专利名称：一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法
技术领域：
本发明一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法，属于废水生物处理技术领域。具体来讲，是采用投加聚季铵盐来强化厌氧微生物自身固定化以快速形成颗粒污泥的技术。
背景技术：
废水厌氧生物处理技术以能耗少，剩余污泥量少，无尾气污染，反应器有机负荷高，容积小，可降低基建投资等独特的优势受到广泛关注。新型高效的厌氧反应器都是以形成颗粒污泥为主要特征。
将分散状的消化污泥接种于新建的厌氧反应器中，使反应器从初始有机负荷率Orgenic Loading Rate-OLR逐步提高到设计负荷，并在反应器中培养出足量的活性高、沉降性能良好的厌氧颗粒污泥，这个过程称为反应器的启动。由于厌氧微生物的世代时间长，比增长速率较低，污泥增长缓慢，因此厌氧反应器启动时间普遍较长，至少需要4～6个月，甚至1年以上。在实际工程中，启动速度慢成为制约高效厌氧反应器广泛应用的瓶颈。
絮凝剂对促进分散污泥形成颗粒有强化作用，但是目前所采用的絮凝剂品种以及絮凝剂的投加方式、投加剂量均不确定，作用效果的偶然性很大，给工程应用带来盲目性和不确定性；目前还没有采用投加聚季铵盐促进污泥快速颗粒化的技术。
厌氧颗粒污泥的类型主要有两种以甲烷八叠球菌(Methanosarcina)为主体的A型颗粒污泥和以甲烷丝菌为主体的B型颗粒污泥。当反应器中形成以甲烷八叠球菌为优势菌的A型颗粒污泥时，其负荷高，底物降解速度快；而甲烷丝菌只能利用乙酸生长，细胞增殖慢，利用底物反应速率低。但是，由于甲烷八叠球菌比重轻、粒径小，容易随出水流失，在厌氧反应器中不易形成A型颗粒污泥，这是限制反应器产甲烷速率提高的内因。在厌氧反应器中有选择性地培养和发展甲烷八叠球菌，并形成A型颗粒污泥，能够在处理高浓度有机废水的厌氧反应器中加快乙酸向甲烷的转化速率，解决工艺运转中酸化速率大于甲烷化速率的根本问题，具有以下重要意义提高系统的有机负荷率 甲烷八叠球菌对乙酸代谢能力强，当乙酸浓度大于300mg/L时，对乙酸的利用速率是甲烷丝菌的3～5倍。因此A型颗粒污泥能够最大限度地发挥其高乙酸浓度下底物利用速率高和比增长速度快的生理生化特性，缩短水力停留时间HRT，提高系统的有机负荷率OLR。
能加速种间氢转移、推动厌氧消化系统的反应进程 甲烷八叠球菌是能够利用乙酸、H2/CO2的嗜氢、嗜乙酸产甲烷菌，能够降低生长环境中的氢分压，为产氢产乙酸菌的生长创造条件，加速厌氧消化过程中的种间氢转移，快速而有效地完成有机物向CH4+CO2的转化过程。
碱度需求量小，降低运行成本 甲烷八叠球菌可适应比其它产甲烷菌所要求的pH值范围更低的pH条件，其耐乙酸能力比甲烷丝菌大，能在高乙酸浓度下生长，能减少碱度投加量。
发明内容
本发明一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法的目的在于提出厌氧反应器中形成以甲烷八叠球菌为优势菌的颗粒污泥的工艺策略，从而公开一种聚季铵盐强化厌氧反应器快速启动的技术。
本发明一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法，其特征在于是一种快速形成以甲烷八叠球菌为优势菌的厌氧颗粒污泥的培养方法，具体工艺方法为以聚季铵盐为污泥颗粒化促进剂，启动期间以化学需氧量Chemical Oxygen Demand-COD去除率控制OLR，将Fe、Co、Ni盐类化合物直接补充到反应器中，原料接种污泥城市污水处理厂消化污泥；培养基以碳水化合物类有机废水为培养基；污泥颗粒化促进剂聚季铵盐；盐类化合物FeCl2、CoCl2和NiCl2条件I、采用气力搅拌、机械搅拌或水力搅拌方式；II、采用间隔的投加方式向厌氧反应器中添加聚季铵盐；III、初始OLR采用0.5gCOD/(L·d)，以COD去除率≮85％为前提确定提高OLR的时间间隔；
IV、将Fe、Co、Ni盐类化合物直接补充到反应器中；V、反应器高度和直径比值H/D取5～6为宜。
本发明一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法优点及用途I、厌氧反应器中污泥增长缓慢，启动初期污泥容易流失。甲烷八叠球菌比重轻、粒径小，容易悬浮而随出水流失。投加聚季铵盐不仅是保留甲烷八叠球菌、加快甲烷八叠球菌积累的有效技术措施，而且对于提高生物颗粒的产甲烷活性、缩短颗粒化进程也发挥了积极作用，将厌氧反应器的启动时间缩短1～3个月。
II、聚季铵盐是难厌氧生物降解的絮凝剂，在启动结束后能被微生物逐渐吸收，所形成的颗粒污泥中活性成分高。
III、由于聚季铵盐带有正电荷，抗生物分解能力强，能够与带电负荷的细菌细胞通过静电吸引和吸附架桥的作用创造大量的生物聚集体，强化了生物絮体的强度。形成的颗粒污泥密实度高，沉降性能良好。
具体实施例方式实施方式1接种污泥 采用城市污水处理厂消化污泥。
投加聚季铵盐 以聚季铵盐为污泥颗粒化促进剂，厌氧反应器启动后以每两天投加一次的投加方式向反应器中添加聚季铵盐。聚季铵盐投加剂量以污泥接种量估算，两者的质量比值为聚季铵盐/污泥量＝1.6mg/g。
培养基以碳水化合物类废水作为培养基。
控制有机负荷率 初始OLR采用0.5gCOD/(L·d)，以COD去除率85％为前提确定提高OLR的时间间隔，使OLR得以快速提高。
搅拌方式和强度 采用气力间歇搅拌方式，搅拌频率为搅拌5min/每间隔1h，搅拌强度为速度梯度平方根G值取85s-1。
反应器构型 反应器高度和直径比值H/D取5。
微量金属元素将Fe、Co、Ni盐类化合物直接补充到反应器中是维持甲烷八叠球菌占优势的一个重要因素，微量元素投加量为Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)。
实施方式2接种污泥 采用城市污水处理厂消化污泥。
投加聚季铵盐 以聚季铵盐为污泥颗粒化促进剂，厌氧反应器启动后以每两天投加一次的投加方式向反应器中添加聚季铵盐。聚季铵盐投加剂量以污泥接种量估算，两者的质量比值为聚季铵盐/污泥量＝3.2mg/g。
培养基以碳水化合物类废水为培养基。
控制有机负荷率 初始OLR采用0.5gCOD/(L·d)，以COD去除率85％为前提确定提高OLR的时间间隔，使OLR得以快速提高。
搅拌方式和强度 采用机械搅拌方式，搅拌强度为速度梯度平方根G值取85s-1。
反应器构型 反应器高度和直径比值H/D取6。
微量金属元素 将Fe、Co、Ni盐类化合物直接补充到反应器中，微量元素投加量为Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)。
实施方式3接种污泥 采用城市污水处理厂消化污泥。
投加聚季铵盐 以聚季铵盐为污泥颗粒化促进剂，厌氧反应器启动后以每两天投加一次的投加方式向反应器中添加聚季铵盐。聚季铵盐投加剂量以污泥接种量估算，两者的质量比值为聚季铵盐/污泥量＝2mg/g。
培养基 以碳水化合物类废水为培养基。
控制有机负荷率 初始OLR采用0.5gCOD/(L·d)，以COD去除率85％为前提确定提高OLR的时间间隔，使OLR得以快速提高。
搅拌方式和强度 采用水力搅拌方式，搅拌强度为速度梯度平方根G值取85s-1。
反应器构型 反应器高度和直径比值H/D取5.5。
微量金属元素 将Fe、Co、Ni盐类化合物直接补充到反应器中，微量元素投加量为Fe采用1mg/(L·d)；Co采用0.1mg/(L·d)；Ni采用0.2mg/(L·d)。
权利要求
1.一种厌氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于是一种快速形成以甲烷八叠球菌为优势菌的厌氧颗粒污泥的培养方法，具体工艺方法为以聚季铵盐为污泥颗粒化促进剂，将固体状聚季铵盐配制成1％浓度的溶液，在厌氧反应器启动后以每两天投加一次的投加方式向反应器中添加聚季铵盐，聚季铵盐与接种污泥的质量比值介于1.6～3.2mg/g之间；启动期间以化学需氧量Chemical OxygenDemand-COD去除率控制有机负荷率Orgenic Loading Rate-OLR，在COD去除率稳定在大于85％时提高OLR；将Fe、Co、Ni盐类化合物配制成溶液，直接补充到反应器中，原料接种污泥城市污水处理厂消化污泥；培养基以碳水化合物类有机废水作为培养基；污泥颗粒化促进剂聚季铵盐；盐类化合物FeCl2、CoCl2和NiCl2条件I、采用气力搅拌、机械搅拌或水力搅拌方式；II、采用间隔的投加方式向厌氧反应器中添加聚季铵盐；III、初始OLR采用0.5gCOD/(L·d)，以COD去除率≮85％为前提确定提高OLR的时间间隔；IV、将Fe、Co、Ni盐类化合物直接补充到反应器中；V、反应器高度和直径比值H/D取5～6为宜。
全文摘要
一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法，属于废水生物处理技术领域，其特征在于是采用投加聚季铵盐来强化厌氧微生物自身固定化以快速形成颗粒污泥的技术。甲烷八叠球菌细胞内有气泡，比重轻、粒径小，容易悬浮而随出水流失。投加聚季铵盐不仅是保留甲烷八叠球菌、加快甲烷八叠球菌积累的有效技术措施，而且对于提高生物颗粒的产甲烷活性、缩短颗粒化进程也发挥了积极作用。可以将厌氧反应器的启动时间缩短1～3个月。聚季铵盐是难厌氧生物降解的絮凝剂，在启动结束后能被微生物逐渐吸收，所形成的颗粒污泥中活性成分高。由于聚季铵盐带有正电荷，抗生物分解能力强，能够与带电负荷的细菌细胞通过静电吸引和吸附架桥的作用创造大量的生物聚集体，强化了生物絮体的强度。形成的污泥颗粒密实度高，沉降性能良好。
文档编号C12N1/20GK1887737SQ20061001295
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月14日 优先权日2006年7月14日
发明者岳秀萍, 李亚新 申请人:太原理工大学