CN102452719A

CN102452719A - 一种提高活性污泥活性的复合微量元素营养剂的制备方法

Info

Publication number: CN102452719A
Application number: CN2010105303356A
Authority: CN
Inventors: 陈凯华; 幸赟
Original assignee: BEIJING BHT ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Beauty Environmental Protection Technology (beijing) Co Ltd
Current assignee: BEIJING BHT ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Beauty Environmental Protection Technology (beijing) Co Ltd
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-16

Abstract

本发明公开了一种能够提高处理单一废水污水处理装置中活性污泥活性的复合微量元素营养剂的制备方法。它以硫酸锌、硫酸铜、氯化镍、硼酸、氯化钴、氯化锰、钼酸钠和硒酸钠为主要原料，通过蛋白质的水解反应和金属元素的螯合反应，采用有机和无机复合酸，形成有机酸与氨基酸复合的螯合物。根据不同行业排放的污水水质的不同及不同的污水生化处理方式，可选配不同浓度的微量元素盐进行螯合。本发明的为内含多种能促进微生物新陈代谢及酶活性的微量元素的螯合物。

Description

一种提高活性污泥活性的复合微量元素营养剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合微量元素营养剂的制备方法，尤其涉及一种提高处理单一废水活性污泥活性的复合微量元素营养剂的制备方法，属于水处理领域。

背景技术

生物污水处理工艺称为活性污泥法。活性污泥法可以分为好氧法和厌氧法等。其运行原理是利用微生物的代谢作用来处理废水中有机污染物，因而在生物处理设施的运行中必须创造出微生物适宜的环境与营养条件，在以往的废水厌氧生物处理研究中，人们多关注温度、pH值、毒性等条件，营养方面，也多只关注N、P、Ca、Mg及Fe的营养需求，而常常忽视了Zn、Cu、Ni、B、Co、Mn、Mo和Se等微量元素，在这些元素中，尤以微量金属元素Zn、Co、Ni 更为重要。

研究表明，锌曾被誉为“生命之花，它是维持有机体正常生长发育、新陈代谢的重要物质；铜至少存在于30多种酶中，作为氧化还原催化剂；镍是某些低等生物和植物的必需微量营养元素之一；硼具有一定的维持细胞膜功能稳定的作用；在厌氧消化产甲烷的过程中，以充足量和生物学有效形式存在的微量金属元素钴不仅有利于产甲烷过程和微生物细胞的合成，还可促进酶合成或激活在生化反应中起催化作用的酶；锰参与细菌超氧化物歧化酶的活动，也是一些酶的辅助因子，锰离子能够加大细胞膜的渗透性，从而加快营养物质的吸收速度；钼是固氮酶、硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶和亚硫酸氧化酶等多种酶的重要组成成分，参与和影响机体内蛋白质、脂肪、含硫氨基酸和核酸的代谢，是微生物营养中必需的微量元素，对微生物的新陈代谢和遗传起着重要的作用。

对于一些水源单一或行业、地区特征明显的的生化污水处理系统，如化工污水、纺织印染废水以及表征为地区和行业性元素缺乏的污水处理系统，其微生物活性受到单一微量元素或多种微量元素的限制，去除有机污染物或脱氮除磷效果不佳，需要有针对性的额外添加部分或多种微量元素。

发明内容

一种能够提高处理单一废水污水处理装置中活性污泥活性的复合微量元素营养剂的制备方法，主要包括：蛋白质的复合催化水解、有机酸-氨基酸与微量元素的螯合反应。

将动物角蛋白和豆粕粉化，过筛去除颗粒杂质，和水按照固液质量比1~2（最优值为1.5）溶解，并高速搅拌1~2h，搅拌速率为300~600rpm（最优值为500rpm），充分分散并乳化后加入到20~45%（最优为30%）的无机酸中，无机酸可为盐酸或硫酸等强酸，在通常大气压下将混合液加热到100~115℃（最优为105~110℃），并保持恒沸6~10小时（最优8~9h）进行水解，得到水解液。将水解液静置冷却到50~65℃（最优为55℃）时加入碱性物质进行中和，碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠或氨水，优选氢氧化钾，中和至pH值4.5~5.5（最优值为5.0），将中和后的混合液进行过滤，去除沉淀的杂质得到氨基酸原液。将氨基酸原液进行减压加热浓缩，浓缩到原液量的1/3~1/2，部分盐分析出，将浓缩液冷却到室温进行过滤，滤去盐分得到提纯的氨基酸母液。在提纯的氨基酸母液中加入配比好的微量元素盐，加入量为母液质量的10~15%（优选12.5%），并在70~90℃（优选80℃）下螯合3~5小时（优选5小时），制得复合微量元素营养液。氨基酸螯合的微量元素液可进一步蒸发浓缩制得乳液或经喷雾干燥处理后制得粉末制品。

所投加的微量元素盐中各成分的质量百分比如下表：

序号	成分	质量百分比
			1	ZnSO₄??7H₂O	18.35%
2	CuSO₄??5H₂O	9.17%
			3	NiCl₂??6H₂O	7.34%
4	H₃BO₃	0.92%
			5	CoCl₂??6H₂O	9.17%
6	MnCl₂??4H₂O	36.70%
			7	NaMoO₄??2H₂O	9.17%
8	Na₂SeO₄??10H₂O	9.17%

如无条件分离提纯氨基酸母液，也可用市购氨基酸直接配置。可选用的氨基酸为：丙氨酸、门冬氨酸、门冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、赖氨酸、组氨酸、甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸或鸟氨酸、或其组合、或其形成的小分子肽链。

该复合微量元素营养剂使用时可以在生化反应池进水端直接投撒，也可用溶药罐溶解稀释后计量投加，也可就地利用现场的碱罐或磷酸盐加药罐进行共溶投加。

1. 粉剂投加时，投加量为反应池内活性污泥量的1/2000~1/5000，投加频次为3~6次/污泥龄；如生化反应器污泥浓度为4g/L，反应池有效容积为5000m³，则有活性污泥20000kg，其污泥龄为16d，若选择投加量为反应池内活性污泥量的1/2000，则每次投加量为10kg，投加频次为4次/污泥龄，则每4天投加一次，每次投加10kg。

2. 乳液投加时，投加量为反应池内活性污泥量的1/500~1/1250，投加频次为3~6次/污泥龄；

3. 利用现场碱罐或磷酸盐加药罐进行共溶投加时，粉剂按照浓度为5%~10%溶解后投加，乳液稀释5~10倍进行投加，投加量计算可参照1、2，可以间歇投加也可连续投加。

实施案例1

将500kg动物角蛋白和500kg豆粕粉化，过筛去除颗粒杂质约得粉剂900kg，和600kg水按照固液质量比1.5溶解，并在反应釜内高速搅拌2h，搅拌速率为500rpm，充分分散并乳化后加入到1200kg浓度为31.5%的盐酸中，并不断搅拌，搅拌强度为300rpm，在通常大气压下将混合液加热到110℃，并保持恒沸8小时进行水解，得到水解液。将水解液静置冷却到55℃时加入氢氧化钾进行中和至pH值5.0，将中和后的混合液进行过滤，去除沉淀的杂质得到氨基酸原液。将氨基酸原液进行减压加热浓缩，部分盐分析出，将浓缩液冷却到室温进行过滤，滤去盐分得到提纯的氨基酸母液。在提纯的氨基酸母液中加入配比好的微量元素盐，加入量为1000kg，并在80℃下螯合5小时，制得复合微量元素营养液。氨基酸螯合的微量元素液经喷雾干燥处理后制得氨基酸螯合复合微量元素营养剂粉末制品。该复合微量元素营养剂粉末制品中Zn、Cu、Ni、B、Co、Mn、Mo和Se质量浓度占12.3%。

某化工污水处理厂为处理甲醇废水，其来水比较单一，微量元素缺乏。将制得的粉剂直接投撒到生化反应器的进水端，投加量为反应器内活性污泥量的1/2000，该活性污泥生化反应器内约有活性污泥20t，投加量为10kg/次，投加频次按照污泥龄来计算，其污泥龄为15天，每5天投加一次，每次投加量为10kg。

投撒前后其生化段处理效果见下表：

时段	COD/（mg/L）	氨氮/（mg/L）	甲醇/（mg/L）
				进水	1500~1800	50~100	700~800
未投加	200~300	15~40	50~100
				连续投加30d后	100~200	10~30	25~100
连续投加60d后	<100	<15	<20
				连续投加90d后	<100	<10	<10

实施案例2

将500kg市购氨基酸粉末（主要成分为支链氨基酸）搅拌溶解并加入配比好的微量元素盐，加入量为500kg，并在80℃下螯合6小时，制得复合微量元素营养液。氨基酸螯合的微量元素液经蒸发浓缩处理后制得氨基酸螯合复合微量元素营养剂乳液。该复合微量元素营养乳液中Zn、Cu、Ni、B、Co、Mn、Mo和Se质量浓度占3.75%。

某污水处理厂为处理丙烯腈生产车间废水，其来水比较单一，微量元素缺乏。将制得的粉剂直接投撒到生化反应器的进水端，投加量为反应器内活性污泥量的1/1000，该活性污泥生化反应器内约有活性污泥10t，投加量为10kg/次，投加频次按照污泥龄来计算，其污泥龄为45天，每15天投加一次，每次投加量为10kg。

投撒前后其生化段处理效果见下表：

时段	COD/（mg/L）	氨氮/（mg/L）	氰化物/（mg/L）
				进水	800~1000	200~300	5~10
未投加	200~300	50~100	1~2
				连续投加30d后	100~200	20~50	未检出
连续投加60d后	100~200	20~50	未检出
				连续投加90d后	<150	<20	未检出

Claims

1.一种能够提高处理单一废水污水处理装置中活性污泥活性的复合微量元素营养剂的制备方法，主要包括：蛋白质的复合催化水解、有机酸-氨基酸与金属元素的螯合反应，其特征在于将动植物蛋白原料按比例加入到一定浓度的无机酸中，在通常大气压下加热到恒沸水解；得到的水解液冷却并加入碱性物质中和，过滤去除杂质并得到氨基酸原液；将氨基酸原液浓缩脱盐，过滤后得到提纯的氨基酸母液；在氨基酸母液中依次加入微量元素盐，并加热进行螯合反应，制得所需复合微量元素营养剂。

2.根据权利要求1所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于氨基酸螯合的微量元素液经喷雾干燥处理后制得氨基酸螯合复合微量元素营养剂粉末制品。

3.根据权利要求1所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于将动植物蛋白原料按固液质量比1~2加入到浓度为20~45%的盐酸或硫酸中，在通常大气压下于100~115℃恒沸水解6~10小时。

4.根据权利要求1所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于恒沸水解后的水解液需冷却到50~65℃，并加入碱性物质中和至pH值4.5~5.5，过滤去除杂质得到氨基酸原液。

5.根据权利要求1所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于氨基酸原液加热浓缩到原液量的1/3~1/2，过滤去除盐结晶得到提纯的氨基酸母液。

6.根据权利要求1所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于在提纯的氨基酸母液中加入质量为母液质量10~15%的微量元素盐，加热并保持温度70~90℃进行螯合反应3~5小时，制得所需复合微量元素营养剂。

7.根据权利要求3所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于动物蛋白采用动物角蛋白，植物蛋白采用豆粕。

8.根据权利要求4所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于加入的碱性物质可以为氢氧化钾、氢氧化钠或氨水。

9.根据权利要求6所述复合微量元素营养剂的制备方法，其特征在于加入的微量元素盐为硫酸锌、硫酸铜、氯化镍、硼酸、氯化钴、氯化锰、钼酸钠和硒酸钠。