一种促进UASB启动和提高颗粒污泥活性的方法技术

一种促进ＵＡＳＢ启动和提高颗粒污泥活性的方法，其特征在于本发明专利技术将硬硅钙石二次粒子投加到ＵＡＳＢ反应器中，所用的硬硅钙石二次粒子由ＳｉＯ↓［２］质原料和ＣａＯ（或Ｃａ（ＯＨ）↓［２］）质原料经水热动态合成的，并加入０－１０ｗｔ．％的含有Ｓｒ↑［２＋］、Ｍｇ↑［２＋］、Ｚｒ↑［４＋］等离子的外加剂，主要ＳｉＯ↓［２］质原料的ＳｉＯ↓［２］含量应在８５ｗｔ．％－９９．９９ｗｔ．％，主要ＣａＯ质原料的ＣａＯ的含量应在８５ｗｔ．％－９９．９９ｗｔ．％；所合成的硬硅钙石具有纤维状晶体结构，并相互缠绕成球状二次粒子。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保领域，特别涉及一种用于废水处理的促进上流式厌氧污泥床反应器(简称UASB)启动和提高颗粒污泥活性的方法。
技术介绍
上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是目前以厌氧方法处理高浓度有机废水的主要装置。目前存在的主要问题是启动初期污泥颗粒化缓慢，一般需要3-5个月才能实现正常运行。在运行过程中也容易出现酸化和污泥膨胀(去颗粒化)等问题，使处理效率下降，给后续处理带来困难以及造成环境事故。一些研究者曾试图加入一些惰性细颗粒，以促进污泥的颗粒化，也取得了一些效果，但效果不太明显，与造成的成本相比，没有明显的有益效果。这些惰性颗粒包括粘土、粉砂、高炉矿渣等。因此，寻求一种既能有效地促进污泥颗粒化，又能提高污泥的活性和提高UASB装置运行的稳定性的填料是解决上述问题的关键。
技术实现思路
本专利技术目的在于寻求一种既能有效地促进污泥颗粒化，又能提高污泥的活性和提高UASB装置运行的稳定性的填料，并将其用于UASB的启动和运行过程。一种促进UASB启动和提高颗粒污泥活性的方法，其特征在于本专利技术将硬硅钙石二次粒子投加到UASB反应器中，所用的硬硅钙石二次粒子由SiO2质原料和CaO(或Ca(OH)2)质原料经水热动态合成的，并加入0-10wt.％的含有Sr2+、Mg2+、Zr4+等离子的外加剂，主要SiO2质原料的SiO2含量应在85wt.％-99.99wt.％，主要CaO质原料的CaO的含量应在85wt.％-99.99wt.％；所合成的硬硅钙石具有纤维状晶体结构，并相互缠绕成球状二次粒子。所用硬硅钙石纤维状晶体的直径应在20-500纳米之间，球状二次粒子的直径应在10-200微米之间，体积密度应在50-250kg/m3。将上述硬硅钙石二次粒子与种泥一起投加到UASB反应器中，所用种泥可以是任何一种常见的用于UASB启动的种泥。硬硅钙石二次粒子的加入量以重量计量，反应器有效容积加入量为0.15-1.5g/L。加入时间为反应器启动之前与种泥一起投加。UASB反应器运行15天后需补加硬硅钙石二次粒子，补加周期为1-3天，每次补加量为0.01g/L-0.1g/L。此补加办法也适用于UASB反应器正常运行期间。专利技术原理硬硅钙石二次粒子是由SiO2质原料和CaO(或Ca(OH)2)质原料在高压釜中水热动态合成的球形体。这些球形体是由硬硅钙石纤维缠绕而成的。硬硅钙石纤维的直径一般为100-500纳米，通过一些特殊的工艺控制可以使大部分纤维都小于100纳米。硬硅钙石二次粒子就是由这些硬硅钙石纤维交生、连生和穿扦连结而组成的具有类似鸟窝状中空结构的球形体。这些球形体的直径一般在10-200微米，硬硅钙石纤维直径越小，二次粒子的直径越大，其对UASB的各种促进作用越明显。硬硅钙石的理想化学组成为6CaO·6SiO2·H2O。将其浸泡在蒸馏水中，硬硅钙石会在水中缓慢溶解，游离出Ca2+并转变成托贝莫来石(5CaO·SiO2·6H2O)。托贝莫来石还可以继续溶解，游离出Ca2+，本身转变成SiO2凝胶。硬硅钙石与水的平衡pH值是8.2。托贝莫来石与水的平衡pH值是7.6。因此硬硅钙石投加到UASB装置后能够长时间释放Ca2+，并能对系统运行不正常时产生的过量酸具有高效的缓冲作用。作为二价金属阳离子，Ca2+可压缩离散污泥的扩散层，引起相对强的“范德华力”，与离散污泥中的有机阴离子(羟基、细菌表面的磷酸盐以及胞外多聚物等)产生很强的交互作用，形成“钙桥”，因此可起到吸引的作用，促进反应器中离散污泥的絮凝。Ca2+还可以稳定细胞外分泌出的多糖体，形成藻蛋白酸盐凝胶，粘结各种微生物，同时作为细胞表面之间的连结体，使细胞与多聚糖、多聚糖与多聚糖之间的连接更为便利，为颗粒污泥的形成提供了有利的条件。此外，硬硅钙石二次粒子的体积密度为50-250kg/m3，极易在弱水流中和气体的扰动下悬浮，具有与颗粒污泥相近的流化性能。超细的硬硅钙石纤维使二次粒子具有极大的比表面积，从而为微生物的生长提供了有利的介质与空间。专利技术有益效果 按上述方法将硬硅钙石二次粒子投加到UASB反应器中，可使UASB启动时间由原来的90-180天缩短到30-40天，在启动期间出水COD浓度比不投加降低20-80％，完成启动后所得污泥活性比不投加提高20-40％，使用该颗粒污泥进行除铅试验，可使除铅效率提高20-40％。在正常运行期间，投入少量硬硅钙石二次粒子可使UASB运行更加稳定，出水COD比不投加降低10-20％。具体实施例方式实施例1、合成硬硅钙石二次粒子的原料为天然粉石英，SiO2含量为98.8wt.％，细度为400目筛余不大于5wt.％。石灰为普通建筑石灰，CaO含量为90.6wt.％，经消解后与粉石英配制成混合浆体，在高压釜中反应8小时，反应的温度为215℃，饱和水蒸汽压，连续搅拌。所得硬硅钙石二次粒子的体积密度为200kg/m3，二次粒子的直径为10-100微米。硬硅钙石晶体直径为300-500纳米，长1-20微米。将上述硬硅钙石二次粒子加入到UASB反应器，加入量为1.5g/L。启动该反应器后，在前15天，出水COD比不投加硬硅钙石二次粒子的反应器平均下降60％。加了硬硅钙石二次粒子的反应器在30天后污泥已基本全部颗粒化，未加硬硅钙石二次粒子的反应器90天后才基本完全颗粒化。比较两个反应器颗粒污泥的活性，结果表明，投加了硬硅钙石二次粒子的UASB反应器所产污泥活性比不投加提高了20％，颗粒污泥的除铅效率也提高了20％。实施例2、SiO2质原料使用人工磨细的石英粉，SiO2含量为99.8wt.％。细度为800目筛余不大于5wt.％，并用20wt.％的白碳黑代替石英粉，使用与实施例1中所述同样石灰。经相同条件反应后得到硬硅钙石二次粒子，其体积密度为150kg/m3，硬硅钙石二次粒子的直径为10-100微米，硬硅钙石纤维状晶体的直径为100-200纳米。将该硬硅钙石二次粒子与种泥一起投加到UASB反应器中用于促进启动，并与未投加硬硅钙石二次粒子的反应器进行对比，投加量为0.8g/L。结果表明，投加了硬硅钙石二次粒子的UASB反应器在前15天的出水COD比不投加降低70％。加了硬硅钙石二次粒子的反应器在启动后40天污泥已基本全部颗粒化，而未投加的反应器的污泥90天后才基本颗粒化。比较两个反应器的颗粒污泥的活性，结果表明，投加了硬硅钙石二次粒子的反应器的颗粒污泥比未投加高25％，颗粒污泥的除铅效率也提高了25％。权利要求1.一种促进UASB启动和提高颗粒污泥活性的方法，其特征在于本专利技术将硬硅钙石二次粒子投加到UASB反应器中，所用的硬硅钙石二次粒子由SiO2质原料和CaO(或Ca(OH)2)质原料经水热动态合成的，并加入0-10wt.％的含有Sr2+、Mg2+、Zr4+等离子的外加剂，主要SiO2质原料的SiO2含量应在85wt.％-99.99wt.％，主要CaO质原料的CaO的含量应在85wt.％-99.99wt.％；所合成的硬硅钙石具有纤维状晶体结构，并相互缠绕成球状二次粒子。2.如权利要求1所述一种促进UASB启动和提高颗粒污泥活性的方法，其特征在所用硬硅钙石纤维状晶体的直径应在20-500纳米之间，球状二次粒子的直径应在10-200微米之间，体积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪文，韩剑宏，艾晓玲，江翰，刘凤梅，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：