厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法
【专利摘要】厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法，它涉及一种处理煤化工废水的方法。本发明解决了采用厌氧工艺处理褐煤提质废水存在的启动困难、运行不稳定、厌氧微生物量较低、达不到预期效果等问题。主要步骤为：选定褐煤提质废水；选定海藻糖为共代谢第一基质，每天海藻糖投加的COD总量与待处理废水的COD总量之比控制在0.75~1.5；采用接种培驯法启动厌氧反应器，褐煤提质废水的投加量以每周10%的比例增加；保持水力停留时间为12~24h；控制稳定的工况。本发明以海藻糖作为第一基质，不能作为厌氧微生物直接基质的有机物可被降解，或可强化以有毒有害物质为基质的厌氧微生物的生长繁殖。稳定运行后，厌氧处理褐煤提质废水的COD去除率可达40~50%，总酚去除率可达60~70%。
【专利说明】厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种褐煤提质废水处理的方法，属于市政工程、环境工程及化工废水处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]褐煤提质废水是指在褐煤提质过程中产生的废水，属于当前难处理的工业废水之一。根据气质联机的检测结果，该废水的成分极其复杂，约含37种有机污染物质，其中包括腐植酸、酚类、长链烷烃、萘、咪唑、苯并呋喃、吡唑等，也含有氨氮和氰化物等无机污染成分。这些成分大多为有毒有害难降解有机物，生物毒性较大，严重威胁环境、安全。我国褐煤资源丰富，为提高褐煤的利用效率，对煤化程度较低的褐煤进行开采和提质逐步扩大，褐煤提质废水处理的要求也日益严峻，因此如何经济、高效的处理褐煤提质废水也越来越受到重视。
[0003]目前国内外对于褐煤提质废水等难降解工业废水的处理工艺多数为以厌氧生化法作为预处理工艺，利用水解酸化菌等厌氧菌降低有机污染物质浓度并提高废水的可生化性，然后以好氧生化法作为后续处理工艺，以达到处理废水的目的。在上述处理流程中，厌氧反应器的启动、稳定运行以及厌氧微生物的大量生长繁殖是褐煤提质废水处理技术的关键。但是，该废水中的某些有机物质不能作为厌氧微生物营养基质，或者可直接以该物质为营养基质的厌氧微生物种类有限，因此，厌氧反应器存在启动困难、运行不稳定、微生物量较低、达不到预期的提高废水的可生化性和降低后续好氧工艺处理负荷的效果等问题，进而导致整套厌氧-好氧生物处理系统的运行性能较差。因此，处理褐煤提质废水的关键是如何强化不能作为微生物直接基质的有机污染物质的生物去除效果，或提高可降解该类物质的微生物菌群数量并促进菌群功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决采用厌氧工艺处理褐煤提质废水存在的启动困难、运行不稳定、微生物量较低、达不到预期提高废水的可生化性和降低后续好氧工艺处理负荷的效果等问题，提供了一种厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法。
[0005]本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:本发明所述的厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法包括如下步骤:①选定褐煤提质废水，该褐煤提质废水是从褐煤提质工艺收集后经中间沉淀池冷却沉淀处理的废水，水质如下:C0D浓度280(T3300mg/L，BOD5浓度500?600mg/L,总酹浓度90?110mg/L,氨氮浓度70?90mg/L,总磷浓度9?13mg/L,氰化物浓度为0.75^1.25mg/L。②选择海藻糖作为共代谢第一基质，以其为碳源配制废水来启动厌氧反应。废水配制方法:海藻糖为碳源，氯化铵为氮源，磷酸氢二钾为磷源，将三种物质溶于自来水，同时投加微量元素液。每天海藻糖投加的COD量与待处理褐煤提质废水的COD总量之比控制在0.75^1.5。③以城市污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥，采用接种培驯法，启动厌氧反应器。接种污泥投配量为8?10g/L。④配置的废水由提升泵输送至厌氧反应器内。该反应器运行参数为:COD容积负荷为2.5飞.01^0?/(1113*(1)，水力停留时间为12?24h，填料填充率为80%。⑤启动初期，厌氧反应器进水全部为配制的废水，运行1d后，向废水中添加10%的待处理褐煤提质废水(自来水量相应减少10%)。其后驯化过程中褐煤提质废水的投加量以每周10%的比例增加。⑥厌氧反应器进水全部为待处理褐煤提质废水时，采用步骤②所述的海藻糖投配比运行厌氧反应器，直至达到稳定工况。
[0006]发明原理与优点
本发明利用海藻糖作为厌氧共代谢处理褐煤提质废水的第一基质，使得褐煤提质废水的可生化性得到了大幅度提高，缩短了反应器的启动时间、培驯出了大量的适合处理褐煤提质废水的微生物种群。以海藻糖为第一基质，使得不能作为微生物直接基质的有机物被降解，或使可强化以有毒有害物质为基质的微生物的生长繁殖，提高了处理效能。稳定运行六至八个月，在水力停留时间为18h和最佳海藻糖投配比情况下，厌氧共代谢处理褐煤提质废水的COD去除率可达40?50%，总酚去除率可达60?70%。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为厌氧折流板反应器结构示意图。水箱1，提升泵2，折流板3、软性填料4、出水5、气体收集管6、集气瓶7、水封8。
【具体实施方式】
[0008]【具体实施方式】一:本实施方式是厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法，具体按以下步骤完成:
①选定褐煤提质废水，该褐煤提质废水是从褐煤提质工艺收集后经中间沉淀池冷却沉淀处理的废水，水质如下:C0D浓度280(T3300mg/L，BOD5浓度50(T600mg/L，总酚浓度90?110mg/L,氨氮浓度70?90mg/L,总磷浓度9?13mg/L,氰化物浓度为0.75?1.25mg/L。
[0009]②选择海藻糖作为共代谢第一基质，以其为碳源配制废水来启动厌氧反应。废水配制方法:海藻糖为碳源，氯化铵为氮源，磷酸氢二钾为磷源，将三种物质溶于自来水，同时投加微量元素液。每天海藻糖投加的COD总量与待处理褐煤提质废水的COD总量之比控制在 0.75?1.5。
[0010]③以城市污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥，采用接种培驯法，启动厌氧反应器。接种污泥投配量为8?10g/L。
[0011]④配制的废水由提升泵输送至厌氧反应器内。该反应器运行参数为:C0D容积负荷为2.5?6.0kgCOD/(m3.d)，水力停留时间为12?24h，填料填充率为80%。
[0012]⑤启动初期，厌氧反应器进水全部为配制的废水，运行1d后，向废水中添加10%的待处理褐煤提质废水(配水用自来水量相应减少10%)。其后驯化过程中褐煤提质废水的投加量以每周10%的比例增加。
[0013]⑥厌氧反应器进水全部为待处理褐煤提质废水时，采用步骤②所述的海藻糖投配比运行厌氧反应器，直至达到稳定工况。
[0014]以海藻糖作为共代谢第一基质，对褐煤提质废水中某些不能直接作为厌氧微生物营养基质的污染物质(第二基质)进行共代谢作用。厌氧微生物利用海藻糖的生长代谢活动，获得并稳定维持系统内的高生物量，提高第二基质的矿化度。厌氧微生物在降解海藻糖的同时也会释放能量并提供给第二基质的降解过程。此外，海藻糖的降解可诱导生成降解第二基质的关键酶。此技术的核心是采用海藻糖作为共代谢第一基质以及海藻糖的投加量。
[0015]海藻糖是由两个葡萄糖分子以1，1-糖苷键构成的非还原性糖，可作为多种微生物的营养基质。该糖还对生物体具有保护作用，这对于存在有毒物质的污水生物处理系统来说很重要，采用海藻糖作为共代谢第一基质，比其他糖类、生活污水等更能发挥效能。微生物共代谢作用的强弱取决于第一基质碳源驯化出的诱导酶活性的高低，微生物生长速率、第一基质利用速率以及第二基质降解速率由诱导酶活性决定。同时，第一基质海藻糖浓度影响第二基质的关键酶活性，即微生物根据环境中海藻糖浓度的高低来决定关键酶的合成速率及其活性。在共代谢作用过程中第二基质与第一基质因争夺关键酶上有限的酶活键位，而产生竞争性抑制，因而在共代谢作用应用过程中，第一基质和第二基质的投配比是影响共代谢过程的关键性因素。
[0016]厌氧反应器在水力停留时间为18h的条件下稳定运行六到八个月，厌氧处理褐煤提质废水在最佳海藻糖投配比0.8^1.0情况下的COD去除率可达到4(Γ50%，总酚去除率达到60%以上。所以，投加最佳量的海藻糖使褐煤提质废水的厌氧处理效果得到了极大的提闻。
[0017]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是步骤③中，厌氧反应器内的初始接种污泥的投配量为9g/L，其他与【具体实施方式】一相同。
[0018]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点是步骤中②，每天海藻糖投加的COD总量与待处理褐煤提质废水的COD总量之比控制为0.8或1.0，其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0019]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三的不同点是步骤④中，控制厌氧反应器的水力停留时间为12或18h，其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0020]实施例:
反应器:ABR反应器，采用有机玻璃制作，结构见图1。
[0021 ]水质如下:C0D 浓度 280(T3300mg/L，BOD5 浓度 50(T600mg/L，总酚浓度 90?1 1mg/L,氨氮浓度70?90mg/L,总磷浓度9?13mg/L,氰化物浓度为0.75?1.25mg/L。
[0022]运行条件:采用城市污水处理厂二沉池回流污泥为接种污泥，采用接种培驯法启动厌氧反应器，初始污泥投配量为9g/L ;启动初期，以海藻糖为碳源和共代谢第一基质配制废水，并投加至厌氧反应器内；每隔一定时间，逐步增加配制废水中的褐煤提质废水的比例，直至所有的自来水全部被褐煤提质废水置换。每天海藻糖投加的COD总量与待处理褐煤提质废水的COD总量之比控制在0.75^1.5。厌氧反应器运行参数为:C0D容积负荷为2.5?6.0kgCOD/(m3.d)，水力停留时间为12?24h，填料填充率为80%。
[0023]运行效果:在此实施条件下稳定运行了六至八个月，厌氧共代谢处理褐煤提质废水在最佳海藻糖投配比0.8^1.0情况下的COD去除率可达到35%以上，总酚去除率达到40%。
【权利要求】
1.一种厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤:①选定褐煤提质废水，该褐煤提质废水是从褐煤提质工艺收集后经中间沉淀池冷却沉淀处理的废水，水质如下=COD浓度280(T3300mg/L，BOD5浓度50(T600mg/L，总酚浓度90?110mg/L,氨氮浓度7(T90mg/L，总磷浓度9?13mg/L，氰化物浓度为0.75^1.25mg/L 选择海藻糖作为共代谢第一基质，以其为碳源配制废水来启动厌氧反应器；废水配制方法:海藻糖为碳源，氯化铵为氮源，磷酸氢二钾为磷源，将三种物质溶于自来水，同时投加微量元素液；每天海藻糖投加的COD总量与待处理褐煤提质废水的COD总量之比控制在0.75^1.5 以城市污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥，采用接种培驯法，启动厌氧反应器；接种污泥投配量为8?10g/L 配置的废水由提升泵输送至厌氧反应器内；该反应器运行参数为:C0D容积负荷为2.5^6.0kgCOD/(m3.d)，水力停留时间为12?24h，填料填充率为80% 启动初期，厌氧反应器进水全部为配制的废水，运行1d后，向废水中添加10%的待处理褐煤提质废水(自来水量相应减少10%);其后驯化过程中褐煤提质废水的投加量以每周10%的比例增加；⑥厌氧反应器进水全部为待处理褐煤提质废水时，采用步骤②所述的海藻糖投配比运行厌氧反应器，直至达到稳定工况。
2.根据权利要求1所述的厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法，其特征在于:在步骤②中每天海藻糖投加的COD总量与待处理褐煤提质废水的COD总量之比控制在0.8或I。
3.根据权利要求1所述的厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法，其特征在于:步骤③中接种污泥投配量为9g/L。
4.根据权利要求1所述的厌氧共代谢处理褐煤提质废水的方法，其特征在于:步骤④中控制厌氧反应器的水力停留时间为12或18h。
【文档编号】C02F3/28GK104445610SQ201410807054
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】韩相奎, 王晓玲, 汤洁, 褚腊林, 宋铁红, 李娜, 殷宝勇, 李静文 申请人:长春建筑学院, 王晓玲