申请日2018.01.09
公开(公告)日2018.05.18
IPC分类号C02F3/28; C02F103/28; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧处理方法，解决常温下厌氧工艺处理低C/S比硫酸盐有机废水时存在的启动速度慢、处理效果及运行稳定性差的技术难题。本方法：常温条件下按一定比例在厌氧污泥中投加零价铁粉，插入电极板，形成低C/S比硫酸盐有机废水的铁电耦合生物处理工艺。铁电耦合生物处理工艺可为硫酸还原菌提供基质H2，形成FeS沉淀，解决基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题，使产甲烷菌活性增强，从而大幅度缩短了反应器启动时间，降低出水残留COD和SO42‑，COD和SO42‑的去除率分别达到85%和80%以上。
权利要求书
1.常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
1)接种厌氧污泥至反应器内：接种后反应器内污泥浓度为3500～5000mg/L;
2)将微米级零价铁投加至反应器内;其中厌氧污泥与零价铁的质量比为50:1～100:1;
3)将若干电极板插入反应器中，板间距为3～5cm;
4)直接采用满负荷启动方式，在常温条件下，打开进水泵，向厌氧反应器通入待处理的硫酸盐有机废水，控制水力停留时间为12～24h;同时接通电源，调控电流强度为0.001～0.003A，维持此工况直至反应器中的COD和SO42-的去除率分别稳定在85%和80%以上;
其中待处理的硫酸盐有机废水的C/S质量浓度比为2.0～3.0，COD质量浓度为1100～1400mg/L，SO42-质量浓度为350～450mg/L，pH为7.0～7.5。
2.如权利要求1所述的常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理方法，其特征在于厌氧污泥可以是普通的活性污泥，也可以是厌氧颗粒污泥。
3.如权利要求1所述的常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理方法，其特征在于厌氧反应器采用上流式厌氧反应器或普通厌氧消化池。
4.如权利要求1所述的常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理方法，其特征在于电极板可用石墨板，也可用碳刷或碳布。
说明书
常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理方法
技术领域
本发明属于硫酸盐有机废水处理领域，具体涉及常温、较低C/S比的硫酸盐有机废水的厌氧生物处理方法。
背景技术
我国造纸行业具有规模大，产值高等特点。2017年1-6月，全国造纸行业累计主营业务收入4703.3亿元，同比增长14.8%。2017年前两个季度中国机制纸及纸板销售量累计为6204.0万吨，同比增长7.37%。然而，在生产过程中排放出大量含硫酸盐有机废水，协同化工、味精、制药等领域生产过程中所排出的硫酸盐有机废水，对生态环境和人类健康产生了极大的影响。目前，对于硫酸盐有机废水，一般采用厌氧生物处理工艺，如单相厌氧反应器ABR、IC、UASB等，以及厌氧滤池+UASB等两相厌氧工艺。
目前，多采用两相厌氧工艺，该类工艺虽可解决基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题，但存在工艺复杂不易调控、微生物生态结构失衡等问题。近些年来，研究者不断对单相厌氧工艺进行了深入探究，寻找突破。至今，相关学者发现UASB、IC等第三代、四代厌氧反应器通过优化启动方式、调控运行条件可有效实现除碳脱硫。然而，此类厌氧生物工艺主要针对高C/S比的硫酸盐有机废水，且需要较高的运行温度，限制了其在常温环境条件下，及低C/S比硫酸盐有机废水中的应用。
H2可作为硫酸还原菌的电子供体。相关学者发现，温和电场不仅可持续提供H2，且可增强微生物的活性。零价铁在硫酸盐还原体系中会发生电化学腐蚀，析出Fe2+，并与硫酸盐还原产物作用产生沉淀，而铁元素是微生物体内多种功能酶的辅基成分，可促进微生物的活性。
因此，针对水温低、低质量浓度COD和C/S比的特点，假若在常温下通过温和电场为硫酸还原菌持续提供电子供体，通过零价铁氧化还原作用实现硫化物的沉淀去除，再借以温和电场、铁元素对微生物酶活的增强作用，便可解决厌氧生物处理工艺中的基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题，实现厌氧生物处理工艺的快速启动，及碳、硫的同步去除，将对低C/S比硫酸盐有机废水的有效处理具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于解决低C/S比硫酸盐有机废水厌氧生物处理中存在的基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题，以及解决常温下厌氧工艺处理低C/S硫酸盐有机废水时存在的启动速度慢、处理效果差的技术难题，提供一种常温条件下低C/S比硫酸盐有机废水厌氧生物处理工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所提供的一种常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧处理工艺，是在常温条件下、低C/S比条件下，在反应器中接种厌氧活性污泥，辅加微电场和零价铁，采用满负荷进水的启动方式。本发明主要通过温和微电场、零价铁为硫酸还原菌提供电子供体，增强硫酸还原菌和产甲烷菌的活性，实现低C/S比硫酸盐有机废水厌氧生物处理工艺的快速启动和稳定运行。具体包括以下步骤：
1)接种厌氧污泥至反应器内：接种后反应器内污泥浓度为3500～5000mg/L;
2)按质量比为50:1～100:1的泥铁比将微米级零价铁投加至反应器内;
3)将若干电极板插入反应器中，板间距为3-5cm;
4)在水温20℃～25℃条件下，打开进水泵，向厌氧反应器通入待处理的硫酸盐有机废水：C/S质量浓度比为2.0～3.0，COD质量浓度为1100～1400mg/L，SO42-质量浓度为350～450mg/L，pH为7.0～7.5，控制水力停留时间为12～24h，同时接通电源，调控电流强度为0.001～0.003A，维持此工况直至反应器中的COD和SO42-的去除率分别稳定在85%和80%以上。
厌氧污泥可以是普通的活性污泥，也可以是厌氧颗粒污泥。
厌氧反应器采用上流式厌氧反应器或普通厌氧消化池。
电极板为石墨板、碳刷或碳布。
本发明具有以下优点：
1)本发明解决了低C/S比硫酸盐有机废水处理过程中基质竞争性抑制和硫化物毒性作用的难题，为处理此类废水厌氧生物处理提供技术支持;
2)本发明可使厌氧生物工艺在常温条件下实现对硫酸盐有机废水的有效处理，对于我国大部分地区来说，污水处理厂水温低于25℃。
3)启动速度快，采用满负荷启动方式，全程仅需约20d即可使COD去除率达到85%以上;
4)节能降耗效果显著，本发明采用温和电场、零价铁提供硫酸盐还原菌的电子供体，能够极大地节省外加碳源的费用。
5)系统运行稳定性强，当温度由25℃降至20℃、HRT由24h降至12h时，COD和SO42-去除效果变化不明显。
