本發(fā)明屬于生物膜法污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低C/N比廢水處理中有機填料的快速成膜方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國含氮廢水的排放迅猛增加，給環(huán)境帶來了巨大災(zāi)難，特別是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的一些高氨氮、低C/N比廢水的治理得到了人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的活性污泥法在處理這類廢水時由于碳源不足很難達(dá)標(biāo)排放。生物膜法污水處理利用反應(yīng)器中的污水與填料接觸后，在載體上形成一層具活性的生物膜。生物膜上大量繁殖的微生物對污染物吸附降解，從而起到凈化污水的效果，生物膜的耐受力很強，因此生物膜法在處理低C/N比廢水中具有很強的應(yīng)用前景。但生物膜法掛膜的速度仍然有待提高，目前生物掛膜的方式主要有“悶曝法”、“循環(huán)法”、“自然掛膜法”等，這幾種掛膜法掛膜所需的時間都較長，往往需要1-2個月的時間。中國發(fā)明專利《一種移動床生物膜反應(yīng)器中載體填料的掛膜方法》(公開號05565480A)通過對移動床生物膜反應(yīng)器同時進(jìn)行排水和補充離交廢水，進(jìn)行動態(tài)培養(yǎng)，并回流活性污泥，該方法需要控制污泥濃度，操作不便，且動態(tài)培養(yǎng)會導(dǎo)致運行不穩(wěn)定。專利《一種懸浮填料微生物快速掛膜方法》(公開號05565480A)，掛膜完成需要運行7d-25d，掛膜時間仍然較長。
另一方面，隨著高分子合成材料工業(yè)的發(fā)展，大量有機高分子填料相繼問世并獲得應(yīng)用，成為最具發(fā)展前途的生物膜填料之一。常用有機填料的材質(zhì)類型包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醇縮醛(PVF)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等。因此，研發(fā)低C/N比廢水處理中有機填料的快速成膜方法從而加快反應(yīng)器的啟動具有重要的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種低C/N比廢水處理中有機填料的快速成膜方法，可以縮短掛膜時間，提高耐沖擊負(fù)荷能力和廢水處理效果。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
一種低C/N比廢水處理中有機填料的快速成膜方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)將接種污泥與有機填料按照1:10-15的體積比加入反應(yīng)器并悶曝24h，溫度控制在50-58℃，然后將接種污泥全部排出；
(2)投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)和鼠李糖脂于廢水中，所述陰離子聚丙烯酰胺(APAM)的投加量為1-5mg/L，鼠李糖脂的投加量為20-30mg/L，投加方式是隨廢水每日直接投加；
(3)間歇接種合成AI-2信號分子的菌株溶液，菌液體積與反應(yīng)器體積比為1％-3％，反應(yīng)器開始運行2d-3d后接種，接種濃度3-5g/L，SV30 18％-30％；
(4)控制體系內(nèi)pH 6.0-8.0、水溫16-40℃，進(jìn)水容積負(fù)荷控制在0.3-1.0kgCOD/(m3.d)；
(5)待COD去除率達(dá)30％-40％，NH4+-N的去除率達(dá)到20％-30％時，按6％-15％的比例逐步提升進(jìn)水負(fù)荷，持續(xù)運行2d-3d，停止增加進(jìn)水負(fù)荷；
(6)繼續(xù)運行3d-18d掛膜即完成。
其原理在于鼠李糖脂是由微生物產(chǎn)生的一種陰離子生物表面活性劑，無毒且可生物降解，通過投加鼠李糖脂能夠使填料的微界面作用力減弱，微生物容易實現(xiàn)在填料表面的初始粘附，微量的陰離子聚丙烯酰胺(APAM)具有一定的絮凝沉降作用；另一方面，2型自誘導(dǎo)子是對革蘭氏陰性和陽性細(xì)菌均能發(fā)揮群體感應(yīng)作用的信號分子，通過信號分子的加入能夠強化微生物在填料表面的附著和定殖，從而實現(xiàn)快速成膜。
進(jìn)一步地，在上述方案中，步驟(1)中所述的有機填料按重量百分比計，主要是由以下成分組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)75-85％、玻璃粉末0.2-3％、碳纖維0.5-1.5％、火山灰0.8-2.0％、爐渣0.4-1.0％、多孔二氧化硅0.2-0.5％、粘土0.1-1.0％、高嶺土0.5-1.0％、草泥炭0.6-1.0％、粉碎木材0.1-0.3％、發(fā)泡劑0.1-0.2％、余量為聚乙烯醇縮醛(PVF)。所述發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑，所述碳纖維是由聚丙烯腈纖維或聚丙烯腈系纖維制備而成的，所述草泥炭是由碳化的蘆葦和菖蒲制得。
進(jìn)一步地，在上述方案中，步驟(2)中所述的鼠李糖脂為單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的混合結(jié)構(gòu)，工業(yè)級，濃度25％左右。
進(jìn)一步地，在上述方案中，所述合成AI-2信號分子的菌株為Acinetobactersp.TW。
進(jìn)一步地，在上述方案中，所述Acinetobacter sp.TW間隔2d-3d接種入反應(yīng)器。
進(jìn)一步地，在上述方案中，當(dāng)COD和NH4+-N的去除率分別穩(wěn)定達(dá)到70％和60％，填料表面形成土黃色生物膜，主要以原生動物以及后生動物為主，即停止投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)、鼠李糖脂和合成AI-2信號分子的菌株，完成掛膜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果：
(1)本發(fā)明通過投加低濃度鼠李糖脂以及細(xì)菌群體感應(yīng)信號分子AI-2，加速微生物在填料上生物附著和定殖，從而提高掛膜效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過控制鼠李糖脂的投加量，使填料的微界面作用力減弱，微生物容易實現(xiàn)在填料表面的初始粘附，從而在填料上快速生長，并且間隔投加AI-2增強微生物的附著和定殖作用。由于細(xì)菌AI-2的產(chǎn)生有助于種間交流和生物膜的形成，因此提高了微生物掛膜效率。
(2)本發(fā)明與常規(guī)掛膜方法相比，掛膜快速，操作簡便，實用性強，是一種適用于好氧、缺氧或厭氧條件下低C/N比廢水處理有機填料快速成膜的方法。
具體實施方式
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實施例1
本實施例是關(guān)于高氨氮、高鹽度顏料廢水處理中有機填料的快速成膜方法。
廢水水質(zhì)：COD濃度1200mg/L、NH4+-N濃度400mg/L、鹽度為1.2％、pH值7，水溫20℃。
有機填料按重量百分比計，主要是由以下成分組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)75％、玻璃粉末0.2％、碳纖維0.5％、火山灰0.8％、爐渣0.4％、多孔二氧化硅0.2％、粘土0.1％、高嶺土0.5％、草泥炭0.6％、粉碎木材0.1％、發(fā)泡劑0.1％、余量為聚乙烯醇縮醛(PVF)。所述發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑，所述碳纖維是由聚丙烯腈纖維制備而成的，所述草泥炭是由碳化的蘆葦和菖蒲制得。
有機填料的制備方法為：1)將尺寸為3mm的粉碎木材用質(zhì)量濃度為0.3％的氯化鈉溶液浸泡1個月，取出，烘干；2)將所述玻璃粉末、粘土、高嶺土均勻混合后，裝入模具中，以3℃/min的升溫速率升溫至300℃，保溫10min；再以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，保溫250min；然后以10℃/min的降溫速率降溫至650℃，最后自然冷卻到常溫；3)將所述碳纖維、火山灰、爐渣、多孔二氧化硅、草泥炭與步驟2)處理后的玻璃粉末、粘土、高嶺土攪拌混合，得到預(yù)混料；4)將步驟3)所得預(yù)混料加熱至250℃，在80r·min-1連續(xù)攪拌條件下，將所述聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮醛加入到所述預(yù)混料中，攪拌20min，再加入所述發(fā)泡劑，形成混合物；5)待步驟4的混合物降溫至75℃時，再加入所述步驟1)處理后的粉碎木材，送入擠出機筒內(nèi)，通過擠出模具擠壓成型，即得到所述有機填料。
其快速成膜方法是：
(1)將接種污泥與有機填料按照1:10的體積比加入反應(yīng)器并悶曝24h，溫度控制在50℃，然后將接種污泥全部排出；
(2)投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)和鼠李糖脂于廢水中，所述陰離子聚丙烯酰胺(APAM)的投加量為1mg/L，鼠李糖脂的投加量為20mg/L，所述的鼠李糖脂為單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的混合結(jié)構(gòu)，工業(yè)級，濃度25％左右，投加方式是隨廢水每日直接投加；
(3)間歇接種合成AI-2信號分子的菌株溶液，所述合成AI-2信號分子的菌株為Acinetobacter sp.TW，菌液體積與反應(yīng)器體積比為1％，所述Acinetobacter sp.TW間隔2d接種入反應(yīng)器，反應(yīng)器開始運行2d-3d后接種，接種濃度3g/L，SV30 18％％；
(4)控制體系內(nèi)pH 6.0、水溫16℃，進(jìn)水容積負(fù)荷控制在0.3kgCOD/(m3.d)；
(5)待COD去除率達(dá)30％，NH4+-N的去除率達(dá)到20％時，按6％的比例逐步提升進(jìn)水負(fù)荷，持續(xù)運行2d，停止增加進(jìn)水負(fù)荷；
(6)繼續(xù)運行培養(yǎng)至5d時，COD和NH4+-N的去除率分別穩(wěn)定達(dá)到85.9％和83.7％，填料表面形成土黃色生物膜，主要以原生動物以及后生動物為主，即停止投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)、鼠李糖脂和合成AI-2信號分子的菌株，完成掛膜，掛膜效率提高了45.8％。
實施例2
本實施例是關(guān)于高氨氮、高鹽度化工廢水處理中有機填料的快速成膜方法。
廢水水質(zhì)：COD濃度1400mg/L、NH4+-N濃度500mg/L、鹽度為1％、pH值7.5，水溫25℃。
有機填料按重量百分比計，主要是由以下成分組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)80％、玻璃粉末1.6％、碳纖維1.0％、火山灰1.4％、爐渣0.7、多孔二氧化硅0.35％、粘土0.55％、高嶺土0.75％、草泥炭0.8％、粉碎木材0.2％、發(fā)泡劑0.15％、余量為聚乙烯醇縮醛(PVF)。所述發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑，所述碳纖維是由聚丙烯腈系纖維制備而成的，所述草泥炭是由碳化的蘆葦和菖蒲制得。
有機填料的制備方法為：1)將尺寸為4mm的粉碎木材用質(zhì)量濃度為0.65％的氯化鈉溶液浸泡2個月，取出，烘干；2)將所述玻璃粉末、粘土、高嶺土均勻混合后，裝入模具中，以4℃/min的升溫速率升溫至350℃，保溫12.5min；再以6.5℃/min的升溫速率升溫至850℃，保溫27.5min；然后以12.5℃/min的降溫速率降溫至675℃，最后自然冷卻到常溫；3)將所述碳纖維、火山灰、爐渣、多孔二氧化硅、草泥炭與步驟2)處理后的玻璃粉末、粘土、高嶺土攪拌混合，得到預(yù)混料；4)將步驟3)所得預(yù)混料加熱至265℃，在100r·min-1連續(xù)攪拌條件下，將所述聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮醛加入到所述預(yù)混料中，攪拌25min，再加入所述發(fā)泡劑，形成混合物；5)待步驟4的混合物降溫至77.5℃時，再加入所述步驟1)處理后的粉碎木材，送入擠出機筒內(nèi)，通過擠出模具擠壓成型，即得到所述有機填料。
其快速成膜方法是：
(1)將接種污泥與有機填料按照1:12.5的體積比加入反應(yīng)器并悶曝24h，溫度控制在54℃，然后將接種污泥全部排出；
(2)投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)和鼠李糖脂于廢水中，所述陰離子聚丙烯酰胺(APAM)的投加量為3mg/L，鼠李糖脂的投加量為25mg/L，所述的鼠李糖脂為單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的混合結(jié)構(gòu)，工業(yè)級，濃度25％左右，投加方式是隨廢水每日直接投加；
(3)間歇接種合成AI-2信號分子的菌株溶液，所述合成AI-2信號分子的菌株為Acinetobacter sp.TW，菌液體積與反應(yīng)器體積比為2％，所述Acinetobacter sp.TW間隔2d接種入反應(yīng)器，反應(yīng)器開始運行3d后接種，接種濃度4g/L，SV30 24％；
(4)控制體系內(nèi)pH 7.0、水溫28℃，進(jìn)水容積負(fù)荷控制在0.65kgCOD/(m3.d)；
(5)待COD去除率達(dá)35％，NH4+-N的去除率達(dá)到25％時，按10.5％的比例逐步提升進(jìn)水負(fù)荷，持續(xù)運行2d，停止增加進(jìn)水負(fù)荷；
(6)繼續(xù)運行培養(yǎng)至12d時，COD和NH4+-N的去除率分別穩(wěn)定達(dá)到82.36％和75.45％，填料表面形成土黃色生物膜，主要以原生動物以及后生動物為主，即停止投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)、鼠李糖脂和合成AI-2信號分子的菌株，完成掛膜，掛膜效率提高了46.2％。
實施例3
本實施例是關(guān)于高氨氮制藥廢水處理中有機填料的快速成膜方法。
廢水水質(zhì)：COD濃度400mg/L、NH4+-N濃度130mg/L、pH值8，水溫35℃。
有機填料按重量百分比計，主要是由以下成分組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)85％、玻璃粉末3％、碳纖維1.5％、火山灰2.0％、爐渣1.0％、多孔二氧化硅0.5％、粘土1.0％、高嶺土1.0％、草泥炭1.0％、粉碎木材0.3％、發(fā)泡劑0.2％、余量為聚乙烯醇縮醛(PVF)。所述發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑，所述碳纖維是由聚丙烯腈纖維制備而成的，所述草泥炭是由碳化的蘆葦和菖蒲制得。
有機填料的制備方法為：1)將尺寸為5mm的粉碎木材用質(zhì)量濃度為1％的氯化鈉溶液浸泡3個月，取出，烘干；2)將所述玻璃粉末、粘土、高嶺土均勻混合后，裝入模具中，以5℃/min的升溫速率升溫至400℃，保溫15min；再以8℃/min的升溫速率升溫至900℃，保溫30min；然后以15℃/min的降溫速率降溫至700℃，最后自然冷卻到常溫；3)將所述碳纖維、火山灰、爐渣、多孔二氧化硅、草泥炭與步驟2)處理后的玻璃粉末、粘土、高嶺土攪拌混合，得到預(yù)混料；4)將步驟3)所得預(yù)混料加熱至280℃，在120r·min-1連續(xù)攪拌條件下，將所述聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮醛加入到所述預(yù)混料中，攪拌30min，再加入所述發(fā)泡劑，形成混合物；5)待步驟4的混合物降溫至80℃時，再加入所述步驟1)處理后的粉碎木材，送入擠出機筒內(nèi)，通過擠出模具擠壓成型，即得到所述有機填料。
其快速成膜方法是：
(1)將接種污泥與有機填料按照1:15的體積比加入反應(yīng)器并悶曝24h，溫度控制在58℃，然后將接種污泥全部排出；
(2)投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)和鼠李糖脂于廢水中，所述陰離子聚丙烯酰胺(APAM)的投加量為5mg/L，鼠李糖脂的投加量為30mg/L，所述的鼠李糖脂為單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的混合結(jié)構(gòu)，工業(yè)級，濃度25％左右，投加方式是隨廢水每日直接投加；
(3)間歇接種合成AI-2信號分子的菌株溶液，所述合成AI-2信號分子的菌株為Acinetobacter sp.TW，菌液體積與反應(yīng)器體積比為3％，所述Acinetobacter sp.TW間隔3d接種入反應(yīng)器，反應(yīng)器開始運行3d后接種，接種濃度5g/L，SV30 30％；
(4)控制體系內(nèi)pH 8.0、水溫40℃，進(jìn)水容積負(fù)荷控制在1.0kgCOD/(m3.d)；
(5)待COD去除率達(dá)40％，NH4+-N的去除率達(dá)到30％時，按15％的比例逐步提升進(jìn)水負(fù)荷，持續(xù)運行3d，停止增加進(jìn)水負(fù)荷；
(6)繼續(xù)運行培養(yǎng)至18d時，COD和NH4+-N的去除率分別穩(wěn)定達(dá)到90％和93.4％，填料表面形成土黃色生物膜，主要以原生動物以及后生動物為主，即停止投加陰離子聚丙烯酰胺(APAM)、鼠李糖脂和合成AI-2信號分子的菌株，完成掛膜，掛膜效率提高了42.9％。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。