申请日2017.09.08
公开(公告)号CN107352647A
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，属于有机废水处理领域。针对现有技术中存在的厌氧颗粒污泥培养周期长，颗粒稳定性差，培养成本高等问题，本发明提供了一种提高厌氧污泥颗粒化效率的方法。所述方法为：通过采用周期性地向用作厌氧污泥颗粒化培养的EGSB反应器底部加入适量的有机合成的高丝氨酸内酯(AHL)信号分子，与厌氧污泥混合，加入周期与水力停留时间等同，可以实现厌氧污泥颗粒化效率高、成本低、大大缩短颗粒化所需时间，且形成的颗粒污泥稳定性好，结构简单，操作方便。
权利要求书
1.一种提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，向反应器中的厌氧污泥周期性加入外源性AHLs信号分子，以水力停留时间作为一个周期，每间隔一个周期加入一次所述的外源性AHLs信号分子，每次加入所述的外源性AHLs信号分子的量取决于如下条件：
当r≤200μm时，加入外源性AHLs信号分子，控制c=5000nM;
当200μm 当r>500μm时，加入外源性AHLs信号分子，控制c=50nM; r为反应器中的厌氧污泥颗粒平均粒径，c为外源性信号分子AHLs在反应器中终浓度。 2.根据权利要求1所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，向反应器中的厌氧污泥周期性加入外源性AHLs信号分子之前，还包括以下步骤： (1)定性定量检测待接种厌氧絮状污泥中AHLs信号分子的种类与含量，确定污泥中的AHLs信号分子种类及比例，再配制相同的要加入的外源性AHLs信号分子种类及比例; (2)将厌氧絮状污泥接种至厌氧膨胀颗粒污泥床反应器内，污泥终浓度为20-40g/L;通过进水泵将待处理的有机废水从EGSB反应器的底部输送至反应器内，进行厌氧污泥的初步培养，通过保温层控制运行温度在35±1℃;有机废水pH调整在7.2±0.2，添加微量元素，根据进水COD调节水力停留时间，将OLR控制在2-4kg COD/(d·m3)，而后逐渐提升，调节初始回流比以将上升流速控制在0.1m/h，而后逐渐提升至0.4m/h。 (3)配制外源性AHLs信号分子母液。 3.根据权利要求1或2所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，所述的外源性AHLs信号分子为人工合成，其种类是C4-HSL、C6-HSL、C7-HSL、C8-HSL、C10-HSL、C12-HSL、C14-HSL中的一种或多种。 4.根据权利要求2所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，步骤(3)中所述配制外源性AHLs信号分子母液的方法为用有机溶剂溶解外源性AHLs信号分子，形成母液，外源性AHLs信号分子母液浓度为0.1mol/L～5mol/L,-10～-20℃保存。 5.根据权利要求4所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，步骤(3)中所述有机溶剂为二甲基亚砜、二甲基亚酰胺、乙醇的任意一种。 6.根据权利要求2所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，步骤(3)中所述外源性信号分子母液配制好后，加入无菌水混合，外源性信号分子母液与无菌水的体积比为1:(50～22000)。 7.根据权利要求1或2或4或5或6所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，所述的加入方式用泵加入或用人工方式加入。 8.根据权利要求7所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，所述的人工方式为用注射器(3)注入，所述泵或注射器(3)通过管道与单向阀(8)相连，所述单向阀(8)位于EGSB反应器(5)内。 9.根据权利要求1或2或4或5任一项所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，采用粒度仪检测厌氧污泥颗粒平均粒径，检测频率为5-10天/次。 说明书 一种提高厌氧污泥颗粒化效率的方法 技术领域 本发明属于有机污水处理领域，具体的说，涉及一种提高厌氧污泥颗粒化效率，处理有机废水的方法，用于有机废水处理。 背景技术 从微生物在反应器中生长方式的角度，废水生物反应器分为两种：第一种为附着生长反应器，这类反应器的微生物在固体支撑物上以生物膜形式生长，缺点是填料昂贵，处理负荷相对较低，动力消耗大;第二种为悬浮生长反应器，该类反应器需要搅拌(或其他方式)以使微生物始终处于悬浮状态。悬浮生长反应器是颗粒流化床技术与生物反应器的完美结合，它以颗粒化污泥为生物相，克服了悬浮絮体型和附着型系统的缺点。它包括了生物膜流化床反应器(BFB)、上流式污泥床(UBF)、膨胀颗粒流化床(EGSB)、内循环反应器(IC)和厌氧序批式反应器(UASB)等。它们依靠很高的液体上升流速和所产大量生物气使得颗粒污泥始终处于良好的悬浮状态。 在目前工业废水厌氧处理系统中，厌氧颗粒污泥由于其良好的沉降性能、高生物活性、低污泥产率、低能耗及耐水力、抗冲击负荷强、较小的反应器占地面积等优点，得到了广泛的关注和应用。厌氧污泥颗粒的成长是一个十分复杂的物理化学即微生物学过程，其受到反应器温度、PH、接种污泥即接种量、水力负荷、污泥负荷、营养物、微量元素等多方面因素的影响。较长的颗粒化启动周期是制约厌氧颗粒污泥应用的难点之一，在目前基于改变环境条件或添加阳离子的调控策略指导下，厌氧污泥培养周期为2-8个月甚至更长。为加快颗粒污泥的形成过程和增大污泥粒径，目前多数的解决方法多是从外源投加微生物聚合中心或投加阳离子着手，如：中国专利号：201310169107.4，公开日：2013年08月28日，公开了一份名称为一种加速厌氧污泥颗粒化的方法的专利申请文件，该发明通过同时向污泥混合液体系中添加450～550mg/L的粒径为0.3～0.4mm的颗粒活性炭和5～15mg/L的聚季铵盐，提高颗粒物与微生物间接触与附着以加快微生物在颗粒物表面的富集，提高了颗粒形成速度，强化了污泥颗粒化的效果。中国专利号：201511006288.9，公开日：2016年05月04日，公开了一份名称为一种厌氧反硝化颗粒污泥的培养方法的专利申请文件，该发明设计一种厌氧反硝化颗粒污泥的培养方法，该方法以污水处理厂好氧段活性污泥为接种污泥，以模拟废水为进水，在35±1℃，pH控制在7.4-7.5，水力停留时间为0.53-22.71h条件下，向模拟废水中加入50mg/L的二价镁离子，恒温、避光培养266天后得到了平均粒径为1.72mm的厌氧反硝化颗粒污泥。以上这些专利通过外源添加微生物聚合中心或投加阳离子的方式来加快污泥颗粒化的速率，并未能强化微生物自身行为的调控系统来对微生物的聚集生长进行直接的调控，还是存在颗粒化启动周期长等问题。 高丝氨酸内酯类信号分子(AHLs)是一种革兰氏阴性菌用来进行通讯交流、协调群体性菌群行为的信号分子，受其调控的微生物群体行为包括特定有机物的降解、Ti质粒共轭转运、生物体发光、EPS分泌和生物膜的聚集与形成等，其中EPS分泌和生物膜的聚集与形成与污泥颗粒化密切相关。由于其广泛存在于多种微生物中，具有通用性，使得利用AHLs调控废水生物处理工程中的微生物群体行为成为可能。 尽管关于AHLs信号分子调控微生物生化行为的报道越来越多，但这些报道主要着眼于好氧污泥的颗粒化和促进生物膜形成，而对于其在厌氧污泥颗粒化中的调控研究尚缺乏系统研究，通过信号分子精准的控制厌氧污泥颗粒化的成长更是需要进一步探索。 发明内容 1.发明要解决的技术问题 针对现有厌氧膨胀颗粒污泥床技术中，厌氧污泥培养周期长，信号分子与厌氧污泥颗粒化成长的对应关系模糊，本发明一种提高厌氧污泥颗粒化效率，用于处理有机废水的方法，能够实现信号分子对厌氧污泥颗粒化成长的精准控制，能够有效的加快厌氧污泥颗粒化的速率、成本低、大大缩短颗粒化所需时间，且形成的颗粒污泥稳定性好，结构简单，操作方便。 2.技术方案 为实现以上述目的，本发明通过以下技术方案实现： 一种提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，向反应器中的厌氧污泥周期性加入外源性AHLs信号分子，以水力停留时间作为一个周期，每间隔一个周期加入一次所述的外源性AHLs信号分子，每次加入所述的外源性AHLs信号分子的量取决于如下条件： 当r≤200μm时，加入外源性AHLs信号分子，控制c=5000nM; 当200μm 当r>500μm时，加入外源性AHLs信号分子，控制c=50nM; r为反应器中的厌氧污泥颗粒平均粒径，c为外源性信号分子AHLs在反应器中终浓度。 优选的，向反应器中的厌氧污泥周期性加入外源性AHLs信号分子之前，还包括以下步骤： (1)定性定量检测待接种厌氧絮状污泥中AHLs信号分子的种类与含量，确定污泥中的AHLs信号分子种类及比例，再配制相同的要加入的外源性AHLs信号分子种类及比例; (2)将厌氧絮状污泥接种至厌氧膨胀颗粒污泥床反应器内，污泥终浓度为20-40g/L;通过进水泵将待处理的有机废水从EGSB反应器的底部输送至反应器内，进行厌氧污泥的初步培养，通过保温层控制运行温度在35±1℃;有机废水pH调整在7.2±0.2，添加微量元素，根据进水COD调节水力停留时间，将OLR控制在2-4kg COD/(d·m3)，而后逐渐提升，调节初始回流比以将上升流速控制在0.1m/h，而后逐渐提升至0.4m/h。 (3)配制外源性AHLs信号分子母液; 优选的，所述的外源性AHLs信号分子为人工合成，其种类是C4-HSL、C6-HSL、C7-HSL、C8-HSL、C10-HSL、C12-HSL、C14-HSL中的一种或多种。 优选的，步骤(3)中所述配制外源性AHLs信号分子母液的方法为用有机溶剂溶解外源性AHLs信号分子，形成母液，外源性AHLs信号分子母液浓度为0.1mol/L～5mol/L,-10～-20℃保存。 优选的，步骤(3)中所述有机溶剂为二甲基亚砜、二甲基亚酰胺、乙醇的任意一种。 优选的，步骤(3)中所述外源性信号分子母液配制好后，加入无菌水混合，外源性信号分子母液与无菌水的体积比为1:(50～22000)。 优选的，所述的加入方式用泵加入或用人工方式加入。 优选的，所述的人工方式为用注射器注入，所述泵或注射器通过管道与单向阀相连，所述单向阀位于EGSB反应器内。 优选的，采用粒度仪检测厌氧污泥颗粒平均粒径，检测频率为5-10天/次。 3.有益效果 与现有技术相比，本发明具有以下显著优势： (1)本发明通过控制信号分子序批式投加周期为一个水力停留时间，每间隔一个周期加入一次信号分子，同时明确了厌氧污泥颗粒粒径与信号分子投加量之间的关系，在厌氧污泥颗粒成长的初期(r≤200μm)、中期(200μm 在初期阶段加入高浓度(c=5000nM)的信号分子促进污泥快速形成颗粒晶核，为污泥快速成长提供富集中心;中期阶段，随着微生物的聚集生长，微生物自身分泌的信号分子量逐渐增多，加入中浓度(c=500nM)的信号分子以维持厌氧污泥颗粒粒径快速增长;末期阶段，微生物密度进一步升高，在保证颗粒化促进效果的前提下，为进一步降低投加成本，加入低浓度(c=50nM)的信号分子以促进厌氧污泥成长为成熟的颗粒污泥。通过对厌氧污泥颗粒化的不同阶段加入不同浓度的信号分子来精准控制并促进厌氧污泥颗粒化进程，实现厌氧污泥颗粒化的最优化，缩短颗粒化启动周期，形成的颗粒污泥活性高，稳定性好。 (2)本发明加入的信号分子为人工合成，能够实现加入信号分子的高纯度，加入信号分子的终浓度实现准确控制。 (3)信号分子用有机溶剂溶解后，低温保存，能保证信号分子长久活力，使用前再加入无菌水稀释，能够最大程度的降低水中微生物对污泥颗粒成长可能干扰，成本低廉，同时也方便信号分子快速的溶入反应器中。 (4)信号分子加入方式可以泵，也可以为人工注射方式，这些加入操作，方便、简单、成本低，稳定可靠。在泵与反应器之间、注射器与反应器之间加入单向阀，可以有效的预防反应器中污泥的堵塞。 (5)本发明所投加的信号分子是微生物自身的一种调控机制，因此基于AHLs的群体感应应用是一种绿色的、无毒的、环境友好的污水生物处理调控手段，符合可持续发展理念，具有广阔的应用前景。
