一种用于化工废水处理的活性污泥培养驯化方法

摘要

本发明属于化工废（污）水处理技术领域，特别是涉及一种用于化工废水处理的活性污泥培养驯化方法，该驯化方法如下：选择废水处理生化段的活性污泥作为培养驯化对象，驯化过程采用连续进水出水的方式进行，温度控制在30-37℃，连续曝气，溶解氧保持在2-5mg/L；水力停留时间控制在8-24h，pH值6-8，CODcr浓度为300-600mg/L，油含量10-30mg/L；驯化期间，连续投加生物解毒剂和生物活性磷的混合液，生物解毒剂和生物活性磷按照1:1混合，然后用水稀释10-20倍后在生化段进水端连续滴加使用，当活性污泥沉降比（SV30）在20-40%，且CODcr的去除率达到排放标准时，驯化结束。

说明书

技术领域

本发明属于化工废(污)水处理技术领域，特别是涉及一种用于化工废水处理的活性污泥培养驯化方法。

背景技术

新疆煤炭、石油、有色金属等资源丰富而水资源短缺，存在水资源与其他资源配置不合理的矛盾，水资源是制约新疆经济社会跨越式发展的重要制约因素，目前急需通过废水资源化，解决新疆水资源短缺的问题。

二级生化处理主要去除废水中化学需氧量(CODcr)、生化需氧量(BOD₅)。通常废水在二级生化处理后通过三级处理达到废水回用及资源化的目的。新疆的经济格局主要是以石油石化、煤化工、氯碱化工、棉纺印染、矿产品开发等为基础，这些行业具有耗水量大、排放水污染浓度高、处理回用难度大的特点。目前，国内大多数化工企业废水处理，采用以生化为核心的处理工艺，并辅以深度处理工艺，以达到回用要求。但此类工艺中生化段存在一些问题：(1)生物降解不彻底，产生的泡沫多，要大量新水进行消泡，但效果差；(2)废水处理停留时间长，由于水中残留的难降解物质较多，处理后的水色度较高，水质波动较大，不利于后续的回收利用。

活性污泥通用的驯化方法按照投加菌种分为：①投加活性污泥，繁殖到预定沉降比时，加入实际废水鼓风曝气，由少量到全量逐级驯化。②投加特定菌种，先放进小型培养箱高营养液繁殖后，然后投入大池再繁殖达到所需的沉降比。按照培养驯化程序分为：①同步培养驯化，即用粪便水或生活污水培养活性污泥的同时加入要处理的工业废水。②异步培养驯化，即先用粪便水或生活污水培养活性污泥，然后浓度梯度递增的方式投加工业废水，直至活性污泥达到所需的沉降比。在现有技术中，曾有专利报道过几种微生物的培养驯化方法，如“一种海洋油污微生物菌群的筛选和驯化方法及应用”(授权公告号CN102433260B)，是一种用于海洋油污废水生物修复，但不适用于污水厂微生物的驯化。“一种除油菌剂的制备及该除油菌剂处理油田污水的方法”(申请公布号CN102876574A)，是筛选了特定的菌种，方法不具有普遍适用性。

发明内容

本发明的目的在于：在活性污泥驯化过程中，使用生物解毒剂和生物活性磷，改善活性污泥的菌胶团结构，为微生物提供必需的维生素等营养元素，并能屏蔽毒性，以促进微生物新陈代谢，促使微生物在较差环境中快速大量的生长，从而提高微生物降解污染物的效率，满足并改善化工废水污水处理的要求，以提高微生物降解废水的能力。

本发明的技术方案：一种用于化工废水处理的活性污泥培养驯化方法，该驯化方法如下：选择废水处理生化段的活性污泥作为培养驯化对象，驯化过程采用连续进水出水的方式进行，温度控制在30-37℃，连续曝气，溶解氧保持在2-5mg/L；水力停留时间控制在8-24h，pH值6-8，CODcr浓度为300-600mg/L，油含量10-30mg/L；驯化期间，连续投加生物解毒剂和生物活性磷的混合液，生物解毒剂和生物活性磷按照1:1混合，然后用水稀释10-20倍后在生化段进水端连续滴加使用，当活性污泥沉降比(SV₃₀)在20-40％，且CODcr的去除率达到排放标准时，驯化结束；所述的生物解毒剂的生产制备过程：a将40-60份的风化褐煤，其中腐植酸含量＞40％，放入水池中，调节pH值2-6，温度20-100℃，搅拌，自然发酵1-2天；溶液沉淀，将水池中上层的溶液用泵抽到反应釜中；b加入常量元素、微量元素以及有机成分；其中常量元素(mg/L)NH₄NO₃30000-40000、KNO₃38000-50000、CaCl₂·2H₂O8600-10000、MgSO₄·7H₂O 7000-10000、KH₂PO₄3000-5000、FeSO₄·7H₂O 5000-7000、Na₂-EDTA·2H₂O 7000-10000；微量元素(mg/L)KI 100-200、H₃BO₃1000-2000、MnSO₄·4H₂O4000-6000、ZnSO₄·7H₂O 1000-2000、Na₂MoO₄·2H₂O 50-100、CuSO₄·5H₂O 5-20、CoCl₂·6H₂O 5-20；有机成分(mg/L)肌醇20000-40000、ⅣB烟酸100-200、维生素B6100-200、维生素B120-60、甘氨酸200-600、2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)5-10、萘乙酸5-10、6-苄基嘌呤5-10；c调节pH6-8，搅拌0.5-1h，将反应釜中的溶液抽提到贮藏罐，进行灌装；所述的生物活性磷生产制备过程：a将40-60份的风化褐煤，其中腐植酸含量＞40％，放入水池中，调节pH值2-6，温度60-100℃，搅拌，自然发酵1-2天，溶液沉淀，将水池中上层的溶液用泵抽到反应池使其降温至30-50℃时，加入20-40％的磷矿粉，搅拌2-3天，抽取上清液到贮藏罐，进行灌装。

本发明的作用机理及有益效果：生物解毒剂：生物解毒剂是依托新疆的风化煤资源，从中提取有效成分作为基础原料(腐植酸或黄腐酸)，腐植酸类物质的络合(螯合)性能对金属的迁移、固定和积聚、化学反应性和生物利用度有直接影响。腐植酸(HA)和黄腐植酸(FA)的羧基、酚羟基以及某些其他含O、P、N、S的基团都是电子给予体，所以是一类天然络合剂或螯合剂，都容易与金属离子配位。研究表明，二价阳离子(Ca²⁺等)可能通过促进HA的疏水位点的暴露而增强对疏水有机污染物的吸附，如对多环芳烃(PAHs：芘、荧蒽、蒽等)有结合和解毒作用，其解毒常数(K^D_∞)随HA的含量和芳香度增加而提高。腐植酸共生的某些物质本身就是激素或类激素，它们有的是与腐植酸以不同程度的物理或化学键结合，如甾醇、萜类、维生素(VB2、VB6、VB12)、抗生素(金霉素、青霉素、球菌素等)、生长素(赤霉素)等；有的可能本身就是腐植酸结构的一部分，不过是以低分子、弱结合形态存在的，如吲哚乙酸和丁酸、α-萘乙酸、琥珀酸、叶酸、肉桂酸、香豆酸、苯乙酸、阿魏酸、莽草酸、氨基酸、氨基嘌呤等。因此，生物解毒剂是利用腐植酸类生长调节剂，调节大量元素与微量元素的比例和平衡状况，此外，腐植酸与氮、磷、钾的结合，可以减少氮素和钾的流失，提高磷、氮、钾元素的利用率，使有机物的毒性官能团非生物途径发生转化，螯合废水中的重金属离子，降低废水中化学和石油的污染，促进微量元素的有效化，微生物的繁殖与活动，缩短微生物的世代周期，提高微生物活性，形成良好的菌胶团结构，提高生化系统的处理效果。

生物活性磷：磷在微生物细胞中有着重要的作用。一方面构成细胞内的一些重要物质如核酸、类脂、多种辅酶(辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ、辅酶A等)；另一方面参与碳水化合物代谢的磷酸化过程。但由于传统磷源(工业磷酸或磷酸盐)的加入易引起管道、设备的严重腐蚀和结垢，以及容易和废水中的金属离子形成沉淀，如Al₂(PO₄)₃、Fe₂(PO₄)₃或磷酸八钙[Ca₈H₂(PO₄)₆·5H₂O]等方向转化，被称为磷的“固定”，影响磷源的吸收效率，有时会造成出水含磷量超标。针对于工业废水处理系统，利用特有技术提取的有机酸类物质与磷进行螯合(如腐植酸)，能抑制速效磷肥[Ca(H₂PO₄)₂、(NH₄)₂HPO₄等]的固定，保护磷不与废水中的金属离子发生反应。同时含有生长促进剂、酶、和缓冲剂等有利于微生物生长的物质，使生物活性磷更容易被微生物吸收，提高了生化系统污水处理效果，降低出水磷酸盐含量，促进微生物种类多样化。

具体实施方式

实施例、一种用于化工废水处理的活性污泥培养驯化方法，该驯化方法如下：选择废水处理生化段的活性污泥作为培养驯化对象，驯化过程采用连续进水出水的方式进行，温度1制在30-37℃，连续曝气，溶解氧保持在2-5mg/L；水力停留时间控制在8-24h，pH值6-8，CODcr浓度为300-600mg/L，油含量10-30mg/L；驯化期间，连续投加生物解毒剂和生物活性磷的混合液，生物解毒剂和生物活性磷按照1:1混合，然后用水稀释10-20倍后在生化段进水端连续滴加使用，当活性污泥沉降比(SV₃₀)在20-40％，且CODcr的去除率达到排放标准时，驯化结束；所述的生物解毒剂的生产制备过程：a将40-60份的风化褐煤，其中腐植酸含量＞40％，放入水池中，调节pH值2-6，温度20-100℃，搅拌，自然发酵1-2天；溶液沉淀，将水池中上层的溶液用泵抽到反应釜中；b加入常量元素、微量元素以及有机成分；其中常量元素(mg/L)NH₄NO₃30000-40000、KNO₃38000-50000、CaCl₂·2H₂O 8600-10000、MgSO₄·7H₂O 7000-10000、KH₂PO₄3000-5000、FeSO₄·7H₂O 5000-7000、Na₂-EDTA·2H₂O7000-10000；微量元素(mg/L)KI 100-200、H₃BO₃1000-2000、MnSO₄·4H₂O 4000-6000、ZnSO₄·7H₂O 1000-2000、Na₂MoO₄·2H₂O 50-100、CuSO₄·5H₂O 5-20、CoCl₂·6H₂O 5-20；有机成分(mg/L)肌醇20000-40000、ⅣB烟酸100-200、维生素B6100-200、维生素B120-60、甘氨酸200-600、2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)5-10、萘乙酸5-10、6-苄基嘌呤5-10；c调节pH6-8，搅拌0.5-1h，将反应釜中的溶液抽提到贮藏罐，进行灌装；所述的生物活性磷生产制备过程：a将40-60份的风化褐煤，其中腐植酸含量＞40％，放入水池中，调节pH值2-6，温度60-100℃，搅拌，自然发酵1-2天，溶液沉淀，将水池中上层的溶液用泵抽到反应池使其降温至30-50℃时，加入20-40％的磷矿粉，搅拌2-3天，抽取上清液到贮藏罐，进行灌装。

具体实践：生物解毒剂的制备：将50份的风化褐煤(腐植酸＞40％)放入富氧水池中，调节pH值4～5，加热70～80℃，搅拌，自然发酵1.5天。让溶液沉淀，将富氧水池中上层的溶液用泵抽到反应釜中，加入常量元素、微量元素以及有机成分。

常量元素(mg/L)NH₄NO₃35000、KNO₃45000、CaCl₂·2H₂O 9000、MgSO4·7H₂O 8000、KH₂PO₄4000、FeSO₄·7H₂O 6000、Na₂-EDTA·2H₂O 8000；微量元素(mg/L)KI 130、H₃BO₃1400、MnSO₄·4H₂O 5000、ZnSO₄·7H₂O 1500、Na₂MoO₄·2H₂O 50、CuSO4·5H₂O 10、CoCl₂·6H₂O 10；有机成分(mg/L)肌醇20000、ⅣB烟酸120、盐酸吡哆醇(维生素B6)120、盐酸硫胺素(维生素B1)20、甘氨酸200、2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)5、萘乙酸(NAA)5、6-苄基嘌呤(6-BA)5。用盐酸调节pH7～8，搅拌1h，将反应釜中的溶液抽提到贮藏罐，进行灌装。

生物活性磷的制备：将50份的风化褐煤(腐植酸＞40％)放入富氧水池中，调节pH值3，加热70～100℃，搅拌，自然发酵1～2天。让溶液沉淀，将富氧水池中上层的溶液用泵抽到氨化池使其降温到40℃时，加入碳酸氢铵，在不断搅拌下，加入20％的磷矿粉，搅拌2天，熟化后，抽取上清到贮藏罐，进行灌装。

使用时将生物解毒剂和生物活性磷按1:1，用水稀释10倍，在生化池进水端连续滴加。

具体实践验证：新疆广汇新能源煤化工废水处理系统，其生化处理工艺段顺序依次为：UASB、水解酸化池、接触氧化池、CASS、曝气生物滤池，但生化处理效果很差，废水长期不能达标。其中，CASS池有大量泡沫产生，有大量的悬浮物，造成曝气生物滤池堵塞，活性污泥颜色为深褐色，显微镜观察，发现少量豆形虫、鞭毛虫和红斑鄂体虫，但基本不活动，活性很低。根据现场检测记录分析(设计出水CODcr 68mg/L，油含量5.9mg/L，实际出水平均CODcr 180.73mg/L，油含量15.9mg/L)，选择CASS池的活性污泥作为培养驯化的对象，并配以生物解毒剂和生物活性磷。具体操作步骤如下：(1)驯化过程采用连续进水出水的方式进行，温度控制在30-37℃，连续曝气，溶解氧保持在2-5mg/L；(2)CASS池的进水CODcr浓度为300～600mg/L，油含量10～30mg/L。生物解毒剂和生物活性磷用水稀释10陪，在CASS池进水端连续滴加，第一阶段投加生物解毒剂和生物活性磷，投加量为7mg/L，时间为11天。第二阶段投加生物解毒剂和生物活性磷5mg/L，时间为15天。在向CASS池投加生物促生剂和生物解毒剂之前，CASS池出水CODcr平均值为180.73mg/L，油含量平均值15.9mg/L。投加药剂的第一阶段，系统受到水质冲击的影响较小，出水的CODcr和油含量平均值分别为120.45mg/L，8.96mg/L。投加药剂的第二阶段，曝气池出水CODcr和油含量平均值分别为60.33mg/L，1.23mg/L。

结论：这说明在投加药剂后，生物活性得到增强，微生物降解有机物的能力得到提高，系统运行稳定。从连续镜检来看，在生物解毒剂和生物活性磷使用前，发现CASS池中菌胶团外形轮廓不明显，污泥结构较松散，而且絮体较小，发现少量豆形虫、鞭毛虫和红斑鄂体虫，但基本不活动，活性很低。这种现象表明，CASS池中毒性物质浓度较高，也就是说CASS池中的污泥处于中毒状态。在投加生物解毒剂和生物活性磷第二阶段结束后，镜检发现，污泥絮体增大，边缘清晰，结构紧密，有原生动物和后生动物种类增加，活性变强。从生物相的变化也可以看出药剂的投加，达到了预期效果。

生物解毒剂企业标准：

生物活性磷企业标准：

项目指标测定方法外观浅绿色或浅褐色目测形态液体目测密度(20℃)g/cm³1.37-1.67GB/T 4472-84pH值1.0-1.5GB/T 9724-2007三聚磷酸钠(以P₂O₅计)，≥46GB/T 9984-2008