專利名稱：：一種強(qiáng)化難降解有機(jī)廢水生物處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種強(qiáng)化難降解有機(jī)廢水生物處理的方法。
背景技術(shù)：
：隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的有毒難降解有機(jī)物，如鹵代、含偶氮及硝基芳香化合物等等。這些化合物被廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活中并經(jīng)過多種途徑進(jìn)入自然環(huán)境，呈現(xiàn)長(zhǎng)期殘留性和高毒性等特點(diǎn)。其中的某些物質(zhì)具有致畸或致癌作用，可在食物鏈中生物聚積，嚴(yán)重威脅到人類的生命安全。含有毒難降解有機(jī)物廢水的處理有物理、化學(xué)和生物法及這些方法的組合。由于生物法具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低，無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)，因此是上述廢水的首選處理技術(shù)。生物處理法可分為好氧法、厭氧法和厭氧-好氧法。其中，厭氧-好氧工藝(A/0)是處理這類廢水的最有效方法。這些難降解有機(jī)物經(jīng)水解等厭氧生物處理往往可提高其后續(xù)好氧生化性。但厭氧微生物代謝速率慢，尤其對(duì)一些頑固性有機(jī)污染物，而且該過程需要外源電子供體，增加了處理成本。因此，厭氧處理通常是上述難降解有機(jī)物完全生物降解的瓶頸。已有研究表明，一些人工合成的醌類化合物(如2,6-二磺酸蒽醌，AQDS)作為氧化還原介體可加速電子在電子供體與受體之間的傳遞，從而大幅度提高污染物的生物轉(zhuǎn)化效率。在適宜電子供體存在下，AQDS可被生物還原為氫醌(限速歩驟)，后者作為電子供體可無(wú)選擇性地還原許多化合物，如鹵代及含氮芳香化合物等，并完成AQDS的再生。這種生物-化學(xué)組合機(jī)理在混合難降解有機(jī)物處理中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是該反應(yīng)可在胞外進(jìn)行，對(duì)于難以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的高極性或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有毒難降解有機(jī)物，可大幅度提高其生物降解速率。但AQDS等人工合成介體在水處理體系的弊端是這些含醌類化合物昂貴，難以降解，并會(huì)隨出水而流失，需不斷投加，從而造成二次污染。另外，在難降解有機(jī)廢水A/0生物處理中會(huì)不斷產(chǎn)生剩余污泥。通常，污泥處理投資可占整個(gè)污水處理投資的25%-65%，傳統(tǒng)的污泥處理費(fèi)用約占污水處理總運(yùn)行費(fèi)用的20%-50%。這嚴(yán)重制約了污泥合理處理與利用。目前，污泥溶解技術(shù)包括物理法、化學(xué)法、生物法及其聯(lián)用技術(shù)，如熱水解、超聲波、臭氧、酸、堿以及酶解技術(shù)等。污泥溶解液已用于產(chǎn)甲烷、產(chǎn)氫以及提高污水脫氮除磷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種強(qiáng)化難降解有機(jī)廢水生物處理的方法，本方法針對(duì)難降解有機(jī)廢水A/0生物處理中的諸多弊端，提供一種經(jīng)濟(jì)高效、剩余污泥零排放的強(qiáng)化難降解有機(jī)廢水生物處理的方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案如下將難降解有機(jī)廢水A/0生物處理工藝中產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)行溶胞處理，溶胞混合液返回至厭氧反應(yīng)器或經(jīng)簡(jiǎn)單固液分離后殘?jiān)鳛槲讲牧系冗M(jìn)一步利用。其原理是經(jīng)過優(yōu)化溶胞處理的污泥，釋放出大量小分子有機(jī)物、揮發(fā)性脂肪酸等可作為難降解有機(jī)物厭氧生物處理的適宜電子供體；釋放的N、P、氨基酸以及維生素可補(bǔ)充或代替微生物的生長(zhǎng)因子；活性污泥中含有豐富的以泛醌和甲基萘醌為主的微生物醌類物質(zhì)，其生物催化性能優(yōu)良，是理想的氧化還原介體；優(yōu)化溶胞后的殘?jiān)撍栽鰪?qiáng)、穩(wěn)定程度較高，可作為吸附材料等進(jìn)一步利用，或作為促絮凝物質(zhì)返回至厭氧反應(yīng)器；污泥裂解液中的難降解有機(jī)物經(jīng)上述A/0生物處理可得以較徹底降解。其具體步驟如下步驟l.建立難降解有機(jī)廢水A/0生物處理工藝進(jìn)水組成為難降解有機(jī)物、易降解有機(jī)物、(NH4)2S04、Na2HP04、KH2P04、CaCl2、MgS04和FeCl3，pH值為6隱9。厭氧和好氧生物反應(yīng)器中的接種微生物為活性污泥或活性污泥中加入0.1-50%(w/w)難降解有機(jī)物降解菌，接種微生物在反應(yīng)器中濃度為l-30g/L。污泥馴化以間歇方式進(jìn)行。每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)85。/。以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中難降解有機(jī)物濃度，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成。污泥馴化完成后，反應(yīng)器開始連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)進(jìn)水COD去除狀況，調(diào)整基質(zhì)負(fù)荷和水力停留時(shí)間，以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。反應(yīng)器整個(gè)期間，溫度保持在10-4(TC，厭氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0-0.5mg/L，好氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0.5-6mg/L。步驟2.剩余污泥溶胞處理將上述厭氧和好氧生物反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥泵入溶胞反應(yīng)器中，污泥濃度為l-100g/L。采用酶解法、嗜熱菌溶解法、高壓勻槳法、高速珠磨法、超聲破碎法、微波破碎法、凍融法、熱水解法、臭氧氧化法、堿解法、酸解法、自溶法中的一種或幾種組合，對(duì)剩余污泥進(jìn)行溶胞處理。步驟3.溶胞混合液返回至厭氧反應(yīng)器剩余污泥經(jīng)上述優(yōu)化溶胞處理后，溶胞混合液直接泵入上述A/0工藝中厭氧生物反應(yīng)器，按l-80。/。(v/v)與進(jìn)水混合或?qū)θ馨旌弦哼M(jìn)行固液分離后，上清液泵入?yún)捬跎锓磻?yīng)器，按l-80。/。(v/v)與進(jìn)水混合，殘?jiān)魉?。本發(fā)明的效果和益處是生物基氧化還原介體可以有效地解決人工合成氧化還原介體隨出水流失而造成的二次污染。在厭氧反應(yīng)器中加入剩余污泥溶胞混合液，可大幅度減少微生物外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)濟(jì)高效，操作簡(jiǎn)便。剩余污泥溶胞強(qiáng)化工藝為難降解有機(jī)廢水處理以及剩余污泥處理和利用提供了一條嶄新途徑，可大幅度提高水中偶氮染料、硝基芳烴或多氯有機(jī)物等難降解有機(jī)物的厭氧生物轉(zhuǎn)化速率，從而提高難降解有機(jī)廢水的整個(gè)生物處理效率。附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。圖中虛線為可選擇路線。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1:剩余污泥溶胞混合液強(qiáng)化偶氮染料廢水生物處理[l]建立偶氮染料廢水A/0生物處理工藝進(jìn)水為偶氮染料模擬廢水，其組成為表1所列偶氮染料200mg/L、葡萄糖500mg/L、(NH4)2S04、Na2HP04、KH2P04、微量CaCl2、MgS04、FeCl3，COD:N:P二IOO:5:1，pH值為7.0。厭氧和好氧生物反應(yīng)器中的接種微生物為活性污泥，接種微生物在反應(yīng)器中濃度均為5g/L。污泥馴化以間歇方式進(jìn)行。將原進(jìn)水稀釋4倍作為初始進(jìn)水，每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)85%以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中偶氮染料濃度，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成。污泥馴化完成后，反應(yīng)器開始連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)進(jìn)水COD去除狀況，調(diào)整基質(zhì)負(fù)荷和水力停留時(shí)間，以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。反應(yīng)器整個(gè)期間，溫度保持在3o士rc，厭氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0.5mg/L以下，好氧生物反應(yīng)器中溶解氧〉2mg/L。[2]剩余污泥溶胞處理將上述厭氧和好氧生物反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥泵入溶胞反應(yīng)器中，污泥濃度為20g/L。采用超聲預(yù)處理+熱解法對(duì)剩余污泥進(jìn)行溶胞處理。超聲條件如下功率50W/g污泥；頻率25kHz;作用時(shí)間15min。熱解條件如下溫度控制在60士rC;溶解氧〉lmg/L;作用時(shí)間48h。溶胞混合液返回至厭氧反應(yīng)器剩余污泥經(jīng)上述優(yōu)化溶胞處理后，溶胞混合液直接泵入上述厭氧生物反應(yīng)器中，按10。/。(v/v)與進(jìn)水混合。進(jìn)水組成為偶氮染料200mg/L、葡萄糖100mg/L，pH值為7.0。反應(yīng)器運(yùn)行期間，溫度保持在30±1°C，厭氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0.5mg/L以下，好氧生物反應(yīng)器中溶解氧〉2mg/L。厭氧生物反應(yīng)器水力停留時(shí)間為24h;好氧生物反應(yīng)器水力停留時(shí)間為36h。表i<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2:剩余污泥溶胞混合液強(qiáng)化二硝基甲苯(TNT)廢水生物處理建立TNT廢水A/0生物處理工藝進(jìn)水為TNT模擬廢水，其組成為TNT80mg/L、葡萄糖300mg/L、(NH4)2S04、Na2HP04、KH2P04、微量CaCl2、MgS04、FeCl3，COD:N:P=100:5:1，pH值為7.0。厭氧和好氧生物反應(yīng)器中的接種微生物為活性污泥，接種微生物在反應(yīng)器中濃度均為5g/L。污泥馴化以間歇方式進(jìn)行。將原進(jìn)水稀釋3倍作為初始進(jìn)水，每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)85%以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中TNT濃度，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成。污泥馴化完成后，反應(yīng)器開始連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)進(jìn)水COD去除狀況，調(diào)整基質(zhì)負(fù)荷和水力停留時(shí)間，以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。反應(yīng)器整個(gè)期間，溫度保持在3o士rc，厭氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0.5mg/L以下，好氧生物反應(yīng)器中溶解氧〉2mg/L。[2]剩余污泥溶胞處理按實(shí)施例1進(jìn)行剩余污泥溶胞處理。[3]溶胞混合液返回至厭氧反應(yīng)器剩余污泥經(jīng)上述優(yōu)化溶胞處理后，溶胞混合液直接泵入上述厭氧生物反應(yīng)器中，按8e/。(v/v)與進(jìn)水混合。進(jìn)水組成為TNT80mg/L、葡萄糖60mg/L，pH值為7.0。反應(yīng)器運(yùn)行期間，溫度保持在30±1°C，厭氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0.5mg/L以下，好氧生物反應(yīng)器中溶解氧〉2mg/L。厭氧生物反應(yīng)器水力停留時(shí)間為36h;好氧生物反應(yīng)器水力停留時(shí)間為36h。實(shí)施例3:剩余污泥溶胞混合液強(qiáng)化五氯酚廢水生物處理[1]建立五氯酚廢水A/0生物處理工藝進(jìn)水為五氯酚模擬廢水，其組成為五氯酚50mg/L、葡萄糖300mg/L、(NH4)2S04、Na2HP04、KH2P04、微量CaCl2、MgS04、FeCl3，COD:N:P=100:5:1，pH值為7.0。厭氧和好氧生物反應(yīng)器中的接種微生物為活性污泥，接種微生物在反應(yīng)器中濃度均為5g/L。污泥馴化以間歇方式進(jìn)行。將原進(jìn)水稀釋3倍作為初始進(jìn)水，每當(dāng)進(jìn)水COD去除率達(dá)85%以上時(shí)，再逐步加大進(jìn)水中五氯酚濃度，進(jìn)入下一輪馴化，直至馴化完成。污泥馴化完成后，反應(yīng)器開始連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)進(jìn)水COD去除狀況，調(diào)整基質(zhì)負(fù)荷和水力停留時(shí)間，以加速反應(yīng)器的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。反應(yīng)器整個(gè)期間，溫度保持在3o士rc，厭氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0.5mg/L以下，好氧生物反應(yīng)器中溶解氧〉2mg/L。[2]剩余污泥溶胞處理將上述厭氧和好氧生物反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥泵入溶胞反應(yīng)器中，污泥濃度為20g/L。采用嗜熱菌溶解法對(duì)剩余污泥進(jìn)行溶胞處理。處理?xiàng)l件如下嗜熱菌:剩余污泥=1:12(w/w);反應(yīng)器溫度控制在60士rC;溶解氧〉lmg/L;作用時(shí)間60h。[3]溶胞混合液返回至厭氧反應(yīng)器剩余污泥經(jīng)上述優(yōu)化溶胞處理后，溶胞混合液直接泵入上述厭氧生物反應(yīng)器中，按8%(v/v)與進(jìn)水混合。進(jìn)水組成為五氯酚50mg/L、葡萄糖50mg/L，pH值為7.0。反應(yīng)器運(yùn)行期間，溫度保持在30±1°C，厭氧生物反應(yīng)器中溶解氧控制在0.5mg/L以下，好氧生物反應(yīng)器中溶解氧〉2mg/L。厭氧生物反應(yīng)器水力停留時(shí)間為48h;好氧生物反應(yīng)器水力停留時(shí)間為36h。權(quán)利要求1、一種強(qiáng)化難降解有機(jī)廢水生物處理的方法，其特征在于包括以下步驟(1)建立難降解有機(jī)廢水A/O生物處理工藝；(2)剩余污泥溶胞處理將上述厭氧和好氧生物反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥泵入溶胞反應(yīng)器中，污泥濃度為1-100g/L；采用酶解法、嗜熱菌溶解法、高壓勻槳法、高速珠磨法、超聲破碎法、微波破碎法、凍融法、熱水解法、臭氧氧化法、堿解法、酸解法、自溶法中的一種或幾種組合，對(duì)剩余污泥進(jìn)行溶胞處理；(3)溶胞混合液返回至厭氧反應(yīng)器將步驟(2)得到的溶胞混合液直接泵入上述A/O工藝中厭氧生物反應(yīng)器，按1-80％(v/v)與進(jìn)水混合或?qū)θ馨旌弦哼M(jìn)行固液分離后，上清液泵入?yún)捬跎锓磻?yīng)器，按1-80％(v/v)與進(jìn)水混合，殘?jiān)魉?。全文摘要一種強(qiáng)化難降解有機(jī)廢水生物處理的方法，屬于環(huán)境工程水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
。其特征是將難降解有機(jī)廢水A/O生物處理工藝中產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)行溶胞處理，溶胞混合液直接返回至厭氧反應(yīng)器或固液分離后上清液返回至厭氧生物反應(yīng)器，殘?jiān)魉?。本發(fā)明效果和益處是有效地解決了難降解有機(jī)廢水生物處理中外源人工合成氧化還原介體隨出水流失而造成的二次污染，可大幅度減少微生物外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為該類廢水提供了一種經(jīng)濟(jì)高效、剩余污泥零排放的強(qiáng)化生物處理技術(shù)，在染料、炸藥、農(nóng)藥及醫(yī)藥等廢水的處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。文檔編號(hào)C02F3/30GK101602547SQ200910012279公開日2009年12月16日申請(qǐng)日期2009年6月25日優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日發(fā)明者紅呂,周集體,張愛麗,柳廣飛,競(jìng)王,譚少卿,金若菲,雷天鳴申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)