申请日2008.09.03
公开(公告)日2011.01.05
IPC分类号C12N1/38; C01F17/00; C02F3/10
摘要
本发明公开了一种提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法。根据微生物附着长的填料类型，以1～10mg/kg(填料基料)稀土化合物计算投加量加入到填料生产中，制造改性填料或滤料等载体;将改性填料填充于生物膜反应器中用于废水处理。使用本发明，形成成熟生物膜时间可以提前5～10天，同时微生物活性与稳定性提高，废水中COD去除率可以提高5%～15%，其他主要污染物去除率可提高5%～10%。本发明即可有效地加速了废水处理生物膜反应器的启动，并可明显提高净化效果和稳定性，而稀土投加量少，废水处理成本低，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，包括以下步骤：
(A)制造填料或滤料载体时将1～10mg/kg填料基料的可溶性稀土化合物作为添加剂添加到填料或滤料载体中，形成改性填料或改性滤料载体;
(B)将以上改性填料或改性滤料载体填充于生物膜反应器用于废水处理。
2.根据权利要求1所述一种提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，其特征在于步骤(A)中稀土化合物为单一稀土化合物或复合稀土化合物。
3.根据权利要求2所述的一种提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，其特征在于步骤(A)中可溶性稀土化合物为硝酸盐或氯化盐稀土化合物。
4.根据权利要求3所述的一种提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，其特征在于步骤(A)中填料和滤料载体材料可以为聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯塑料或尼龙、维纶、腈纶、涤纶。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，其特征在于步骤(B)中的生物膜反应器为生物流化床、生物转盘、生物滤池、生物移动床或生物栅。
说明书
一种提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法
技术领域
本发明涉及提高附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，具体的说，涉及提高以微生物附着生长载体的废水生物膜反应器效能的方法。
背景技术
生物处理技术包括附着生长的生物膜技术和悬浮生长(污泥)技术两大类，已经成为废水处理的主导技术之一，随着各种废水生物处理技术的大量应用，其中以微生物附着生长的生物膜技术得到了快速发展，附着生长技术是指通过细菌等微生物和原生动物、后生动物等微型动物附着在某些物料载体上进行生长繁殖，形成生物膜，污水通过与生物膜的充分接触，其中的有机污染物作为营养物质被膜中生物摄取或分解从而直到净化污水的作用，由于微生物膜附着生长的生物膜技术具有微生物生态系统食物链长、污染物净化效果好而得到了较为广泛的应用，包括生物移动床、生物转盘、生物滤池、生物流化床、生物栅等以微生物附着生长固定方式的生物膜反应器在废水处理工程中得到了快速的发展和应用，其中决定处理系统是否稳定运行的关键因是反应器能否快速启动和具有较高的处理效果。
微量元素是维持和促进微生物酶代谢反应的重要基础物质，所有微生物生长都需要金属元素，微量金属的存在和生物有效度会解决大部分的运行问题。目前这方面的研究以铁、钴、镍、铜、锌、锰、钼、钨等元素在低剂量条件下对活性污泥系统中微生物作用效果，并对重金属离子对活性污泥废水处理系统微生物种群活性的促进取得了较理想的研究成果。缺少任何一种常见的微量金属都会造成生物处理反应的抑制甚至完全停止造成运行失败。稀土作为一类金属，是我国特有的丰富资源，自20世纪80年代以来，我国稀土资源开发与应用已遍布工业、农业、医疗和生活各个领域，基于我国丰富的稀土资源和稀土的“高抑低促”的homisis效应，经过多年的研究积累，发现镧、铈等占稀土总量四分之三的轻稀土对废水处理系统中微生物有明显的活性促进效果。
稀土对微生物的作用机理主要包括两个方面，首先是以微生物细胞膜为靶器官，与蛋白质、酶等生物大分子作用，从而影响细胞的某些生物功能和活性。目前的研究结果已发现稀土可以作用于细胞膜上的转运蛋白或磷脂，提高膜的透性。其次，稀土元素活泼的化学性质和强络合能力决定了在一定条件下可能成为微生物体内有害自由基的清除剂。如已有研究结果表明，低浓度稀土对提高生物活性有积极的促进作用，适宜浓度的Ce3+对厌氧微生物比产甲烷活性(SMA)有短期的促进作用，0.05mg/L对稳定培养的厌氧微生物的SMA有明显的促进作用，高达14.29%。截止目前为止，稀土对废水处理反应器中微生物作用未见公开报道。利用稀土促进厌氧污泥活性的方法的专利(公开号CN1654365A)公开了利用稀土促进厌氧污泥活性的方法。但利用稀土制造填料并促进生物膜反应器净化效果的方法未见报道。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对生物膜反应器在废水处理工程中不能稳定运行、快速启动和处理效果欠佳，本发明的目的是提供一种提高微生物附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，可加速废水处理生物膜反应器的启动，提高净化效果和稳定性。
2.技术方案
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种提高微生物附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，包括以下步骤：
步骤A：制造填料或滤料等载体时将1～10mg/kg(填料基料)的可溶性稀土化合物作为添加剂添加到填料或滤料等载体中，形成改性填料或改性滤料载体;
步骤B：将以上改性填料或改性滤料载体填充于生物膜反应器用于废水处理。
适宜的稀土化合物用于生产的改性填料或滤料，在废水处理反应器初期挂膜过程中，接种生长的微生物有一定的刺激生长作用。
本发明中稀土化合物添加剂可以为单一稀土，也可以为复合稀土。稀土化合物可以为硝酸盐或氯化盐稀土化合物。
本发明中填料、滤料等载体可以由聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯塑料或尼龙、维纶、腈纶、涤纶化纤材料制造。
本发明适用的反应器包括生物移动床、生物转盘、生物滤池、生物流化床、生物栅。
3.有益效果
本发明提供了一种提高微生物附着生长废水处理生物膜反应器效能的方法，本发明操作简单，通过在填料或滤料等载体的生产制造过程中加入一定浓度的稀土化合物，即可有效地加速了废水处理生物膜反应器的启动，并可明显提高净化效果和稳定性，而稀土投加量少，废水处理成本低，具有广阔的应用前景。使用本发明方法生物的改性微生物附着生长固定化材料，其形成的成熟生物膜时间可以提前5～10天，同时微生物活性与稳定性提高，废水中COD去除率可以提高5%～15%，其他主要污染物去除率可提高5%～10%。
具体实施方式
以下通过实试例对本发明做进一步详述。
实施例1
添加硝酸稀土生产改性悬浮填料，其加入量为5mg/kg(填料基料)的Ce(NO3)3，将制造的改性聚氯乙烯填料装入移动床生物膜反应器中处理制药废水，以某污水处理厂曝气池污泥作为接种污泥室温(20～30℃)启动开始挂膜，初始进水COD浓度为500mg/L，营养元素正常投加，经过22天的启动运行，达到设计COD容积负荷0.8kg/m3·d，与添加未改性的填料比较，启动减少7天，启动完成后对COD去除率提高5%～8%。
实施例2
添加氯化稀土生产改性生物转盘，其加入量为2mg/kg(填料基料)的CeCl3/LaCl3复合添加剂，将制造的改性聚乙烯和聚丙烯塑料生物转盘用于处理城市污水，以某城市污水处理厂曝气池污泥作为接种污泥室温(20～30℃)启动挂膜，初始进水COD浓度为250-350mg/L，营养元素正常投加，挂膜启动时间为12天，达到设计COD容积负荷1.0-1.2kg/m3·d，与不含稀土填料相比，启动减少5天，启动完成后对基质的去除率提高5%～8%。
实施例3
添加复合稀土化合物生产改性生物绳填料，其加入量为6mg/kg(填料基料)的复合稀土化合物(55%～65%Ce(NO3)3、5%～15%EuCl3、10%～30%Gd(NO3)3)/kg的复合稀土添加剂，将制造的改性尼伦维伦化纤材料生物绳装入厌氧滤池反应器(AF)中用于处理制糖废水，同时加入接种污泥进行中温(33～35℃)启动挂膜，达到COD进水负荷5.5kg/m3·d的时间为35天，与不含稀土载体相比，启动减少12天，启动完成后对COD去除率提高10%～15%。
实施例4
添加氯化稀土化合物生产改性填料，其加入量为6mg/kg(填料基料)的CeCl3，将制造的改性塑料填料装入厌氧生物流化床反应器中用于处理制糖废水，同时加入接种污泥进行中温(33～35℃)启动挂膜，达到COD进水负荷5.5kg/m3·d的时间为39天，与不含稀土载体相比，启动减少8天，启动完成后对COD去除率提高8%～15%。
实施例5
添加复合稀土化合物生产改性填料，其加入量为3.5mg/kg(填料基料)的Ce(NO3)3/LaCl3，将制造的改性塑料填料装入好氧生物栅中用于处理城市污水，同时加入接种污泥进行中温(33～35℃)启动挂膜，达到COD进水负荷0.8kg/m3·d的时间为13天，与不含稀土载体相比，启动减少5天，启动完成后对COD去除率提高8%～15%，TN去除率提高5%～12%，TP去除率提高5%～15%。
