一种利用三阶段厌氧处理工艺强化去除藻毒素的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用厌氧处理工艺强化去除蓝藻中藻毒素的方法，该方法是在两相厌氧处理中的产酸阶段和产甲烷阶段之间加入由粉煤灰和铁矿石粉的混合物作为吸附介质和催化降解的第三阶段，形成了去除蓝藻厌氧消化过程中释放的藻毒素的三阶段厌氧处理工艺。这种处理工艺对藻毒素具有很好的去除效果，处理出水中藻毒素的含量甚至低于国家饮用水标准10 ng/L（GB5749?2006），实现了以废治废，利用粉煤灰和铁矿石粉来吸附和催化藻毒素降解，减小了藻毒素对环境和人类健康的危害，处理后的粉煤灰和铁矿石可以作为建筑材料使用，使固体废弃物得到充分利用。同时可以提高产甲烷菌的活性，增加的反应器运行的稳定性。
【专利说明】
一种利用三阶段厌氧处理工艺强化去除藻毒素的方法
技术领域
[0001]本发明涉及了有机废水处理技术领域，具体属于一种利用三阶段厌氧处理工艺强化去除藻毒素的方法。
【背景技术】
[0002]我国水体富营养化现象严重，每天夏天都发生蓝藻爆发现象。巢湖是五大淡水湖之一，原先是合肥的饮用水源地，但由于污染严重和蓝藻爆发，已不适合作为水源地。为了控制蓝藻爆发产生的污染，建立了蓝藻打捞设施，每年夏天蓝藻爆发后，通过打捞将蓝藻收集起来，但怎么处理收集后的藻泥是一个挑战。
[0003]藻泥是一种生物质，含有促进农作物生长的氮、磷、钾等营养物质及含量高达50%以上的有机质。同时，的操泥具有含水率尚、易腐烂、有刺鼻性气味。如不加以安善处理，将会造成二次污染。所以对于藻泥处理应该统筹规划，采用先进技术无害化处理。这样可以为肥力低下的农田增添有机质，提高肥力促进农业生产发展，实现农业生态环境的良性循环。
[0004]目前，国内外对藻泥的处置方法主要有以下几种:卫生填埋、好氧堆肥处理、厌氧消化产沼气处理等。上述藻泥的各种处置方法各有优缺点:
(I)卫生填埋法。该方法处理成本低，并可以增加城市建设用地。然而，城市藻泥卫生填埋存在许多问题，如填坑中的有害物质会通过雨水，沼液等的渗漏作用污染地下水环境，填埋处理所需时间较长等。
[0005](2)好氧堆肥处理。在堆肥处理后农用，充分利用了藻泥中的N、P、K等营养物质，但是因为其成本颇高，因而在很大程度上限制了藻泥农用。
[0006](3)厌氧消化产沼气。该方法能使藻泥处理基本实现稳定化、无害化、减量化、资源化4个目标。藻泥经厌氧消化后不仅有机污染物得到进一步的降解、稳定和利用，而且藻泥VS含量会减少，藻泥的生物稳定性和脱水性大为改善。更重要的是，藻泥厌氧消化过程中产生的生物质能可以为厂区及附近居民提供能源，消化结束后还可以得到高质量的有机肥料。但蓝藻含有藻毒素，其对环境中生物具有毒害作用，在厌氧消化过程中，藻毒素会释放出来，导致环境的污染。因此，在厌氧消化转化藻类的生物质为沼气的同时，如果能同时去除藻毒素，将能够实现蓝藻藻泥资源化利用和无害化处理的目的。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明的目的是针对藻泥厌氧消化过程中释放藻毒素，并且藻毒素在矿物质的作用下具有加速降解的特点，增加粉煤灰和铁矿石粉的吸附催化阶段，开发出针对藻毒素去除的三阶段厌氧处理工艺，强化厌氧出水中藻毒素的去除，减小藻毒素对环境和人类健康的危害。
[0009]本发明的技术方案如下:
一种利用三阶段厌氧处理工艺强化去除蓝藻释放的藻毒素的方法，其特征在于，包括有水解酸化阶段、吸附催化降解阶段、产甲烷阶段，具体工艺为将厌氧污泥加入水解酸化反应器和上流式厌氧污泥床反应器，填料按粉煤灰和铁矿石粉质量比10:1加入吸附催化装置，填料高度为反应柱体积的20%-30%，然后通入藻泥厌氧消化产生的水解液，藻泥厌氧降解后产生的水解液依次经过水解酸化池、吸附催化装置和产甲烷反应器，处理出水中藻毒素的含量低于10 ug/L;水解酸化池采用普通的柱形厌氧水解酸化反应器，在反应器内部增加搅拌装置，吸附装置采用上流式厌氧污泥床反应器，内部填有沉降性能较好的粉煤灰和铁矿石粉，进水采用脉冲进水方式，使吸附介质能够与废水充分混合，产甲烷反应器采用上流式厌氧污泥床反应器。
[0010]所述水解酸化阶段停留时间为24-72小时，温度控制在25-35°C。
[0011]所述吸附催化降解阶段的停留时间为2-3小时，处理后将废水通入产甲烷反应器。
[0012]所述产甲烷阶段停留时间为24-72小时，温度控制在25-35°C，反应器内溶液pH控制在6.5-7.5之间。
[0013]所述的处理出水藻毒素浓度达不到排放标准，循环回流重新进行处理，直至排达标。
[0014]与现有的处理蓝藻藻泥的厌氧处理工艺流程相比，本发明的方法的改进点:
1、将传统的单级厌氧反应器处理改为两相厌氧处理工艺。
[0015]2、在两相厌氧处理工艺中增加了吸附和催化藻毒素降解阶段。
[0016]3、使用粉煤灰和铁矿石粉两种工业生产中的固体废弃物和固体物质作为吸附和催化介质。
[0017]4、最后收集含污染物的粉煤灰和铁矿石粉，作为建筑材料使用。
[0018]与现有的采用粉煤灰作为吸附剂的方法相比，本发明的方法的改进点:
将粉煤灰与铁矿石粉充分混合，在酸性条件下使粉煤灰中的可溶性的铁离子与水中的硫酸根离子生成FeSO4或Fe2(SO4)3,在这样的条件下，废水中的藻毒素易于吸附在矿物质相上，并进一步发生降解。
[0019]与现有的技术相比，本发明的优点在于:
1、粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，里面含有Fe0、Fe203，而铁矿石粉是Fe2O3，两者在酸性条件下混合会产生FeSO4或Fe2(SO4)3,这样可以利用铁氧体法的原理去除藻毒素，从具体实施的实例中可以发现该工艺对藻毒素有的很好的去除效果，处理出水中已检测不到藻毒素的存在，减小了藻毒素对环境的危害，而且粉煤灰和铁矿石粉使用后可以作为建筑材料使用。
[0020]2、产酸相对各种冲击负荷及毒性物质的适应性要强于甲烷相，在两相之间增加由粉煤灰和铁矿石粉所组成的吸附装置，对藻毒素和重金属离子产生很好的吸附和固定作用，这样可以大大减少废水中有毒物质对产甲烷菌活性的抑制，增加反应器运行的稳定性。
[0021]3、相分离为不同的微生物种群提供了各自适宜的pH值，氧化还原电位等生态条件，而且每一相不受其他相的影响，使每一相的去除效率都大幅提高，同时也缩短了反应器的启动和污泥驯化的时间。
[0022]4、该工艺对藻毒素有很好的去除效果，处理出水中藻毒素的含量低于10 ug/L，由于充分利用了粉煤灰和铁矿石粉两种固体物来吸附和催化藻毒素的降解，降低了蓝藻释放的藻毒素对环境和人类健康的危害。
[0023]5、水解酸化池、吸附催化装置和产甲烷反应器，每个反应器均为下一个反应器的良好运行创造了有利条件，充分发挥各个反应器的作用，以达到对藻毒素的最佳去除效果和反应器运行的稳定性，在反应器内部增加搅拌装置，避免藻泥下沉，使微生物和藻泥有机物充分接触，提高水解酸化的效率。
【附图说明】
[0024]图1是本发明用于去除藻泥厌氧消化产生藻毒素的工艺流程图。
[0025]图2为粉煤灰和铁矿石粉的混合比例对藻毒素去除影响示意图。
【具体实施方式】
[0026]参见附图，一种利用三阶段厌氧处理工艺强化去除蓝藻释放的藻毒素的方法，包括有水解酸化阶段、吸附催化降解阶段、产甲烷阶段，具体工艺为将厌氧污泥加入水解酸化反应器和上流式厌氧污泥床反应器，填料按粉煤灰和铁矿石粉质量比10:1加入吸附催化装置，填料高度为反应柱体积的20%-30%，然后通入藻泥厌氧消化产生的水解液，藻泥厌氧降解后产生的水解液依次经过水解酸化池、吸附催化装置和产甲烷反应器，处理出水中藻毒素的含量低于10 ug/L;水解酸化池采用普通的柱形厌氧水解酸化反应器，在反应器内部增加搅拌装置，吸附装置采用上流式厌氧污泥床反应器，内部填有沉降性能较好的粉煤灰和铁矿石粉，进水采用脉冲进水方式，使吸附介质能够与废水充分混合，产甲烷反应器采用上流式厌氧污泥床反应器。
[0027]水解酸化阶段停留时间为24-72小时，温度控制在25-35°C。吸附催化降解阶段的停留时间为2-3小时，处理后将废水通入产甲烷反应器。产甲烷阶段停留时间为24-72小时，温度控制在25-35°C，反应器内溶液pH控制在6.5-7.5之间。处理出水藻毒素浓度达不到排放标准，循环回流重新进行处理，直至排达标。
[0028]实施例1:含藻毒素的处理
1、将人工配制的含有藻毒素的蔗糖废水通入水解酸化反应器，废水中藻毒素的浓度为I mg/L，水解酸化反应器内添加的是经驯化后厌氧污泥，水力停留时间为72小时，温度控制在35°C;测得经水解酸化处理后的废水中藻毒素含量为864μg/L，pH值为6.5。
[0029]2、向17个锥形瓶中加入上述水样50mL，其中一个为对照组，另外16个分别加入按粉煤灰和铁矿石粉之比(质量比)为1:1，5:1，1:1，20:1四种比例的混合物质5g，I Og，15g，20g。在25°C条件下置于160r/m的摇床中振荡6h后静置，取上清液用0.45μηι微孔滤膜过滤后得到待测水样，用荧光法测得水样中藻毒素的含量。
[0030]3、测定结果如图2，由实验结果可知，当粉煤灰和铁矿石粉以质量比为10:1混合时，其对藻毒素的去除效果最好，在水样已经检测不到藻毒素的存在。(单位为ng/L)
实施例2:巢湖藻泥厌氧消化废水的处理
1、将巢湖藻泥装有已驯化酸化污泥的水解酸化反应器，水力停留时间为36小时，温度控制在35°C;
2、将经过水解酸化反应器处理后的水解废水通入含有粉煤灰和铁矿石粉的吸附柱，吸附阶段的停留时间为8小时。
[0031]3、经吸附处理的出水通入上流式厌氧污泥床反应器(UASB)，产甲烷阶段水力停留时间为24小时，温度控制在35°C，用碳酸氢钠控制反应器内溶液pH在6.8-7.2之间。测定出水中藻毒素浓度为8yg/L。
[0032]4、收集聚集的粉煤灰和铁矿石粉，作为建筑材料使用。
【主权项】
1.一种利用三阶段厌氧处理工艺强化去除蓝藻释放的藻毒素的方法，其特征在于，包括有水解酸化阶段、吸附催化降解阶段、产甲烷阶段，具体工艺为将厌氧污泥加入水解酸化反应器和上流式厌氧污泥床反应器，填料按粉煤灰和铁矿石粉质量比10:1加入吸附催化装置，填料高度为反应柱体积的20%-30%，然后通入藻泥厌氧消化产生的水解液，藻泥厌氧降解后产生的水解液依次经过水解酸化池、吸附催化装置和产甲烷反应器，处理出水中藻毒素的含量低于10 ug/L;水解酸化池采用普通的柱形厌氧水解酸化反应器，在反应器内部增加搅拌装置，吸附装置采用上流式厌氧污泥床反应器，内部填有沉降性能较好的粉煤灰和铁矿石粉，进水采用脉冲进水方式，使吸附介质能够与废水充分混合，产甲烷反应器采用上流式厌氧污泥床反应器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水解酸化阶段停留时间为24-72小时，温度控制在25-35 °C。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附催化降解阶段的停留时间为2-3小时，处理后将废水通入产甲烷反应器。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产甲烷阶段停留时间为24-72小时，温度控制在25-35 °C，反应器内溶液pH控制在6.5-7.5之间。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的处理出水藻毒素浓度达不到排放标准，循环回流重新进行处理，直至排达标。
【文档编号】C02F101/30GK105948239SQ201610320141
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】王伟, 胡真虎, 李国
【申请人】安徽金农惠民生物技术有限公司