CN106242082A - 一种生物菌种筛选及培养固化装置、方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物菌种筛选及培养固化装置、方法及应用。其中，该生物菌种筛选及培养固化装包括：预处理器，包括用于除去污水或污泥中杂质的处理部件及杂质排除口和含菌液体排出口；处理反应器，与预处理器的含菌液体排出口相连通，包括用于培养兼性硝化菌的AR1室和用于培养兼性碳化菌的AR2室以及菌种分离排放管和出泥室；培养室，与处理反应器的菌种分离排放管相连通，内部设置有微生物培养基；以及固化器，用于将培养室中培养出的菌种提浓固化。采用本发明，可以驯化出高效处理煤制烯烃项目MTO装置污水的生物菌种，在污水处理系统受到恶劣水冲击时适量投加高效菌剂增效，可以降低或避免对污水处理系统的冲击。

Description

一种生物菌种筛选及培养固化装置、方法及应用

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种生物菌种筛选及培养固化装置、方法及应用。

背景技术

中国神华煤制油化工有限公司包头煤制烯烃项目，是目前国内外正在稳定运行的最大的煤制烯烃项目。项目建设规模为：180万吨/年煤制甲醇、60万吨/年甲醇制烯烃、30万吨/年聚乙烯、30万吨/年聚丙烯、4套6万立方米/小时空分制氧、3套480吨/小时蒸发量的热电站以及辅助生产设施和公用工程等，是世界上对煤制烯烃工艺路线进行工业化、商业化运营的首次成功实践。

污水处理装置负责处理全厂的生产污水及污染雨水、生活污水等，处理后的出水送至回用水装置深度处理后回用于生产。污水处理装置接纳的污水包括气化、净化、甲醇制烯烃、烯烃分离、聚乙烯、聚丙烯、硫回收、甲醇、火炬等装置生产污水及全厂地面冲洗水、污染雨水、生活污水等。

A/O(Anoxic/Oxic)生化系统自投运以来，经常受到上游来水冲击的影响，尤其是受到严重或连续冲击后，生化系统恢复较慢。针对A/O系统运行频繁出现的问题，装置虽制定出一些控制措施，降低生化系统受冲击程度，尽可能地保证A/O系统出水水质，但由于现有工艺及设备设施的制约，所采取措施后的效果并不理想。尤其是MTO(甲醇制烯烃)装置污水是世界首套工业化装置产生的废水，成分复杂，且含有无法定性和定量分析、或不能及时监测到的有毒有害物质，导致活性污泥中毒过深，对生化系统恢复影响很大。

每次冲击后造成大量难以适应水质波动的活性污泥生物菌种死亡或失活，需要大量外购菌剂增效，补充处理污水中有效菌群的不足和增强其活性。但是，成本较高并且需要一定时间的活化过程。

发明内容

本发明旨在提供一种生物菌种筛选及培养固化装置、方法及应用，以提高煤制烯烃MTO污水生化污泥处理系统受到恶劣水冲击时的恢复能力。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种生物菌种筛选及培养固化装置。该生物菌种筛选及培养固化装包括：预处理器，包括用于除去污水或污泥中杂质的处理部件及杂质排除口和含菌液体排出口；处理反应器，与预处理器的含菌液体排出口相连通，包括用于培养兼性硝化菌的AR1室和用于培养兼性碳化菌的AR2室以及菌种分离排放管和出泥室；培养室，与处理反应器的菌种分离排放管相连通，内部设置有微生物培养基；以及固化器，用于将培养室中培养出的菌种提浓固化。

进一步地，预处理器内用于除去污水或污泥中杂质的处理部件为放置有絮凝剂的、且具有圆锥形底部的部件，预处理器的杂质排除口与处理部件的圆锥形底部连通。

进一步地，AR1室与AR2室循环连通，AR1室内设置有推流器及倒流装置，AR2室内设置有溶解氧供给器及倒流装置。

进一步地，预处理器的含菌液体排出口与处理反应器的AR1室的菌液入口通过折流板相连通。

进一步地，培养室内设置有回流装置。

进一步地，固化器内设置有重力浓缩装置及脱水固化装置。

根据本发明的另一个方面，提供一种生物菌种筛选及培养固化的方法。该方法包括以下步骤：S1，预处理步骤，除去污水或污泥中杂质，得到含菌液体；S2，处理步骤，将含菌液体分别进行兼性硝化菌和兼性碳化菌的培养，得到土著菌液；S3，将土著菌液放入微生物培养基中进行培养；以及S4，将S3得到的土著菌液及微生物培养基的混合物进行提浓固化。

进一步地，S1中包括采用絮凝剂对杂质进行絮凝后进行沉淀并去除。

进一步地，兼性硝化菌在厌氧的条件下进行培养，兼性碳化菌在好氧的条件下进行培养，兼性硝化菌和兼性碳化菌分时间段循环培养。

进一步地，微生物培养基包括水和配料，水和配料的质量比为10～20:1，配料包括质量比为2～5：1～3：80～120：1～3：100～300：10～30：4～10的二甲苯：黄油抑制剂：柴油：蜡质：甲醇或葡萄糖：尿素：磷酸二氢钠。

进一步地，S3中，土著菌液与微生物培养基的质量比为1:1。

进一步地，在培养之前，采用硫酸钙和氯化钠将土著菌液与微生物培养基的混合物的电导率调至4000～5000μS/cm，PH调至6～9，优选7.9～8.5。

进一步地，培养室内的微生物培养基通过以下步骤制备得到：将二甲苯、黄油抑制剂、柴油、蜡质、甲醇、尿素及磷酸二氢钠放入水中在33～39℃条件下搅拌混合大于8小时。

进一步地，S1中，污泥的泥龄为20～30天，污泥浓度为5000～10000mg/L。

进一步地，土著菌液在15℃～35℃温度条件下进行培养。

根据本发明的再一个方面，提供一种生物菌种筛选及培养固化装置在煤制烯烃污水生化污泥处理系统中的应用。

进一步地，该应用包括以下步骤：S1，取二甲苯柴油洗塔以及系统波动期间的极恶劣水利用生物菌种筛选及培养固化装置驯化出并保存生物菌种；以及S2，在煤制烯烃污水生化污泥处理系统受到恶劣水冲击时，向煤制烯烃污水生化污泥处理系统中投加S1中得到的生物菌种。

采用本发明的生物菌种筛选及培养固化装置或方法，可以驯化出高效处理煤制烯烃项目MTO装置污水的生物菌种，再通过其中的固化装置进行有效保存。在污水处理系统受到恶劣水冲击时适量投加高效菌剂增效，可以降低或避免对污水处理系统的冲击。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例1的生物菌种筛选及培养固化装置及流程示意图；

图2示出了实施例1中MTO净化水洗塔带油情况；以及

图3示出了向污水生化系统中投加实施例1驯化出的生物菌种后出水COD的情况。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明中“极恶劣水”是指煤制烯烃项目MTO碱洗塔在二甲苯和柴油洗塔情况下排放的高毒性(造成水生物死亡)、含有极难生物降解的污染物的污水。

本发明针对煤制烯烃项目MTO装置周期性污水水质的变化及特性，可以取上游装置在二甲苯柴油洗塔以及系统波动期间的极恶劣水，作为培养驯化生化污泥有效生物菌种的水源，利用生物菌种筛选及培养固化装置驯化出高效生物菌种，再通过其中的固化装置进行有效保存。在污水处理系统受到恶劣水冲击时适量投加高效菌剂增效，降低或避免对污水处理系统的冲击。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种生物菌种筛选及培养固化装置。该生物菌种筛选及培养固化装置包括：预处理器，包括用于除去污水或污泥中杂质的处理部件及杂质排除口和含菌液体排出口；处理反应器，与预处理器的含菌液体排出口相连通，包括用于培养兼性硝化菌的AR1室和用于培养兼性碳化菌的AR2室以及菌种分离排放管和出泥室；培养室，与处理反应器的菌种分离排放管相连通，内部设置有微生物培养基；以及固化器，用于将培养室中培养出的菌种提浓固化。

采用本发明的生物菌种筛选及培养固化装置，可以驯化出高效处理煤制烯烃项目MTO装置污水的生物菌种，再通过其中的固化装置进行有效保存。在污水处理系统受到恶劣水冲击时适量投加高效菌剂增效，可以降低或避免对污水处理系统的冲击。

根据本发明一种典型的实施方式，预处理器内用于除去污水或污泥中杂质的处理部件为放置有絮凝剂的、且具有圆锥形底部的部件，预处理器的杂质排除口与处理部件的圆锥形底部连通。采用该技术手段，可以有效的除去污水或污泥中的杂质。

优选的，AR1室与AR2室循环连通，AR1室内设置有推流器及倒流装置，AR2室内设置有溶解氧供给器及倒流装置。预处理器的含菌液体排出口与处理反应器的AR1室的菌液入口通过折流板相连通。其中，AR1室主要用于培养兼性硝化菌，AR2室主要用于培养兼性碳化菌。为了使菌种得到更好的培养，培养室内设置有回流装置。

优选的，固化器内设置有重力浓缩装置及脱水固化装置。根据本发明一种典型的实施方式，提供一种生物菌种筛选及培养固化的方法。该方法包括以下步骤：S1，预处理步骤，除去污水或污泥中杂质，得到含菌液体；S2，处理步骤，将含菌液体分别进行兼性硝化菌和兼性碳化菌的培养，得到土著菌液；S3，将土著菌液放入微生物培养基中进行培养；以及S4，将S3得到的土著菌液及微生物培养基的混合物进行提浓固化。

采用本发明的生物菌种筛选及培养固化方法，可以驯化出高效处理煤制烯烃项目MTO装置污水的生物菌种，再通过其中的固化装置进行有效保存。在污水处理系统受到恶劣水冲击时适量投加高效菌剂增效，可以降低或避免对污水处理系统的冲击。

优选的，S1中包括采用絮凝剂对杂质进行絮凝后进行沉淀并去除。采用该技术手段，可以有效的除去污水或污泥中的杂质。

优选的，兼性硝化菌在厌氧的条件下进行培养，兼性碳化菌在好氧的条件下进行培养，兼性硝化菌和兼性碳化菌分时间段循环培养。

根据本发明一种典型的实施方式，培养室内的微生物培养基包括水和配料，配料包括质量比为2～5：1～3：80～120：1～3：100～300：10～30：4～10的二甲苯：黄油抑制剂：柴油：蜡质：甲醇或葡萄糖：尿素(有效氮46.7％)：磷酸二氢钠(有效磷26％)。优选的，所述S3中，土著菌液与微生物培养基的质量比为1:1。优选的，在培养之前，采用硫酸钙和氯化钠将土著菌液与微生物培养基的混合物的电导率调至4000～5000μS/cm，PH调至6～9，优选7.9～8.5，此种条件下有利于土著菌的培养，其中，电导率的调节有利于维持有利于土著菌生长的渗透压。

根据本发明一种典型的实施方式，培养室内的微生物培养基通过以下步骤制备得到：将二甲苯、黄油抑制剂、柴油、蜡质、甲醇或葡萄糖、尿素及磷酸二氢钠放入水中在33～39℃条件下搅拌混合大于8小时。生物菌种对恶劣的“极端环境”具有高等生物所无法比拟的惊人的适应力。生物菌种的食谱非常广泛，凡是动植物能利用的营养，生物菌种都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，生物菌种照样可以视为美味佳肴。生物菌种需要特定的环境条件和营养物质才能生活，通过营养物质和环境条件可以定向激活有用生物菌种，抑制有害生物菌种，也可以降低生物菌种失控的风险。

优选的，S1中，污泥的泥龄为20～30天，污泥浓度为5000～10000mg/L，此时，原生微生物、后生微生物、丝状菌、菌胶团和自由水状态良好分布均匀。土著菌液在15℃～35℃温度条件下进行培养。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种生物菌种筛选及培养固化装置在煤制烯烃污水生化污泥处理系统中的应用。

优选的，包括以下步骤：S1，取二甲苯柴油洗塔以及系统波动期间的极恶劣水利用生物菌种筛选及培养固化装置驯化出并保存生物菌种；以及S2，在煤制烯烃污水生化污泥处理系统受到恶劣水冲击时，向煤制烯烃污水生化污泥处理系统中投加S1中得到的生物菌种。

下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1

如图1所示，本实施例的生物菌种筛选及培养固化装置包括用于除去污水或污泥中杂质的预处理器10、处理反应器20、培养室30以及用于将培养室中培养出的菌种提浓固化的固化器40。MTO废水缓冲罐100中的废水进入预处理器10预处理后除去污水或污泥中杂质，得到含菌液体；土著菌液进入培养室30进行培养；得到的土著菌液及微生物培养基的混合物进入固化器40提浓固化，得到含有有效生物菌种的成品箱60。在本实施例中，处理器上部设置有氧传感器21，固化器上部设置有温湿传感器41，氧传感器21通过第一在线监控51，温湿传感器41通过第二在线监控52由人机界面分析系统70控制。

在本实施例中涉及的微生物培养基配方及比例详见表1。

表1

在本实施例中如下表2：PF1-3表示表1中的不同配方培养基；时间表示驯化的时长；AR驯化室(处理反应器)出水COD表示驯化后的结果指标详见下表2。

表2

从上述实践数据可以证明，第一，配方的不同需要培养基中生化反应适应的时间不同，MTO级生物菌种产生的时间有差异，降解能力有区别；第二，通过该配方PF-1、2、3，可以驯化培养出处理MTO污水有效的生物菌种。

本实施例驯化出的高效处理煤制烯烃项目MTO装置污水的生物菌种，在污水处理系统受到恶劣水冲击时适量投加高效菌剂增效，均可以将MTO装置排放的二甲苯、柴油等恶劣污水的COD降解至50mg/L以下，从而可以降低或避免对污水处理系统的冲击。

下面是一个具体实例：在生产过程中，MTO净化水带油和二甲苯进事故池，否则进调节池。图2显示了MTO净化水洗塔带油情况，从图2中看出MTO净化水带油和二甲苯洗塔的工况，占到总运行工况的76％，且该股水全部进入污水生化系统。

图3示出了向污水生化系统中投加本实施例(PF-1)驯化出的生物菌种，出水COD的情况。从图3可以看出MTO装置排放的二甲苯、柴油等恶劣污水的COD降解至50mg/L以下。从而说明本发明驯化出来的菌种可以降低或避免对污水处理系统的冲击。

以上所述仅为本发明及发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种生物菌种筛选及培养固化装置，其特征在于，包括：

预处理器，包括用于除去污水或污泥中杂质的处理部件及杂质排除口和含菌液体排出口；

处理反应器，与所述预处理器的含菌液体排出口相连通，包括用于培养兼性硝化菌的AR1室和用于培养兼性碳化菌的AR2室以及菌种分离排放管和出泥室；

培养室，与所述处理反应器的菌种分离排放管相连通，内部设置有微生物培养基；以及

固化器，用于将所述培养室中培养出的菌种提浓固化。

2.根据权利要求1所述的生物菌种筛选及培养固化装置，其特征在于，所述预处理器内用于除去污水或污泥中杂质的所述处理部件为放置有絮凝剂的、且具有圆锥形底部的部件，所述预处理器的杂质排除口与所述处理部件的圆锥形底部连通。

3.根据权利要求1所述的生物菌种筛选及培养固化装置，其特征在于，所述AR1室与所述AR2室循环连通，所述AR1室内设置有推流器及倒流装置，所述AR2室内设置有溶解氧供给器及倒流装置。

4.根据权利要求3所述的生物菌种筛选及培养固化装置，其特征在于，所述预处理器的含菌液体排出口与所述处理反应器的AR1室的菌液入口通过折流板相连通。

5.根据权利要求1所述的生物菌种筛选及培养固化装置，其特征在于，所述培养室内设置有回流装置。

6.根据权利要求1所述的生物菌种筛选及培养固化装置，其特征在于，所述固化器内设置有重力浓缩装置及脱水固化装置。

7.一种生物菌种筛选及培养固化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，预处理步骤，除去污水或污泥中杂质，得到含菌液体；

S2，处理步骤，将所述含菌液体分别进行兼性硝化菌和兼性碳化菌的培养，得到土著菌液；

S3，将所述土著菌液放入微生物培养基中进行培养；以及

S4，将所述S3得到的土著菌液及微生物培养基的混合物进行提浓固化。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S1中包括采用絮凝剂对所述杂质进行絮凝后进行沉淀并去除。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述兼性硝化菌在厌氧的条件下进行培养，所述兼性碳化菌在好氧的条件下进行培养，所述兼性硝化菌和所述兼性碳化菌分时间段循环培养。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微生物培养基包括水和配料，所述水和配料的质量比为10～20:1，所述配料包括质量比为2～5：1～3：80～120：1～3：100～300：10～30：4～10的二甲苯：黄油抑制剂：柴油：蜡质：甲醇或葡萄糖：尿素：磷酸二氢钠。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述S3中，所述土著菌液与所述微生物培养基的质量比为1:1。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在培养之前，采用硫酸钙和氯化钠将所述土著菌液与微生物培养基的混合物的电导率调至4000～5000μS/cm，PH调至6～9，优选7.9～8.5。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述培养室内的微生物培养基通过以下步骤制备得到：将二甲苯、黄油抑制剂、柴油、蜡质、甲醇、尿素及磷酸二氢钠放入水中在33～39℃条件下搅拌混合大于8小时。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述S1中，所述污泥的泥龄为20～30天，污泥浓度为5000～10000mg/L。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述土著菌液在15℃～35℃温度条件下进行培养。

16.一种如权利要求1至6中任一项所述的生物菌种筛选及培养固化装置在煤制烯烃污水生化污泥处理系统中的应用。

17.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

S1，取二甲苯柴油洗塔以及系统波动期间的极恶劣水利用所述生物菌种筛选及培养固化装置驯化出并保存生物菌种；以及

S2，在所述煤制烯烃污水生化污泥处理系统受到恶劣水冲击时，向所述煤制烯烃污水生化污泥处理系统中投加所述S1中得到的生物菌种。