專利名稱：硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高濃度工業(yè)廢水生物處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
化工、制藥、制革、造紙、發(fā)酵和采礦等行業(yè)排放的高濃度硫酸鹽廢水是亟待解決的環(huán)境污染源之一。利用兩相厭氧生物處理工藝治理硫酸鹽廢水已得到環(huán)境工程界的普遍共識(shí)。該工藝系統(tǒng)由三個(gè)單元組成，即硫酸鹽還原單元、硫化物氧化單元和產(chǎn)甲烷單元。其中，硫酸鹽還原單元是整個(gè)工藝系統(tǒng)的限速步驟，它本質(zhì)上是兩相厭氧工藝系統(tǒng)的產(chǎn)酸相，是在有機(jī)物的酸性發(fā)酵階段利用硫酸鹽還原菌(Sulfate Reducing Bacteria，SRB)還原廢水中富含的硫酸鹽。在此單元中，主要存在兩類微生物—產(chǎn)酸細(xì)菌(Acidogenes，AB)和硫酸鹽還原菌。AB通過水解和酸化作用將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)酸和醇等發(fā)酵產(chǎn)物，從而為SRB提供了還原硫酸鹽的電子供體。AB營(yíng)不同的發(fā)酵類型會(huì)產(chǎn)生不同的發(fā)酵產(chǎn)物，而SRB對(duì)不同發(fā)酵產(chǎn)物的利用能力也存在較大差異。因此，硫酸鹽還原單元往往運(yùn)行效果不穩(wěn)定，硫酸鹽去除率一般低于80％。解決這一問題的瓶頸因素是如何通過外部調(diào)控手段，使微生物群落出現(xiàn)最佳代謝類型，加速AB和SRB兩種群間的協(xié)同代謝關(guān)系。但是，目前國(guó)內(nèi)外尚無對(duì)生物脫硫工藝系統(tǒng)中微生物代謝類型的深入研究和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決高濃度硫酸鹽廢水處理能力低下的難題，本發(fā)明提供一種基于微生物生理生態(tài)學(xué)原理的工程控制對(duì)策，實(shí)現(xiàn)微生物群落的乙酸型代謝方式，從而大幅度提高廢水中硫酸鹽的去除率。硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法操作步驟包括(1)采用連續(xù)流完全混合攪拌槽式產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器，內(nèi)設(shè)氣-液-固三相分離器，并投加輕質(zhì)填料；(2)馴化活性污泥；(3)快速啟動(dòng)生物脫硫反應(yīng)系統(tǒng)；(4)控制微生物群落的代謝類型為乙酸型代謝方式當(dāng)COD/SO42-＞5.0時(shí)，Ns＜10.0kg/m3·d，pH＝5.0～6.0，ORP＜-300 mV，ALK＞1000mg/L；當(dāng)5.0＞COD/SO42-＞2.0時(shí)，Ns＜7.5kg/m3·d，pH＝6.0～6.5，-400mV＜ORP＜-300mV，1500mg/L＜ALK＜2000mg/L；當(dāng)2.0＞COD/SO42-＞1.0時(shí)，Ns＜7.5kg/m3·d，pH＝6.0～7.0，-400mV＜ORP＜-300mV，1500mg/＜ALK＜2000mg/L；另外一種操作方法為控制生物脫硫反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行條件COD/SO42-≥2.0，Ns≤7.5kg/m3·d，pH＝6.0～7.0，ORP＝-320～-450mV，ALK＝1500～2000mg/L。本發(fā)明依據(jù)微生物生理生態(tài)學(xué)原理，調(diào)控微生物群落穩(wěn)定在最佳代謝類型，從而打破了廢水處理中微生物的代謝類型不可預(yù)測(cè)和不可控制觀點(diǎn)的束縛，使廢水中的硫酸鹽去除率達(dá)90％～100％。與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明對(duì)硫酸鹽廢水的處理能力可以提高20％以上?？刂乒に囅到y(tǒng)微生物形成乙酸型代謝方式的原因如下AB代謝產(chǎn)生乙醇、乙酸、H2和三碳以上的揮發(fā)酸(VFA，如丙酸、丁酸和乳酸)。乙醇可以被SRB迅速轉(zhuǎn)化為乙酸；H2可被利用H2的硫酸鹽還原菌(HSRB)作底物；VFA可被利用三碳以上揮發(fā)酸的硫酸鹽還原菌(FSRB)，包括利用丙酸的硫酸鹽還原菌(p-SRB)、利用乳酸的硫酸鹽還原菌(1-SRB)和利用丁酸的硫酸鹽還原菌(b-SRB)做底物產(chǎn)生大量乙酸，VFA亦可被產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌(HPA)利用產(chǎn)生乙酸和H2；乙酸被利用乙酸的硫酸鹽還原菌(ASRB)做底物；H2又可被HSRB利用，因此，AB、SRB和HPA之間通過這種底物供給式關(guān)系構(gòu)建起一條生物鏈(見圖8)。只有以乙酸為液相末端產(chǎn)物時(shí)才能形成完整的硫酸鹽厭氧氧化過程，其最終產(chǎn)物為CO2和H2S，從而盡可能實(shí)現(xiàn)污染物的徹底去除。控制工藝系統(tǒng)產(chǎn)酸細(xì)菌營(yíng)乙醇型發(fā)酵對(duì)生物脫硫有兩個(gè)益處(1)乙醇型發(fā)酵是硫酸鹽還原菌需要的發(fā)酵類型。由于產(chǎn)酸細(xì)菌和硫酸鹽還原菌具有相互依存的生態(tài)機(jī)制，硫酸鹽還原菌能迅速地利用掉產(chǎn)酸細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物，減少酸性末端產(chǎn)物對(duì)微生物活性的抑制，也利于反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行；(2)硫酸鹽還原菌將產(chǎn)酸細(xì)菌乙醇型發(fā)酵的產(chǎn)物乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸，為后續(xù)產(chǎn)甲烷相提供適宜的底物，從而加速工藝系統(tǒng)生化反應(yīng)的進(jìn)程。通過控制產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行條件，可以使廢水中的硫酸鹽去除率達(dá)90％以上。


圖1是產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器及工藝路線圖，圖2是乙醇為碳源底物時(shí)液相末端產(chǎn)物中揮發(fā)酸的分布示意圖，圖3是丙酸為碳源底物時(shí)液相末端產(chǎn)物中揮發(fā)酸的分布示意圖，圖4是乳酸為碳源底物時(shí)液相末端產(chǎn)物中揮發(fā)酸的分布示意圖，圖5是以乙酸作為唯一碳源時(shí)SRB的硫酸鹽去除率示意圖，圖6是以丁酸作為唯一碳源時(shí)SRB的硫酸鹽去除率示意圖，圖7是不同碳源為底物時(shí)硫酸鹽去除率示意圖，圖8是硫酸鹽還原過程中微生物的生物鏈?zhǔn)絽f(xié)同代謝關(guān)系示意圖，圖9是不同試驗(yàn)階段揮發(fā)酸的產(chǎn)量與分布示意圖，圖10是營(yíng)乙酸型代謝的微生物群落結(jié)構(gòu)模式示意圖。
具體實(shí)施例方式1.確定反應(yīng)器的工藝形式反應(yīng)器的工藝形式如圖1所示，定名為產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器(該反應(yīng)器即為ZL 98240801.3實(shí)用新型專利)，為投加輕質(zhì)填料連續(xù)流攪拌槽式反應(yīng)器(CSTR)，總?cè)莘e22.0L，有效容積9.7L，內(nèi)設(shè)氣-液-固三相分離器和攪拌器。反應(yīng)器外側(cè)纏繞加熱控制裝置保持溫度35±1℃。投加活性炭或核桃皮等輕質(zhì)填料以增加生物量并減少污泥流失?；钚蕴窟€有強(qiáng)化泥水混合，增加傳質(zhì)速率的功能?；钚蕴繛轭w粒狀，粒徑0.3～0.5mm，比重1.41g/cm3，堆密度0.54g/cm3，加入活性炭2.2L。
2.馴化活性污泥產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器的接種活性污泥取自富含硫酸鹽的環(huán)境，如制藥、造紙、發(fā)酵等企業(yè)生產(chǎn)廢水排放口的底泥、溝渠底部沉積物或城市污水處理廠二沉池底泥。污泥馴化的目的是獲得目標(biāo)微生物群落，其結(jié)構(gòu)組成以產(chǎn)酸細(xì)菌種群和硫酸鹽還原菌種群為主(具體菌群參見《水污染控制微生物學(xué)》，任南琪等編著，黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1993年12月第一版)，而將不適應(yīng)工況條件的微生物，包括好氧微生物、部分兼性微生物和部分厭氧微生物(如產(chǎn)甲烷菌等)逐步淘汰掉。
活性污泥馴化方法如下將種泥與活性炭混合，采用人工配制的硫酸鹽廢水作為培養(yǎng)液，其COD濃度為3000mg/L，SO42-濃度為2000mg/L。控制培養(yǎng)液pH值大于5.0，厭氧培養(yǎng)。5天換一次培養(yǎng)液，操作時(shí)盡量減少污泥在空氣中的暴露時(shí)間。馴化期為25～30天，馴化完成時(shí)泥水混合液底部的氧化還原電位(ORP)為-200～-250mV。
3.快速啟動(dòng)產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)系統(tǒng)啟動(dòng)產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)系統(tǒng)即啟動(dòng)產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器，啟動(dòng)反應(yīng)器時(shí)，一級(jí)控制參數(shù)為活性污泥接種量、原水COD/SO42-比、原水堿度；二級(jí)控制參數(shù)為反應(yīng)器pH值和氧化還原電位(ORP)、液相末端產(chǎn)物中揮發(fā)酸(VFA)和SO42-去除率?；钚晕勰嘟臃N生物量(MLVSS)為10000～13000mg/L，采用人工配水，以糖蜜廢液作為有機(jī)碳源(COD)，硫酸鈉做電子受體(SO42-)?？刂圃蠧OD/SO42-比值為5.0(COD＝3000mg/L，SO42-＝600mg/L)。投加NaHCO3調(diào)節(jié)進(jìn)水堿度(ALK)為500mg/L，氣體硫化氫采用NaOH溶液吸收。第1～10d進(jìn)水流量10.0L/d，水力停留時(shí)間(HRT)為20h，第11d后提高流量到20L/d，HRT為10h。反應(yīng)器的啟動(dòng)期約20d，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)pH值為5.5～6.0、ORP為-300mV左右、液相末端產(chǎn)物中揮發(fā)酸(VFA)總量約為1500mg/L、SO42-去除率達(dá)到80％、硫化物產(chǎn)量達(dá)到2.0mmol/L。
4.定量化調(diào)控微生物的限制性生態(tài)因子產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器是一個(gè)人工創(chuàng)建的微生物生態(tài)系統(tǒng)，依據(jù)產(chǎn)酸細(xì)菌和硫酸鹽還原菌的生理生態(tài)學(xué)規(guī)律，定量化調(diào)控限制性生態(tài)因子-COD/SO42-比、硫酸鹽負(fù)荷率(Ns)、pH值、氧化還原電位(ORP)和堿度(ALK)。當(dāng)硫酸鹽去除率大于90％時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)各因子的定量化指標(biāo)和調(diào)控手段如表1所示。
表1產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器中限制性生態(tài)因子的定量化與調(diào)控限制性生態(tài)因子 定量化指標(biāo) 生態(tài)因子的調(diào)控手段COD/SO42-比 ≥2.0 ①提高COD濃度或②降低SO42-濃度硫酸鹽負(fù)荷率 ①HRT＝6～8h和②MLVSS＝15000～20000mg/L≤7.5(Ns，kg/m3·d)和③反應(yīng)器中H2S濃度小于225mg/L①Ns≤7.5kg/m3·d和②COD/SO42-≥2.0和pH值 6.0～7.0③進(jìn)水中ALK≥300mg/LORP①Ns和COD/SO42-比同上；②pH＝6.0～7.0和-320～-450(mV)③控制厭氧狀態(tài)或④投加還原劑、鐵粉①Ns和COD/SO42-比同上和②pH＝6.0～7.0；ALK1500～2000 且③液相末端產(chǎn)物中VFA濃度小于2000mg/L(mg/L)和乙酸在VFA中的分布比例為50％～80％5.控制產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器中產(chǎn)酸細(xì)菌的代謝途徑為乙醇型發(fā)酵在硫酸鹽還原過程中控制產(chǎn)酸細(xì)菌的代謝類型為乙醇型發(fā)酵是由硫酸鹽還原菌(SRB)對(duì)不同底物的利用能力所決定的。圖5～圖7是SRB對(duì)不同底物的利用情況和利用不同底物時(shí)的硫酸鹽去除率?？梢?，乙醇和乳酸為底物時(shí)硫酸鹽去除率分別為99.9％和97.8％，乙酸、丙酸和丁酸為底物時(shí)硫酸鹽去除率僅為7.5％、22.2％、12.0％。因此，SRB利用底物的順序?yàn)橐掖迹救樗幔荆颈幔径∷幔疽宜?，這與硫酸鹽還原的熱力學(xué)規(guī)律一致。依據(jù)微生物生理代謝特性，產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌的代謝產(chǎn)物以乙醇為主時(shí)，其代謝類型為乙醇型發(fā)酵。
5.1產(chǎn)酸細(xì)菌營(yíng)乙醇型發(fā)酵的運(yùn)行控制參數(shù)調(diào)控產(chǎn)酸細(xì)菌營(yíng)乙醇型發(fā)酵的關(guān)鍵參數(shù)是pH值、堿度(ALK)、COD/SO42-比、HRT和容積負(fù)荷率。表2～表5分別為上述參數(shù)在不同水平時(shí)對(duì)SRB的影響。
表2pH值和堿度對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響堿度 SO42-去除率 硫化物產(chǎn)生量 ORP 運(yùn)行效果及pH值(mg/L) (％) (S2-，mmol/L)(mV) 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)4.8～5.3 445～620 62.5 1.47 -270～-275效果差，不穩(wěn)定5.4～5.7 650～800 95.3 4.23 -305～-315效果好，邊緣穩(wěn)定6.2～7.0 1400～1600 97.4 4.54 -340～-355效果好，穩(wěn)定注HRT＝10.6h，COD＝3200-3600mg/L，SO42-濃度640-680mg/L。
表3 COD/SO42-值對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響SO42-去產(chǎn)生的S2-揮發(fā)酸組成重量百分比(％)堿度COD/SO42-PH值除率(％) (mmol/L) 乙醇 乙酸 丙酸+丁酸+戊酸(mg/L)4.5∶1 97.4 4.54 10.8 60.129.1 14973.6∶1 97.1 6.35 4.770.624.7 16082.7∶1 88.3 7.15 0.070.629.4 6.2-7.0 16311.9∶1 65.0 8.19 0.071.528.5 18830.9∶1 38.8 8.10 0.073.626.4 1939注HRT＝10.6h，COD＝3200-3600mg/L，通過改變SO42-濃度調(diào)節(jié)COD/SO42-比。調(diào)節(jié)進(jìn)水堿度。
表4 HRT對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響(平均值)HRT產(chǎn)生的S2-揮發(fā)酸組成重量百分比(％)SO42-去除率(％)PH值(h)(mmol/L)乙醇乙酸 丙酸丁酸 戊酸10.6 88.3 7.156.340.0070.2511.39 16.192.188.1 85.7 6.706.510.0068.189.7619.792.276.2 80.7 6.096.470.0066.959.6120.942.515.2 70.6 5.116.289.1557.398.9921.522.96注COD和SO42-濃度平均為3600.0mg/L和1200.0mg/L，COD/SO42-＝3∶1。
表5容積負(fù)荷率對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響(平均值)原水COD 原水SO42-HRT COD負(fù)荷 SO42-負(fù)荷率SO42-去除率 產(chǎn)生的S2-(mg/L) (mg/L) (h) (kg/m3·d) (kg-/m3·d) (％) (mmol/L)3222.0 1213.1 6.2 12.094.5580.7 6.094815.8 1760.7 7.0 16.446.0183.6 8.887906.7 2831.2 8.7 21.727.5882.2 13.17由此，得出產(chǎn)酸細(xì)菌營(yíng)乙醇型發(fā)酵時(shí)反應(yīng)器的最佳運(yùn)行參數(shù)pH值為6.2～6.9，堿度為1400～1600mg/L，COD/SO42-＝2.5～3.5，HRT大于6.2h，COD負(fù)荷率低于22.0kg/m3·d，SO42-負(fù)荷率小于7.6kg-/m3·d的條件，可保證產(chǎn)酸細(xì)菌營(yíng)乙醇型發(fā)酵。
6.控制微生物群落營(yíng)乙酸型代謝方式6.1調(diào)控微生物群落營(yíng)乙酸型代謝方式的關(guān)鍵參數(shù)是COD/SO42-比、硫酸鹽負(fù)荷率、pH值、ORP和ALK。表6是上述參數(shù)的調(diào)控水平。
表6微生物群落營(yíng)乙酸型代謝方式的運(yùn)行控制條件控制條件試驗(yàn)階段SO42-濃度 SO42-負(fù)荷率ORP 堿度COD/SO42-pH值(mg/L) Ns，Kg/m3·d)(mV) (mg/L)高COD/SO42-比 ＞5.0 ＜1000 ＜10.0 5.0～6.0＜-300＞1000中COD/SO42-比 2.0～5.0 1000～2500 ＜7.56.0～6.5-300～-4001500～2000COD/SO42-比1.0～2.0 2500→5000 ＜7.56.0～7.0-300～-4001500～20006.2微生物群落營(yíng)乙酸型代謝方式的判據(jù)表7比較了相同運(yùn)行條件下，廢水中投加硫酸鹽和不投加硫酸鹽時(shí)，產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器連續(xù)流試驗(yàn)微生物代謝類型的差異。按申請(qǐng)者的劃分，不投加硫酸鹽時(shí)產(chǎn)酸相反應(yīng)器的發(fā)酵類型為乙醇型。產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器中有一很明顯的現(xiàn)象，即盡管各試驗(yàn)階段的運(yùn)行條件有所不同，但液相末端產(chǎn)物中乙酸均為主要成分，其分布比例占50.6～72.2％。
表7產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器投加和不投加硫酸鹽時(shí)酸性末端產(chǎn)物分布的比較液相末端產(chǎn)物中揮發(fā)性脂肪酸(VFA)的分布/mmol·L-1乙酸的分布產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器乙酸 丙酸 丁酸 乳酸 乙醇 比例/％COD/SO42-＝5.0 17.6±0.616.7±0.127.1±0.082.8±0.11 0.5±0.02 50.6±1.86投加硫酸鹽 COD/SO42-＝3.0 22.0±3.382.3±0.167.4±0.071.4±0.01 0.7±0.01 64.7±3.15(乙酸型代謝)COD/SO42-＝4.2 22.6±3.781.9±0.044.9±0.021.8±0.01 0.2±0.04 72.2±2.33COD/SO42-＝2.0 22.3±1.414.4±0.038.7±0,034.2±0.05 2.1±0.04 58.5±1.41不投加硫酸鹽(乙醇型發(fā)酵) 12.6±2.252.3±0.852.5±0.671.3±0.79 13.4±2.7439.42±3.43圖9也直觀地反映出不同試驗(yàn)階段揮發(fā)酸的產(chǎn)量和乙酸的分布比例。其中，階段1的COD/SO42-比為2.0，階段2的COD/SO42-比為3.0，階段3的COD/SO42-比為6.0，階段4的COD/SO42-比為4.0。申請(qǐng)者定義這種乙酸在液相末端產(chǎn)物中的分布比例占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的酸化過程為“乙酸型”代謝方式。
依據(jù)圖8，乙酸在液相末端產(chǎn)物中的分布比例是否能占主導(dǎo)，取決于兩方面(1)p-SRB、1-SRB和b-SRB的競(jìng)爭(zhēng)能力是否超過ASRB；(2)ASRB對(duì)乙酸的利用能力。
6.2.1 ASRB對(duì)乙酸的利用能力圖2～圖7已證明，SRB利用不同碳源的能力分別為乙醇＞乳酸＞丙酸＞丁酸＞乙酸。即SRB利用乙酸的硫酸鹽還原速率最低。這一方面是由SRB利用乙酸的標(biāo)準(zhǔn)自由能所決定的，更重要的原因是產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器中底物濃度(COD)不是限制因子，在底物資源豐富的生境中，出于快速利用底物和保存能量的目的，必然是p-SRB、1-SRB和b-SRB等在競(jìng)爭(zhēng)過程中逐漸形成優(yōu)勢(shì)種群，通過非完全氧化型分解代謝方式利用乙醇、丙酸、乳酸、丁酸等，終產(chǎn)物為乙酸。因此，只要關(guān)鍵參數(shù)控制得當(dāng)，乙酸必然是這種生物鏈?zhǔn)絽f(xié)同代謝關(guān)系的產(chǎn)物。而且，乙酸型代謝方式本質(zhì)上是乙酸在末端產(chǎn)物中大量積累所致。
6.2.2 ASRB的競(jìng)爭(zhēng)能力判斷一個(gè)種群是否占居優(yōu)勢(shì)的指標(biāo)主要依據(jù)其數(shù)量和活性。表8為不同試驗(yàn)階段穩(wěn)定期SRB種群計(jì)數(shù)結(jié)果?？梢姡瑑?yōu)勢(shì)種群的數(shù)量關(guān)系為1-SRB＞p-SRB＞b-SRB＞ASRB。這與末端產(chǎn)物中VFA的組成剛好對(duì)應(yīng)。即ASRB種群的競(jìng)爭(zhēng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于p-SRB、1-SRB和b-SRB。
表8不同試驗(yàn)階段SRB種群計(jì)數(shù)不同SRB種群計(jì)數(shù)(個(gè)/nl)COD/SO42-1-SRBp-SRBHSRB b-SRBASRB HPA3.04.1×10152.8×10153.3×10142.7×10137.4×10101.3×10125.08.9×10152.1×10151.7×10146.5×10121.4×10104.1×10122.07.7×10133.5×10134.3×10129.5×10113.7×10112.6×1011ASRB種群對(duì)乙酸的利用能力低于p-SRB、1-SRB和b-SRB等以揮發(fā)酸為碳源的SRB種群，它的競(jìng)爭(zhēng)能力又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它SRB種群。這構(gòu)成了判定乙酸型代謝方式的充要條件。
6.3營(yíng)乙酸型代謝方式的微生物群落結(jié)構(gòu)表9是不同COD/SO42-比條件下，產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器穩(wěn)定期的群落生態(tài)特征和優(yōu)勢(shì)種群鑒定結(jié)果。據(jù)此，建立起營(yíng)乙酸型代謝方式的微生物群落結(jié)構(gòu)模式圖，如圖10所示。
表9不同COD/SO42-比條件下微生物群落生態(tài)特征及其優(yōu)勢(shì)種群群落的生態(tài)特征群落類型ORPALK 乙酸的平均優(yōu)勢(shì)種群 pH值(mV) (mg·L-1) 分布比例低碳硫比亞AB微桿菌屬/消化球菌屬/擬桿菌屬/發(fā)酵單胞屬5.1±0.8-280±301200±57 50.6±1.8穩(wěn)定型群落SRB脫硫弧菌屬/脫硫桿菌屬/脫硫絲菌屬AB擬桿菌屬/微桿菌屬/氣單胞菌屬/梭桿菌屬/低碳硫比發(fā)酵單胞菌屬 5.7±2.4-320±352000±85 58.5±1.4穩(wěn)定型群落SRB脫硫桿菌屬/脫硫球菌屬/脫硫絲菌屬AB鏈球菌屬/擬桿菌屬/氣單胞菌屬/梭桿菌屬/中碳硫比 梭狀芽孢桿菌屬6.2±1.2-380±251500±12264.7±3.1穩(wěn)定型群落SRB脫硫腸狀菌屬/脫硫弧菌屬/脫硫桿菌屬/脫硫球菌屬/脫硫絲菌屬AB擬桿菌屬/氣桿菌屬/纖毛桿菌屬/梭桿菌屬、高碳硫比氣單胞菌屬/梭狀芽孢桿菌屬/鏈球菌屬 6.9±1.7-430±401700±14572.2±2.3穩(wěn)定型群落SRB脫硫球菌屬/脫硫腸狀菌屬/脫硫桿菌屬
權(quán)利要求
1.一種硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法，它的操作步驟包括(1)采用連續(xù)流完全混合攪拌槽式產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器，內(nèi)設(shè)氣-液-固三相分離器，并投加輕質(zhì)填料；(2)馴化活性污泥；(3)快速啟動(dòng)生物脫硫反應(yīng)系統(tǒng)；其特征在于(4)控制微生物群落的代謝類型為乙酸型代謝方式當(dāng)COD/SO42-＞5.0時(shí)，Ns＜10.0kg/m3·d，pH＝5.0～6.0，ORP＜-300mV，ALK＞1000mg/L；當(dāng)5.0＞COD/SO42-＞2.0時(shí)，Ns＜7.5kg/m3·d，pH＝6.0～6.5，-400mV＜ORP＜-300mV，1500mg/L＜ALK＜2000mg/L；當(dāng)2.0＞COD/SO42-＞1.0時(shí)，Ns＜7.5kg/m3·d，pH＝6.0～7.0，-400mV＜ORP＜-300mV，1500mg/L＜ALK＜2000mg/L。
2.一種硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法，它的操作步驟包括(1)采用連續(xù)流完全混合攪拌槽式產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器，內(nèi)設(shè)氣-液-固三相分離器，并投加輕質(zhì)填料；(2)馴化活性污泥；(3)快速啟動(dòng)生物脫硫反應(yīng)系統(tǒng)；其特征在于控制生物脫硫反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行條件為COD/SO42-≥2.0，Ns≤7.5kg/m3·d，pH＝6.0～7.0，ORP＝-320～-50mV，ALK＝1500～2000mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法，其特征在于控制產(chǎn)酸細(xì)菌的代謝途徑為乙醇型發(fā)酵控制系統(tǒng)的pH＝6.2～7.0，ALK＝1400～1600mg/L，COD/SO42-＝2.5～3.5，HRT＞6.2h，COD負(fù)荷率低于22.0kg/m3·d，SO42-負(fù)荷率小于7.6kg-/m3·d。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法，其特征在于活性污泥馴化方法如下將種泥與活性炭混合，采用硫酸鹽廢水作為培養(yǎng)液，其COD濃度為3000mg/L，SO42-濃度為2000mg/L；控制培養(yǎng)液pH值大于5.0，厭氧培養(yǎng)；5天換一次培養(yǎng)液，操作時(shí)盡量減少污泥在空氣中的暴露時(shí)間；馴化期為25～30天，馴化完成時(shí)泥水混合液底部的氧化還原電位為-200～-250mV。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法，其特征在于生物脫硫反應(yīng)系統(tǒng)的啟動(dòng)過程為控制原水中COD/SO42-比值為5.0；投加NaHCO3調(diào)節(jié)進(jìn)水堿度(ALK)為500mg/L；第1～10天進(jìn)水流量10.0升/天，HRT為20小時(shí)，第11天后提高流量到20升/天，HRT為10小時(shí)；反應(yīng)器的啟動(dòng)期為20天。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法，其特征在于具體的調(diào)控手段為達(dá)到COD/SO42-≥2.0，需提高COD濃度或降低SO42-濃度；達(dá)到Ns≤7.5kg/m3·d，需同時(shí)滿足HRT＝6～8h，反應(yīng)器內(nèi)活性生物量達(dá)到15000～20000mg/L和H2S濃度小于225mg/L三個(gè)條件；達(dá)到pH＝6.0～7.0，需同時(shí)滿足Ns≤7.5kg/m3·d，COD/SO42-≥2.0和進(jìn)水中ALK≥300mg/L三個(gè)條件；達(dá)到ORP＝-320～-450mV，需同時(shí)滿足Ns≤7.5kg/m3·d，COD/SO42-≥2.0和pH＝6.0～7.0三個(gè)條件且控制厭氧狀態(tài)，或投加還原劑、鐵粉；達(dá)到ALK＝1500～2000mg/L，需同時(shí)滿足Ns≤7.5kg/m3·d，COD/SO42-≥2.0，pH＝6.0～7.0，且液相末端產(chǎn)物中VFA濃度小于2000mg/L，乙酸在VFA中的分布比例為50％～80％。
全文摘要
硫酸鹽廢水處理中微生物代謝類型調(diào)控方法，涉及高濃度工業(yè)廢水生物處理領(lǐng)域。本發(fā)明按以下操作步驟進(jìn)行1.工藝形式為連續(xù)流完全混合攪拌槽式產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器，并投加入輕質(zhì)填料增加生物量；2.馴化活性污泥，馴化期25～30天；3.快速啟動(dòng)產(chǎn)酸脫硫反應(yīng)器，啟動(dòng)期約20d；4.定量化調(diào)控微生物的限制性生態(tài)因子；5.控制產(chǎn)酸細(xì)菌的代謝途徑為乙醇型發(fā)酵；6.控制微生物群落的代謝類型為乙酸型代謝方式；另一種操作方法是控制生物脫硫反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行條件來達(dá)到本發(fā)明的目的。本發(fā)明解決了目前高濃度硫酸鹽廢水處理能力低下的難題，調(diào)控微生物群落穩(wěn)定在最佳代謝類型，使廢水中的硫酸鹽去除率超過90％。
文檔編號(hào)C02F3/00GK1537814SQ20031010763
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者王愛杰, 任南琪, 劉廣民, 杜大仲, 王旭 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)