申请日2006.07.18
公开(公告)日2007.01.03
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种厌氧序批式活性污泥工艺，属于环境保护和废水处理技术领域。其特征在于是采用两级厌氧序批式反应器Anaerobic Sequencing Batch Reactor-ASBR串联来实现甲烷菌群优化，用A段反应器和B段反应器分别完成吸附过程和生物降解反应，该工艺用来处理中、高浓度非溶解性有机废水。在A、B两段反应器中分别选择性地培养和发展各自的优势菌，在A段反应器中培养以甲烷八叠球菌为优势菌的颗粒污泥，在B段反应器中培养以甲烷丝菌为优势菌的颗粒污泥，使A、B两段反应器在相差悬殊的负荷下分别以吸附-生物降解和生物降解的模式运行，与传统ASBR相比，该工艺有机负荷可以提高10%～30%，能耗减少10%～20%，有机污染物(以COD为指标)去除率提高10%，具有明显的环境效益和经济效益，是当前中、高浓度有机废水普遍采用的厌氧—好氧生物处理工艺的一条新途径。
权利要求书
1.一种厌氧序批式活性污泥工艺，其特征在于是在A、B两段厌氧反应器中分 别选择性地培养和发展各自的优势菌，使A、B两段反应器分别以吸附-生物降解 和生物降解的模式运行的工艺，该工艺是根据甲烷八叠球菌和甲烷丝菌不同的生 理生化特性，在A、B两段反应器中分别选择性地培养和发展各自的优势菌，在A 段反应器中培养以甲烷八叠球菌为优势菌的颗粒污泥，在B段反应器中培养以甲 烷丝菌为优势菌的颗粒污泥，使A、B两段反应器在相差悬殊的负荷下分别以吸 附-生物降解和生物降解的模式运行，
原料：
接种污泥：城市污水处理厂消化污泥;
盐类化合物：FeCl2、CoCl2和NiCl2
条件：
接种污泥采用城市污水处理厂消化污泥接种，
A段反应器中温30-35℃下运行，吸附时间10min～30min;用自身产生的生 物气——沼气进行间歇搅拌;维持A段反应器高乙酸浓度状态，进水有机负荷在 5.0～12.0g/(L·d)之间;微量金属元素对甲烷八叠球菌有激活作用，将微量元素Fe、 Co、Ni直接投加到A段反应器中，微量元素投加量为：Fe采用1mg/(L·d);Co采用0.1mg/(L·d);Ni采用0.2mg/(L·d)，反应器高度和直径比值(H/D)取5～6 为宜;
B段反应器中温30-35℃下运行，生物降解时间6h～24h，用A段反应器产生 的生物气——沼气进行间歇搅拌，维持B段反应器负荷在5g/(L·d)以下，使之在低 乙酸浓度状态下运行，反应器高度和直径比值(H/D)取5～6为宜。
说明书
一种厌氧序批式活性污泥工艺
技术领域
本发明一种厌氧序批式活性污泥工艺，属于环境保护和废水处理技术领域。 具体来讲，是采用两级厌氧序批式反应器Anaerobic Sequencing Batch Reactor-ASBR串联来实现甲烷菌群优化，用A段反应器和B段反应器分别完成吸 附过程和生物降解反应，该工艺用来处理中、高浓度非溶解性有机废水。
技术背景
厌氧序批式反应器ASBR是美国Dague教授于20世纪90年代初开发的高效厌 氧反应器，具有高效稳定的动力学优势，且构造简单、运行灵活、操作容易，适应性 强。但是，从微生物生态学角度看，ASBR中进行着间歇性发酵，随着最初底物不断 向中间产物转移，反应器中甲烷菌群的组成及优势菌也不断更替，形成一个不稳定的 生态系统，导致甲烷八叠球菌和甲烷丝菌都难以充分发挥各自的生化优势：一方面， ASBR中的产甲烷菌大多以甲烷丝菌为主，为了保持产酸菌和产甲烷菌之间的平衡， 其有机负荷一般≯8.0g/(L·d)，牺牲了甲烷八叠球菌对底物利用速率高的功能;另一 方面，ASBR中的颗粒污泥是由水解菌、产酸菌和产甲烷菌构成的混合菌群，优势菌 群的交替变化使甲烷丝菌对底物转化反应的潜力不能得到充分利用。
发明内容
本发明一种厌氧序批式活性污泥工艺的目的在于，针对传统厌氧序批式活性污 泥工艺的缺陷，以厌氧微生物学、生物反应动力学理论为基础，根据甲烷丝菌、甲 烷八叠球菌对乙酸的半饱和常数相差近20倍的代谢特点、以及厌氧颗粒污泥具有类 似于好氧活性污泥的对废水中非溶解性有机物的初期吸附去除作用，提出甲烷菌群 优化吸附-生物降解厌氧序批式活性污泥工艺(AB-ASBR)。从而公开一种处理中、 高浓度非溶解性有机废水的甲烷菌群优化吸附-生物降解厌氧序批式活性污泥工艺 (AB-ASBR)的技术方案。
本发明一种厌氧序批式活性污泥工艺，其特征在于是在A、B两段厌氧反应器 中分别选择性地培养和发展各自的优势菌，使A、B两段反应器分别以吸附-生物降 解和生物降解的模式运行的工艺，该工艺是根据甲烷八叠球菌和甲烷丝菌不同的生 理生化特性，在A、B两段反应器中分别选择性地培养和发展各自的优势菌，在A 段反应器中培养以甲烷八叠球菌为优势菌的颗粒污泥，在B段反应器中培养以甲烷 丝菌为优势菌的颗粒污泥，使A、B两段反应器在相差悬殊的负荷下分别以吸附-生 物降解和生物降解的模式运行，
原料：
接种污泥：城市污水处理厂消化污泥;
盐类化合物：FeCl2、CoCl2和NiCl2
条件：
接种污泥采用城市污水处理厂消化污泥接种，
A段反应器中温30-35℃下运行，吸附时间10min～30min;用自身产生的生物 气——沼气进行间歇搅拌;维持A段反应器高乙酸浓度状态，进水有机负荷在5.0～ 12.0g/(L·d)之间;微量金属元素对甲烷八叠球菌有激活作用，将微量元素Fe、Co、Ni直接投加到A段反应器中，微量元素投加量为：Fe采用1mg/(L·d);Co采用 0.1mg/(L·d);Ni采用0.2mg/(L·d)，反应器高度和直径比值(H/D)取5～6为宜;
B段反应器中温30-35℃下运行，生物降解时间6h～24h，用A段反应器产生的 生物气——沼气进行间歇搅拌，维持B段反应器负荷在5g/(L·d)以下，使之在低乙酸 浓度状态下运行，反应器高度和直径比值(H/D)取5～6为宜。
本发明一种厌氧序批式活性污泥工艺的优点及用途：
I、与传统ASBR相比，该工艺有机负荷可以提高10%～30%，能耗减少10%～ 20%，A段反应器中发挥甲烷八叠球菌底物利用速率高的特点，在短水力停留时间、 高有机负荷条件下运行。该段的实质功能是生物吸附(bio-adsorption)，厌氧颗粒污泥 对进水中的有机污染物进行生物吸附、吸收以及生物降解，对去除非溶解性(悬浮和 胶体)有机污染物的起重要作用。运行模式为：进水-吸附-沉淀-排水-污泥再生(待 机)。B段反应器中，由于甲烷丝菌半饱和常数低，能在低有机负荷下较为彻底地去 除残余机物，提高了出水水质。运行模式为：进水-生物降解(反应)-沉淀-排水。有 机污染物(以COD为指标)去除率提高10%，具有明显的环境效益和经济效益，是 当前中、高浓度有机废水普遍采用的厌氧-好氧生物处理工艺的一条新途径。
II、甲烷八叠球菌对乙酸代谢能力强，当乙酸浓度大于300mg/L时，对乙酸的利 用速率是甲烷丝菌的3～5倍。因此以甲烷八叠球菌为主体的A段反应器高负荷运行 时，能够最大限度地发挥其高乙酸浓度下底物利用速率高和比增长速度快的生理生化 特性。利用厌氧颗粒污泥对有机污染物的初期吸附作用，A、B两段反应器分别以生 物吸附-降解、生物降解模式运行，能缩短总的水力停留时间，提高系统整体的有机负 荷。
甲烷八叠球菌是能够利用乙酸、H2/CO2为底物的嗜氢、嗜乙酸产甲烷菌。A 段反应器中的甲烷八叠球菌加速了种间氢转移、推动了厌氧消化系统的反应进程。
III、B段反应器进水为低浓度的A段反应器出水，有利于形成生物相稳定的 甲烷丝菌。甲烷丝菌对乙酸有极强的亲和力，其半饱和常数仅为甲烷八叠群菌的 1/17，所以能够充分捕获和转化A段反应器出水中残留的有机物，加之以甲烷丝菌 为骨架的颗粒污泥具有很好的沉降性能，能够最大限度地改善出水水质，使得整体 过程的净化效率得到提高。
IV碱度需求量小，降低运行成本。