申请日2017.11.24
公开(公告)日2018.05.15
IPC分类号C02F3/28; C02F3/34; C12M1/34; C12M1/107; C12M1/02; C12P5/02; C02F103/06
摘要
本发明提出了一种快速启动处理含极高COD浓度(50,000‑70,000mg/L)的垃圾焚烧厂渗沥液厌氧生物处理系统的方法，具体步骤为：(1)接种占上流式厌氧污泥床反应器(UASB)体积比40%的厌氧污泥，向体系中投加75g/L的导电功能材料(经特殊改性后的颗粒活性炭)，渗沥原液直接进入UASB反应器;(2)通过调节水力停留时间(HRT)和控制处理系统的有机负荷，实现渗沥液生物处理系统的快速启动和稳定运行。本发明加入的导电功能材料，通过强化系统中微生物之间的电子传递过程，促进了有机物的高效降解，减小了启动过程中处理系统受到的冲击负荷和高浓度中间代谢产物(如丙酸)的影响，实现了渗沥原液直接处理，并大大缩短UASB反应器的启动时间，提高反应系统的稳定性和处理效能，增加甲烷产量，提高能源回收率。
翻译权利要求书
1.本发明提出了一种通过投加导电功能材料，快速启动垃圾焚烧厂渗滤液的厌氧生物处理系统的方法，所述的厌氧反应器包括：垃圾焚烧厂渗沥液进水水箱(1)，水泵(2)，厌氧反应器进水口(3)，厌氧反应器取泥孔(4)，厌氧反应器伴热带(5)，温度探头(6)，三项分离器(7)，厌氧反应器出气孔(8)，厌氧反应器出水口(9)，温控(10)。
2.根据权利要求1所述的一种快速启动垃圾焚烧厂渗沥液的厌氧生物处理系统的方法，其特征在于在厌氧污泥中投加导电功能材料。
3.根据权利要求1所述的一种快速启动垃圾焚烧厂渗沥液的厌氧生物处理系统的方法，其特征在于所处理的渗沥液具有极高COD和氨氮浓度的明显水质特点，属于高浓度有机废水范畴。
4.根据权利要求1所述的一种快速启动垃圾焚烧厂渗沥液的厌氧生物处理系统的方法，其特征在于直接实现渗沥原液启动厌氧生物处理系统，大大节约了回流稀释用水，降低了启动成本。
5.根据权利要求1所述的一种快速启动垃圾焚烧厂渗沥液的厌氧生物处理系统的方法，主要包括以下步骤：
1)反应器接种污泥前，向厌氧污泥中投加导电功能材料，搅拌混匀;所述的导电功能材料为改性后的颗粒活性炭，呈黑色、粒径为20-30目、比表面积约为1000m3/g、电导率约为26μS/cm，在反应器内的投加量为75g/L;
2)在厌氧生物反应器内接种步骤1)得到的混合污泥，占反应器体积比40%，渗沥原液直接进入反应器;
3)设定初始HRT在10天左右，有机负荷6kgCOD/(m3·d)左右。梯度缩短HRT，提升有机负荷到设定值。温度控制在35℃左右。
6.根据权利要求1所述的一种快速启动垃圾焚烧厂渗沥液的厌氧生物处理系统的方法，通过投加导电功能材料，强化体系中微生物之间的电子传递过程，提高电子的有效利用率，促进有机物的高效降解，减小启动过程中体系受到的冲击负荷和高浓度中间代谢产物(如丙酸)的影响，达到缩短厌氧生物反应器启动时间的目的，同时，该方法能增加甲烷的产生量，提高厌氧生物处理效率，节约成本。
说明书
一种快速启动垃圾焚烧厂渗沥液的厌氧生物处理系统的方法
技术领域
本发明提供一种快速启动并高效降解垃圾焚烧厂渗沥液(COD浓度高达50,000-70,000mg/L)的厌氧生物处理系统的方法。主要是通过导电功能材料，强化体系中微生物之间的电子传递过程，加速有机物降解，实现渗沥原液直接快速启动厌氧生物处理系统的目的。该方法主要适用于高浓度有机废水生物处理领域。
背景技术
随着城市快速发展和人们生活水平的提高，城市生活垃圾大量的产生，垃圾焚烧作为一种垃圾减量化、无害化、资源化的有效手段，近年来得到越来越广泛的应用。我国城市生活垃圾中厨余垃圾所占比重大，含水量高，在焚烧处理前一般需要储坑处理3-7天，此过程会产生大量的渗沥液，需要集中处理。相比于垃圾填埋场渗沥液，焚烧厂产生的新鲜渗沥原液具有极高COD浓度(50,000-70,000mg/L)、可生化性好(BOD/COD>0.4)，易生物降解的挥发性脂肪酸含量高等特点。
专利CN102153233A报道了一种垃圾焚烧厂渗沥液处理方法及系统。该方法通过混凝沉淀、UASB+A/O工艺、MBR工艺、电化学反应器工艺和反渗透膜处理工艺相结合，实现上述方法的处理系统可将处理后的垃圾渗沥液达标排放。
专利CN105417843A报道了一种城市生活垃圾焚烧厂渗沥液零排放的处理方法。该方法包括格栅-水解酸化池-厌氧反应器-厌沉池-缺氧池-好氧池-超滤膜-纳滤-反渗透组合工艺，出水达到国家回用水标准。
专利CN106145351A报道了一种垃圾焚烧发电厂渗沥液的处理设备。该处理设备使得渗沥液依次进行均质均量，厌氧消化、一级生化处理、硝化沉淀、反硝化调整、二级生化处理和反硝化沉淀、高效去除渗沥液中的有机物，实现高效脱氮。
以上3个公开报道的专利描述的垃圾焚烧厂渗沥液处理方法均采用“物理化学+厌氧消化+好氧脱氮+膜组建深度处理”等组合工艺方法。厌氧消化作为大幅降低有机物浓度的主体工艺，具有工艺投资小、消耗较低，运行费用低等优势，得到广泛的应用。然而，在实际处理过程中，为实现对极高浓度的渗沥原液的处理，通常需要很长的污泥驯化时间。在厌氧生物反应器启动过程中，高浓度的有机物被微生物降解极容易导致丙酸等中间代谢产物的大量积累，使处理系统运行不稳定甚至酸化崩溃。同时，在实际工程中，垃圾焚烧渗沥液的厌氧处理单元需要大量回流水稀释进水，大大增加了处理成本。
专利CN102910732A报道了一种高浓度有机废水快速启动厌氧反应器的方法。通过预处理接种污泥，进水有机物浓度从设计值的20%逐步提升到设计的进水浓度值，再次接种污泥，分阶段逐步降低水力停留时间至设计值，反应器启动成功，目前应用于COD浓度在10,000mg/L左右的有机废水。该方法在启动过程初期有机物浓度低，对于具有极高COD浓度的垃圾焚烧厂渗沥液，进水需要用大量回流用水稀释，大大增加启动成本。同时，两次接种污泥增加实际工程操作难度。
专利CN105731640A报道了一种磁铁矿强化生物电极耦合型UASB装置及运行方法。该方法通过在生物电化学厌氧反应器内投加纳米磁铁矿，加速反应器启动，应用于COD浓度在5000mg/L左右的模拟废水。该方法没有报道是否可以处理极高COD浓度的复杂废水，如采用该方法处理极高COD浓度的垃圾焚烧厂渗沥原液，由于生物电极能耗较大，会大大增加运营难度和成本。
专利CN107043160A报道了一种基于磁铁矿和活性炭强化的两相厌氧处理装置与工艺，可应用于现有两相厌氧工艺为抵抗高有机负荷废水冲击的升级改造。该方法虽然在较高的有机负荷下可以提高水解酸化效率，但是进水COD浓度仅在6000-10,000mg/L左右，不适用于具有极高COD浓度的垃圾焚烧厂渗沥液。
专利CN106830308A介绍了一种利用乙醇和生物炭加快厌氧丙酸和丁酸分解的方法，应用于COD浓度在5,000mg/L左右的含丙酸或丁酸废水，不适用于具有极高COD浓度的垃圾焚烧厂渗沥液。
目前国内针对具有极高COD浓度并含有多种复杂组分的垃圾焚烧渗沥液厌氧生物处理系统快速启动的方法还没有专利报道。因此，本发明提出了一种通过投加改性的颗粒活性炭作为导电功能材料，实现直接渗沥原液快速启动厌氧生物反应器的方法。导电功能材料可以富集出多种具有胞外电子传递功能的细菌，这些细菌可以通过导电材料进行电子传递，将电子传递给能够直接接受电子还原二氧化碳产生甲烷的产甲烷菌，进而加快有机物的降解，强化甲烷产率，实现垃圾焚烧厂渗沥原液直接启动厌氧反应器，并大大缩短启动时间的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过加入导电功能材料实现直接垃圾焚烧渗沥原液快速启动厌氧生物反应器。该方法可以大大缩短启动时间，提高处理效果，同时节约大量回流稀释用水，降低了厌氧生物处理系统的启动费用。
所述方法中，采用的厌氧生物反应器包括：垃圾焚烧渗沥原液进水水箱(1)，水泵(2)，厌氧反应器进水口(3)，厌氧反应器排泥孔(4)，厌氧反应器伴热带(5)，温度探头(6)，三项分离器(7)，厌氧反应器出气孔(8)，厌氧反应器出水口(9)，温控(10)
所述方法中，在厌氧污泥中，添加导电功能材料，充分混合。
所述方法中，导电功能材料经过超声预处理，去除表面的杂质。
所述方法中，投加到厌氧生物反应器内的导电功能材料浓度在75-100g/L。
所述方法中，所处理的垃圾焚烧渗沥原液具有极高COD浓度(50,000-70,000mg/L)、高氨氮浓度的明显特点，属于高浓度有机废水范畴;
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
污泥预处理：取体积比30-50%的厌氧污泥与浓度为75-100g/L导电功能材料充分混匀加入到厌氧生物反应器中。
以垃圾焚烧渗沥原液为进水(COD浓度50,000-70,000mg/L)，通过水泵引进厌氧生物反应器，控制反应器内运行温度30-35℃。
调节初始HRT在8-12d(有机负荷在6kgCOD/(m3·d)左右)，通过测定COD去除率，产甲烷速率和出水VFAs浓度等指标，待反应器运行稳定后，逐渐缩短HRT到工程需要的有机负荷。
技术原理：加入到厌氧污泥中的导电功能材料，在其表面能够富集具有胞外电子传递的功能细菌和能够直接接受电子还原二氧化碳产生甲烷的古菌，进而强化微生物之间的直接电子传递能力，从而提高产甲烷速率，促进有机物的高效降解，减小启动过程中体系受到的冲击负荷和极高有机浓度的影响，达到直接原液启动，大大缩短厌氧生物反应器启动时间的目的。
