CN110937692A

CN110937692A - 一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置及其固定方法

Info

Publication number: CN110937692A
Application number: CN201911214332.9A
Authority: CN
Inventors: 吴智仁; 陈园园; 周向同; 蒋素英; 李俊波
Original assignee: Jiangsu Atk Environmental Engineering Design & Research Institute Co Ltd; Jiangsu University; ATK Holdings Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Atk Environmental Engineering Design & Research Institute Co Ltd; Jiangsu University; ATK Holdings Group Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-03-31

Abstract

本发明提出了一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，属于污水处理技术领域，其技术方案包括池体、进水口、出水口、排泥口、池体封盖及出气口和集气管。池体进水口与出水口之间设置了若干折流板，将池体分为多个串联的单独反应室，每个反应室包括下流区和上流区，最后一格反应室为沉淀区。旨在解决现有高硫酸盐废水生物处理技术中存在的工艺启动时间长、处理速度慢、处理效率低等技术问题。

Description

一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置及其固定方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定方法及其应用。

背景技术

硫酸盐废水是一种处理难度较高的高浓度有机废水，目前比较热门的处理方法包括化学沉淀法、吸附法、生物法等，其中生物厌氧处理法的成本较低，无二次污染，应用前景更好。利用硫酸盐还原菌（SRB）对硫酸盐废水进行处理的过程中，因存在丰富的营养和生存条件，往往会富集与之生存环境相似的其他类微生物，影响SRB的处理效率，因此保持SRB的优势种群地位进而发挥除硫酸根的作用是该过程的研究关键，以此减少SRB在实际应用中的局限性。

在水处理领域，生物法中为了提高功能性微生物的处理负荷，提升微生物量，很多研究学者探索了很多微生物固定化富集的方法，其中使用填料挂膜提高微生物量（接触氧化法）是最有效的手段之一，在实际工程应用上已经得到广泛的推广。目前，绝大多数工程用填料均为针对有机物降解的微生物附着设计，多为好氧系统填充的悬挂型填料或悬浮型填料，这类填料在厌氧系统或缺氧系统中因底物传质效果受限，往往并不能体现出高处理效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定方法及其应用工艺，旨在解决现有高硫酸盐废水生物处理技术中存在的工艺启动时间长、处理速度慢、处理效率低等技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，包括池体、进水口、出水口、排泥口、池体封盖及出气口和集气管；其中，进水口与出水口之间设置了若干折流板，从左至右将池体分为多个依次串联的单独反应室，每个单独反应室包括下流区和上流区，最右端的所述单独反应室为沉淀区；上流区从下到上依次设置为污泥区、载体区、空白出水区和集气区；污泥区与同级下流区底部相通；载体区放置填料架，载体支架上固定有玄武岩纤维片，玄武岩纤维片在载体支架上呈横向层叠或纵向排列分布，用于固定硫酸还原菌；排泥口位于每一级所述单独反应室的底部，用于放空排泥。

进一步的，集气区顶部用池体封盖密闭，封盖上设置多个出气口，与集气管连接，用于对排放出的气体进行收集。

进一步的，下流区底端设置有斜板，用于避免污泥卡在死角。

进一步的，空白出水区边缘设置溢流堰，使所述空白出水区与下一级所述单独反应室的下流区连通。

进一步的，玄武岩纤维片13横向层叠的间距为4~8 cm，纵向排列的间距为3~6 cm。

进一步的，玄武岩纤维片为垫状，长20~50 cm，宽10~30 cm，厚0.5~3.0 cm。

进一步的，玄武岩纤维片在所述载体支架上的固定方式采用水平端点穿孔固定。

进一步的，玄武岩纤维片由3层玄武岩纤维薄片等距离固定组合而成，所述单层玄武岩纤维薄片的厚度为2~5 mm，固定芯材材质为塑料、钛丝或不锈钢中的任意一种，所述单层玄武岩纤维薄片之间的距离为0.5~2.0 mm。

进一步的，一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定方法，包括以下步骤：

S1.将已富集了少量硫酸盐还原菌的污泥置于每一格单独反应室的污泥区，污泥浓度为6000~10000 mg/L，待填料填充好，注入人工模拟的硫酸盐废水，封盖密闭，静置1~3天，其中，人工模拟硫酸盐废水中SO₄ ^2-浓度为400~700 mg/L，COD浓度为2000~4000 mg/L。

S2.驯化初期：人工模拟废水通过进水口连续进入单独反应室的下流区，依次推流经过上流区的污泥区、载体区、出水区，再进入下一级单独反应室，最后进入沉淀室由出水口排出；该阶段的有效水力停留时间为60~84 h，初期驯化10~15天。

S3.驯化中期：人工模拟废水中加入10%~20%的硫酸盐制药废水，维持SO₄ ^2-和COD浓度不变，按S2操作，缩短有效水力停留时间至48~60 h，驯化15~20天；

S4.驯化后期：提高人工模拟废水中硫酸盐制药废水的比例至20%~40%，其中SO₄ ^2-浓度升至900~1000 mg/L，COD浓度升至5000~8000 mg/L，维持有效水力停留时间48 h，驯化10天，然后缩短有效水力停留时间至24~40 h，驯化15~20天。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.在保持玄武岩纤维载体本身微生物亲和性、高吸附性、绿色环保等诸多优点的基础上，针对硫酸盐还原菌处理硫酸盐废水，设计了特有的微生物载体类型及硫酸盐还原菌固定方法，并将其应用到硫酸盐制药废水中，可同时实现硫酸根和COD的高去除率，具备极高的推广应用价值。

2.本发明采用垫状的玄武岩纤维载体较普通的填料具有更好的生物亲和性，可快速富集菌群优势的硫酸盐还原菌泥，不易脱落，细菌不易流失，可长时间高效稳定运行，使用寿命长；其次，玄武岩纤维片编织为多孔透水透气，既可保证良好的底物传质效率，又不会造成污水流动受阻，也不会阻碍上升流气体，引起水流紊动；多层玄武岩纤维薄片组合而成的交织支撑结构不易变形，可有效提升载体对水处理环境变化的适应性，长期保持高浓度功能微生物量及高效的细菌活性；通过采用载体支架整体悬挂固定的方式布置简化了装置的整体布局，同时还能便于拆卸。

3.本发明中采用的厌氧折流板反应器形式可针对硫酸盐废水实现污泥区和载体支区的两级处理，大大提升了污水处理效率；此外，驯化中后期补充适量的硫酸盐制药废水进行硫酸盐还原菌的固定驯化，可有效提升菌群的耐酸耐药性，建立更大的菌群优势，缩短实际废水处理的启动期，提升系统处理效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌固定装置的结构示意图。

图中，1池体、2进水口、3出水口、4排泥口、5池体封盖、6出气口、7集气管、8下流区9上流区、91污泥区、92载体区、93出水区、94集气区、10沉淀区、11斜板、12载体支架、13玄武岩纤维片，14溢流堰。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：见附图1，本实施例提供的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置包括池体1、进水口2、出水口3、排泥口4、池体封盖5及出气口6和集气管7。进水口2与出水口3之间设置了若干折流板，将池体分为多个串联的单独反应室，每个反应室包括下流区8和上流区9，最后一格反应室为沉淀区10。下流区底端斜板11设计，以避免污泥死角，上流区从下到上依次为污泥区（91）、载体区（92）、出水区（93）和集气区（94）。污泥区与同级下流区底部相通，底部均采用斜板设计；载体区放置载体支架12，载体支架上固定有玄武岩纤维片13，在载体支架上呈横向层叠或纵向排列分布；出水区边缘设置溢流堰14，连通下一级反应室的下流区；排泥口4位于每一级反应室的底部，用于放空排泥；集气区顶部用池体封盖5密闭，封盖上设置多个出气口6，与集气管7连接。

载体支架12上的玄武岩纤维片13横向层叠的间距为5 cm，纵向排列的间距为6cm；玄武岩纤维片在载体支架上的固定方式采用水平端点穿孔固定。

玄武岩纤维片13为垫状，长50 cm，宽15 cm，厚1.5 cm。单个玄武岩纤维片由3层玄武岩纤维薄片等距离固定组合而成，单层玄武岩纤维薄片的厚度为2 mm，固定芯材材质为塑料、钛丝或不锈钢，纤维片之间的距离为1.0 mm。

一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定方法，包括以下步骤：

S1.将前期已富集了少量硫酸盐还原菌的污泥置于每一格反应室的污泥区，污泥浓度为8000 mg/L，待微生物载体填充好，注入人工模拟的硫酸盐废水，封盖密闭，静置1天。其中，废水中SO₄ ^2-浓度为550 mg/L，COD浓度为3000 mg/L。

S2.驯化初期：人工模拟废水通过进水口连续进入第一格反应室的下流区，依次推流经过上流区的污泥区、载体区、出水区，再进入下一阶段多级反应室，最后进入沉淀室由出水口排出。该阶段的有效水力停留时间为72 h，初期驯化15天。

S3.驯化中期：模拟废水中加入10%的硫酸盐制药废水，维持SO₄ ^2-和COD浓度不变，按步骤（2）操作，缩短有效水力停留时间至48 h，驯化15天。

S4.驯化后期：提高混合废水中硫酸盐制药废水的比例至30%，其中SO₄ ^2-浓度升至900 mg/L，COD浓度升至5000 mg/L。维持有效水力停留时间48 h，驯化10天，然后缩短有效水力停留时间至30 h，驯化20天。

驯化期结束后反应室污泥区的污泥量明显减少，玄武岩纤维片厚度增加了2 cm。将其用于河南某硫酸盐制药废水的处理，处理效果极好，硫酸根去除率达到85%以上。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，包括池体（1）、进水口（2）、出水口（3）、排泥口（4）、池体封盖（5）及出气口（6）和集气管（7）；其中，所述进水口（2）与所述出水口（3）之间设置了若干折流板，从左至右将池体分为多个依次串联的单独反应室，每个所述单独反应室包括下流区（8）和上流区（9），最右端的所述单独反应室为沉淀区（10）；所述上流区（9）上流区从下到上依次设置为污泥区（91）、载体区（92）、出水区（93）和集气区（94）所述污泥区与同级所述下流区（8）底部相通；所述载体区放置载体支架（12），所述载体支架（12）上固定有玄武岩纤维片（13），所述玄武岩纤维片（13）在所述载体支架（12）上呈横向层叠或纵向排列分布，用于固定硫酸还原菌；所述排泥口（4）位于每一级所述单独反应室的底部，用于放空排泥。

2.根据权利要求1所述的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，所述集气区顶部用池体封盖（5）密闭，封盖上设置多个出气口（6），与所述集气管（7）连接，用于对排放出的气体进行收集。

3.根据权利要求2所述的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，所述下流区（8）底端设置有斜板（11），用于避免污泥卡在死角。

4.根据权利要求1所述的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，所述空白出水区边缘设置溢流堰（14），使所述空白出水去与下一级所述单独反应室的下流区（8）连通。

5.根据权利要求1所述的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，所述玄武岩纤维片13横向层叠的间距为4~8 cm，纵向排列的间距为3~6 cm。

6.根据权利要求5所述的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，所述玄武岩纤维片（13）为垫状，长20~50 cm，宽10~30 cm，厚0.5~3.0 cm。

7.根据权利要求6所述的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，所述玄武岩纤维片（13）在所述载体支架（12）上的固定方式采用水平端点穿孔固定。

8.根据权利要求7所述的基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定装置，其特征在于，所述玄武岩纤维片（13）由3层玄武岩纤维薄片等距离固定组合而成，所述单层玄武岩纤维薄片的厚度为2~5 mm，固定芯材材质为塑料、钛丝或不锈钢中的任意一种，所述单层玄武岩纤维薄片之间的距离为0.5~2.0 mm。

9.一种基于玄武岩纤维的硫酸盐还原菌的固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将已富集了少量硫酸盐还原菌的污泥置于每一格单独反应室的污泥区，污泥浓度为6000~10000 mg/L，待载体填充好，注入人工模拟的硫酸盐废水，封盖密闭，静置1~3天，其中，所述人工模拟硫酸盐废水中SO₄ ^2-浓度为400~700 mg/L，COD浓度为2000~4000 mg/L；

S2.驯化初期：人工模拟废水通过进水口连续进入单独反应室的下流区（8），依次推流经过上流区（9）的污泥区（91）、载体区（92）、空白出水区（93），再进入下一级单独反应室，最后进入沉淀室由出水口（3）排出；该阶段的有效水力停留时间为60~84 h，初期驯化10~15天；

S3.驯化中期：人工模拟废水中加入10%~20%的硫酸盐制药废水，维持SO₄ ^2-和COD浓度不变，按所述S2操作，缩短有效水力停留时间至48~60 h，驯化15~20天；

S4.驯化后期：提高所述人工模拟废水中硫酸盐制药废水的比例至20%~40%，其中SO₄ ^2-浓度升至900~1000 mg/L，COD浓度升至5000~8000 mg/L，维持有效水力停留时间48 h，驯化10天，然后缩短有效水力停留时间至24~40 h，驯化15~20天。