一種原水生物預(yù)處理工藝的強(qiáng)化掛膜方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種原水生物預(yù)處理工藝的強(qiáng)化掛膜方法。本發(fā)明通過(guò)接種地表水源地底泥或污染地表水（河水、湖庫(kù)水）底泥，以由原水或原水生物預(yù)處理工藝出水為馴化基質(zhì)，采用機(jī)械曝氣或水力擾動(dòng)的方式供氧，并提供生物膜形成所需的合適剪切條件。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于底泥和馴化基質(zhì)均取自目標(biāo)處理水質(zhì)的寡營(yíng)養(yǎng)生境，有利于功能微生物的富集培養(yǎng)和定殖。通過(guò)營(yíng)養(yǎng)定向強(qiáng)化手段彌補(bǔ)了寡營(yíng)養(yǎng)生境營(yíng)養(yǎng)不足、微生物生長(zhǎng)緩慢的缺點(diǎn)，加快了功能微生物的富集和生物膜的形成。通過(guò)適度曝氣或水力擾動(dòng)復(fù)氧并提供生物膜形成的剪切力，進(jìn)一步加速生物膜形成，大大縮短原水生物膜預(yù)處理工藝的啟動(dòng)時(shí)間，提高工藝的運(yùn)行性能。
【專利說(shuō)明】一種原水生物預(yù)處理工藝的強(qiáng)化掛膜方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原水生物膜預(yù)處理工藝的強(qiáng)化掛膜啟動(dòng)方法，屬于原水生物預(yù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]城市化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致大量工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水、農(nóng)業(yè)徑流排入江河湖海，導(dǎo)致環(huán)境水體水質(zhì)日益惡化，尤其在我國(guó)東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，水質(zhì)惡化現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，由此引起的飲用水安全問(wèn)題受到廣泛關(guān)注。據(jù)調(diào)查，我國(guó)飲用水源污染以氮素和有機(jī)物(難降解有機(jī)物、溶解性有機(jī)物和微污染物等)為主。傳統(tǒng)的原水處理工藝包括混凝、沉淀、過(guò)濾及消毒，可去除水中顆粒物、微生物等，但不能有效去除有機(jī)物和氮素，此外化學(xué)法預(yù)處理原水易產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，二次污染易影響飲用水水質(zhì)。而在普遍應(yīng)用的氯化消毒工藝中銨鹽能與氯發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物(DBP)，破壞人類神經(jīng)系統(tǒng)；有機(jī)物，特別是溶解性有機(jī)污染物(DOM)則被認(rèn)為是DBP前體，在氯化消毒工藝中形成大量消毒副產(chǎn)物，如三鹵代甲烷(THMs)等，具有致癌作用。
[0003]近年來(lái)，生物預(yù)處理工藝逐漸應(yīng)用于原水有機(jī)污染物及氮素預(yù)處理，既減輕常規(guī)處理工藝負(fù)荷，又提高出水生物穩(wěn)定性，具有運(yùn)行成本低、二次污染少的優(yōu)點(diǎn)。然而，污染原水屬于寡營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)，處理過(guò)程微生物生長(zhǎng)受限、生物膜富集難，且對(duì)環(huán)境條件敏感，極大程度限制了原水生物預(yù)處理工藝的快速啟動(dòng)及穩(wěn)定運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，本發(fā)明將原水生物膜預(yù)處理工藝的啟動(dòng)及運(yùn)行分成兩個(gè)不同的階段，將生物膜工藝的啟動(dòng)作為一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行階段。在營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化及菌源強(qiáng)化等措施基礎(chǔ)上，通過(guò)改善原水生物預(yù)處理工藝啟動(dòng)條件，加快功能微生物的生長(zhǎng)和生物膜的形成，大大縮短原水生物膜預(yù)處理工藝的啟動(dòng)時(shí)間。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種原水生物預(yù)處理工藝的強(qiáng)化掛膜方法。
[0006]一種原水生物預(yù)處理工藝的強(qiáng)化掛膜方法，包括以下步驟:
1)接種底泥，接種底泥量占反應(yīng)器有效體積的3%-15%，底泥干重與反應(yīng)器有效體積的比例為20-120 g/L,干底泥中含有0.5-8.0g/L的揮發(fā)性有機(jī)物；
2)載體為彈性填料載體或懸浮填料，溫度控制在18-30°C，以原水或生物預(yù)處理工藝出水為基質(zhì)，適當(dāng)增加營(yíng)養(yǎng)元素，確保進(jìn)水碳氮摩爾比控制在1.5-3.0,反應(yīng)器適度機(jī)械曝氣或水力擾動(dòng)復(fù)氧，控制反應(yīng)體系溶解氧(DO)大于等于6mg/L ；
所述的底泥包括地表水源地底泥、污染的非水源地的底泥，或水岸非常年覆水區(qū)域具飽和含水量的泥土。
[0007]所述的彈性填料載體或懸浮球填料，比表面積為3-36 m2/m3,載體實(shí)體積填充率為1-2.5%,堆積填充率為60-90%。
[0008]所述的機(jī)械曝氣或水力擾動(dòng)復(fù)氧，機(jī)械曝氣強(qiáng)度使得反應(yīng)器內(nèi)DO濃度大于6mg/L，水力擾動(dòng)復(fù)氧的水流速度為50-300 L/h。
[0009]所述基質(zhì)中添加一定比例的銨鹽和小分子有機(jī)物，控制進(jìn)水氨氮濃度為7-30 mg/L，碳氮比為1.5-3.0 ;添加KH2PO4和NaHCO3分別為80-180和100-325 mg/L,確保體系具有一定的緩沖能力，并提供微生物所需的磷及無(wú)機(jī)碳源；添加微量元素，以EDTA 二鈉2.0-3.0 mmol/L絡(luò)合為溶液，組分包括FeSO4.7Η20 1.0-2.0 mmol/L, H3BO3 2.0-5.0 mmol/L, ZnSO4.7Η20 0.17-0.36 mmol/L, MnCl2.4Η20 0.07-0.16 mmol/L, CoCl2.6Η20 0.4-0.9mmol/L, NiCl2.6H20 0.04-0.10 mmol/L,和 CuCl2.2H20 0.03-0.06 mmol/L。
[0010]本發(fā)明的有益效果:底泥和馴化基質(zhì)均取自目標(biāo)處理水質(zhì)的寡營(yíng)養(yǎng)生境，有利于功能微生物的富集培養(yǎng)和定殖。通過(guò)營(yíng)養(yǎng)定向強(qiáng)化手段彌補(bǔ)了寡營(yíng)養(yǎng)生境營(yíng)養(yǎng)不足、微生物生長(zhǎng)緩慢的缺點(diǎn)，加快了功能微生物的富集和生物膜的形成。通過(guò)適度曝氣或水力擾動(dòng)復(fù)氧并提供生物膜形成的剪切力，進(jìn)一步加速生物膜形成，大大縮短原水生物膜預(yù)處理工藝的啟動(dòng)時(shí)間，提高工藝的運(yùn)行性能。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此.實(shí)施例1
采用有效體積為15.0 L的柱狀生物膜反應(yīng)器。接種微污染河水底泥，接種底泥占反應(yīng)器有效體積10%，底泥干重與反應(yīng)器有效體積的比例為68.5 g/L,對(duì)應(yīng)的底泥揮發(fā)性有機(jī)物含量為1.73 g/L。彈性填料載體實(shí)體積填充率為1.14%，比表面積為18 m2/m3，控制溫度為25°C，高曝氣強(qiáng)度，反應(yīng)器內(nèi)部溶解氧濃度飽和(3 9 mg/L)。
[0012]以微污染河水為進(jìn)水基底，添加(NH4)2SO4 (28 mg N/L)和乙醇(42 mg C/L)，為確保體系具有一定的緩沖能力，并提供微生物所需的磷及無(wú)機(jī)碳源添加KH2PO4和NaHCO3,其濃度分別為150和325 mg/L，。微量元素以EDTA 二鈉(2.5 mmol/L)絡(luò)合為溶液，組分包括 FeSO4.7H20 (2.0 mmol/L), H3BO3 (4.8 mmol/L), ZnSO4.7H20 (0.35 mmol/L),MnCl2.4H20 (0.15 mmol/L), CoCl2.6H20 (0.8 mmol/L), NiCl2.6H20 (0.08 mmol/L),and CuCl2.2H20 (0.06 mmol/L)。
[0013]以批次進(jìn)水方式運(yùn)行，經(jīng)過(guò)18天的運(yùn)行，氨氮氧化速率由2.87 mg 1 cf1提高到6.27 mg 1 cf1。生物膜分析顯示Shannon生物多樣性指數(shù)為3.31，生物膜中以DOC表示的生物量為0.47mg/g載體。而對(duì)照反應(yīng)器(未進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化及底泥添加，其余條件相同)，經(jīng)過(guò)30天的運(yùn)行其氨氮氧化速率僅為0.55 mg L-1 cf1，是強(qiáng)化反應(yīng)器的8.2%，其生物多樣性指數(shù)Shannon指數(shù)為2.59，生物膜量為0.09 mg D0C/g載體。在后續(xù)實(shí)際原水處理過(guò)程中，對(duì)照反應(yīng)器氨氮去除速率只有0.19 mg L—1 cf1，而使用專利所述強(qiáng)化方法獲得的氨氮去除速率提高至對(duì)照組的4.3倍。
[0014]實(shí)施例2
采用有效體積為15.0 L的柱狀生物膜反應(yīng)器。進(jìn)水組成、載體填料同實(shí)施例1，以水力攪拌復(fù)氧供氧并提供生物膜形成所需的剪切力，水流速度為202 L/h,反應(yīng)器內(nèi)部溶解氧濃度為6-8 mg/L ο經(jīng)過(guò)18天的運(yùn)行,氨氮氧化速率由0.74 mg L-1 0-1提高到4.69 mg L-1cf1，是同期對(duì)照反應(yīng)器(未進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化及底泥添加，其余條件相同)氨氮氧化活性的8.5倍，其生物膜中以DOC表征的生物量含量增至0.36mg/g載體，是對(duì)照反應(yīng)器的4倍。在后續(xù)實(shí)際原水處理過(guò)程中，試驗(yàn)反應(yīng)器的氨氮去除速率是對(duì)照反應(yīng)器的4.8倍。
[0015]實(shí)施例3
采用有效體積為15.0 L的柱狀生物膜反應(yīng)器。載體填料、曝氣方式同實(shí)施例1。進(jìn)水基底采用成熟原水生物膜預(yù)處理工藝出水，其余組分同實(shí)施例1。經(jīng)過(guò)18天的運(yùn)行，氨氮氧化速率由1.21 mg L-1 cf1提高到5.97 mg L-1 cf1，是同期對(duì)照反應(yīng)器(未進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化及底泥添加，其余條件相同)氨氮氧化活性的10.9倍。生物膜中Shannon生物多樣性指數(shù)為
2.87，明顯高于對(duì)照反應(yīng)器，且生物膜中以DOC表征的生物量上升到了 0.52 mg/g載體，是對(duì)照反應(yīng)器的5. 8倍。在后續(xù)實(shí)際原水處理過(guò)程中，試驗(yàn)反應(yīng)器的氨氮去除速率是對(duì)照反應(yīng)器的5.3倍。
【權(quán)利要求】
1.一種原水生物預(yù)處理工藝的強(qiáng)化掛膜方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)接種底泥，接種底泥量占反應(yīng)器有效體積的3%-15%，底泥干重與反應(yīng)器有效體積的比例為20-120 g/L,干底泥中含有0.5-8.0g/L的揮發(fā)性有機(jī)物； 2)載體為彈性填料載體或懸浮填料，溫度控制在18-30°C，以原水或生物預(yù)處理工藝出水為基質(zhì)，適當(dāng)增加營(yíng)養(yǎng)元素，確保進(jìn)水碳氮摩爾比控制在1.5-3.0,反應(yīng)器適度機(jī)械曝氣或水力擾動(dòng)復(fù)氧，控制反應(yīng)體系溶解氧(DO)大于等于6mg/L。
2.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化掛膜方法，其特征在于，所述的底泥包括地表水源地底泥、污染的非水源地的底泥，或水岸非常年覆水區(qū)域具飽和含水量的泥土。
3.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化掛膜方法，其特征在于，所述的彈性填料載體或懸浮球填料，比表面積為3-36 m2/m3，載體實(shí)體積填充率為1-2.5%，堆積填充率為60_90%。
4.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化掛膜方法，其特征在于，所述的機(jī)械曝氣或水力擾動(dòng)復(fù)氧，機(jī)械曝氣強(qiáng)度使得反應(yīng)器內(nèi)DO濃度大于6mg/L，水力擾動(dòng)復(fù)氧的水流速度為50-300 L/h。
5.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化掛膜方法，其特征在于，所用基質(zhì)中添加一定比例的銨鹽和小分子有機(jī)物，控制進(jìn)水氨氮濃度為7-30 mg/L,碳氮比為1.5-3.0 ;添加KH2PO4和NaHCO3 分別為 80-180 和 100-325 mg/L ;添加微量元素，以 EDTA 二鈉 2.0-3.0 mmol/L 絡(luò)合為溶液，組分包括 FeSO4.7H20 1.0-2.0 mmol/L, H3BO3 2.0-5.0 mmol/L, ZnSO4.7H200.17-0.36 mmol/L, MnCl2.4H20 0.07-0.16 mmol/L, CoCl2.6H20 0.4-0.9 mmol/L,NiCl2.6H20 0.04-0.10 mmol/L,和 CuCl2.2H20 0.03-0.06 mmol/L。
【文檔編號(hào)】C02F3/02GK104176819SQ201410346539
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】朱亮, 陽(yáng)廣鳳, 馮麗娟, 楊玘, 王莎飛, 徐劍, 徐向陽(yáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)