CN110980942A - 一种厌氧生物菌剂及应用该菌剂的厌氧处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厌氧生物菌剂及应用该菌剂的厌氧处理方法，涉及污水生物处理的技术领域，包括生物增效载体和吸附在生物增效载体上的复合菌剂，所述复合菌剂包括以下重量份数的组分：枯草芽孢杆菌4～8份、蜡样芽孢杆菌2～5份、地衣芽孢杆菌3～4份、短小芽孢杆菌1～4份、生物因子补充剂4～8份、营养剂4～8份。本发明具有提高产甲烷菌的污水处理效率的优点。

Description

一种厌氧生物菌剂及应用该菌剂的厌氧处理方法
技术领域
本发明涉及厌氧处理的技术领域，尤其是涉及一种厌氧生物菌剂及应用该菌剂的厌氧处理方法。
背景技术
上流式厌氧污泥床是一种处理污水的厌氧生物方法，是现代高效厌氧处理工艺中应用最广泛的方法之一。
上流式厌氧污泥床在处理污水时，污水从反应器的底部进入，靠水力推动，污泥在反应器内呈膨胀状态。混合液充分反应后进入截面积扩展的沉淀区，经三相分离器，产生的沼气从上部进入集气系统，污泥靠重力返回反应区。从而完成对污水的处理。申请号为CN201410106108.9的中国发明专利中公开了一种焦化废水处理系统，它包括上流式厌氧污泥床反应器、缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤池、多级铁碳微电解耦合芬顿氧化床反应器、好氧硝化生物滤池和缺氧反硝化生物滤池。焦化废水由焦化废水原水进水管自下而上进入上流式厌氧污泥床反应器、缺氧反硝化生物滤池、好氧硝化生物滤池、多级铁碳微电解耦合芬顿氧化床反应器、好氧硝化生物滤池、缺氧反硝化生物滤池而排出。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在上流式厌氧污泥床反应器中进行反应时，由于污水中含有一定的溶解氧浓度，而进行厌氧作用的产甲烷菌容易对于氧气非常敏感，所以会使得产甲烷菌的厌氧作用效率降低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种厌氧生物菌剂，通过采用复合菌剂对污水中的溶解氧进行消耗，使得产甲烷菌的厌氧作用进行更加高效。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种厌氧生物菌剂，包括生物增效载体和吸附在生物增效载体上的复合菌剂，所述复合菌剂包括以下重量份数的组分：
Figure BDA0002311702450000011
Figure BDA0002311702450000021
通过采用上述技术方案，枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌均是一种需氧型的芽孢杆菌，其在加入厌氧污泥床中时，枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌会先将流入污泥床中的污水中的的氧气掠夺，进行代谢、生长和繁殖，当氧气逐渐降低时，枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的氧化作用减弱，并由于氧气的浓度降低到枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的氧化作用下限以下时，枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌进入休眠期，变成芽孢，直至由于污水的进入而使得氧气的浓度回升。
蜡样芽孢杆菌是一种兼性厌氧性芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌是一种具有独特的生物夺氧作用机制的芽孢杆菌，当氧气浓度降低后，蜡样芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌还可以将污水中低浓度的溶解氧进行掠夺，从而极大程度低降低污水中的溶解氧浓度，进而促进污水中通过厌氧污泥床时，在厌氧污泥床上的产甲烷菌等古菌的厌氧作用。
同时枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌在对污水中的溶解氧进行消耗时，会产生一定的对于真菌以及细菌具有抑制作用的活性物质，从而降低除进行厌氧作用的产甲烷菌等古菌外的细菌等原核生物以及真菌对古菌的影响，以及对用于分解的有机物的掠夺。
生物因子补充剂和营养剂用于提供枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌进行正常生长代谢的营养物质，以避免由于生物因子补充剂和营养成分的缺乏而使得枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的消耗氧气的效率降低。
本发明进一步设置为：所述生物因子补充剂包括以下重量百分比的组分：
Figure BDA0002311702450000022
本发明进一步设置为：所述营养物质包括以下重量百分比的组分：
Figure BDA0002311702450000023
Figure BDA0002311702450000031
通过采用上述技术方案，在厌氧生物菌剂中添加葡萄糖、醋酸钠、硬脂酸乙醇酯等复合碳源，提供多种碳源供厌氧生物菌剂上的芽孢杆菌进行生长繁殖的营养，使得芽孢杆菌的生产繁殖效率加快，同时提供少量的氮源亚硝酸铵以激发和促进芽孢杆菌对厌氧a分解能力。
本发明进一步设置为：所述复合菌剂中还添加有0.5～1重量份的酸碱缓释剂，所述酸碱缓释剂由包括以下重量百分比的组分制成：
Figure BDA0002311702450000032
通过采用上述技术方案，聚乳酸作为包埋剂将碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙粉末包覆，得到缓释体系。污水中通常还有一定量的酸性物质，当酸碱缓释剂浸入污水中时，污水中的酸性物质会通过包埋剂聚乳酸进入包埋剂内部，与包埋剂内部的碳酸钠或碳酸氢钠或碳酸钙粉末进行反应，从而缓慢释放出一定量的二氧化碳，二氧化碳溢出后使得可以进一步将污水中的溶解氧排出，从而更快地构建出一个厌氧的环境。同时，溶解在污水中的二氧化碳也可以作为微生物的碳源，提供一定的营养物质。
本发明进一步设置为：所述酸碱缓释剂中还添加有二氧化硅微球，所述酸碱缓释剂由包括以下重量百分比的组分制成：
Figure BDA0002311702450000033
通过采用上述技术方案，在酸碱缓释剂中添加二氧化硅微球，二氧化硅微球的密度较大，可以作为增重剂增加酸碱缓蚀剂以及厌氧生物菌剂整体的重量，使得菌剂在污水中不易被污水的水流快速带走，而是可以稳定地分散在污水中，从而更好地促进产甲烷菌等古菌的厌氧呼吸。
本发明进一步设置为：所述生物增效载体采用双金属有机骨架化合物，所述双金属有机骨架化合物中的双金属采用Cr和Cu，有机配体为苯三甲酸。
通过采用上述技术方案，双金属有机骨架化合物具有多孔以及较大的比表面积的性质，对于蛋白质和肽段的吸附具有较好的效果，使得复合菌及中的营养剂成分可以更好地吸附在载体表面。有机配合体中含有多个配位点，可与金属离子通过氢键、配位键和π-π键的堆积作用形成配位聚合物。由于双金属有机骨架化合物的多孔特性，使得双金属有机骨架化合物可以将复合菌剂吸附，复合菌剂中的菌种可以在双金属有机骨架化合物中生长繁殖，从而形成包覆双金属有机骨架化合物载体的颗粒化污泥前驱物，再通过颗粒化污泥的造粒作用形成双金属有机骨架化合物为骨架的颗粒化污泥。
本发明进一步设置为：所述酸碱缓释剂的制备过程包括以下步骤：
步骤a：称取一定量的聚乳酸加入四氯化碳中，加热至40～50℃并充分搅拌，完全溶解后备用；
步骤b：按比例向步骤a中得到的溶液中投加的碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙粉末，充分搅拌，使得四氯化碳挥发，直到溶液成为半固态，挤塑成直径为0.8～1cm的球体；
步骤c：将步骤b中得到的球体状颗粒进行鼓风干燥，得到酸碱缓释剂。
一种应该厌氧生物菌剂的厌氧处理方法，包括以下步骤：将厌氧处理菌剂加入上流式厌氧污泥床中，然后将污水通过上流式厌氧污泥床进行处理，处理完成后的污水经检验合格后进行排放，未合格的污水则回流至上流式厌氧污泥床的进水端继续循环处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过在污水中添加由生物增效载体负载的芽孢杆菌，使得污水中的溶解氧得到消耗和降低，从而提高产甲烷菌的厌氧作用效率；
2、通过在复合菌剂中添加酸碱缓释剂，控制污水中的pH浓度，并释放一定的二氧化碳气体以进一步排出污水中的溶解氧，进而提高产甲烷菌的污水处理效率。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本发明公开的一种厌氧生物菌剂，包括生物增效载体和吸附在生物增效载体上的复合菌剂，复合菌剂包括以下重量份数的组分：
Figure BDA0002311702450000051
其中，生物因子补充剂包括以下重量百分比的组分：
Figure BDA0002311702450000052
营养剂包括以下重量百分比的组分：
Figure BDA0002311702450000053
其中，酸碱缓释剂由包括以下重量百分比的组分制成：
Figure BDA0002311702450000054
Figure BDA0002311702450000061
生物增效载体采用双金属有机骨架化合物，双金属有机骨架化合物中的双金属采用Cr和Cu，有机配体为苯三甲酸。
酸碱缓释剂的制备过程包括以下步骤：
步骤a：称取一定量的聚乳酸加入四氯化碳中，加热至50℃并充分搅拌，完全溶解后备用；
步骤b：按比例向步骤a中得到的溶液中投加的碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙粉末，充分搅拌，使得四氯化碳挥发，直到溶液成为半固态，挤塑成直径为1cm的球体；
步骤c：将步骤b中得到的球体状颗粒进行鼓风干燥，得到酸碱缓释剂。
一种应该厌氧生物菌剂的厌氧处理方法，包括以下步骤：
将厌氧处理菌剂加入上流式厌氧污泥床中，然后将污水通过上流式厌氧污泥床进行处理，处理完成后的污水经检验合格后进行排放，未合格的污水则回流至上流式厌氧污泥床的进水端继续循环处理。
实施例2～26与实施1的区别在于复合菌剂中各组分按重量份数计为下表。
Figure BDA0002311702450000062
Figure BDA0002311702450000071
实施例26～34与实施1的区别在于生物因子补充剂中各组分按重量百分比计为下表。
Figure BDA0002311702450000072
实施例35～45与实施1的区别在于营养剂中各组分按重量百分比计为下表。
Figure BDA0002311702450000073
Figure BDA0002311702450000081
实施例46～49与实施1的区别在于酸碱缓释剂中各组分按重量百分比计为下表。
Figure BDA0002311702450000082
对比例
对比例1与实施例1的区别在于生物载体采用活性炭；
对比例2与实施例1的区别在于厌氧生物菌剂经过高温灭菌处理；
对比例3与实施例1的区别在于复合菌剂中未添加酸碱缓释剂。
检测方法
从同一批待处理的污水中取18L污水，平均等分成9份试样，每份试样中取一半量的试样测试COD值，剩余的试样分别记为试样A、试样B、试样C、试样D、试样E、试样F、试样G、试样H和试样I。试样A、B、C、D、E、F、G、H、I分别采用上流式厌氧污泥床反应器进行处理。
其中,试样A在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加实施例1中的厌氧生物菌剂，试样B在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加实施例3中的厌氧生物菌剂，试样C在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加实施例7中的厌氧生物菌剂，试样D在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加实施例12中的厌氧生物菌剂，试样E在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加实施例15中的厌氧生物菌剂，试样F在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加实施例19中的厌氧生物菌剂，试样G在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加对比例1中的厌氧生物菌剂，试样H在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加对比例2中的厌氧生物菌剂，试样I在进行处理时向上流式厌氧污泥床添加对比例3中的厌氧生物菌剂，然后处理0.5h后，分别测定处理后的污水中的COD值，结果如下表。
组别 初始COD值(mg/L) 最终COD值(mg/L)
试样A(实施例1) 478 278
试样B(实施例3) 476 225
试样C(实施例7) 480 245
试样D(实施例12) 478 248
试样E(实施例15) 478 251
试样F(实施例19) 481 266
试样G(对比例1) 480 287
试样H(对比例2) 482 397
试样I(对比例3) 479 321
结论：通过上表的测试，试样B、C、D、E中污水处理后的COD下降幅度较其他几组都较大，说明处理效果最好。并根据试样A和试样G的测试结果对比，可以看出添加了多种芽孢杆菌中，消耗了污水中的氧气，使得厌氧菌的环境进一步改善，对于污水的处理效果提高，COD值含量下降明显。试样E与试样A对比可知，加入酸碱缓释剂通过对生物载体中的酸碱环境的调节对于芽孢杆菌的生长繁殖环境提供了一定的保障，使得芽孢杆菌对于污水中氧气的消耗更快，从而提高了厌氧菌对污水的处理效果，使得试样E中COD下降的幅度较试样A更大，并根据试样A和试样D的对比结果可以得到印证。试样A和试样B的测试结果对比，可以看出试样A中由于使用了双金属有机骨架化合物作为生物载体，试样A污水的处理效果提高，COD值含量下降更多。
由以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种厌氧生物菌剂，其特征在于：包括生物增效载体和吸附在生物增效载体上的复合菌剂，所述复合菌剂包括以下重量份数的组分：
Figure FDA0002311702440000011
2.根据权利要求1所述的一种厌氧生物菌剂，其特征在于：所述生物因子补充剂包括以下重量百分比的组分：
Figure FDA0002311702440000012
3.根据权利要求1所述的一种厌氧生物菌剂，其特征在于：所述营养物质包括以下重量百分比的组分：
Figure FDA0002311702440000013
4.根据权利要求1所述的一种厌氧生物菌剂，其特征在于：所述复合菌剂中还添加有0.5～1重量份的酸碱缓释剂，所述酸碱缓释剂由包括以下重量百分比的组分制成：
Figure FDA0002311702440000014
5.根据权利要求1所述的一种厌氧生物菌剂，其特征在于：所述酸碱缓释剂中还添加有二氧化硅微球，所述酸碱缓释剂由包括以下重量百分比的组分制成：
Figure FDA0002311702440000021
6.根据权利要求1所述的一种厌氧生物菌剂，其特征在于：所述生物增效载体采用双金属有机骨架化合物，所述双金属有机骨架化合物中的双金属采用Cr和Cu，有机配体为苯三甲酸。
7.根据权利要求1所述的一种厌氧生物菌剂，其特征在于：所述酸碱缓释剂的制备过程包括以下步骤：
步骤a：称取一定量的聚乳酸加入四氯化碳中，加热至40～50℃并充分搅拌，完全溶解后备用；
步骤b：按比例向步骤a中得到的溶液中投加的碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙粉末，充分搅拌，使得四氯化碳挥发，直到溶液成为半固态，挤塑成直径为0.8～1cm的球体；
步骤c：将步骤b中得到的球体状颗粒进行鼓风干燥，得到酸碱缓释剂。
8.一种应该权利要求1中的厌氧生物菌剂的厌氧处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将厌氧处理菌剂加入上流式厌氧污泥床中，然后将污水通过上流式厌氧污泥床进行处理，处理完成后的污水经检验合格后进行排放，未合格的污水则回流至上流式厌氧污泥床的进水端继续循环处理。
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