一种1,3-丙二醇发酵微生物废水生化综合处理方法

摘要

一种1，3-丙二醇发酵微生物废水生化综合处理方法是由发酵微生物浓缩、ATAD、UASB、交替A/O和化学混凝组成。首先在ATAD反应器中进行嗜热菌的培养与驯化，在UASB反应器中进行厌氧活性污泥的培养及驯化，在交替A/O池中进行好氧活性污泥的培养及驯化。正式实验时，废水先经ATAD处理提高废液的可生化性，使病毒性发酵微生物变成生物能的物质，ATAD出水经UASB处理使有机物浓度进一步降低，过程中产生的沼气回收，最后UASB出水经交替A/O工艺及化学混凝处理后才能达到国标GB18918-2002的一级排放标准B标准，实现安全排放，为1，3-丙二醇发酵微生物废水提供了新的降解途径。

主权项

一种1，3‑丙二醇发酵微生物废水生化综合处理方法，是由发酵微生物浓缩、发酵微生物自动增温降解、厌氧消化、交替厌氧‑好氧和化学混凝综合处理系统组成；在发酵微生物自动增温降解反应器中进行嗜热菌的培养与驯化，在厌氧反应器中进行厌氧活性污泥的培养与驯化，在交替厌氧‑好氧反应池中进行好氧活性污泥的培养与驯化，然后废水再进行综合处理，依次按如下过程和步骤操作：1)发酵微生物自动增温降解处理首先进行嗜热菌的培养与驯化：将中国石油吉林石化分公司污水处理厂消化反应池的消化污泥4～6g/L加到配置有水浴锅的发酵微生物自动增温降解反应器中，取用于培养的生活污水初沉池污泥4升倒入反应器中，调节污泥总浓度在6～10g/L之间，在挥发性悬浮固体浓度至少为2.5g/L，在搅拌速率为100～300r/min、溶解氧为0.2～0.9mg/L、pH7～8的工况条件下，在反应器内进行连续闷曝，在15～25℃下经一周就会出现活性污泥絮体；依靠微生物降解挥发性悬浮固体产生热量，将反应器的温度升高到45～65℃，挥发性悬浮固体浓度降解率达到50％，经过两个周期以后，其中一个周期是15天，培养出稳定的适应反应的栖热袍菌属Thermotogales嗜热菌，嗜热菌培养结束；随后用初沉污泥与来自浓缩池的1，3‑丙二醇发酵微生物进行嗜热菌的驯化，根据反应器1，3‑丙二醇发酵微生物降解能力的提高，逐渐增加1，3‑丙二醇发酵微生物的废水进水比例，以生活污水初沉池污泥与1，3‑丙二醇发酵微生物的废水进水之和为100质量份计，其中1，3‑丙二醇发酵微生物废水进水比例依次分段为10％→20％→30％→40％→50％→60％→70％→80％→90％→100％，每次出水经检测总固体悬浮物、挥发性悬浮固体去除率达60％，再进行下一轮次进液操作，直至总固体悬浮物、挥发性悬浮固体浓度达到满负荷且降解稳定时，嗜热菌驯化结束；正式实验时，当总的1，3‑丙二醇发酵微生物悬浮固体为4.4～19.1g/L、挥发性悬浮固体为3.3～11.5g/L，嗜热菌浓度在4～6g/L，控制搅拌速率为220r/min～270r/min、pH 7～8、曝气量为0.09～0.14mL/s，反应温度从常温升到50～65℃时，对1，3‑丙二醇发酵微生物废水进行发酵微生物自动增温降解反应，出水经检测总固体悬浮物与挥发性悬浮固体去除率达60％时，其出水送入厌氧反应器中进行下一步降解处理；2)厌氧消化处理在发酵微生物自动增温降解处理器中进行嗜热菌的培养和驯化时，厌氧反应器同时进行厌氧活性污泥的培养与驯化，以中国石油吉林石化分公司污水处理厂厌氧污泥为接种污泥，其外观黑色，有臭味；在厌氧反应器中进行培养时，装入经脱水的含水率70％的厌氧污泥60g及4.5升自来水，使稀释后的厌氧污泥浓度为4g/L，加入淘米水，调整CODCr浓度3000～4000mg/L，营养盐的比例为：CODCr∶N∶P＝200∶5∶1，按规定比例补充不足的氮和磷，氮来自于硝酸钾，磷来自磷酸二氢钠，当CODCr降解达65％时，将此废水排出，进行下一步驯化程序；随着反应器驯化污泥降解能力的提高，不断加大发酵微生物自动增温降解处理废水的进水比例，以进水总量100份计，依次按如下比例分段进水10％→20％→30％→40％→50％→60％→70％→80％→90％→100％，每次进水CODCr去除率65％时，再进行下一次进水操作，初始CODCr浓度3730mg/L，最后进水的CODcr提高到12700mg/L，直到厌氧反应器中厌氧污泥完全适应发酵微生物自动增温降解和1，3‑丙二醇产品产生的上清液废液的混合进水，培养驯化过程中，按照CODCr∶N∶P＝200∶5∶1的比例，补充不足的氮和磷，氮来自于硝酸钾，磷来自磷酸二氢钠，此外还得补充废水不足的碱度，反应过程中碱度以CaCO3计为2500mg/L；整个过程采用水浴升温并保温，从室温开始升温，自25℃开始每小时升温1℃，直至温度升到34.5℃停止升温；培养驯化过程采用间歇进水、间歇出水的方式运行；每24小时换一次水，驯化时间到45天时，系统已经能满负荷运行，出水经检测，CODcr去除率达88.3～89.1％和NH3‑N去除率达3.2～13.7％时，宣告厌氧污泥的培养和驯化工作结束；正式实验时，设置的一座厌氧反应器高：直径为6～10∶1，水力停留时间16～32h，容积负荷2～6kgCODcr/m3.d，反应温度为33～60℃；将经过发酵微生物自动增温降解处理后的10～30质量份的废液与经1，3‑丙二醇产品产生的上清液废液的70～90质量份的废水相混，于30～60℃送入厌氧反应器中进行进一步降解处理；处理过程中产生的沼气经沼气柜收集后送到用户进行综合利用，其出水送到下一步交替A/O进行处理；3)交替厌氧‑好氧处理在发酵微生物自动增温降解反应器中进行嗜热菌的培养和驯化、厌氧反应器中进行厌氧活性污泥的培养和驯化时，交替厌氧‑好氧池中同时进行好氧活性污泥培养与驯化；以中国石油吉林石化分公司污水处理厂硝化污泥为接种污泥，将经浓缩的含水率为90％的180g硝化污泥及3.5L淘米水加入交替厌氧‑好氧池中，使污泥浓度为4～5g/L，CODcr浓度300～400mg/L、NH3‑N10～20mg/L，碱度以CaCO3计2500mg/L，pH7～8，并按照BOD5∶N∶P＝100∶5∶1的比例补充不足的氮和磷元素，氮来自于硝酸钾，磷来自磷酸二氢钠；培养过程采取间歇进水，间歇出水的运行方式，设定反应温度为30℃，连续闷曝培养7～8天出现活性污泥絮体；而后每天进、出水各一次，出水经检测NH3‑N及CODcr的去除率达60％，再进行下一次进水；继续曝气并不断加大进水中NH3‑N及CODcr浓度，直到活性污泥的处理能力达到满负荷；随后用自来水与出自厌氧反应器的废水混合液进行污泥的驯化，根据反应池污泥降解能力的提高，逐渐增加经厌氧消化处理的废水比例，以自来水与厌氧消化处理的废水进水之和为100质量份计，其中厌氧消化处理废水的进水比例依次分段为：10％→20％→30％→40％→50％→60％→70％→80％→90％→100％，每次出水经检测CODCr、NH3‑N去除率达60％，再进行下一次进水操作，直至最后CODCr、NH3‑N浓度达到满负荷且降解稳定时，活性污泥驯化结束；培养驯化历时45天，经45天的数据检测分析，CODcr去除率总体上是呈上升趋势，去除率高达94.01％，出水浓度为24.9mg/L，同时，NH3‑N去除率高达96.89％，其出水的浓度为0.76mg/L，在第35天～45天驯化期间，CODcr和NH3‑N的去除率同时都达到85％～90％，污泥沉降比34％，此时硝化菌的驯化宣告结束；污泥外观从黑色变为了黄褐色，絮体矾花变大，污泥沉降性能良好，经厌氧消化降解后的出水直接进入交替厌氧‑好氧池降解；正式实验时，先通过小试来确定好氧反应、缺氧反应两段的水力停留时间：好氧段1～3h，缺氧段1～2h，设定反应温度仍为30℃；在进行好氧曝气硝化反应时，严格控制溶解氧2.0～6.0mg/L，废水中的氨态氮在好氧的硝酸菌和亚硝酸菌的作用下，被氧化成NO2‑、NO3‑；进行缺氧搅拌反硝化脱氮反应时，严格控制溶解氧小于0.5mg/L，在反硝化菌的作用下，将NO2‑、NO3‑还原为N2；当活性污泥的处理达满负荷状态时，出水磷及总氮浓度有时达不到排放标准，此时加浓度10wt％聚合氯化铝混凝剂进行混凝沉淀反应，当10wt％聚合氯化铝混凝剂按10～30mg/L的量放入沉淀池后，首先用搅拌桨快速搅拌30s，而后静止沉淀60min，此时，出水经再次检测，各项出水指标均达到国家GB18918‑2002的一级排放B标准：CODcr60mg/L、BOD520mg/L、NH3‑N 8mg/L、TN 20mg/L、P 1.5mg/L。