本发明涉及一种废水厌氧处理的挂膜方法。
背景技术：
厌氧水处理技术主要分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法两类。厌氧水处理的生物膜法主要是利用生物膜在固液两相的传质作用下与废水接触，通过自身的新陈代谢降解有机污染物，达到净化水质的目的。以此为原理，发展出了多种厌氧生物膜反应器，具有处理效率高，适应能力强，耐冲击负荷等优点，一般可分为厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物膜膨胀床等。生物膜是微生物细胞附着在载体表面生长和繁殖形成的，主要由微生物和其产生的胞外多聚物，以及被吸附和镶嵌于内的溶质和无机颗粒所组成。由于厌氧菌增殖慢，厌氧生物膜反应器普遍存在挂膜困难，启动周期长的情况，制约了其在工业废水和生活污水处理领域的应用。
中国发明专利《生物接触氧化池中填料的挂膜方法》(专利号zl200710061583.9)，通过污泥循环、曝气和悬浮微生物排放，增加填料上的微生物量，通过控制有机负荷来培养生物膜。该方法适用于悬浮填料好氧挂膜过程。
中国发明专利《一种移动床生物膜反应器中载体填料的挂膜方法》(公开号05565480a)通过对移动床生物膜反应器同时进行排水和补充离交废水，进行动态培养，并回流活性污泥，该方法需要监控污泥浓度，操作不便。该方法适用于悬浮填料好氧挂膜过程。
中国发明专利《一种废水生物膜快速挂膜装置及方法》(公开号106430560a)通过在填料上固定红色鞘氨醇单胞菌以加快挂膜，但该方法所固定的菌株在反应器中的适应性受到诸多因素的影响，不易控制。
中国发明专利《一种培养用于抗生素废水厌氧处理的生物膜的方法》(公开号cn105948242a)制备地衣芽胞杆菌微生物菌剂，填料挂膜处理，和厌氧反应器的生物膜培养三个步骤培养组合填料上的生物膜。该方法需预先制备相应生物菌剂，且需要另设装置对填料预处理，操作较多，运行管理不便。
技术实现要素：
本发明是要解决现有的厌氧生物膜反应器挂膜困难，启动周期长以及操作较多，不易控制的技术问题，而提供一种废水厌氧处理的悬浮填料挂膜方法。
本发明的一种废水厌氧处理的悬浮填料挂膜方法是按以下步骤进行的：
一、将好氧污泥接种于生物膜反应器中：将悬浮填料放入生物膜反应器中，用进料泵将好氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中，然后启动循环泵将好氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中循环淋洗悬浮填料6h，然后将好氧污泥排空；所述的悬浮填料的填充率为生物膜反应器容积的30％-80％；所述的好氧污泥的投加量为生物膜反应器容积的1/8～1/3；所述的好氧污泥为城市污水厂二沉池底泥经间歇曝气培养的好氧污泥；
二、培养生物膜：用进料泵向生物膜反应器中连续泵入合成废水，在溶解氧浓度为3mg/l～6mg/l的条件下曝气运行至填料表面生长出生物膜；
确定填料表面生长出生物膜的方法为：填料表面在显微镜检下能观察到菌胶团、丝状菌和钟虫，且出水的cod去除率为50％～70％；
所述的合成废水是由是由营养元素母液和微量元素母液组成；营养元素母液是由乙酸钠、nh4cl、kh2po4、cacl2·h2o、mgso4·7h2o和水组成；微量元素母液是由mncl2·4h2o、fecl2·4h2o、znso4·7h2o、cocl2·6h2o、nicl·6h2o和水组成；
所述的合成废水中各成分的浓度如下：乙酸钠为250mg/l、nh4cl为40mg/l、kh2po4为10mg/l、cacl2·h2o为20mg/l、mgso4·7h2o为25mg/l、mncl2·4h2o为0.075mg/l、fecl2·4h2o为1mg/l、znso4·7h2o为0.075mg/l、cocl2·6h2o为0.1mg/l、nicl·6h2o为0.25mg/l；
三、将厌氧污泥接种于生物膜反应器中：用进料泵将厌氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中，然后启动循环泵将厌氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中循环淋洗悬浮填料24h，然后将厌氧污泥排空；所述的厌氧污泥的投加量为生物膜反应器容积的1/8～1/3；所述的厌氧污泥为污泥浓缩池的底泥或水厂厌氧反应器内的絮状污泥；
四、连续泵入厌氧工艺进水：在容积负荷为0.5kg/m3·d～1kg/m3·d的条件下用进料泵向生物膜反应器中连续泵入厌氧工艺进水至出水的cod去除率达到30％，挂膜完成。
填料挂膜的过程是一个微生物在填料上附着并生长的过程，由于厌氧菌生长繁殖很慢，造成直接使用传统的方法时(比如排泥挂膜法)，挂膜完成的用时很长。本发明先使用好氧污泥接种，填料表面生长出好氧条件下的生物膜，这时再转入厌氧条件，以好氧条件下快速产生的生物膜为基础，使厌氧菌群能够在填料表面更容易附着和生长。
本发明原理在于好氧菌与部分兼性厌氧菌增殖迅速，其产生的胞外多聚物有利于生成膜结构；好氧条件下微生物生长繁殖形成的胶质粘膜，有效改善了载体表面特性，有利于厌氧生物膜的附着和生长，最终实现厌氧条件下生物膜的形成。
挂膜是生物膜反应器启动最开始的一个阶段，本发明提供了一种快速挂膜的方法，挂膜完成(cod去除率达30％)需要5d～7d，相比传统的排泥挂膜法所需时间缩短2周以上。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
(1)本发明采用厌氧污泥间歇曝气培养的好氧污泥接种，利用厌氧消化微生物种群中的兼性厌氧的菌种进行好氧挂膜，改善载体表面特性，有利于厌氧菌的附着与生长；
(2)本发明结合利用了厌氧生物膜工艺下厌氧反应器的结构，在同一反应器中完成整个挂膜过程，悬浮填料挂膜阶段所需的动力设备不存在冗余，运行管理方便，实用性强；
(3)本发明中污泥接种时采用循环泵送污泥，污泥从上部淋洗填料的方式，只需少量的接种污泥，且与常规挂膜方法相比挂膜速度快，有效缩短反应器启动时间。
附图说明
图1为具体实施方式二中生物膜反应器的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种废水厌氧处理的悬浮填料挂膜方法是按以下步骤进行的：
一、将好氧污泥接种于生物膜反应器中：将悬浮填料放入生物膜反应器中，用进料泵将好氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中，然后启动循环泵将好氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中循环淋洗悬浮填料6h，然后将好氧污泥排空；所述的悬浮填料的填充率为生物膜反应器容积的30％-80％；所述的好氧污泥的投加量为生物膜反应器容积的1/8～1/3；所述的好氧污泥为城市污水厂二沉池底泥经间歇曝气培养的好氧污泥；
这步使用的是厌氧污泥间歇曝气得到的好氧污泥，这部分污泥有大量兼性厌氧菌的存在，能够较好的适应后续的厌氧条件。
这步只要求挂膜到一定阶段，填料表面生成了胶质黏膜即可，因此这步用时很短，但能够缩短厌氧挂膜所需的时间。
二、培养生物膜：用进料泵向生物膜反应器中连续泵入合成废水，在溶解氧浓度为3mg/l～6mg/l的条件下曝气运行至填料表面生长出生物膜；
确定填料表面生长出生物膜的方法为：填料表面在显微镜检下能观察到菌胶团、丝状菌和钟虫，且出水的cod去除率为50％～70％；
所述的合成废水是由是由营养元素母液和微量元素母液组成；营养元素母液是由乙酸钠、nh4cl、kh2po4、cacl2·h2o、mgso4·7h2o和水组成；微量元素母液是由mncl2·4h2o、fecl2·4h2o、znso4·7h2o、cocl2·6h2o、nicl·6h2o和水组成；
所述的合成废水中各成分的浓度如下：乙酸钠为250mg/l、nh4cl为40mg/l、kh2po4为10mg/l、cacl2·h2o为20mg/l、mgso4·7h2o为25mg/l、mncl2·4h2o为0.075mg/l、fecl2·4h2o为1mg/l、znso4·7h2o为0.075mg/l、cocl2·6h2o为0.1mg/l、nicl·6h2o为0.25mg/l；
三、将厌氧污泥接种于生物膜反应器中：用进料泵将厌氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中，然后启动循环泵将厌氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中循环淋洗悬浮填料24h，然后将厌氧污泥排空；所述的厌氧污泥的投加量为生物膜反应器容积的1/8～1/3；所述的厌氧污泥为污泥浓缩池的底泥或水厂厌氧反应器内的絮状污泥；
四、连续泵入厌氧工艺进水：在容积负荷为0.5kg/m3·d～1kg/m3·d的条件下用进料泵向生物膜反应器中连续泵入厌氧工艺进水至出水的cod去除率达到30％，挂膜完成。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：如图1所示，所述的生物膜反应器是由反应器本体(1)、布水器(8)、进料泵(9)、循环泵(10)、出水管(11)、曝气管(15)和空气源(16)组成；
在反应器本体(1)的内部从上至下分别为布水区(3)、悬浮填料区(4)、出水区(5)和污泥沉积区(6)；
在反应器本体(1)的顶部设置进水口(7)和出气口(2)，曝气管(15)通过反应器本体(1)的顶部进入到反应器本体(1)中至悬浮填料区(4)的底部，且曝气管(15)与反应器本体(1)密封，空气源(16)的出气口与曝气管(15)的进气口连通；
在布水区(3)中设置布水器(8)，布水器(8)的进水端与进水口(7)的出水端连通；
悬浮填料区(4)装有悬浮填料；
在反应器本体(1)位于出水区(5)的侧壁上分别设置有出水口(13)和回流口(12)；出水口(13)与出水管(11)连通，出水管末端(11-1)的高度高于出水口(13)且低于进水口(7)的高度；回流口(12)与循环泵(10)的进料口连通，进水口(7)的进水端分别与循环泵(10)的出料口和进料泵(9)的出料口连通；
污泥沉积区(6)呈向下收缩的锥形，污泥沉淀区(6)的底部设有排泥口(14)。
所述的生物膜反应器为应用于市政污水、工业废水、微污染水源水等污废水处理的连续流生物膜法处理单元，其类型为厌氧。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的悬浮填料的密度小于或等于水的密度。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的悬浮填料为聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中所述的悬浮填料为圆柱体、球状体或海绵网状。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中所述的厌氧工艺进水为饮料废水、啤酒废水、甲醇废水、屠宰废水、制药废水或煤化工废水，具体选择与步骤三的厌氧污泥来源相同的水厂。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中控制生物膜反应器中的水温为35℃。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中控制生物膜反应器中的水温为18℃～22℃。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中控制生物膜反应器中的水温为55℃。其他与具体实施方式一相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种废水厌氧处理的悬浮填料挂膜方法是按以下步骤进行的：
一、将好氧污泥接种于生物膜反应器中：将悬浮填料放入生物膜反应器中，用进料泵将好氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中，然后启动循环泵将好氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中循环淋洗悬浮填料6h，然后将好氧污泥排空；所述的悬浮填料的填充率为生物膜反应器容积的50％；所述的好氧污泥的投加量为生物膜反应器容积的1/4；所述的好氧污泥为二沉池底泥经间歇曝气培养的好氧污泥；
二、培养生物膜：用进料泵向生物膜反应器中连续泵入合成废水，在溶解氧浓度为3mg/l的条件下曝气运行至填料表面生长出生物膜；
确定填料表面生长出生物膜的方法为：填料表面在显微镜检下能观察到菌胶团、丝状菌和钟虫，且出水的cod去除率为70％；
所述的合成废水是由是由营养元素母液和微量元素母液组成；营养元素母液是由乙酸钠、nh4cl、kh2po4、cacl2·h2o、mgso4·7h2o和水组成；微量元素母液是由mncl2·4h2o、fecl2·4h2o、znso4·7h2o、cocl2·6h2o、nicl·6h2o和水组成；
所述的合成废水中各成分的浓度如下：乙酸钠为250mg/l、nh4cl为40mg/l、kh2po4为10mg/l、cacl2·h2o为20mg/l、mgso4·7h2o为25mg/l、mncl2·4h2o为0.075mg/l、fecl2·4h2o为1mg/l、znso4·7h2o为0.075mg/l、cocl2·6h2o为0.1mg/l、nicl·6h2o为0.25mg/l；
三、将厌氧污泥接种于生物膜反应器中：用进料泵将厌氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中，然后启动循环泵将厌氧污泥通过布置在生物膜反应器内部上方的布水器泵入生物膜反应器中循环淋洗悬浮填料24h，然后将厌氧污泥排空；所述的厌氧污泥的投加量为生物膜反应器容积的1/4；
四、连续泵入厌氧工艺进水：在容积负荷为0.5kg/m3·d～1kg/m3·d的条件下用进料泵向生物膜反应器中连续泵入厌氧工艺进水至出水的cod去除率达到30％，挂膜完成。
如图1所示，所述的生物膜反应器是由反应器本体(1)、布水器(8)、进料泵(9)、循环泵(10)、出水管(11)、曝气管(15)和空气源(16)组成；
在反应器本体(1)的内部从上至下分别为布水区(3)、悬浮填料区(4)、出水区(5)和污泥沉积区(6)；
在反应器本体(1)的顶部设置进水口(7)和出气口(2)，曝气管(15)通过反应器本体(1)的顶部进入到反应器本体(1)中至悬浮填料区(4)的底部，且曝气管(15)与反应器本体(1)密封，空气源(16)的出气口与曝气管(15)的进气口连通；
在布水区(3)中设置布水器(8)，布水器(8)的进水端与进水口(7)的出水端连通；
悬浮填料区(4)装有悬浮填料；
在反应器本体(1)位于出水区(5)的侧壁上分别设置有出水口(13)和回流口(12)；出水口(13)与出水管(11)连通，出水管末端(11-1)的高度高于出水口(13)且低于进水口(7)的高度；回流口(12)与循环泵(10)的进料口连通，进水口(7)的进水端分别与循环泵(10)的出料口和进料泵(9)的出料口连通；
污泥沉积区(6)呈向下收缩的锥形，污泥沉淀区(6)的底部设有排泥口(14)。
步骤一中所述的悬浮填料为聚氨酯，密度小于水的密度；步骤一中所述的悬浮填料为海绵网状；步骤四中所述的厌氧工艺进水为饮料废水；步骤四中控制生物膜反应器中的水温为35℃。
本试验提供了一种快速挂膜的方法，挂膜完成(cod去除率达30％)需要5d～7d，相比传统的排泥挂膜法所需时间缩短2周以上。