CN108314184A

CN108314184A - 一种促进厌氧反应器启动的方法

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Publication number: CN108314184A
Application number: CN201810224848.0A
Authority: CN
Inventors: 花铭; 孙得胜; 潘丙才; 郭琼; 鹿时雨; 张炜铭; 吕路
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2018-07-24
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: CN108314184B

Abstract

本发明提供了一种促进厌氧反应器启动的方法，属于废水厌氧生物处理领域，所述方法包括以下步骤：步骤(1)、将导电微粒分散液与厌氧活性污泥混合培养，制备复合厌氧活性污泥；步骤(2)、将所述步骤(1)制得复合厌氧活性污泥以5～15gVSS/L浓度接种到厌氧反应器，强化反应器启动；所述导电纳米颗粒为具备导电性无生物毒性的材料。该方法将导电纳米材料与厌氧污水处理系统中的细菌复合，强化厌氧细菌代谢，导电微粒的引入有效提高厌氧反应器应对高有机负荷能力，增强反应器启动过程中的稳定性，促进反应器启动。

Description

一种促进厌氧反应器启动的方法

技术领域

本发明属于废水厌氧生物处理领域，具体地，涉及一种利用导电微粒促进厌氧反应器启动的方法。

背景技术

厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的技术，又称为厌氧消化。由于该技术能耗低，剩余污泥产量少，并可回收生物质能(甲烷)，在废水处理中得到了广泛关注与应用。然而，由于厌氧活性污泥中厌氧菌世代周期长，且对环境变化敏感，因而厌氧反应器启动周期长，通常需3～8个月。并且在厌氧反应器的启动过程中，反应器运行状态易受水质、水量波动的影响，在高有机负荷下，易造成挥发性脂肪酸(VFA)累积，导致pH下降，对反应器中厌氧微生物代谢产生毒害作用，影响反应器启动。因此，厌氧反应器启动时间长是制约厌氧生物处理技术经济性的重要因素。

常见的促进厌氧反应器启动的方法有：1)优化反应器结构及运行参数；2)投加填料；3)投加化学药剂；4)添加生物酶、菌剂等。

研究发现对现有反应器结构及运行参数进行优化，如在现有厌氧反应器中增加出水循环，可以提高反应器传质速率、优化水利条件，进而促进厌氧反应器启动。如中国专利申请号CN201420485728.3，公告日为2015.01.21的申请案公布了一种可快速启动的IC厌氧反应器的方法，该申请案包括罐体以及分别位于罐体底部、中部、上部和顶部的布水系统、集气器、三相分离器和气液分离器，罐体在集气器的下方形成下反应室，在集气器和三相分离器间形成上反应室，集气器上设有若干提升管，各提升管自集气器穿过三相分离器连接至气液分离器，提升管包括口径不同的主管和副管，主管的口径大于副管的口径，各主管上均装有调节阀门，三相分离器和气液分离器通过集气管连接。启动时，使用副管，然后打开主管。实现快速启动的同时，又可使IC厌氧反应器适应高有机负荷情况运行，使其在低、高有机负荷情况下，都能够稳定高效运行，适应范围大，节省调试时的外动力、循环设备和能耗。

另一方面，通过污泥回流、接种沉降性能好的颗粒污泥、投加填料可提高厌氧反应器内微生物量，提高反应器有机物消化速率，促进厌氧反应器启动。然而，污泥回流需增加额外污泥回流设备，增加建设成本和运行费用，不利于推广。

中国专利申请号CN201110133944.2，公告日为2013.01.23的申请案公布了一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法，该申请案的方法通过定时向使用非厌氧氨氧化污泥(如硝化污泥、反硝化污泥、产甲烷污泥等)启动厌氧氨氧化工艺的反应器中投加少量富集培养成功的厌氧氨氧化污泥为反应器提供某些生长因子，改善厌氧氨氧化工艺的启动条件，并能够增加部分菌源加快反应器污泥中厌氧氨氧化菌的富集；在此基础上及时调整基质浓度及水力停留时间以避免基质缺乏并加快厌氧氨氧化菌的生长及污泥的颗粒化进程，大大缩短了厌氧氨氧化反应器的启动时间；然而对于以有机碳为处理对象的厌氧反应器接种颗粒污泥启动所需污泥量大，通常为反应器有效容积的1/3，由于污泥价格较高，启动成本较高。

中国专利申请号CN201610394147.2，公告日为2016.08.17的申请案公布了一种低浓度厌氧反应器快速启动方法，其通过向折板厌氧反应器投加粉末活性炭，以自然挂膜的方式促进厌氧反应器启动，具有挂膜速度快，厌氧生物膜对反应器内环境适应能力强、不易脱落的优点。其主要原理在于利用粉末活性炭比表面积大、孔隙率高形成的高物理吸附能力，加速菌胶团形成，固定微生物，防止污泥流失从而使装置快速启动；但此技术应用于低浓度厌氧反应器的启动，在高浓度废水的厌氧处理中，因有机负荷高、水质波动大，需要较高的生物量，生物膜法较难应用。通过化学药剂或生物酶、菌剂等改善微生物代谢环境、优化菌群结构，进而提高微生物代谢活性，增强处理系统稳定性，同样是促进厌氧反应器启动的有效途径，但持续时间较短，费用昂贵。

中国专利申请号CN201110315990.4，公告日为2012.02.08的申请案公布了一种快速启动厌氧氨氧化反应器的方法，该申请案的方法采用上流式厌氧污泥床反应器，步骤如下：将厌氧消化污泥和污水处理厂二沉池污泥组成的混合污泥加入反应器中，然后加入直径为3～5mm，比表面积为14.0～31.2m²/g，密度为750kg/m³，容积密度为520kg/m³的竹炭颗粒，在密闭遮光条件下，将模拟废水输入反应器进行连续培养启动，操作条件为：维持反应器温度25～35℃，废水pH 7.0～8.0，水力停留时间为24～48小时，模拟废水氨氮和亚硝氮浓度比为1：1.0～1.5。该方法应用方便、成本低，可大大缩短厌氧氨氧化反应器的启动时间，对低碳氮比废水具有广阔的应用前景。该申请案的方法以直径3～5mm的竹炭作为污泥载体，为厌氧氨氧化微生物提供大量的附着位点，提高微生物负载量，促进反应器厌氧氨氧化菌的生长和截留。然而其公布的技术应用低碳氮比废水处理中富集厌氧氨氧化微生物，处理对象为废水中的氮，在高有机负荷废水处理中应用存在一定的局限性。

基于现有技术的缺陷，亟需开发一种成本低廉、启动过程中不易受其他因素影响、可适用于高有机负荷的促进厌氧反应器启动方法。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对于现有技术中厌氧反应器启动周期长，启动过程中运行状态易受水质、水量、水温波动的影响等问题，本发明旨在提供一种利用自然界中广泛存在的、环境友好的导电材料与厌氧活性污泥复合的方式以提高厌氧反应器有机负荷耐受力，促进厌氧反应器的启动方法。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种促进厌氧反应器启动的方法，所述方法利用导电微粒促进反应器启动。所述方法利用导电微粒提高厌氧反应器有机负荷耐受力，提高反应器启动过程中稳定性，从而促进厌氧反应器启动。

作为本发明更进一步的改进，所述导电微粒为微米或纳米导电颗粒。

作为本发明更进一步的改进，所述导电微粒为四氧化三铁纳米或微米颗粒。

作为本发明更进一步的改进，所述方法包括如下步骤：

步骤(1)、制备导电微粒复合厌氧活性污泥；

步骤(2)、将所述步骤(1)制备的复合厌氧活性污泥以5～15gVSS/L的体积浓度接种到厌氧反应器，进行厌氧反应器启动。

作为本发明更进一步的改进，步骤(2)中以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制培养液，启动厌氧反应器。

作为本发明更进一步的改进，所述的步骤(1)中，导电微粒复合厌氧活性污泥制备步骤为：

步骤a)、将所述的导电微粒加入到去离子水中超声分散，制备导电微粒分散溶液；

步骤b)、将步骤a)中的制备的导电微粒分散溶液加入到厌氧活性污泥中，搅拌24h。

作为本发明更进一步的改进，步骤a)中，将四氧化三铁纳米颗粒加入去离子水中，超声分散30min，功率200W，所述的去离子水温度不超过40℃，制备纳米四氧化三铁分散液。

作为本发明更进一步的改进，步骤b)中，将步骤a)中制备的纳米四氧化三铁分散液加入到厌氧活性污泥中，机械搅拌培养24h，搅拌速度100rpm进行厌氧培养；制备纳米四氧化三铁复合厌氧活性污泥。

作为本发明更进一步的改进，所述的纳米四氧化三铁分散液浓度0.67～6g/L。

作为本发明更进一步的改进，所述导电微粒复合厌氧活性污泥中导电微粒与所述厌氧活性污泥干重的质量比为(0.05～0.2)：1。

作为本发明更进一步的改进，所述的纳米四氧化三铁纳米或微米颗粒粒径20～30nm。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤(2)的中厌氧反应器启动时控制pH值为6.5～7.8，温度为25℃～37℃。

作为本发明更进一步的改进，所述厌氧反应器启动运行过程中COD：N：P为(500～200)：(8～2)：1。

作为本发明更进一步的改进，所述厌氧活性污泥为絮状污泥、颗粒污泥中的任意一种；所述的厌氧反应器为普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床、厌氧颗粒污泥膨胀床中的任意一种。所述的絮状污泥为城市污水处理厂剩余污泥、污泥浓缩池污泥中任意一种。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，采用导电微粒作为电子传递介体，强化产酸菌与产甲烷菌间的电子传递，提高电子传递效率，增强挥发性脂肪酸(VFA)的分解代谢，提高厌氧反应器的有机负荷耐受力，强化厌氧反应器在高有机负荷下稳定快速的启动，应用范围广；而现有技术中投加活性炭的方式只利用活性炭比表面积大、孔隙率高形成的高物理吸附能力，加速菌胶团形成，固定微生物，防止污泥流失从而使装置快速启动，适用于低负荷的厌氧反应器，应用范围较为局限。

(2)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，采用活性污泥与导电微粒制备复合厌氧活性污泥接种到厌氧反应器，利用导电微粒作为电子传递介体增强VFA的分解代谢可以有效的避免反应器内VFA大量累积，起到缓冲pH、降低氧化还原电位(ORP)作用，从另一方面营造更有利于厌氧菌生长的环境，强化富集具备种间直接电子传递能力的厌氧菌，提高厌氧反应器甲烷产率。

(3)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，用活性污泥与导电微粒分散液制备复合厌氧活性污泥后接种到厌氧反应器与直接向厌氧反应器投加导电微粒的方式相比更进一步有效提高厌氧反应器的有机负荷耐受力，强化厌氧反应器在高有机负荷下稳定快速的启动，进一步缩短启动周期。

(4)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，采用活性污泥与纳米四氧化三铁纳米或微米颗粒制备复合厌氧活性污泥接种到厌氧反应器具有以下方面的作用：1)利用四氧化三铁作为电子介体强化产酸菌与产甲烷菌间的电子传递，提高电子传递效率，增强VFA的分解代谢；2)可以有效的避免反应器内VFA大量累积，起到缓冲pH、降低ORP作用；3)可以刺激EPS分泌促进厌氧污泥颗粒化，形成生物量大、沉降性能好的厌氧颗粒污泥；最终达到有效提高厌氧反应器的有机负荷耐受力，强化厌氧反应器在高有机负荷下稳定快速的启动的目的。

(5)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，采用活性污泥与Fe₃O₄NPs纳米颗粒制备复合厌氧活性污泥接种到厌氧反应器，同样条件下与不添加纳米颗粒相比，厌氧反应器启动的周期缩短了11.5％～21.5％；与添加SiO₂NPs纳米颗粒(不导电)相比，启动的周期缩短了9.4～19.7％；且厌氧反应器能达到的最高负荷得到明显提升；且COD去除率得到明显提高。

(6)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，适用范围广，可用于EGSB、UASB、IC、ABF等接种颗粒污泥和絮状污泥的厌氧消化系统，且利用本发明的方法，启动过程稳较为稳定，克服了现有技术中厌氧反应器运行状态易受水质、水量、水温波动的影响的缺陷。

(7)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，将微米或纳米导电颗粒与厌氧反应器有机结合，可在现有厌氧反应器直接投加，无需改变反应器结构，整体运行成本低，操作简单方便，利于推广。

(8)本发明的促进厌氧反应器启动的方法，本发明的方法具有环境友好性，采用的导电颗粒四氧化三铁纳米或微米颗粒自身稳定无毒性，不会给厌氧系统带来生物毒性，且不需要添加任何化学试剂，有效防止在废水处理过程中的二次污染问题；导电颗粒四氧化三铁纳米或微米颗粒可在厌氧反应器中长期存在，作用时效长、效果好，成本低廉，利于推广。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。

对照例1

本对照例1为接种不含纳米颗粒的厌氧活性污泥反应器对照组，具体操作如下：

步骤(1)、取厌氧活性污泥为对照，将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥3.3L加入2.7L去离子水在室温25℃下缓慢搅拌24h，搅拌速度100rpm，制备接种污泥，所述厌氧污泥浓度20gVSS/L。

步骤(2)、将制备的厌氧活性污泥接种于有效容积为6L的EGSB反应器培养，以有机玻璃EGSB反应器作为厌氧污泥系统启动的反应器，接种污泥量11gVSS/L，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制模拟废水，进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为200：5：1以模拟有机废水条件，反应器启动水力停留时间(HRT)为120h，有机负荷1kgCOD/(m³·d)，于37℃条件下启动反应器，控制反应器pH 6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

反应器启动运行时间165天，101天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在85±1％；130天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在82±3％，135天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，COD去除率急剧下降，165天COD去除率降至50％左右，最终认为反应器负荷为16kgCOD/(m³·d)，启动时间130天。

对照例2：

本对照例2为接种含不导电的纳米二氧化硅颗粒的厌氧活性污泥反应器对照组，具体操作如下：

步骤(1)、取含不导电的二氧化硅纳米颗粒的复合厌氧活性污泥为对照：将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥3.3L加入2.7L纳米二氧化硅分散液，所述厌氧污泥浓度20gVSS/L，所述的纳米二氧化硅分散液浓度2.4g/L，所述纳米二氧化硅分散液中SiO₂NPs颗粒粒径为20nm；在室温25℃下缓慢搅拌24h，搅拌速度100rpm进行厌氧培养，制备接种污泥，所述接种污泥中SiO₂NPs：厌氧活性污泥干重(VSS)＝0.1：1(质量比)。

步骤(2)、将制备的不导电的二氧化硅纳米颗粒的复合厌氧活性污泥接种于有效容积为6L的EGSB反应器培养，以有机玻璃EGSB反应器作为厌氧污泥系统启动的反应器，接种不导电的二氧化硅纳米颗粒的复合厌氧活性污泥量11gVSS/L，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制模拟废水，进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为200：5：1以模拟有机废水条件，于37℃条件下启动反应器，反应器启动HRT为120h，有机负荷1kgCOD/(m³·d)，控制反应器pH6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

反应器启动运行时间165天，97天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在86±2％；127天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在80±2％，135天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，COD去除率急剧下降，165天COD去除率降至50％左右，最终认为反应器负荷为16kgCOD/(m³·d)，启动时间127天。

实施例1：

本实施例1为接种含导电纳米四氧化三铁颗粒的厌氧活性污泥反应器实验组，具体操作如下：

步骤(1)、取含导电的纳米四氧化三铁的复合厌氧活性污泥试验：将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥3.3L加入2.7L纳米四氧化三铁分散液，所述厌氧污泥浓度20gVSS/L，在纳米四氧化三铁分散液制备步骤中，将四氧化三铁纳米颗粒加入去离子水中，超声分散30min，功率200W，所述的去离子水温度不超过40℃，制备纳米四氧化三铁分散液。所述的纳米四氧化三铁分散液浓度2.4g/L，所述纳米四氧化三铁分散液中四氧化三铁(Fe₃O₄NPs)颗粒粒径为20nm；在室温25℃下缓慢搅拌24h，搅拌速度100rpm进行厌氧培养，制备接种污泥，所述接种污泥中Fe₃O₄NPs：厌氧活性污泥干重(VSS)＝0.1：1(质量比)。

步骤(2)、将制备的导电微粒复合厌氧活性污泥接种于有效容积为6L的EGSB反应器培养，以有机玻璃EGSB反应器作为厌氧污泥系统启动的反应器，接种的复合厌氧活性污泥量为11gVSS/L，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制培养液以启动反应器，反应器进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为200：5：1以模拟有机废水条件，于37℃条件下启动反应器，反应器启动HRT为120h，有机负荷1kgCOD/(m³·d)，控制反应器pH 6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

反应器启动运行时间165天，82天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在95±1％。相比对照例1启动用时缩短18.8％，COD去除率提高11.8％；相比对照例2启动用时缩短15.5％，COD去除率提高10.5％。

105天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在94±2％，相比对照例1启动用时缩短19.2％，COD去除率提升15.9％；相比对照例2启动用时缩短17.3％，COD去除率提升17.5％。

110天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，122天COD去除率稳定在95±3％左右，最终认为反应器负荷为20kgCOD/(m³·d)，启动时间122天，相比对照例1、对照例2启动负荷提升25％，COD去除率提高约90％。

实施例2：

本实施例2为接种含导电纳米四氧化三铁颗粒的厌氧活性污泥反应器实验组，具体操作如下：

步骤(1)、取含导电的纳米四氧化三铁的复合厌氧活性污泥试验：将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥4.5L加入1.5L纳米四氧化三铁分散液，所述厌氧污泥浓度20gVSS/L，所述的纳米四氧化三铁分散液浓度3g/L，所述纳米四氧化三铁分散液中四氧化三铁(Fe₃O₄NPs)颗粒粒径为30nm；Fe₃O₄NPs：厌氧活性污泥干重(VSS)＝0.05：1(质量比)，在室温25℃下缓慢搅拌24h，搅拌速度100rpm进行厌氧培养，制备接种污泥。

步骤(2)、将制备的导电微粒复合厌氧活性污泥接种于有效容积为6L的EGSB反应器培养，以有机玻璃EGSB反应器作为厌氧污泥系统启动的反应器，接种的复合厌氧活性污泥量为15gVSS/L，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制培养液以启动反应器，反应器进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为200：5：1以模拟有机废水条件，于37℃条件下启动反应器，反应器启动HRT为120h，有机负荷1kgCOD/(m³·d)，维持反应器pH 6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

反应器启动运行时间165天，84天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在93±3％。相比对照例1启动用时缩短16.8％，COD去除率提高9.4％；相比对照例2启动用时缩短13.4％，COD去除率提高8.1％。

112天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在94±2％，相比对照例1启动用时缩短13.8％，COD去除率提升14.6％；相比对照例2启动用时缩短11.8％，COD去除率提升17.5％。

117天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，130天COD去除率稳定在90±2％左右，最终认为反应器负荷为20kgCOD/(m³·d)，启动时间130天，相比对照例1、对照例2启动负荷提升25％，COD去除率提高约80％。

实施例3：

本实施例3为接种含导电纳米四氧化三铁颗粒的厌氧活性污泥反应器实验组，具体操作如下：

步骤(1)、取含导电的纳米四氧化三铁的复合厌氧活性污泥试验：将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥4.5L加入1.5L纳米四氧化三铁分散液，所述厌氧污泥浓度20gVSS/L，所述的纳米四氧化三铁分散液浓度1.3g/L，所述纳米四氧化三铁分散液中四氧化三铁(Fe₃O₄NPs)颗粒粒径为30nm；Fe₃O₄NPs：厌氧活性污泥干重(VSS)＝0.2：1(质量比)，室温25℃下缓慢搅拌24h，搅拌速度100rpm进行厌氧培养，制备接种污泥。

步骤(2)、将制备的导电微粒复合厌氧活性污泥接种于有效容积为6L的EGSB反应器培养，以有机玻璃EGSB反应器作为厌氧污泥系统启动的反应器，接种的复合厌氧活性污泥量为5gVSS/L，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制模拟废水，进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为500：8：1以模拟有机废水条件，于25℃条件下启动反应器，反应器启动HRT为120h，启动负荷1kgCOD/(m³·d)，控制反应器pH 6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

反应器启动运行时间165天，85天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在95±3％。相比对照例1启动用时缩短15.8％，COD去除率提高11.8％；相比对照例2启动用时缩短12.4％，COD去除率提高10.5％。

115天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在92±3％，相比对照例1启动用时缩短11.5％，COD去除率提升12.2％；相比对照例2启动用时缩短9.4％，COD去除率提升15.0％。

120天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，129天COD去除率稳定在91±2％左右，最终认为反应器负荷为20kgCOD/(m³·d)，启动时间129天，相比对照例1、对照例2启动负荷提升25％，COD去除率提高约82％。

实施例4：

本实施例4为接种含导电纳米四氧化三铁颗粒的厌氧活性污泥反应器实验组，具体操作如下：

步骤(1)、取含导电的纳米四氧化三铁的复合厌氧活性污泥试验：将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥4.5L加入1.5L纳米四氧化三铁分散液，所述厌氧污泥浓度20gVSS/L，所述的纳米四氧化三铁分散液浓度6g/L，所述纳米四氧化三铁粒径25nm，室温25℃下搅拌24h，搅拌速度100rpm，制备接种污泥，所述接种污泥中Fe₃O₄NPs：厌氧活性污泥干重(VSS)＝0.1：1(质量比)。

步骤(2)、将制备的导电微粒复合厌氧活性污泥接种于有效容积为6L的EGSB反应器培养，接种的复合厌氧活性污泥量为15gVSS/L，以有机玻璃EGSB反应器作为厌氧污泥系统启动的反应器，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制模拟废水，进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为300：2：1以模拟有机废水条件，于30℃下启动反应器，反应器启动HRT为120h，有机负荷1kgCOD/(m³·d)，控制反应器pH 6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

反应器启动运行时间165天，83天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在93±3％。相比对照例1启动用时缩短17.8％，COD去除率提高9.4％；相比对照例2启动用时缩短14.4％，COD去除率提高8.1％。

102天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在93±3％，相比对照例1启动用时缩短21.5％，COD去除率提升13.4％；相比对照例2启动用时缩短19.7％，COD去除率提升16.3％。

107天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，116天COD去除率稳定在90±3％左右，最终认为反应器负荷为20kgCOD/(m³·d)，启动时间116天，相比对照例1、对照例2启动负荷提升25％，COD去除率提高约80％。

实施例5

本实施例5为接种含导电纳米四氧化三铁颗粒的厌氧活性污泥反应器实验组，具体操作如下：

步骤(1)、取含导电的纳米四氧化三铁的复合厌氧活性污泥试验：将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥1.5L加入4.5L纳米四氧化三铁分散液，所述过筛污泥浓度20gVSS/L，所述纳米四氧化三铁分散液浓度0.67g/L，所述纳米颗粒粒径20nm，在室温25℃下缓慢搅拌24h，搅拌速度100rpm，制备接种污泥，所述接种污泥中Fe₃O₄NPs：厌氧活性污泥干重(VSS)＝0.1：1(质量比)。

步骤(2)、将制备的导电微粒复合厌氧活性污泥接种于有效容积为6L的EGSB反应器培养，以有机玻璃EGSB反应器作为厌氧污泥系统启动的反应器，接种的复合厌氧活性污泥量为5gVSS/L，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制模拟废水，进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为200：5：1以模拟有机废水条件，于30℃条件下启动反应器，反应器启动HRT为120h，有机负荷1kgCOD/(m³·d)，控制反应器pH 6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

反应器启动运行时间165天，85天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在91±3％。相比对照例1启动用时缩短15.8％，COD去除率提高7.1％；相比对照例2启动用时缩短12.4％，COD去除率提高5.8％。105天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在94±2％，相比对照例1启动用时缩短19.2％，COD去除率提升14.6％；相比对照例2启动用时缩短17.3％，COD去除率提升17.5％。115天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，125天COD去除率稳定在90±2％左右，最终认为反应器负荷为20kgCOD/(m³·d)，启动时间125天，相比对照例1、对照例2启动负荷提升25％，COD去除率提高约80％。

实施例6

本实施例6为向接种厌氧活性污泥反应器一次性混入纳米四氧化三铁的实验组，具体操作如下：

步骤(1)、取厌氧活性污泥试验：将取自市政污水处理厂污泥浓缩池污泥过筛，去除较大的颗粒物，取过筛污泥3L接种到有效容积为6L的EGSB反应器培养，接种污泥量5gVSS/L，以丙酸钠为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为磷源以及pH缓冲物，并添加微量元素配制模拟废水，进水有机物的COD浓度为5000mg/L，COD：N：P为200：5：1以模拟有机废水条件，于30℃条件下启动反应器，反应器启动HRT为120h，有机负荷1kgCOD/(m³·d)，控制反应器pH 6.5～7.8。待反应器COD去除率达到80％，且运行稳定后，通过缩短HRT或提高进水COD提升反应器负荷，至达到目标负荷20kgCOD/(m³·d)。

步骤(2)、向反应器中一次性加入3g纳米四氧化三铁纳米颗粒，所述纳米四氧化三铁粒径20nm，所述接种污泥中Fe₃O₄NPs：厌氧活性污泥干重(VSS)＝0.1：1(质量比)。

反应器启动运行时间165天，90天反应器在有机负荷12kgCOD/(m³·d)下运行状态达到稳定，COD去除率稳定在91±3％。相比对照例1启动用时缩短10.9％，COD去除率提高7.1％；相比对照例2启动用时缩短7.2％，COD去除率提高5.8％。120天在有机负荷16kgCOD/(m³·d)下达到稳定状态，COD去除率稳定在93±2％，相比对照例1启动用时缩短7.7％，COD去除率提升13.4％；相比对照例2启动用时缩短5.5％，COD去除率提升16.3％。125天尝试将有机负荷提升至20kgCOD/(m³·d)，140天COD去除率稳定在85±2％左右，最终认为反应器负荷为20kgCOD/(m³·d)，启动时间140天，相比对照例1、对照例2启动负荷提升25％，COD去除率提高约70％。

表1为对照组和实验组实验条件对比，表2为对照组和实验组结果对比。

表1 对照组和实验组实验条件对比

表2 对照组和实验组结果对比

根据表2结果可知，直接投加导电纳米颗粒Fe₃O₄NPs可以促进厌氧反应器在高有机负荷下的启动，启动周期与对照例1和对照例2相比缩短5.5％～7.7％，反应器最高启动负荷提升25％。用活性污泥与导电微粒分散液制备复合厌氧活性污泥后接种到厌氧反应器与直接向厌氧反应器投加导电微粒的方式相比更进一步有效提高厌氧反应器的有机负荷耐受力，强化厌氧反应器在高有机负荷下稳定快速的启动，进一步缩短启动周期，启动周期与对照例1和对照例2相比缩短9.4％～21.5％。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述方法利用导电微粒促进反应器启动。

2.根据权利要求1所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述导电微粒为微米或纳米导电颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述导电微粒为四氧化三铁纳米或微米颗粒。

4.根据权利要求3所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤(1)、制备导电微粒复合厌氧活性污泥；

5.根据权利要求4所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，导电微粒复合厌氧活性污泥制备步骤为：

6.根据权利要求5所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述导电微粒复合厌氧活性污泥中导电微粒与所述厌氧活性污泥干重的质量比为(0.05～0.2)：1。

7.根据权利要求5或6所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述的四氧化三铁纳米或微米颗粒粒径20～30nm。

8.根据权利要求4或5所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述步骤(2)的中厌氧反应器启动时控制pH值为6.5～7.8，温度为25℃～37℃。

9.根据权利要求8所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述厌氧反应器启动运行过程中COD：N：P为(500～200)：(8～2)：1。

10.根据权利要求1或2所述的促进厌氧反应器启动的方法，其特征在于：所述厌氧活性污泥为絮状污泥、颗粒污泥中的任意一种；所述的厌氧反应器为普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床、厌氧颗粒污泥膨胀床中的任意一种。