1.一種提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)計算，其包括1份蛋白質(zhì)，它還包括以下組分：
葡萄糖 1～5份; 果膠 1～5份;
氫氧化鋁 0.1～10份; 多晶硅0.1～10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)計算，其包括以下組分：
蛋白質(zhì)1份，葡萄糖1份，果膠1份，氫氧化鋁0.5份，多晶硅1份;或者，
蛋白質(zhì)1份，葡萄糖3份，果膠2份，氫氧化鋁3份，多晶硅5份;或者，
蛋白質(zhì)1份，葡萄糖5份，果膠5份，氫氧化鋁6份，多晶硅10份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑，其特征在于：所述多晶硅為經(jīng)過300～700目過篩制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑，其特征在于：該生物增強劑為粉末狀。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的生物增強劑提高廢水好氧微生物降解COD能力的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
(1)將生物增強劑和水加入溶解設(shè)施中，其中，生物增強劑的質(zhì)量與水的體積之間按1:30～1:80的比例混合，攪拌均勻，并進行活化處理1～8小時;
(2)將經(jīng)過活化處理和溶解的生物增強劑投加到進行廢水處理的好氧處理單元中，每天一次，并持續(xù)15～30天，在這一過程中，好氧處理單元正常運行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高廢水好氧微生物降解COD能力的方法，其特征在于，經(jīng)過步驟(2)處理的廢水進入另一好氧處理單元進行處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高廢水好氧微生物降解COD能力的方法，其特征在于，在一段時間后，向好氧處理單元添加經(jīng)過活化處理的生物增強劑，添加量為第一批添加生物增強劑量的10～40%，每天一次，持續(xù)15～30天。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高廢水好氧微生物降解COD能力的方法，其特征在于，所述生物增強劑的質(zhì)量與處理的廢水體積之間的比例為1:10～1:50。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高廢水好氧微生物降解COD能力的方法，其特征在于，第一批添加與第二批添加之間的時間間隔為3～6個月。
說明書
提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種生物增強劑，尤其涉及一種提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑以及利用該增強劑提高廢水好氧微生物降解COD能力的方法。
背景技術(shù)
隨著世界經(jīng)濟和工業(yè)化的進程，對水的需求量在不斷地增加，隨之而來的是廢水的排放量也日益增多，排放標準也越來越嚴格。造紙廢水主要來自制漿廠、造紙廠，制漿造紙聯(lián)合企業(yè)和一些造紙加工企業(yè)等工業(yè)部門。造紙企業(yè)的廢水排放量大，有機物的濃度高，廢水的生化性較差，越發(fā)引起國內(nèi)外社會各界的廣泛關(guān)注。例如制漿過程中產(chǎn)生的中段廢水，其COD濃度高達5000-20000mg/L。因此，造紙廢水中的COD降解處理成為廢水處理的重要一環(huán)。
造紙廢水中一般含有大量的木質(zhì)素、一定量半纖維素和纖維素等，這些組份在生化處理中都難以在短時間內(nèi)進行降解。好氧處理單元作為現(xiàn)行的生化處理單元之一，其對難降解污染物的去除能力的高低直接影響了后續(xù)出水的水質(zhì)。但同時，由于好氧處理單元處理的效果不高，導(dǎo)致后續(xù)深度處理的難度增加，后續(xù)的運行費用直線上升，從而導(dǎo)致整個廢水處理運行成本的增加。廢水中難降解的微生物經(jīng)過后續(xù)的深度處理將會引入大量無機鹽離子進入到水體中，從而造成水體中的鹽度增高，將嚴重影響排放水體的水質(zhì)。
目前，國內(nèi)外有關(guān)造紙廢水處理的方法主要有物化(沉淀、氣浮等)、生化處理(厭氧、水解、好氧等)、深度處理(Fenton高級氧化、氣浮深度處理等)等等，各種處理方法和工藝組合各有利弊，但很難達到一定的效率，難以廣譜有效經(jīng)濟地達到處理后的排放目標。通常情況下，在運行好氧處理過程中，基本是依靠比較傳統(tǒng)的工藝管理技術(shù)方案和經(jīng)驗進行對好氧處理進行過程控制，以提高和穩(wěn)定好氧的處理效率。由于好氧處理主要利用微生物的特性進行處理，因此對于菌種的培養(yǎng)和馴化就比較重要。過去更多的研究在于如何提高優(yōu)勢菌群對廢水處理的能力。培育優(yōu)勢微生物菌群和如何的利用高效微生物的特性進行微生物增效一直是研究的熱點和難點。但是由于高效微生物菌群的特殊性，其保存和應(yīng)用都受到了大量的限制，并且在應(yīng)用高效微生物時容易失去活性，當(dāng)廢水的水質(zhì)波動較大時，很難適應(yīng)，現(xiàn)在基本是在每日補加高效微生物，才可以起到相應(yīng)的作用，但是處理效率仍然有限。同時培育高效微生物的設(shè)備和制取工藝均比較昂貴，導(dǎo)致其應(yīng)用的成本較高。不便于在企業(yè)進行推廣。
在好氧處理效率不高時，后續(xù)深度處理往往采用昂貴的高級氧化技術(shù)進行處理，高級氧化處理技術(shù)可以有效的降解難溶性的污染物，但是由于其運行成本高，污泥產(chǎn)量大，設(shè)備維護量大，運行管理水平較高。在企業(yè)應(yīng)用時造成企業(yè)凈利潤大幅減少。
隨著技術(shù)的發(fā)展，在好氧處理過程中設(shè)計出了膜法工藝，但是由于膜法操作技術(shù)要求高, 膜的穩(wěn)定性問題還未徹底解決, 在大水量的工業(yè)上還未能廣泛地推廣應(yīng)用。在生化處理沒有更好的解決之前，目前采用了大量的深度處理工藝，比如Fenton處理，F(xiàn)enton處理是一種通過投加亞鐵和過氧化氫形成強氧化劑對水體中難降解的污染物進行降解的處理工藝，其效果較好。但是其運行成本高，污泥產(chǎn)生量大，設(shè)備操作和管理要求都相對較高，同時Fenton處理時，難以對溶解性的COD進行降解處理，這一過程一般只有在生化處理系統(tǒng)中才能夠徹底處理。無論對何種廢水，其生化處理的效果高低，直接關(guān)系到運行費用的高低，因此如何提高生化處理的效率和降低后續(xù)運行成本成為目前領(lǐng)域研究的重點。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、處理效率高、作用時間長，無二次污染的提高廢水好氧微生物降解COD能力的生物增強劑，以及利用該增強劑對廢水中的COD進行降解處理的方法。
本發(fā)明中的生物增強劑所采用的技術(shù)方案是：按質(zhì)量份數(shù)計算，該生物增強劑包括1份蛋白質(zhì)，它還包括以下組分：葡萄糖 1～5份;果膠 1～5份;氫氧化鋁 0.1～10份;多晶硅0.1～10份。
具體地，按質(zhì)量份數(shù)計算，其包括以下組分：蛋白質(zhì)1份，葡萄糖1份，果膠1份，氫氧化鋁0.5份，多晶硅1份;或者，蛋白質(zhì)1份，葡萄糖3份，果膠2份，氫氧化鋁3份，多晶硅5份;或者，蛋白質(zhì)1份，葡萄糖5份，果膠5份，氫氧化鋁6份，多晶硅10份。也可以取在區(qū)間內(nèi)的其它數(shù)值或兩端的數(shù)值，這根據(jù)具體的廢水種類而定。
所述多晶硅為經(jīng)過300～700目過篩制得。
該生物增強劑為粉末狀。
利用上述生物增強劑提高廢水好氧微生物降解COD能力的方法包括以下步驟：
(1)將生物增強劑和水加入溶解設(shè)施中，其中，生物增強劑的質(zhì)量與水的體積之間按1:30～1:80的比例混合，攪拌均勻，并進行活化處理1～8小時;
(2)將經(jīng)過活化處理和溶解的生物增強劑投加到進行廢水處理的好氧處理單元中，每天一次，并持續(xù)15～30天，在這一過程中，好氧處理單元正常運行。
經(jīng)過步驟(2)處理的廢水進入另一好氧處理單元進行處理。
在一段時間后，向好氧處理單元添加經(jīng)過活化處理的生物增強劑，添加量為第一批添加生物增強劑量的10～40%，每天一次，持續(xù)15～30天。
所述生物增強劑的質(zhì)量與處理的廢水體積之間的比例為1:10～1:50。
第一批添加與第二批添加之間的時間間隔為3～6個月。在后續(xù)的廢水處理過程中，每隔3～6個月進行一個批次生物增強劑的添加。在后續(xù)的添加批次中，添加量均為第一批次添加量的10～40%，每天一次，持續(xù)15～30天。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將生物增強劑加入好氧處理單元中，同好氧污泥均勻混合，在部分好氧菌群壁外的膠狀莢膜和鞭毛的吸附下，生物增強劑晶粒介入菌群之間刺激部分好氧菌分泌出粘性物質(zhì)(胞外多聚物分泌物)，促使污泥吸附成核形成菌膠團(即膠狀顆粒污泥)，迅速提高反應(yīng)池內(nèi)活性污泥的濃度，提高氧的傳遞效率和利用率，增強對有機物的氧化分解能力，不僅可以提高進水負荷并縮短停留時間，而且可以增強生化系統(tǒng)抗沖擊能力，同時微生物種群的平衡和穩(wěn)定能抑制污泥膨脹的發(fā)生。菌膠團的形成可提高生物處理效率，出水水質(zhì)顯著提高;生物增強劑只是協(xié)助微生物形成菌膠團，當(dāng)微生物生命周期結(jié)束的時候，生物增強劑與死亡的微生物分離，生物增強劑可以再次與保持活性的微生物進行結(jié)合，再次形成菌膠團，由于這一過程的出現(xiàn)，其在應(yīng)用過程中不需要每日進行補加，僅當(dāng)一段時間后，隨污泥流失的部分需要定期進行補加即可;在形成菌膠團后，可以明顯改善污泥的疏水性，大量減少后續(xù)污泥脫水的體積，減少污泥的運輸費用和處置費用。
菌膠團作為一種特殊形式的活性污泥，其具有沉降性能好、受有機負荷高、生物量和生物活性較高等一系列優(yōu)點。(1)與絮狀污泥相比，好氧顆粒污泥具有較高的沉降速率，增加了生物體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，使反應(yīng)器內(nèi)維持較多的生物量，提高了生物體的降解能力，COD去除率可達90%;(2)成熟的菌膠團核內(nèi)有缺氧生物團，形成了缺氧“A”(缺氧反硝化)與“O”(好氧硝化)的復(fù)合式生物載體，顆粒在水體運動中發(fā)生相互碰撞，導(dǎo)致顆粒破碎、自凝，為總氮的去除提供了一個均衡的生物硝化與反硝化條件，提高總氮去除效率，氨氮(NH3-N)去除效率達95%以上;(3)生物增強劑促使污泥顆�；螅嗑畚锓置谖镄纬深w粒外的生物膜。生物膜不溶于水且?guī)в谐瑥姷奈叫�，將磷吸附到顆粒污泥內(nèi)，通過生物細胞的有機轉(zhuǎn)換，形成生物菌群營養(yǎng)源，提高總磷去除效率，總磷(TP)去除效率達95%以上;(4)好氧顆粒污泥包含多種好氧、兼性及厭氧的微生物，組成一個完整的微生物群落，對廢水中多種污染物質(zhì)具有良好的降解潛力，可用于處理高負荷廢水和有毒廢水;(5)氧化處理單元添加生物增強劑后，使好氧污泥顆�；墒斓暮醚躅w粒污泥核內(nèi)有厭氧生物團，部分缺氧菌分解出氧直接作用于好氧菌團，為保持顆粒內(nèi)部缺氧生物群做功效率，好氧曝氣量相應(yīng)的降低，根據(jù)水質(zhì)不同，溶解氧的質(zhì)量濃度(DO)約在1.5mg/L，這樣就能大幅度降低曝氣過程的用電量，節(jié)省好氧曝氣充氧(傳統(tǒng)方法一般DO>2.0mg/L)用電量;(6)在污水處理系統(tǒng)的正常好氧氧化工況中，好氧效率越高，則COD去除量越大，污泥的產(chǎn)量也越多。而當(dāng)污泥顆�；�，污泥產(chǎn)量同COD去除量之間的比例關(guān)系轉(zhuǎn)換，去除等量COD污泥的產(chǎn)生量大大減少，污泥生化減排可達10-20%。
具體實施方式
實施例一：生物增強劑應(yīng)用于好氧處理單元處理造紙白水
測得造紙白水原水水樣COD 依次為680mg/L，620mg/L，671mg/L，598mg/L，642mg/L，606mg/L，624mg/L，661mg/L。本實施例通過投加生物增強劑到好氧處理單元來降低COD。
按質(zhì)量份數(shù)計算，以1份蛋白質(zhì)的質(zhì)量為標準，取蛋白質(zhì)、葡萄糖、果膠、氫氧化鋁和多晶硅按1:1:1:0.5:0.3的比例對原料進行復(fù)配制取生物增強劑。然后，取1個1m3 好氧處理系統(tǒng)(SBR處理系統(tǒng))，向好氧系統(tǒng)中連續(xù)加入100L/h造紙廢水，然后每日分別加入5g生物增強劑(經(jīng)過活化處理)，連續(xù)20天，期間連續(xù)進水。20天后停止投加生物增強劑，仍持續(xù)進原水，在25天后開始取樣每隔5天取一次，看其對COD 的處理效果，經(jīng)測定，其二沉池出水COD 值分別為53mg/L，49mg/L，62mg/L，58mg/L，57mg/L，60mg/L，54mg/L，46mg/L。，COD 的去除率分別為92.21%，92.10%，90.76%，90.30%，91.12%，89.44%，91.35%，93.04%。
實施例二：生物增強劑應(yīng)用于好氧處理單元處理造紙白水
測得造紙白水原水水樣COD 依次為542mg/L，450mg/L，497mg/L，513mg/L，499mg/L，504mg/L。本實施例通過投加生物增強劑到好氧處理單元來降低COD。
按質(zhì)量份數(shù)計算，以1份蛋白質(zhì)的質(zhì)量為標準，取蛋白質(zhì)、葡萄糖、果膠、氫氧化鋁和多晶硅按1:1:1:0.1:0.1的比例對原料進行復(fù)配制取生物增強劑。然后，取1個1m3 好氧處理系統(tǒng)(SBR處理系統(tǒng))，向好氧系統(tǒng)中連續(xù)加入100L/h造紙廢水，然后每日分別加入5g生物增強劑(經(jīng)過活化處理)，連續(xù)20天，期間連續(xù)進水。20天后停止投加生物增強劑，仍持續(xù)進原水，在25天后開始取樣每隔5天取一次，看其對COD 的處理效果，經(jīng)測定，其二沉池出水COD值分別為48mg/L，51mg/L，54mg/L，52mg/L，45mg/L，50mg/L。COD的去除率分別為91.14%，88.67%，89.13%，89.86%，90.98%，90.08%。
實施例三：生物增強劑應(yīng)用于好氧處理單元處理包裝紙廢水
測得包裝紙廢水原水水樣COD 依次為1312mg/L，1467mg/L，1409mg/L，1376mg/L，1408mg/L，1412mg/L。本實施通過投加生物增強劑后好氧處理單元來降低COD。
按質(zhì)量份數(shù)計算，以1份蛋白質(zhì)的質(zhì)量為標準，取蛋白質(zhì)、葡萄糖、果膠、氫氧化鋁和多晶硅按1:5:5:10:10的比例對原料進行復(fù)配制取生物增強劑。然后，取1個1m3 好氧處理系統(tǒng)，附帶一個表面負荷0.6m3/m2·h的二沉池。向好氧系統(tǒng)中連續(xù)加入100L/h造紙廢水，然后每日分別加入6g生物增強劑(經(jīng)過活化處理)，連續(xù)22天，期間連續(xù)進水。22天后停止投加生物增強劑，仍持續(xù)進原水，在30天后開始取樣每隔5天取一次，看其對COD 的處理效果，經(jīng)測定，其二沉池出水COD值分別為114mg/L，127mg/L，130mg/L，118mg/L，127mg/L，139mg/L。COD的去除率分別為91.31%，91.34%，90.77%，91.42%，90.98%，90.15%。
實施例四：生物增強劑應(yīng)用于好氧處理單元處理制漿中段廢水
測得中段廢水原水水樣COD 依次為1640mg/L，1712mg/L，1489mg/L，1588mg/L，1569mg/L，1673mg/L。
按質(zhì)量份數(shù)計算，以1份蛋白質(zhì)的質(zhì)量為標準，取蛋白質(zhì)、葡萄糖、果膠、氫氧化鋁和多晶硅按1:2:1:5:1對原料進行復(fù)配制取生物增強劑。然后，取1個1m3 好氧處理系統(tǒng)，附帶一個表面負荷0.6m3/m2·h的二沉池。向好氧系統(tǒng)中連續(xù)加入100L/h造紙廢水，然后每日分別加入6g生物增強劑(經(jīng)過活化處理)，連續(xù)22天，期間連續(xù)進原水。22天后停止投加生物增強劑，仍持續(xù)進原水，在30天后開始取樣每隔5天取一次，看其對COD 的處理效果，經(jīng)測定，其二沉池出水COD 值分別為204mg/L，247mg/L，210mg/L，238mg/L，197mg/L，229mg/L。COD 的去除率分別為87.56%，85.57%，85.90%，85.01%，87.44%，86.31%。
實施例五：生物增強劑應(yīng)用于好氧處理單元處理牛皮紙廢水
測得牛皮紙廢水原水水樣COD 依次為1120mg/L，1003mg/L，989mg/L，1088mg/L，1289mg/L，1143mg/L。
按質(zhì)量份數(shù)計算，以1份蛋白質(zhì)的質(zhì)量為標準，取蛋白質(zhì)、葡萄糖、果膠、氫氧化鋁和多晶硅按1:2:2:2:1對原料進行復(fù)配制取生物增強劑。然后，取1個24m3 好氧處理系統(tǒng)，附帶一個表面負荷0.5m3/m2·h的二沉池。向好氧系統(tǒng)中連續(xù)加入1m3/h造紙廢水，然后每日分別加入120g生物增強劑(經(jīng)過活化處理)，連續(xù)20天，期間連續(xù)進水。20天后停止投加生物增強劑，仍持續(xù)進原水，在30天后開始取樣每隔5天取一次，看其對COD 的處理效果，經(jīng)測定，其二沉池出水COD 值分別為113mg/L，98mg/L，110mg/L，103mg/L，107mg/L，119mg/L。COD 的去除率分別為89.91%，90.23%，88.88%，90.53%，91.70%，89.59%。
本發(fā)明主要是利用生物增強劑與活性污泥中的微生物反應(yīng)形成菌膠團，進行協(xié)同做功，從而強化了微生物對水體中的污染物進行降解的能力，同時為后續(xù)深度處理降低了難度和節(jié)省了大量的運行費用。其操作簡單，易于控制和管理，適合于多種好氧處理系統(tǒng)，但是其強化好氧系統(tǒng)必須采用類似于處理活性污泥性質(zhì)的處理系統(tǒng)，可用于各種廢水處理，但不適合生物膜類的好氧處理系統(tǒng)。
本發(fā)明可應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。
需要注意的是，上述僅以優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明，并不能就此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，因此在不脫離本發(fā)明思想的情況下，凡運用本發(fā)明說明書部分的內(nèi)容所進行的等效變化，均理同包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
