專利名稱：一種微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，具體而言涉及一種用于廢水厭氧微生物生化處理過程的提高厭氧微生物活性的營養(yǎng)增強(qiáng)劑。
背景技術(shù)：
用生物化學(xué)方法處理生活污水與工業(yè)廢水已經(jīng)成為當(dāng)代廢水處理的主流技術(shù)。用厭氧生物化學(xué)過程處理高濃度有機(jī)廢水，例如PTA廢水、啤酒廢水等取得了很好的效果，但是在長期運(yùn)行過程中，也發(fā)現(xiàn)存在著厭氧活性污泥培養(yǎng)與馴化周期較長、厭氧生化過程受外來因素影響后的波動(dòng)其恢復(fù)性能較差及厭氧微生物處理效果不很穩(wěn)定等缺點(diǎn)，這些歷來被認(rèn)為是比較困難的環(huán)節(jié)，從而制約了它的進(jìn)一步發(fā)展和普遍使用。
廢水厭氧生物化學(xué)處理過程，包含水解、甲烷化等步驟，參與的微生物有水解菌、產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌等，是這些混合菌群協(xié)同作用的結(jié)果。因此，滿足這些菌群的生活需要，提高或保持它們的活力是非常重要的措施。
厭氧微生物的新陳代謝需要一定的營養(yǎng)物質(zhì)，除了碳源外，通常還需要氮、磷元素，及其他微量元素，有時(shí)對(duì)提供的碳源還有著特殊的要求。
提高人類生命活力的營養(yǎng)劑是早為人們了解并已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的，現(xiàn)在成為各種保健產(chǎn)品的關(guān)鍵成分，香菇營養(yǎng)劑的制造方法(中國專利91109908.5號(hào))介紹了以香菇菌絲發(fā)酵醪液為基礎(chǔ)，并配合天然食物成分的碳源和氮源，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)制造一種有效成分更全面的香菇營養(yǎng)劑。中國專利87106253號(hào)、中國專利87107111號(hào)、中國專利87107254號(hào)、中國專利88105365.1號(hào)、中國專利91104252.0號(hào)等分別介紹或公開了高蛋白豆奶、槐實(shí)茶劑、酸角飲料、整脈口服液、多維康等保健營養(yǎng)劑的配方和生產(chǎn)工藝。
近年來用于促進(jìn)動(dòng)植物生長、增產(chǎn)的營養(yǎng)劑報(bào)道得更多一些。中國專利90107560.4號(hào)介紹了從造紙黑液中提取有機(jī)物，而后進(jìn)一步羧基化制成一種植物營養(yǎng)劑的方法。中國專利94111684.0號(hào)公開了一種畜用長效復(fù)合微量元素營養(yǎng)劑，它以P2O5和B2O3為基質(zhì)材料，再添加堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物及微量元素及其化合物，混合熔融后制成了丸劑。中國專利96105411.5號(hào)及中國專利96105413.5號(hào)分別介紹了糧食類作物秧苗期及生長期調(diào)節(jié)營養(yǎng)劑和烤煙類作物幼苗期及生長期調(diào)節(jié)營養(yǎng)劑，它們分別由不同含量的多效唑、尿素、細(xì)胞分裂素、腐植酸、萘乙酸等有機(jī)物及硫酸銅、磷酸二氫鉀、硼酸、磷酸鈣、硫酸鎂、鉬酸鈉、硫酸錳、硫酸鋅等無機(jī)鹽混合而成。中國專利96120696.9號(hào)介紹了一種含有復(fù)合氨基酸、脫乙酰幾丁及多種微量元素的多功能動(dòng)植物保健營養(yǎng)劑。申請(qǐng)?zhí)?0119195.0公開了一種以海洋生物和動(dòng)物內(nèi)臟為原料，經(jīng)酶解反應(yīng)，生產(chǎn)葉面肥植物營養(yǎng)劑的方法。申請(qǐng)?zhí)?1113819.X公開了一種多效生物營養(yǎng)劑，它由氨基酸、大蒜素、磷酸二氫鉀、尿素、氨水、二醋酸一鈉、硼砂、鉬酸銨、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸亞鐵、乙二氨四乙酸、腐植酸、檸檬酸、乳酸、木醋液及水等組成。申請(qǐng)?zhí)?2132460.3公開了一種稀土全價(jià)植物營養(yǎng)劑，其主要成分為稀土、磷酸銨、硝酸鉀、硫酸鎂、磷酸鈣、磷酸亞鐵、硫酸鋅、磷酸錳、磷酸銅、鉬酸銨、硼砂等，并用酸調(diào)節(jié)其pH值。據(jù)報(bào)道，上述專利技術(shù)得到的動(dòng)植物營養(yǎng)劑都具有促進(jìn)和調(diào)節(jié)動(dòng)植物生長發(fā)育、改善植物的微結(jié)構(gòu)、更好地吸收利用各種營養(yǎng)成分、增強(qiáng)抵抗病害的能力、增產(chǎn)明顯等效果。
目前，用于微生物的營養(yǎng)增強(qiáng)劑尚少報(bào)道，尤其是廢水的厭氧微生物處理過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，補(bǔ)充與平衡厭氧微生物所需要的營養(yǎng)成分，提高微生物的活力，解決厭氧生化處理過程中厭氧活性污泥培養(yǎng)與馴化周期較長、厭氧生化過程受外來因素影響后的波動(dòng)其恢復(fù)性能較差及厭氧微生物處理效果不很穩(wěn)定等各種難點(diǎn)、缺點(diǎn)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，用于廢水厭氧微生物生化處理過程，它是一種水基營養(yǎng)增強(qiáng)劑，包含有微量元素鉀、鈷、鉬、鎳和特殊的碳源丁酸，其中各組份重量百分含量為鉀3％-8％，鈷≤0.1％，鉬≤0.1％，鎳≤0.1％，丁酸0.5％-2.0％。
優(yōu)選地，所述各組份重量百分含量為鉀6％，鈷≤0.075％，鉬≤0.045％，鎳≤0.025％，丁酸1.5％。
進(jìn)一步地，所述微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑還包含有微量元素鐵和硫，其重量百分含量為鐵1％-3％，硫1％-3％。
優(yōu)選地，所述的微量元素鐵、硫重量百分含量為鐵1.5％，硫1.6％。
進(jìn)一步地，所述微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的制備方法是第1步，取適量水，加入需要量的丁酸，在常溫下配制丁酸的水溶液；第2步，將需要量的鉀、鈷、鉬、鎳等微量元素逐一溶解于丁酸水溶液中；第3步，如果所處理的廢水中不含有或缺乏需要量的鐵、硫微量元素，則需要補(bǔ)充加入微量元素鐵、硫；第4步，加水將各組份重量百分含量調(diào)到相應(yīng)的值，并根據(jù)各種營養(yǎng)組份的溶解狀況，用酸適度調(diào)整溶液的pH值。
進(jìn)一步地，所述微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑可用于高濃度有機(jī)廢水的處理或預(yù)處理；還可用于含氨氮廢水的處理，達(dá)到降低凈化水中總氮含量的目的。
進(jìn)一步地，所述微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的使用量為PTA污水厭氧系統(tǒng)8-12kg/T COD；造紙廢水厭氧系統(tǒng)10-15kg/T COD；啤酒廢水厭氧系統(tǒng)6-10kg/T COD。
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)，鉀元素可以調(diào)節(jié)菌體電解質(zhì)之間的平衡，促進(jìn)酸解菌生長代謝，提高厭氧菌體的整體活性，增進(jìn)污泥的顆粒化；鐵元素參與細(xì)菌代謝，可以提高顆粒污泥的活性；硫酸還原菌是產(chǎn)乙酸菌群的重要組成部分，S6+可以補(bǔ)充污水中硫酸鹽的不足，從而提高硫酸還原菌的活性，促進(jìn)乙酸的生成；鈷元素、鉬元素、鎳元素和丁酸等可增強(qiáng)水解菌、酸化菌、產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的活性，促進(jìn)顆粒化污泥的生成，防止系統(tǒng)酸化和平衡失調(diào)。
因此，本發(fā)明微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑充分考慮了厭氧生化處理過程的機(jī)理，具有組份比較簡單、針對(duì)性較強(qiáng)、配伍合理、和諧等特點(diǎn)。
本發(fā)明微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑是水基，使用方法簡便，可廣泛應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理(或預(yù)處理)，如啤酒廢水、基本有機(jī)化工廢水、造紙廢水等；還可應(yīng)用于含氨氮廢水的處理(反硝化過程)，達(dá)到降低凈化水中總氮含量的目的。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑1000千克，包含有微量元素鉀60千克，鈷0.7千克，鉬0.4千克，鎳0.2千克，鐵15千克，硫16千克，碳源丁酸15千克。該營養(yǎng)增強(qiáng)劑的具體制備過程如下取600千克水，加入15千克丁酸，在常溫下配制丁酸的水溶液；然后將含有60千克鉀、0.7千克鈷、0.4千克鉬、0.2千克鎳、15千克鐵、16千克硫等微量元素的各種鹽，逐一溶解于丁酸水溶液中；再加入適量的水將各組份的含量調(diào)整到相應(yīng)的值，并用酸將溶液的pH值調(diào)整到5.00。
某化工廠的PTA污水采用厭氧—好氧聯(lián)合處理工藝流程，其厭氧一級(jí)處理工藝采用升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)。設(shè)計(jì)參數(shù)污水進(jìn)水量為800m3/h，污水進(jìn)水COD濃度為≤8000mg/l，pH值為4.5-9.0。擬建反應(yīng)器共4座，每座有效容積為6000m3，其中一期工程進(jìn)水量為400m3/h，相應(yīng)的反應(yīng)器僅建設(shè)2座。
1、菌啟動(dòng)階段厭氧反應(yīng)器(UASB)的接種污泥來自另一家化工廠厭氧預(yù)處理反應(yīng)池的污泥?？紤]到在培菌啟動(dòng)階段，如果污水中COD濃度過高，會(huì)沖擊反應(yīng)器中的厭氧污泥，抑制厭氧菌增長；而污水中COD濃度過低，又會(huì)造成基質(zhì)供應(yīng)不足，影響微生物生長，因此，將另一家化工廠厭氧預(yù)處理反應(yīng)池的出水同時(shí)引入，與本廠PTA污水原水混合，以控制混合后污水的COD濃度在2000mg/l左右。在啟動(dòng)階段同時(shí)投加上述方法制備的本發(fā)明產(chǎn)品—微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，投加比例為12-24g/m3污水.h(即相當(dāng)于12kg/噸COD)，啟動(dòng)階段混合污水進(jìn)水量為300m3/h。下表為啟動(dòng)期間的水質(zhì)和容積負(fù)荷數(shù)據(jù)表。從數(shù)據(jù)表中可知，進(jìn)入第四周后，厭氧污泥的接種馴化、培菌啟動(dòng)的工作已經(jīng)完成。

厭氧生物反應(yīng)器的啟動(dòng)階段時(shí)間均較長，一般均需要2-3個(gè)月，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案后，厭氧反應(yīng)器(UASB)的啟動(dòng)時(shí)間僅需要1個(gè)月，大大縮短了厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)周期。
2、正常運(yùn)行階段啟動(dòng)階段結(jié)束后，將PTA污水原水直接進(jìn)入?yún)捬跎锓磻?yīng)器(UASB)，進(jìn)水量為240m3/h，同時(shí)逐步提高容積負(fù)荷和進(jìn)水COD濃度，進(jìn)水COD濃度升至3000-4000mg/l，容積負(fù)荷增加到接近2kgCOD/m3.d左右，此期間上述方法制備的本發(fā)明產(chǎn)品—微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的投加比例為30-40g/m3污水.h(即相當(dāng)于10kg/噸COD)，下表為正常運(yùn)行階段的數(shù)據(jù)表。

可見，在運(yùn)行開始提高進(jìn)水COD濃度和容積負(fù)荷的初期，出水COD濃度有所提高，但很快的出水COD濃度就降低至850mg/l以下，滿足了后續(xù)好氧生化處理的設(shè)計(jì)要求。在容積負(fù)荷達(dá)到2kgCOD/m3.d時(shí)，COD的去除率提高至75％-80％，一般來說UASB工藝的去除率大體上為55％-70％之間，使用本發(fā)明產(chǎn)品可明顯提高COD的去除率，達(dá)到10％-20％左右，因此可以大大減輕后續(xù)好氧生化處理的負(fù)荷，既減少了好氧處理構(gòu)筑物的容積，也降低了過剩好氧污泥的產(chǎn)量，減少了污泥處理設(shè)施的負(fù)荷。
實(shí)施例2本發(fā)明微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑1000千克，包含有微量元素鉀65千克，鈷0.75千克，鉬0.45千克，鎳0.25千克，碳源丁酸20千克。取500千克水，加入20千克丁酸，在常溫下配制丁酸的水溶液；然后將含有65千克鉀、0.75千克鈷、0.45千克鉬、0.25千克鎳等微量元素的各種鹽，逐一溶解于丁酸水溶液中；再加入適量的水將各組份的含量調(diào)整到相應(yīng)的值，最后用酸將溶液的pH值調(diào)整到5.50。
某煉化企業(yè)高濃度污水(其水質(zhì)為COD＜5000mg/L，pH8.0-9.5)處理流程采用了厭氧過濾器(AF)作為預(yù)處理工藝，本發(fā)明產(chǎn)品使用效果的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見下表，相應(yīng)的運(yùn)行條件為生物處理反應(yīng)器為升流式厭氧過濾器、其有效容積為30L，內(nèi)裝有高比表面積的塑料填料。當(dāng)該反應(yīng)器完成培菌啟動(dòng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段后，投加本發(fā)明產(chǎn)品—微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑(投加量為8-9kg/噸COD)，并將容積負(fù)荷控制在5kg COD/m3.d左右。
從表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，投加本發(fā)明產(chǎn)品效果顯著，AF反應(yīng)器的COD去除率由70％左右穩(wěn)定增高至80％以上，提高了約10個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，處理后出水中的COD濃度降低到800mg/l左右，去除水平得到較大幅度的提高。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了增加投藥量的選擇試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如下表?？梢姰?dāng)投藥量從8-10kg/噸COD開始逐步遞升時(shí)，反應(yīng)器出水的COD值迅速降至700mg/l以下，COD去除率穩(wěn)步上升至84％左右。而當(dāng)投藥量繼續(xù)遞升(高至13-14kg/噸COD時(shí))，反應(yīng)器出水的COD值和COD去除率均無明顯變化。
在處理這種石化企業(yè)高濃度廢水時(shí)，最經(jīng)濟(jì)合理的投加比例為8-12kg/噸COD之間。

實(shí)施例3微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑1000千克，包含有微量元素鉀80千克，鈷1千克，鉬1千克，鎳1千克，碳源丁酸20千克。采用同實(shí)施例2的制備過程，最后用酸將溶液的pH值調(diào)整到5.35。
實(shí)施例4微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑1000千克，包含有微量元素鉀30千克，鈷0.1千克，鉬0.15千克，鎳0.1千克，鐵10千克，硫10千克，碳源丁酸5千克。采用如實(shí)施例1中的制備過程，最后用酸將溶液的pH值調(diào)整到5.10。
權(quán)利要求
1.一種微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，其特征在于它是一種水基營養(yǎng)增強(qiáng)劑，包含有微量元素鉀、鈷、鉬、鎳和碳源丁酸，其中各組份重量百分含量為鉀3％-8％，鈷≤0.1％，鉬≤0.1％，鎳≤0.1％，丁酸0.5％-2.0％。
2.如權(quán)利要求1所述的微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，其特征在于所述各組份重量百分含量為鉀6％，鈷≤0.075％，鉬≤0.045％，鎳≤0.025％，丁酸1.5％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，其特征在于它還包含有微量元素鐵和硫，其在制劑中的重量百分含量為鐵1％-3％，硫1％-3％。
4.如權(quán)利要求3所述的微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，其特征在于所述的微量元素鐵、硫的重量百分含量為鐵1.5％，硫1.6％。
5.如權(quán)利要求1或2所述的微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于第1步，取適量水，加入需要量的丁酸，在常溫下配制丁酸的水溶液；第2步，將需要量的鉀、鈷、鉬、鎳逐一溶解于丁酸水溶液中；第3步，加水將各組份重量百分含量調(diào)到相應(yīng)的值，并根據(jù)各種營養(yǎng)組份的溶解狀況，用酸適度調(diào)整溶液的pH值。
6.如權(quán)利要求3或4所述的微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于第1步，取適量水，加入需要量的丁酸，在常溫下配制丁酸的水溶液；第2步，將需要量的鉀、鈷、鉬、鎳、鐵、硫逐一溶解于丁酸水溶液中；第3步，加水將各組份重量百分含量調(diào)到相應(yīng)的值，并根據(jù)各種營養(yǎng)組份的溶解狀況，用酸適度調(diào)整溶液的pH值。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的應(yīng)用，其特征在于所述微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑用于高濃度有機(jī)廢水的處理或預(yù)處理；還可用于含氨氮廢水的處理。
8.如權(quán)利要求7所述的微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的應(yīng)用，其特征在于所述微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑的使用量為PTA污水厭氧系統(tǒng)8-12kg/T COD；造紙廢水厭氧系統(tǒng)10-15kg/T COD；啤酒廢水厭氧系統(tǒng)6-10kg/T COD。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑，它包含微量元素和特殊的碳源，為復(fù)合型水基營養(yǎng)增強(qiáng)劑。使用本微生物營養(yǎng)增強(qiáng)劑后，可以補(bǔ)充與平衡厭氧微生物所需要的多種營養(yǎng)成分，增強(qiáng)微生物的活力，加速厭氧活性污泥的培養(yǎng)與馴化，提高厭氧生物化學(xué)過程處理高濃度有機(jī)廢水的穩(wěn)定性和處理效果。
文檔編號(hào)C02F3/28GK1796535SQ20041010153
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者林濤, 趙曦波, 殷衛(wèi)江, 張曉方, 林 源 申請(qǐng)人:林濤, 趙曦波, 殷衛(wèi)江, 張曉方, 林 源