著录项目
申请日2014.11.27
公开(公告)日2015.02.18
IPC分类号C02F3/12
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。
权利要求书
1.一种用于化工废水处理的活性污泥培养驯化方法，其特征在于：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)NH4NO3 30000-40000、KNO3 38000-50000、CaCl2·2H2O 8600-10000、MgSO4·7H2O 7000-10000、KH2PO4 3000-5000、FeSO4·7H2O 5000-7000、Na2-EDTA·2H2O 7000-10000;微量元素(mg/L)KI 100-200、H3BO3 1000-2000、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B6 100-200、维生素B1 20-60、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，备用;
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，备用。
说明书
一种用于化工废水处理的活性污泥培养驯化方法
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、CaCl2·2H2O 8600-10000、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、MnSO4·4H2O 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。
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(KD∞)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·2H2O 7000-10000;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 8 000、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60.33 mg/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/cm3 1.37-1.67 GB/T 4472-84 pH值 1.0-1.5 GB/T 9724-2007 三聚磷酸钠(以P2O5计)，≥ 46 GB/T 9984-2008