公布日：2022.04.26
申请日：2021.11.28
分类号：C02F3/34(2006.01)I;C02F9/14(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/34(2006.01)N;C02F101/36(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法及其应用，其能解决现有物化处理工艺设备投资及运行成本高、耗能大、易引起二次污染的技术问题。一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，可减少或者避免使用铁碳微电解、芬顿、蒸发浓缩等物化处理工艺，大幅降低废水处理成本，包括以下步骤：S1生物发酵预处理启动；S2生物发酵预处理调试运行；S3生物发酵预处理系统稳定运行。本发明本发明通过设置合理的菌种配比、启动及运行条件，通过菌种发酵的方式改变CODcr高达上万甚至几万高浓有机废水的理化性质，降低废水CODcr、TN，并且使废水变成低毒性、易生化的“类发酵废水”，降低废水后续处理成本且不产生二次污染。
权利要求书
1.一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，所述高浓度有机废水的CODcr范围为10000mg/L～30000mg/L；所述方法包括以下步骤：1)生物发酵预处理启动阶段，将增殖后的复合菌菌液与稀释后的高浓度有机废水于生物发酵预处理系统中混合，曝气培养至系统废水当天的CODcr去除率与前一天的CODcr去除率的差值为5％‑10％且CODcr去除率>50％，生物发酵预处理系统启动完成，复合菌菌液组成为，按体积百分比计，20％‑40％体积百分数的芽孢杆菌，20％‑40％的假单胞菌，5％‑15％的不动杆菌，5％‑15％的嗜盐菌，5％‑15％的寡养单胞菌，3％‑10％的产碱杆菌，3％‑10％的醋酸杆菌，各种菌混合前的菌密度≥5*1010CFU/mL；2)生物发酵预处理调试运行阶段，将高浓度有机废水稀释，调节废水pH2‑7，CODcr/TN＝40‑80：1，TP＝20‑50mg/L，将稀释并调节后的废水泵入生物发酵预处理系统中进行生物处理，生物发酵预处理系统保持连续进水和出水，当CODcr去除率提升至最高值时所需时间确定为最佳停留时间，即稳定运行的单个周期，然后稳定运行2‑3个周期，开始逐步提高进水CODcr负荷，并重复步骤2)以上步骤，保持提升进水CODcr负荷后所能达到的最高CODcr去除率与提升进水CODcr负荷前所能达到的最高CODcr去除率的比值≥80％，以确定稳定运行阶段的CODcr目标值时，生物发酵预处理系统调试完成；3)生物发酵预处理系统稳定运行阶段，若步骤2)获得CODcr目标值低于高浓度有机废水的CODcr原值，则对高浓度有机废水进行稀释，若步骤2)获得CODcr目标值等于高浓度有机废水的CODcr原值，则高浓度有机废水无需稀释；调节废水pH2‑7，CODcr/TN＝40‑80：1，TP＝20‑50mg/L后泵入生物发酵预处理系统进行生物处理。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，步骤1)中，复合菌菌液的增殖过程如下，向生物发酵预处理系统中投加系统有效容积5％的复合菌菌液、系统有效容积45％复合菌增殖培养基，系统运行条件温度30℃，溶解氧4‑6mg/L，pH7‑8，曝气运行至系统中菌悬液OD600≥1.5A。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，步骤1)中，稀释后的高浓度有机废水CODcr范围为8000‑10000mg/L，并且调节废水pH7‑8；步骤1)中，增殖后的复合菌菌液与稀释后的高浓度有机废水混合后，系统运行条件为温度30℃，溶解氧2‑3mg/L，pH7‑8。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，步骤2)中，生物处理过程中，系统运行条件为温度30℃，溶解氧2‑3mg/L，pH7‑9。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，步骤2)中，加入尿素、磷酸二氢钾调节稀释后废水CODcr/TN、TP。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，步骤2)中，逐步提高进水CODcr负荷具体以4000‑10000mg/LCODcr为一个提升梯度。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，每吨稀释后废水中加入微量元素溶液和生长因子溶液各0.3L，所述微量元素溶液配方为，H3BO31g、MnSO44.25g、ZnSO40.5g、CaCl20.5g、KCl10g、CuSO4.5H2O0.15g、NaMoO4.2H2O0.1g、MgSO45g、水1L；所述生长因子溶液配方为，生物素1g、复合氨基酸1g、盐酸硫胺1g、水1L。
8.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，步骤3)中，生物发酵预处理系统稳定运行2‑3个周期后，将部分系统出水进行离心，离心后菌泥于2‑6℃保存；当系统处理效果和菌悬液OD600值均呈下降趋势时，停止进水，排掉系统有效体积20％的菌悬液，接入系统有效体积1％的菌泥，补入系统有效体积20％的复合菌增殖培养基，运行条件温度30℃，溶解氧4‑6mg/L，pH7‑8，曝气运行至系统CODcr去除率恢复至最高值。
9.如权利要求1～8中任一所述方法在奥拉西坦、左乙拉西坦制药废水中的应用，其特征在于：复合菌菌液组成为，按体积百分数计，30％的枯草芽孢杆菌ATCC6633，25％的铜绿假单胞菌ATCC9027，15％的琼氏不动杆菌ATCC17908，10％的黄海嗜盐菌ATCC700076，10％的嗜酸寡养单胞菌ATCC21910，5％的粪产碱杆菌ATCC8750，5％的葡糖醋杆菌ATCC23769。
10.如权利要求1～8中任一所述方法在四苯甲酸、均四苯甲酸二酐精细化工废水中的应用，其特征在于：复合菌菌液组成为，按体积百分数计，25％的枯草芽孢杆菌ATCC6633，25％的恶臭假单胞菌ATCC23483，15％的琼氏不动杆菌ATCC17908，10％的黄海嗜盐菌ATCC700076，5％的嗜酸寡养单胞菌ATCC21910，10％的产碱假单胞菌ATCC14909，10％的葡糖醋杆菌ATCC23769。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法及其应用，可减少或者避免使用铁碳微电解、芬顿、蒸发浓缩等物化处理工艺，大幅降低废水处理成本且不产生二次污染。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种高浓度有机废水生物发酵预处理方法，其特征在于，
所述高浓度有机废水的CODcr范围为10000mg/L～30000mg/L；
所述方法包括以下步骤：
1)生物发酵预处理启动阶段，将增殖后的复合菌菌液与稀释后的高浓度有机废水于生物发酵预处理系统中混合，曝气培养至系统废水当天的CODcr去除率与前一天的CODcr去除率的差值为5％‑10％且CODcr去除率>50％，生物发酵预处理系统启动完成，
复合菌菌液组成为，按体积百分比计，20％‑40％的芽孢杆菌(Bacillus)，20％‑40％的假单胞菌(Pseudomonas)，5％‑15％的不动杆菌(Acinetobacter)，5％‑15％的嗜盐菌(Halophiles)，5％‑15％的寡养单胞菌(Stenotrophomonas)，3％‑10％的产碱杆菌(Alcaligenes)，3％‑10％的醋酸杆菌(Acetobacter)，各种菌混合前的菌密度≥5*1010CFU/mL；
CODcr去除率＝×100％，其中，CODcr.0是稀释后的高浓度有机废水CODcr初始值，CODcr.N是曝气第N天的CODcr被测值。
2)生物发酵预处理调试运行阶段，将高浓度有机废水稀释，调节废水pH2‑7，CODcr/TN＝40‑80：1，TP＝20‑50mg/L，将稀释并调节后的废水泵入生物发酵预处理系统中进行生物处理，生物发酵预处理系统保持连续进(废)水和出(废)水，当CODcr去除率提升至最高值时所需时间确定为最佳停留时间，即稳定运行的单个周期，然后稳定运行2‑3个周期，开始逐步提高进水CODcr负荷，并重复步骤2)以上步骤，保持提升进水CODcr负荷后所能达到的最高CODcr去除率与提升进水CODcr负荷前所能达到的最高CODcr去除率的比值≥80％，以确定稳定运行阶段的CODcr目标值时，生物发酵预处理系统调试完成；
3)生物发酵预处理系统稳定运行阶段，若步骤2)获得CODcr目标值低于高浓度有机废水的CODcr原值，则对高浓度有机废水进行稀释，若步骤2)获得CODcr目标值等于高浓度有机废水的CODcr原值，则高浓度有机废水无需稀释；调节废水pH2‑7，CODcr/TN＝40‑80：1，TP＝20‑50mg/L后泵入生物发酵预处理系统进行生物处理。
进一步的，步骤1)中，复合菌菌液的增殖过程如下，向生物发酵预处理系统中投加系统有效容积5％的复合菌菌液、系统有效容积45％复合菌增殖培养基，系统运行条件温度30℃，溶解氧4‑6mg/L，pH7‑8，曝气运行至系统中菌悬液OD600≥1.5A；
步骤1)中，稀释后的高浓度有机废水CODcr范围为8000‑10000mg/L，并且调节废水pH7‑8；
步骤1)中，增殖后的复合菌菌液与稀释后的高浓度有机废水混合后，系统运行条件为温度30℃，溶解氧2‑3mg/L，pH7‑8。
进一步的，步骤2)中，生物处理过程中，系统运行条件为温度30℃，溶解氧2‑3mg/L，pH7‑9；
步骤2)中，加入尿素、磷酸二氢钾调节稀释后废水CODcr/TN、TP；
步骤2)中，逐步提高进水CODcr负荷具体以4000‑10000mg/LCODcr为一个提升梯度；
步骤2)中，每吨稀释后废水中加入微量元素溶液和生长因子溶液各0.3L，
所述微量元素溶液配方为，H3BO31g、MnSO44.25g、ZnSO40.5g、CaCl20.5g、KCl10g、CuSO4.5H2O0.15g、NaMoO4.2H2O0.1g、MgSO45g、水1L；
所述生长因子溶液配方为，生物素1g、复合氨基酸1g、盐酸硫胺1g、水1L。
进一步的，步骤3)中，生物发酵预处理系统稳定运行2‑3个周期后，将部分系统出水进行离心，离心后菌泥于2‑6℃保存；当系统处理效果和菌悬液OD600值均呈下降趋势时，停止进水，排掉系统有效体积20％的菌悬液，接入系统有效体积1％的菌泥，补入系统有效体积20％的复合菌增殖培养基，运行条件温度30℃，溶解氧4‑6mg/L，pH7‑8，曝气运行至系统CODcr去除率恢复至最高值。
本发明还提供了上述方法在奥拉西坦、左乙拉西坦制药废水中的应用，复合菌菌液组成为，按体积百分数计，30％的枯草芽孢杆菌ATCC6633，25％的铜绿假单胞菌ATCC9027，15％的琼氏不动杆菌ATCC17908，10％的黄海嗜盐菌ATCC700076，10％的嗜酸寡养单胞菌ATCC21910，5％的粪产碱杆菌ATCC8750，5％的葡糖醋杆菌ATCC23769。
本发明还提供了上述方法在四苯甲酸、均四苯甲酸二酐精细化工废水中的应用，复合菌菌液组成为，按体积百分数计，25％的枯草芽孢杆菌ATCC6633，25％的恶臭假单胞菌ATCC23483，15％的琼氏不动杆菌ATCC17908，10％的黄海嗜盐菌ATCC700076，5％的嗜酸寡养单胞菌ATCC21910，10％的产碱假单胞菌ATCC14909，10％的葡糖醋杆菌ATCC23769。
本发明的有益效果如下：
本发明通过合理的菌种配比、启动及运行条件的优化调整，通过菌种发酵方式改变CODcr高达上万甚至几万且不适用普通活性污泥法或者生物膜法直接处理的高浓有机废水的理化性质，一方面大幅降低废水CODcr、TN，另一方面使其变成低毒性、易生化的“类发酵废水”，该方法可减少或者避免使用铁碳微电解、芬顿、蒸发浓缩等物化处理工艺，大幅降低废水后续处理成本且不产生二次污染。
（发明人：李志涛;羊建东;韦丽敏;倪明;徐金良）
