CN101565258B - 一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺 - Google Patents

一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺 Download PDF

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Abstract

处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺，它涉及一种处理废水的工艺。本发明解决了现有的处理含硫有机废水的工艺存在污泥流失、硫酸盐还原菌和有机物厌氧氧化的微生物难以实现有效协调，造成出水SS偏高、出水水质恶化的问题。本发明的处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺是按以下步骤实现的：1.采用间歇挂膜方式使硫酸盐还原菌在所用填料上挂膜；2.填料硫酸盐还原菌挂膜成功后，将填料放入填料段，启动反应装置；3.2～3天后，开启回流泵。本发明的工艺使硫酸盐还原菌在所用填料上挂膜实现二次固定，增加了反应器的生物持有量，同时有效延长了硫酸盐还原菌的生物固体停留时间，去除有机物的同时实现硫酸盐的高效还原。

Description

一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺
技术领域
本发明涉及一种废水处理工艺，具体涉及一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺。
背景技术
近年来含硫酸盐高浓度有机废水的环境污染日趋严重，其主要来源是制药、发酵、化工、食品加工、制革厂等行业。硫酸盐高浓度有机废水含有高浓度有机物、硫酸盐，若不经处理或处理不达标，排放入水体后将造成严重的污染。硫酸盐在厌氧条件下被微生物还原，不仅会引起生物腐蚀，还会产生有毒气体硫化氢，容易造成水体的pH值降低、土壤变酸、对水体及水生生物产生严重污染，严重影响周边的生态环境。
由于含硫酸盐高浓度有机废水含有高浓度的有机物(COD＞10000mg/L)，一般采用厌氧生物技术进行处理。厌氧处理的启动方式分为慢速启动和快速启动，慢速启动是指采用絮状污泥接种，在启动过程中培养颗粒污泥，这种启动方式虽成本较低，但存在启动周期长、COD去除负荷低、易发生污泥流失等缺点，在应用中受到诸多限制，不能满足当今废水处理快速高效的要求；快速启动是指直接采用颗粒污泥接种，因其启动快、COD去除效率高、耐负荷冲击逐渐成为较多采用的厌氧接种方式。然而快速启动第三代高效厌氧反应器处理含硫酸盐有机废水时，由于硫酸盐还原菌(SRB)的生物固体停留时间(SRT)通常大于HRT(水力停留时间)，而且硫酸盐还原菌(SRB)的密度较小，胞外聚合物分泌量少，在颗粒化的过程中极易发生流失，硫酸盐还原菌和有机物厌氧氧化的微生物难以实现有效协调，造成出水SS偏高，出水水质恶化。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的处理含硫有机废水的工艺存在颗粒流失、硫酸盐还原菌和有机物厌氧氧化的微生物难以实现有效协调，造成出水SS偏高、出水水质恶化的问题，进而提供了一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺。
本发明的处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺是基于厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置来实现的，所述工艺由以下步骤实现：
步骤一、将生物强化菌液与填料按体积比1∶10在容器内进行混合，向装有生物强化菌液与填料的容器内加入营养液直到完全浸没填料，生物强化菌液与营养液充分混合形成混合液，然后向所述混合液中投加碳酸氢钠调节混合液的碱度，碳酸氢钠浓度为500mg/L，混合液的pH＝7.5，每3～4天更换一次混合液，直到填料上形成生物膜，挂膜过程中混合液的温度为25～30℃；
步骤二、将挂膜后的填料放入厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的填料区中，填料区内保持填料的填充度为60％～70％，厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的污泥床区直接接种产甲烷活性为1.0～1.5kgCODCH4/(kgVSS·d)-1的颗粒污泥，接种体积为污泥床区体的4/5～9/10，将厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的填料区与厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的污泥床区组装完成后，启动厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置；
步骤三、将进水COD浓度控制在2000～3000mg/L，硫酸盐浓度控制在500～600mg/L，水力停留时间为36h～48h，2～3天后，开启回流泵，维持上升流速1.5～2m/h；当有机物和硫酸盐的去除效率均达85％以上时，提高有机物和硫酸盐负荷，每次提高幅度为前一阶段运行负荷的20～30％，逐步加大有机物和硫酸盐负荷直到有机物负荷达到3～7.5kgCOD/(m3·d)，硫酸盐负荷达到0.5～2.0kgCOD/(m3·d)。
本发明具有以下有益效果：通过生物膜与颗粒污泥复合型工艺，可以将主体微生物(硫酸盐还原菌(SRB)、产甲烷菌(MPB)等)固定在颗粒污泥中，而易流失的硫酸盐还原菌(SRB)还可以通过生物膜进行二次固定，不仅增加了反应器的生物持有量，同时有效延长了易流失菌群的生物固体停留时间，从而使硫酸盐还原菌和有机物厌氧氧化的微生物共同发挥作用，去除有机物的同时实现硫酸盐的高效还原。
附图说明
图1是本发明的反应器的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1所示，本实施方式所述的一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺基于厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置来实现的，所述装置包括进水管1、布水装置2、污泥床区3、填料区4、过渡区5、沉降区6、集气室7、三相分离器8及回流泵12和回流管11，所述布水装置2、污泥床区3、填料区4、过渡区5、沉降区6由下至上依次设置且相互连通，填料区4和污泥床区3组成反应区；其特征在于所述工艺由以下步骤实现：
步骤一、将生物强化菌液与填料按体积比1∶10在容器内进行混合，向装有生物强化菌液与填料的容器内加入营养液直到完全浸没填料，生物强化菌液与营养液充分混合形成混合液，然后向所述混合液中投加碳酸氢钠调节混合液的碱度，碳酸氢钠浓度为500mg/L，混合液的pH＝7.5，每3～4天更换一次混合液，直到填料上形成生物膜，挂膜过程中混合液的温度为25～30℃；
步骤二、将挂膜后的填料放入厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的填料区4中，填料区4内保持填料的填充度为60％～70％，厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的污泥床区3直接接种产甲烷活性为1.0～1.5kgCODCH4/(kgVSS·d)-1的颗粒污泥，接种体积为污泥床区3体的4/5～9/10，将厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的填料区4与厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的污泥床区3组装完成后，启动厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置；
步骤三、将进水COD浓度控制在2000～3000mg/L，硫酸盐浓度控制在500～600mg/L，水力停留时间为36h～48h，2～3天后，开启回流泵12，维持上升流速1.5～2m/h；当有机物和硫酸盐的去除效率均达85％以上时，提高有机物和硫酸盐负荷，每次提高幅度为前一阶段运行负荷的20～30％，逐步加大有机物和硫酸盐负荷直到有机物负荷达到OLR＝3～7.5kgCOD/(m3·d)，硫酸盐负荷达到SLR＝0.5～2.0kgCOD/(m3·d)。
具体实施方式二：本实施方式所述生物强化菌液为从处理富含硫酸盐有机废水的活性污泥中分离筛选的硫酸盐还原菌扩培菌液，浓度为1010～1012cfu/ml。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式所述营养液由葡萄糖、硫酸钠、尿素和磷酸二氢钾组成，其中葡萄糖浓度为500mg/L、硫酸钠浓度为148mg/L、尿素浓度为27mg/L、磷酸二氢钾浓度为11mg/L；所述营养液中COD、SO4 2-、N、P的浓度比为200∶100∶5∶1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：如图1所示，应用厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置处理模拟含硫酸盐有机废水，填料区所用填料为悬挂型软性纤维束填料，纤维束填料以一定的间距固定于中心绳上，所有中心绳的两端均与固定架相连接，通过固定架将纤维束填料固定在厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置中，填料填充度为60％。所采用填料技术参数及适用水质参数如下表1和表2：
表1纤维束填料的主要技术参数
  链带直径(mm)   链带间距(mm)   链带行距/mm   比表面积(m2/m3)   空隙率(％)   成膜重量(kg/m3)   成品重量(kg/m3)   毛长(mm)
  40   80～100   200   6000～7000   ＞99   350～400   1～2.5   10～20
表2纤维束填料适用水质参数：
  COD(mg/L)   使用环境   BOD/COD   温度(℃)   耐酸碱性(pH)
  100～30000   好氧、兼氧、厌氧   ≥0.5   4～80℃   3～12
从处理富含硫酸盐有机废水的活性污泥中分离筛选硫酸盐还原菌(SRB)生物强化菌液，浓度为1010～1012cfu/ml，将生物强化菌液与填料按体积比1∶10在容器内进行混合，向装有生物强化菌液与填料的容器内加入营养液直到完全浸没填料，生物强化菌液与营养液充分混合形成混合液，然后通过投加碳酸氢钠调节混合液的碱度，碳酸氢钠浓度为500mg/L，混合液pH＝7.5，每3～4d更换一次混合液，直到填料上形成生物膜，挂膜过程中温度保持25～30℃；所述营养液由葡萄糖、硫酸钠、尿素和磷酸二氢钾组成，其中葡萄糖浓度为500mg/L，硫酸钠浓度为148mg/L，尿素浓度为27mg/L，磷酸二氢钾浓度为11mg/L；所述营养液中COD∶SO4 2-∶N∶P＝200∶100∶5∶1，向营养液中添加适量微量元素，微量元素由0.5H3BO3、0.5ZnCl2、0.5(NH4)6Mo7O24·4H2O、0.5NiCl·6H2O、0.5AlCl3·6H2O、5.0MnCl2·4H2O、0.5CoCl2·6H2O、1.0NaSeO3·5H2O、0.5CuSO4·5H2O、0.1刃天青、10FeSO4和5ml 37％HCl组成，单位为g/L，每1L营养液中投加微量元素的量为1ml。
填料硫酸盐还原菌(SRB)挂膜成功后，将填料放入填料区，污泥区直接接种松江啤酒厂的产甲烷颗粒污泥，接种体积为污泥床区的4/5，接种后污泥床区污泥浓度为36.27gVSS/L，MLVSS/MLSS＝0.77，将填料层与污泥床层组装完成后，开始启动厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置。
实施例1：
当进水COD＝5000mg/L，SO4 2-＝500mg/L时，控制以下运行参数；T＝25～30℃，Alk(碱度)＝1000mg/L，pH＝7.2，HRT＝1d，Vup＝2m/h，稳定运行60d后，出水TOC、SO4 2-的去除率分别为92％、98％左右，出水硫化物为125～135mg/L，SS＜50mg/L，污泥流失得到有效控制，保持了反应器的生物量，处理效果稳定。
实施例2：
当进水COD＝5000mg/L，SO4 2-＝1000mg/L时，控制以下运行参数；T＝25～30℃，Alk(碱度)＝1000mg/L，pH＝7.2，HRT＝1d，Vup＝2m/h，稳定运行60d后，出水TOC、SO4 2-的去除率分别为93％、98％左右，出水硫化物为175～195mg/L，SS＝50～70mg/L，保持了反应器的生物量，处理效果稳定。
实施例3：
当进水COD＝5000mg/L，SO4 2-＝1500mg/L时，控制以下运行参数；T＝25～30℃，Alk(碱度)＝1000mg/L，pH＝7.2，HRT＝1d，Vup＝2m/h，稳定运行60d后，出水TOC、SO4 2-的去除率分别为93％、98％左右，出水硫化物为280～310mg/L，SS＝50～70mg/L，保持了反应器的生物量，处理效果稳定。
实施例4：
当进水COD＝5000mg/L，SO4 2-＝2000mg/L时，控制以下运行参数；T＝25～30℃，Alk(碱度)＝1000mg/L，pH＝7.2，HRT＝1d，Vup＝2m/h，稳定运行60d后，出水TOC、SO4 2-的去除率分别为93％、95％左右，出水硫化物为440～470mg/L，SS＝50～70mg/L，保持了反应器的生物量，处理效果稳定。
工作原理：废水由进水管1通过布水装置2均匀流入污泥床区3，在污泥床区3内与微生物充分接触反应，再进入填料区4，未充分发生反应的基质在此处生物膜的作用下被去除，并且填料区4可以截留来自污泥床区3内冲刷出的细小絮体，吸附于填料上形成生物膜继续发挥作用，在水力剪切作用下剥落的老化生物膜回到污泥床区3；混合液进入过渡区5后，上升流速明显下降，开始泥水分离，在沉淀区6回流口处呈清晰泥水界面，在回流泵12的作用下，通过回流管11将混合液回流至反应区底部，根据废水中产气量、填料层和颗粒污泥床的体积比确定内循环回流比，控制运行中产生的絮状污泥回流量使其恰好通过回流口循环至反应区底部且不堵塞回流管11；混合液经三相分离器8分进行气、液、固分离后，气体在集气区7由出气管9排出，液体由出水口10排出，污泥由沉淀区6沉淀后自行返回反应区，温控仪13可以随时测得填料段4的温度，通过若干个取样口14可以在各个取样口14处取样。

Claims (2)

1.一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺，所述工艺是基于厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置来实现的，其特征在于所述工艺由以下步骤实现：
步骤一、将生物强化菌液与填料按体积比1∶10在容器内进行混合，生物强化菌液为从处理富含硫酸盐有机废水的活性污泥中分离筛选的硫酸盐还原菌扩培菌液，浓度为1010～1012cfu/ml，然后向装有生物强化菌液与填料的容器内加入营养液直到完全浸没填料，生物强化菌液与营养液充分混合形成混合液，然后向所述混合液中投加碳酸氢钠调节混合液的碱度，碳酸氢钠浓度为500mg/L，混合液的pH＝7.5，每3～4天更换一次混合液，直到填料上形成生物膜，挂膜过程中混合液的温度为25～30℃；
步骤二、将挂膜后的填料放入厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的填料区(4)中，填料区(4)内保持填料的填充度为60％～70％，厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的污泥床区(3)直接接种产甲烷活性为1.0～1.5kgCODCH4/(kgVSS·d)的颗粒污泥，接种体积为污泥床区(3)体积的4/5～9/10，将厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的填料区(4)与厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置的污泥床区(3)组装完成后，启动厌氧生物膜与颗粒污泥复合型装置；
步骤三、将进水COD浓度控制在2000～3000mg/L，硫酸盐浓度控制在500～600mg/L，水力停留时间为36h～48h，2～3天后，开启回流泵(12)，维持上升流速1.5～2m/h；当有机物和硫酸盐的去除效率均达85％以上时，提高有机物和硫酸盐负荷，每次提高幅度为前一阶段运行负荷的20～30％，逐步加大有机物和硫酸盐负荷直到有机物负荷达到3～7.5kgCOD/(m3·d)，硫酸盐负荷达到0.5～2.0kgCOD/(m3·d)。
2.根据权利要求1所述的一种处理含硫有机废水的生物膜与颗粒污泥复合型工艺，其特征在于：在步骤一中，所述营养液由葡萄糖、硫酸钠、尿素和磷酸二氢钾组成，其中葡萄糖浓度为500mg/L、硫酸钠浓度为148mg/L、尿素浓度为27mg/L、磷酸二氢钾浓度为11mg/L；所述营养液中COD∶SO4 2-∶N∶P＝200∶100∶5∶1。
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