公布日：2022.08.02
申請日：2022.05.24
分類號：C02F3/34(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種用于廢水生物處理的微生物活性促進(jìn)方法。將廢水通入接種有生物處理菌劑的生物反應(yīng)器中，并向生物反應(yīng)器中投加微生物活性改善劑。本發(fā)明采用剩余活性污泥作為制備微生物活性改善劑的主要原料，不僅可以為微生物的生長提供了多樣化的碳源成分、氨基酸成分、生物素成分和微量元素等成分，還能提供大量的電子傳遞介質(zhì)，增強(qiáng)了微生物反應(yīng)活性。此外，本發(fā)明采用過硫酸鈉‑水熱法對剩余污泥進(jìn)行處理，過硫酸鈉在中溫高壓的作用下O‑O發(fā)生斷裂，生成具有高活性的硫酸根自由基，既能夠破壞污泥胞外聚合物和微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，生成蛋白質(zhì)、多糖和腐殖酸，還能對細(xì)胞壁中的纖維素水解，生成含有可充當(dāng)電子傳遞介質(zhì)活性位點的還原糖。
權(quán)利要求書
1.一種用于廢水生物處理的微生物活性促進(jìn)方法，其特征在于：將廢水通入接種有生物處理菌劑的生物反應(yīng)器中，并向生物反應(yīng)器中投加微生物活性改善劑；微生物活性改善劑通過以下過程制備得到：首先，將過硫酸鈉溶液加入活性污泥的懸濁液，在所得懸濁液溫度30～40℃、壓強(qiáng)1.5～2MPa的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)60～90min；對水熱反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，并收集液態(tài)產(chǎn)物；在活性污泥的懸濁液中，活性污泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%；所述過硫酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%；在所得的液態(tài)產(chǎn)物中投加鹽酸溶液后，在溫度2～6℃、壓強(qiáng)2.5～3MPa、持續(xù)攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)50～60min；在所得產(chǎn)物中加入醋酸鈉并進(jìn)行攪拌，得到改善劑原漿；對改善劑原漿進(jìn)行濃縮后得到微生物活性改善劑；使用的活性污泥、鹽酸溶液、過硫酸鈉溶液、醋酸鈉、去離子水的質(zhì)量比為30:(4～7):(3～6):5:55。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于廢水生物處理的微生物活性促進(jìn)方法，其特征在于：所述鹽酸溶液pH為2～3。
3.一種微生物活性改善劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一、將活性污泥加入去離子水中分散，得到混合懸濁液；在活性污泥的懸濁液中，活性污泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%；步驟二、在混合懸濁液中投加過硫酸鈉溶液后，在溫度30～40℃、壓強(qiáng)1.5～2MPa的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)60～90min；對水熱反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，并收集液態(tài)產(chǎn)物；所述過硫酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%；步驟三、在步驟二所得的液態(tài)產(chǎn)物中投加鹽酸溶液后，在溫度2～6℃、壓強(qiáng)2.5～3MPa、持續(xù)攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)50～60min；步驟四、在步驟三所得產(chǎn)物中加入醋酸鈉并進(jìn)行攪拌，得到改善劑原漿；對改善劑原漿進(jìn)行濃縮后得到微生物活性改善劑；上述各步驟中使用的活性污泥、鹽酸溶液、過硫酸鈉溶液、醋酸鈉、去離子水的質(zhì)量比為30:(4～7):(3～6):5:55。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟一中獲取混合懸濁液的具體過程為：將活性污泥溶于去離子水中，磁力攪拌5min后，對混合污泥進(jìn)行過濾；然后將過濾后的固體組分加入到新的去離子水中，進(jìn)行磁力攪拌10min；得到混合懸濁液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟四中，向液態(tài)產(chǎn)物加入醋酸鈉的同時加入淀粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟四中的濃縮操作具體采用50倍濃縮。
發(fā)明內(nèi)容
基于背景技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種用于提高水處理中生物活性的改善劑及其制備方法，通過利用剩余活性污泥向微生物活性改善劑的轉(zhuǎn)變，不僅實現(xiàn)了污泥的資源化利用，降低了微生物活性改善劑的制備成本，還實現(xiàn)了微生物活性改善劑營養(yǎng)元素的多樣性，增強(qiáng)了微生物的活性、縮減了污水處理系統(tǒng)的改善修復(fù)時間，確保了系統(tǒng)修復(fù)的穩(wěn)定性。
第一方面，本發(fā)明提供一種用于廢水生物處理的微生物活性促進(jìn)方法，其過程如下：將廢水通入接種有生物處理菌劑的生物反應(yīng)器中，并向生物反應(yīng)器中投加微生物活性改善劑。微生物活性改善劑通過以下過程制備得到：首先，將硫酸鈉溶液加入活性污泥的懸濁液，在所得懸濁液溫度30～40℃、壓強(qiáng)1.5～2MPa的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)60～90min；對水熱反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，并收集液態(tài)產(chǎn)物。在所得的液態(tài)產(chǎn)物中投加鹽酸溶液后，在溫度2～6℃、壓強(qiáng)2.5～3MPa、持續(xù)攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)50～60min。在所得產(chǎn)物中加入醋酸鈉并進(jìn)行攪拌，得到改善劑原漿。對改善劑原漿進(jìn)行濃縮后得到微生物活性改善劑。
作為優(yōu)選，使用的活性污泥、鹽酸溶液、過硫酸鈉溶液、醋酸鈉、去離子水的質(zhì)量比為30:(4～7):(3～6):5:55。
作為優(yōu)選，所述鹽酸溶液pH為2～3。
作為優(yōu)選，所述過硫酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％。
作為優(yōu)選，在活性污泥的懸濁液中，活性污泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％。
第二方面，本發(fā)明提供一種微生物活性改善劑的制備方法，其具體過程如下：
步驟一、將活性污泥加入去離子水中分散，得到混合懸濁液。
步驟二、在混合懸濁液中投加過硫酸鈉溶液后，在溫度30～40℃、壓強(qiáng)1.5～2MPa的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)60～90min；對水熱反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，并收集液態(tài)產(chǎn)物。
步驟三、在步驟二所得的液態(tài)產(chǎn)物中投加鹽酸溶液后，在溫度2～6℃、壓強(qiáng)2.5～3MPa、持續(xù)攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)50～60min。
步驟四、在步驟三所得產(chǎn)物中加入醋酸鈉并進(jìn)行攪拌，得到改善劑原漿。對改善劑原漿進(jìn)行濃縮后得到微生物活性改善劑。
作為優(yōu)選，步驟一中獲取混合懸濁液的具體過程為：將活性污泥溶于去離子水中，磁力攪拌5min后，對混合污泥進(jìn)行過濾；然后將過濾后的固體組分加入到新的去離子水中，進(jìn)行磁力攪拌10min；得到混合懸濁液。
作為優(yōu)選，步驟四中，向液態(tài)產(chǎn)物加入醋酸鈉的同時加入淀粉。
作為優(yōu)選，步驟四中的濃縮操作具體采用50倍濃縮。
本發(fā)明的有益效果為：
1.本發(fā)明采用剩余活性污泥作為制備微生物活性改善劑的主要原料，不僅可以為微生物的生長提供了多樣化的碳源成分、氨基酸成分、生物素成分和微量元素等成分，還能提供大量的電子傳遞介質(zhì)，增強(qiáng)了微生物反應(yīng)活性，進(jìn)而提高了生物處理的效果。
2.本發(fā)明采用過硫酸鈉-水熱法對剩余污泥進(jìn)行處理，過硫酸鈉在中溫高壓的作用下O-O發(fā)生斷裂，生成具有高活性的硫酸根自由基(SO2-4)，不僅能有效破壞污泥胞外聚合物和微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，生成蛋白質(zhì)、多糖和腐殖酸，并對蛋白質(zhì)和多糖進(jìn)行進(jìn)一步的水解，還能對細(xì)胞壁中的纖維素水解，生成含有可充當(dāng)電子傳遞介質(zhì)活性位點的還原糖。
3.本發(fā)明采用鹽酸在低溫高壓下對活性污泥進(jìn)行處理，不僅可以提高H自由基擴(kuò)散速率，縮短反應(yīng)時間，增強(qiáng)H自由基對氫鍵和苷鍵的剪切力，促進(jìn)蛋白質(zhì)、多糖和腐殖酸的快速水解，增加可直接作用于微生物的小分子有機(jī)質(zhì)、氨基酸、單糖和微量元素等含量，還能相應(yīng)的減少溫度對氨基酸、蛋白質(zhì)和生物素的活性影響。此外，H自由基還能和多余的高活性的硫酸根自由基(SO2-4)反應(yīng)，避免了生物改善劑中持續(xù)存在過多氧物質(zhì)，進(jìn)而避免生物改善劑中的還原糖被氧化，保證生物改善劑的生物活性促進(jìn)效果。
4.本發(fā)明在制備過程的結(jié)尾投加醋酸鈉作為緩沖劑，從而減小微生物活性改善劑的酸堿度，防止微生物活性改善劑的酸堿度導(dǎo)致微生物失活。
（發(fā)明人：劉倩;任凌偉;邵新躍;王緯;陳淡寧）
