申请日2014.11.17
公开(公告)日2015.04.01
IPC分类号C02F3/12
摘要
一种工业废水处理用的活性污泥的培养方法，选取SV30、COD、NH4+-N、挥发酚作为目标控制因子，以焦粉或粉末活性炭作为活性污泥生长晶核，以碳酸钠作为无机碳源。本发明提供了一种菌种来源广泛，成本较低，培养时间短的活性污泥培养方法，该方法得到的活性污泥活性高、目标因子控制明确、适用性强、能承受废水较高的COD负荷，真正实现了高浓度难降解有机物、高氨氮工业废水的深度处理。
权利要求书
1.一种工业废水处理用的活性污泥的培养方法，其特征在于，选取SV30、 COD、NH4+-N、挥发酚作为目标控制因子，以焦粉或粉末活性炭作为活性污泥 生长晶核，通过碳酸钠调节pH的同时提供无机碳源。
2.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，包括污泥生长期、污泥 适应期、污泥驯化期和污泥成熟期。
3.根据权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述污泥生长期过程为： 注入清水，投加葡萄糖、氮源和磷元素进行闷曝，逐步提高葡萄糖COD负 荷，将污泥培养至SV30达8-12%;
优选地，所述污泥生长期过程为：向反应器中注入清水，接菌种，使SV30不小于2%，投加生长晶核，进行闷曝，以葡萄糖、磷酸钠为营养源，按配比 COD:N:P=150-250:1-10:0.2-5添加，葡萄糖的投加量为100-150kg/d，并以 20-25kg/d的梯度递增，控制测试指标上清液COD≤250mg/L、 NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L;通过添加碳酸钠调节系统pH值为 7.5～8.0，控制系统温度为25℃～30℃，溶解氧为1～2mg/L，当SV30达到8-12% 停止闷曝;
优选地，所述清水的注入量为反应器的1/4～1/2，优选为1/3;
优选地，所述闷曝的时间为1天以上，优选为2天～3天。
4.根据权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述污泥适应期过程为： 少量间歇补入一定浓度的废水，培养至SV30达15%;
优选地，所述污泥适应期过程为：所述闷曝结束后，以少量间歇的方式注 入稀释后的工业废水，所述工业废水的COD为4000～5000mg/L，进水量为 2m3/h，进水第一天每间隔4小时持续进水2小时，进水第二天起每间隔2小时 持续进水2小时，同时在保持营养源配比的条件下逐渐增加葡萄糖、磷酸钠的 量，葡萄糖的量以5kg/d的梯度逐步递增，过程中控制上清液COD≤250mg/L、 NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L，通过添加碳酸钠调节系统pH值为 7.5～8.0，控制系统温度为25℃～30℃，溶解氧为3mg/L，培养至SV30达15%， 进行连续进水，此过程需6天以上，优选为8～12天。
5.根据权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述污泥驯化期过程为： 保持葡萄糖COD负荷不变，逐步增加进水负荷，培养至SV30达20%;
优选地，所述污泥驯化期过程为：少量并连续注入工业废水，从2m3/h开 始，以3天为一个水量负荷提升周期，以2m3/h为进水增加梯度，并在该过程 中控制上清液COD≤250mg/L、NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L的同时，保持 葡萄糖的投入量不变，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温 度在25℃～30℃，溶解氧为3mg/L，培养至SV30达20%，此过程需6天以上， 优选为8～12天。
6.根据权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述污泥成熟期过程为： 逐步减少葡萄糖负荷至停止投加，培养至SV30达到约30%;
优选地，所述污泥成熟期过程为：在SV30达20%后，在保持营养源配比不 变的条件下，以40kg/d的梯度逐渐降低葡萄糖的量至停止投加，控制测试指标 生化出水COD≤250mg/L、NH4+-N≤5mg/L、挥发酚≤5mg/L，通过添加碳酸钠调 节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度在25℃～30℃，溶解氧为4mg/L，增加 进水负荷至达设计负荷，培养至SV30达30%，此时，反应器中的污泥即为培养 的活性污泥，此过程需5天以上，优选为5～9天。
7.根据权利要求2所述的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)污泥生长期
在反应器中注入清水至反应器的三分之一处，向反应器中加入一定量污泥 菌种，污泥来自于生活污水，使其SV30不小于2%，投加焦粉作为污泥生长的 长期吸附晶核;闷曝过程中，提供的营养源为葡萄糖、磷酸钠，配比为 COD:N:P=200:5:1，葡萄糖的投加量为100-150kg/d，并以20-25kg/d的梯度递 增，控制测试指标上清液COD≤250mg/L、NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L。 同时，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度为25℃ ～30℃，溶解氧为1～2mg/L，当SV30达到8-12%后停止闷曝，此过程需2～3天 左右;
(2)污泥适应期
闷曝结束后，以少量间歇的方式注入稀释后的工业废水，所述工业废水的 COD为4000～5000mg/L，进水量为2m3/h，进水第一天每间隔4小时进水并持 续2小时，进水第二天起每间隔2小时进水并持续2小时，同时，在保持营养 源配比的条件下逐渐增加葡萄糖、磷酸钠的量，葡萄糖的量以5kg/d的梯度逐 步递增，过程中控制上清液COD≤250mg/L、NH4+-N≤10mg/L、挥发酚 ≤20mg/L，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度为25℃ ～30℃，溶解氧为3mg/L，培养至SV30达15%，进行连续进水，此过程需10天 左右;
(3)污泥驯化期
少量连续注入工业废水，从2m3/h开始，以3天为一个水量负荷提升周 期，以2m3/h为进水增加梯度，并在该过程中控制上清液COD≤250mg/L、 NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L，同时保持葡萄糖的投入量不变，通过添加 碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度在25℃～30℃，溶解氧为 3mg/L，培养至SV30达20%，此过程需10天左右;
(4)污泥成熟期
在SV30达20%后，在保持营养源配比不变的条件下，以40kg/d的梯度逐渐 降低葡萄糖的量至停止投加，控制测试指标生化出水COD≤250mg/L、 NH4+-N≤5mg/L、挥发酚≤5mg/L，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0， 控制系统温度在25℃～30℃，溶解氧为4mg/L，增加进水负荷至达设计负荷， 培养至SV30达30%，此时，反应器中的污泥即为培养的活性污泥，此过程需7 天左右。
8.根据权利要求1-7任一项所述的培养方法，其特征在于，所述工业废水 为含高浓度难降解有机物、高氨氮的废水，优选为焦化废水。
9.根据权利要求1-7任一项所述的培养方法，其特征在于，所述焦化废水 的水质为pH：7-9，COD：4000-5000mg/L，酚：800-1000mg/L，氰：15～20mg/L， NH4+-N：200～300mg/L。
说明书
一种工业废水处理用的活性污泥的培养方法
技术领域
本发明属于废水深度处理领域，尤其涉及一种用于含高浓度难降解有机 物、高氨氮工业废水处理的活性污泥的培养方法。
背景技术
随着工业的发展，特别是石油、化工行业的发展，污染物的成分日渐复 杂，废水中含有大量的有机污染物，如果仅用物理法或化学法很难达到治理的 要求，生物法因其价格低廉，运行方便，能有效控制污染物等优点被广泛应 用。生物处理法的原理主要是通过利用微生物的新陈代谢作用降解有机物，将 有机污染物转变成无害的气体产物、液体产物、以及富含有机物的固体产物 (微生物群体或生物污泥)，使污水得以净化。因此，培养驯化出高活性的微 生物菌群，使其充分发挥降解作用，会大幅提升生化法对污水的处理能力。
焦化废水是工业废水中比较常见的一种，是由原煤的高温干馏、煤气净化 和化工产品精制过程中产生的，其成分复杂，含数十种无机和难降解有机化合 物，属高COD、高酚值、高氨氮废水，尤其是钢铁行业的焦化废水，其废水 量大，治理困难，一直是制约钢铁行业可持续发展的重要因素。近年来，国内 外对含高浓度难降解有机物、高氨氮工业废水处理的研究越来越多，处理方法 多种多样，其中，活性污泥法是含高浓度难降解有机物、高氨氮工业废水处理 中较广泛的生化操作。
活性污泥法是污水生物处理的一种方法，即在人工充氧的条件下，对污水 和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥后，利用活性污泥的生物 凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物，其具有废水处理量 大、效率高，处理范围广，相对运营费用较低等特点，但对废水的水质条件要 求较高，如废水的pH、温度、营养源投加量、有毒物质浓度、进水有机物浓 度、溶解氧等。所以生化系统开启前，需要对污泥进行驯化，使其能适应废水 水质，达到最大降解能力，而在此过程中，缩短污泥培养时间，降低培养成 本，找到最佳培养方法，对生化系统尽快投入运行以及使出水达标具有重要意 义。
如CN 103708610A公开了一种焦化废水处理用活性污泥的培养方法，该方 法培养出的污泥所能处理的废水COD负荷为2600-2900mg/L，由于焦化废水水 量大，且来水COD较高，此方法培养的污泥处理能力相对较低，驯化时间 长。李秀艳(生活污泥用于焦化废水处理的培养驯化，第32卷第2期，2010 年4月)利用生活污水厂的干污泥做菌种，干污泥运输方便，但干污泥需要在 生活污水厂做前期处理，脱水形成泥饼，投放前也需加水搅拌成泥浆，过程繁 杂，且要去进水水质稳定，驯化时间较长。
CN 1884134A公开了一种两段式同步硝化反硝化处理氨氮废水方法，此方 法筛选出对环境有较强适应能力的异养硝化细菌和好氧反硝化细菌，采用异养 硝化细菌和好氧反硝化细菌构建同步硝化反硝化污泥体系处理含氮废水，但是 此方法在污泥培养驯化过程中需要琥珀酸钠4.7g、KNO3、MgSO4·7H2O微量元 素溶液等物质，培养过程复杂，驯化时间长，且在实际大规模培养中成本会增 高。
综上所述，活性污泥在培养过程中存在很多问题，如培养周期长、培养过 程繁杂、运行不稳定、可操作性低等。虽然培养污泥的方法有很多，但普遍存 在微生物用量大、成本高、承受的废水COD负荷较低等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种菌种来源广泛，成本较低，培 养时间短的活性污泥培养方法，该方法得到的活性污泥活性高、目标因子控制 明确、适用性强、能承受废水较高的COD负荷，真正实现了工业废水，尤其是 高浓度难降解有机物、高氨氮工业废水的深度处理。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工业废水处理用的活性污泥的培养方法，选取SV30、COD、NH4+-N、 挥发酚作为目标控制因子，以焦粉或粉末活性炭作为活性污泥生长晶核，通过 碳酸钠调节pH的同时提供无机碳源。
SV30是指曝气池混合液在量筒静止沉降30min后污泥所占的体积百分比。 它是分析污泥沉降性能的最简便方法。SVI即污泥容积指数，是指曝气池混合 液经30min静沉后,相应的1g干污泥所占的容积，SVI=SV30/MLSS。一般的， 良好的活性污泥SVI常在50～120之间，SV30在30%左右。在无其他异常的情 况下，SV30可作为剩余污泥排放的参考依据。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，包括污泥生长期、污泥适应 期、污泥驯化期和污泥成熟期。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，所述污泥生长期过程为：注 入清水，投加葡萄糖、氮源和磷元素进行闷曝，逐步提高葡萄糖COD负荷， 将污泥培养至SV30达8-12%;
优选地，所述污泥生长期过程为：向反应器中注入清水，接菌种，使SV30不小于2%，投加生长晶核，进行闷曝，以葡萄糖、磷酸钠为营养源，按配比 COD:N:P=150-250:1-10:0.2-5添加，葡萄糖的投加量为100-150kg/d，并以 20-25kg/d的梯度递增，控制测试指标上清液COD≤250mg/L、 NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L;通过添加碳酸钠调节系统pH值为 7.5～8.0，控制系统温度为25℃～30℃，溶解氧为1～2mg/L，当SV30达到8-12% 停止闷曝。
优选地，所述清水的注入量为反应器的1/4～1/2，优选为1/3。
优选地，所述闷曝的时间为1天以上，优选为2天～3天。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，所述污泥适应期过程为：少 量间歇补入一定浓度的废水，培养至SV30达15%;
优选地，所述污泥适应期过程为：闷曝结束后，以少量间歇的方式注入稀 释后的工业废水，所述工业废水的COD为4000-5000mg/L，进水量为2m3/h， 进水第一天每间隔4小时持续进水2小时，进水第二天起每间隔2小时持续进 水2小时，同时在保持营养源配比的条件下逐渐增加葡萄糖、磷酸钠的量，葡 萄糖的量以5kg/d的梯度逐步递增，过程中控制上清液COD≤250mg/L、 NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L，通过添加碳酸钠调节系统pH值为 7.5～8.0，控制系统温度为25℃～30℃，溶解氧为3mg/L，培养至SV30达15%， 进行连续进水，此过程需6天以上，优选为8～12天。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，所述污泥驯化期过程为：保 持葡萄糖COD负荷不变，逐步增加进水负荷，培养至SV30达20%;
优选地，所述污泥驯化期过程为：少量并连续注入工业废水，从2m3/h开 始，以3天为一个水量负荷提升周期，以2m3/h为进水增加梯度，并在该过程 中控制上清液COD≤250mg/L、NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L的同时，保持 葡萄糖的投入量不变，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温 度在25℃～30℃，溶解氧为3mg/L，培养至SV30达20%，此过程需6天以上， 优选为8～12天。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，所述污泥成熟期过程为：逐 步减少葡萄糖负荷至停止投加，培养至SV30达到约30%;
优选地，所述污泥成熟期过程为：在SV30达20%后，在保持营养源配比不 变的条件下，以40kg/d的梯度逐渐降低葡萄糖的量至停止投加，控制测试指标 生化出水COD≤250mg/L、NH4+-N≤5mg/L、挥发酚≤5mg/L，通过添加碳酸钠调 节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度在25℃～30℃，溶解氧为4mg/L，增加 进水负荷至达设计负荷，培养至SV30达30%，此时，反应器中的污泥即为培养 的活性污泥，此过程需5天以上，优选为5～9天。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，包括以下步骤：
(1)污泥生长期
在反应器中注入清水至反应器的三分之一处，向反应器中加入一定量污泥 菌种，污泥来自于生活污水，使其SV30不小于2%，投加焦粉作为污泥生长的 长期吸附晶核;闷曝过程中，提供的营养源为葡萄糖、磷酸钠，配比为 COD:N:P=200:5:1，葡萄糖的投加量为100-150kg/d，并以20-25kg/d的梯度递 增，控制测试指标上清液COD≤250mg/L、NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L。 同时，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度为25℃ ～30℃，溶解氧为1～2mg/L，当SV30达到8-12%后停止闷曝，此过程需2～3天 左右;
(2)污泥适应期
闷曝结束后，以少量间歇的方式注入稀释后的工业废水，所述工业废水的 COD为4000-5000mg/L，进水量为2m3/h，进水第一天每间隔4小时进水并持 续2小时，进水第二天起每间隔2小时进水并持续2小时，同时，在保持营养 源配比的条件下逐渐增加葡萄糖、磷酸钠的量，葡萄糖的量以5kg/d的梯度逐 步递增，过程中控制上清液COD≤250mg/L、NH4+-N≤10mg/L、挥发酚 ≤20mg/L，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度为25℃ ～30℃，溶解氧为3mg/L，培养至SV30达15%，进行连续进水，此过程需10天 左右;
(3)污泥驯化期
少量连续注入工业废水，从2m3/h开始，以3天为一个水量负荷提升周 期，以2m3/h为进水增加梯度，并在该过程中控制上清液COD≤250mg/L、 NH4+-N≤10mg/L、挥发酚≤20mg/L，同时保持葡萄糖的投入量不变，通过添加 碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0，控制系统温度在25℃～30℃，溶解氧为 3mg/L，培养至SV30达20%，此过程需10天左右;
(4)污泥成熟期
在SV30达20%后，在保持营养源配比不变的条件下，以40kg/d的梯度逐渐 降低葡萄糖的量至停止投加，控制测试指标生化出水COD≤250mg/L、 NH4+-N≤5mg/L、挥发酚≤5mg/L，通过添加碳酸钠调节系统pH值为7.5～8.0， 控制系统温度在25℃～30℃，溶解氧为4mg/L，增加进水负荷至达设计负荷， 培养至SV30达30%，此时，反应器中的污泥即为培养的活性污泥，此过程需7 天左右。
整个过程中，综合污泥情况及化验指标调整进水量，直至进水量达设计负 荷。系统运行稳定后，反应器中的污泥即为所培养的活性污泥。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，所述工业废水为含高浓度难 降解有机物、高氨氮的废水，优选为焦化废水。
作为优选技术方案，本发明所述的培养方法，所述焦化废水的水质为pH： 7-9，COD：4000-5000mg/L，酚：800-1000mg/L，氰：15～20mg/L，NH4+-N： 200～300mg/L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果为：
1、本发明为高浓度难降解有机物、高氨氮工业废水的生物处理提供一条 实用的范例;
2、通过本发明方法培养的活性污泥适用性强、能承较高的COD负荷，真 正实现了COD、NH4+-N、挥发酚等成分的降解，处理后的废水达到了国家排 放标准;
3、本发明菌种来源广泛，成本较低，培养时间短，培养的活性污泥活性高， 目标因子控制明确，具有良好的市场前景。