CN110482696B - 阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂及应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂及应用方法，涉及工业废水处理领域，其配方以质量份数计包含以下组分：磷酸40‑85份、三聚磷酸钠10‑25份、焦磷酸钠5‑25份。本发明通过向高含钙废水厌氧颗粒污泥处理体系中，按钙磷比(质量比)为20‑35:1向厌氧反应器进水中投加本发明的复合磷基钙化抑制剂，进而抑制游离钙离子形成颗粒污泥内部钙沉积，继而维持厌氧颗粒污泥活性。该发明通过积极预防钙在污泥内核沉积、钙化失活，厌氧反应器无需排泥除垢，有效地解决了废纸制浆、食品加工、垃圾渗滤液、发酵废水等领域的高含钙废水处理中因污泥钙化失活导致降低厌氧反应系统处理能力的难题，具有显著应用价值。

Description

阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂及应用方法
技术领域
本发明属于工业水处理领域，具体为一种阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂及应用方法。
背景技术
厌氧生物处理技术适用于高浓度有机废水的处理，其中厌氧颗粒污泥技术，在制浆造纸、味精、豆\乳制品废水、垃圾渗滤液等领域被广泛运用。多年来实践表明，初始废水中钙离子(Ca2+)含量高，会导致厌氧颗粒污泥中碳酸钙、羟基磷灰石等无机成分累积，导致厌氧反应器内的总有效微生物量降低，引发厌氧系统崩溃。上述现象称为“颗粒污泥钙化”。
现有颗粒污泥钙化解决防治措施包括控制进水pH值、预脱钙软化等前处理，钙化污泥排放、筛选、回流培养等污泥管理，以及投加特定发酵产氢产酸菌削弱厌氧颗粒污泥钙沉积微环境等微生物强化措施。微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)是指由于微生物细胞及其生化活动致使碳酸盐从过饱和溶液里析出。但由于厌氧颗粒污泥内部微环境稳定性，上述方案均未从根本上解决MICP机制引发的颗粒污泥内部钙化问题。
发明内容
本发明目的在于解决微生物诱导碳酸钙沉积导致的颗粒污泥钙化问题，提供一种阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂及应用方法，该方法操作简单、成本低廉、实用性强，可切实阻断高含钙废水厌氧处理过程中厌氧颗粒污泥内核钙化过程。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂，其组分按质量份数计包括：磷酸40-85份、三聚磷酸钠10-25份和焦磷酸钠5-25份。进水pH越低，则配方中三聚磷酸钠、焦磷酸钠占比越高。
所述阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂是将所述磷酸、三聚磷酸钠和焦磷酸钠混合，加水溶解配置成水溶液，制得所述阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂。
所述阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂是在高含钙废水厌氧处理中的应用，以阻断厌氧颗粒污泥钙化。
进一步地，所述高含钙废水为废纸制浆废水、食品加工废水、垃圾渗滤液或发酵废水。
所述阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂的应用方法为：向高含钙废水厌氧颗粒污泥处理体系中，按钙磷质量比为20-35:1向厌氧反应器进水中投加所述的阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂。可直接投加，无需调节待处理废水初始pH值。
所述的应用方法，包括以下步骤：
S1.首先测定高含钙废水中钙与磷的质量浓度，并计算出高含钙废水原始钙磷质量比；
S2.然后按钙磷质量比20-35:1，向厌氧反应器的进水调节池内投加所述阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂。
本发明上述技术方案的技术原理：
一、通过调控颗粒污泥中微生物诱导碳酸钙沉积形成的碳酸盐晶体形态，阻断颗粒污泥内部钙沉积。其阻断机理是：本发明的复合磷基钙化抑制剂提供的阴离子通过晶格畸变与分散作用，阻止钙沉积离子在其规则的晶格点阵上排列，从而使所生成松散、蓬松的无定型钙垢，易附着于颗粒污泥表层，继而在水力剪切作用下冲刷洗脱，难以进入厌氧颗粒污泥形成钙沉积。
二、加入三聚磷酸钠、焦磷酸钠可缓解磷酸对进水pH的影响，缓解复合磷基钙化抑制剂的使用对厌氧微生物酸碱微环境的冲击，确保厌氧反应器效能不受所述发明应用的不良影响。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过配制及应用复合磷基钙化抑制剂，能够改变钙垢沉积形态，利用水力剪切实现钙沉积与厌氧颗粒污泥分离，并可根据进水钙磷质量比与pH值灵活调节加药量，操作简单、成本低廉、实用性强，可预防阻断厌氧颗粒污泥的钙化过程，确保厌氧反应器对高钙废水的长期稳定高效处理。
(2)废水经厌氧处理后残留的复合磷基钙化抑制剂可作为后续好氧生物处理所需磷，避免额外投加活性磷等营养药剂，避免对废水处理系统出水水质产生不良影响。
(3)本发明通过向厌氧反应器进水中投加本发明的复合磷基钙化抑制剂，进而抑制游离钙离子形成颗粒污泥内部钙沉积，继而维持厌氧颗粒污泥活性。该发明通过积极预防钙在污泥内核沉积、钙化失活，厌氧反应器无需排泥除垢，有效地解决了废纸制浆、食品加工、垃圾渗滤液、发酵废水等领域的高含钙废水处理中因污泥钙化失活导致降低厌氧反应系统处理能力的难题，具有显著应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，其制备及应用条件仅作为典型情况的说明，并非对本发明的限制。在不背离本发明的精神和实质情况下，对本发明方法、步骤或条件所做的简单修改或替换，均属于本发明的范围。若无特殊说明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
采用钙离子截留率作为阻断厌氧颗粒污泥钙化的参考标准，以厌氧反应器进出水浓度计算钙离子截留率，如下式所示：
Figure GDA0002475763400000031
其中，r为钙离子截留率，％
CIn与COut分别为厌氧反应器进出水的钙离子浓度，mgCa2+/L
实施例1：废纸制浆废水处理
1)废纸制浆典型废水水质为COD 1500-5000mg/L，Ca2+300-1200mg/L，总磷0.5-2mg/L，pH值为6.2-7.5；
2)由于该废水pH值接近厌氧适宜pH值范围，因此阻断高含钙废水中厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂需接近中性，所示配方如下：磷酸65份、三聚磷酸钠20份、焦磷酸钠15份，加水溶解混合均匀后得到10wt％水溶液，制得复合磷基钙化抑制剂；
3)根据废水实际钙离子浓度，按钙磷质量比25-30:1计算吨水复合磷基钙化抑制剂投加量，向厌氧反应器的进水调节池内投加；
4)对照实验表明，按照上述方法投加复合磷基钙化抑制剂，可显著抑制厌氧反应器内厌氧颗粒污泥对钙离子的截留，将钙离子截留率从23.8％-33.3％降低至7.7％-15.0％。
表1不同钙离子浓度废纸制浆废水对照实验结果
Figure GDA0002475763400000032
Figure GDA0002475763400000041
实施例2：垃圾渗滤液处理
1)垃圾渗滤液典型废水水质为COD 5000-20000mg/L，Ca2+250-800mg/L，总磷5-25mg/L，氨氮400-1600mg/L，pH值为8.0-8.5；
2)由于该废水pH值呈碱性，且氨氮浓度高，碱性条件下会产生游离氨抑制，因此阻断高含钙废水中厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂需偏酸性，所示配方如下：磷酸85份、三聚磷酸钠10份、焦磷酸钠5份，加水溶解混合均匀后得到10wt％水溶液，制得复合磷基钙化抑制剂；
3)根据废水实际钙离子浓度，按钙磷质量比20-25:1计算吨水复合磷基钙化抑制剂投加量，向厌氧反应器进水调节池内投加；
4)对照实验表明，按照上述方法投加复合磷基钙化抑制剂，可显著抑制厌氧反应器内厌氧颗粒污泥对钙离子的截留，将钙离子截留率从28.5％-36.5％降低至8.9％-10.6％。
表2不同钙离子浓度垃圾渗滤液对照实验结果
Figure GDA0002475763400000042
实施例3：发酵废水处理
1)发酵废水典型废水水质为COD 18000-40000mg/L，Ca2+250-1000mg/L，总磷15-45mg/L，氨氮13000-16000mg/L，pH值为2.2-2.6；
2)由于该废水pH值呈酸性，因此阻断高含钙废水中厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂需偏碱性，所示配方如下：磷酸40份、三聚磷酸钠25份、焦磷酸钠25份，加水溶解混合均匀后得到10wt％水溶液，制得复合磷基钙化抑制剂；
3)根据废水实际钙离子浓度，按质量钙磷比25-35:1计算吨水复合磷基钙化抑制剂投加量，向厌氧反应器进水调节池内投加；
4)对照实验表明，按照上述方法投加复合磷基钙化抑制剂，可显著抑制厌氧反应器内厌氧颗粒污泥对钙离子的截留，将钙离子截留率从25.5％-33.7％降低至9.8％-12.7％。
表3不同钙离子浓度发酵废水对照实验结果
Figure GDA0002475763400000051

Claims (6)

1.阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂，其特征在于，其组分按质量份数计包括：磷酸40-85份、三聚磷酸钠10-25份和焦磷酸钠5-25份。
2.根据权利要求1所述的阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂，其特征在于，将所述磷酸、三聚磷酸钠和焦磷酸钠混合，加水溶解配置成水溶液，制得所述阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂。
3.权利要求1所述的阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂在高含钙废水厌氧处理中的应用，以阻断厌氧颗粒污泥钙化。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述高含钙废水为废纸制浆废水、食品加工废水、垃圾渗滤液或发酵废水。
5.权利要求1所述的阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂的应用方法，其特征在于，向高含钙废水厌氧颗粒污泥处理体系中，按钙磷质量比为20-35:1向厌氧反应器进水中投加权利要求1所述的阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂。
6.根据权利要求5所述的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.首先测定高含钙废水中钙与磷的质量浓度，并计算出高含钙废水原始钙磷质量比；
S2.然后按钙磷质量比20-35:1，向厌氧反应器的进水调节池内投加所述阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂。
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