一种厌氧颗粒污泥调节剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种厌氧颗粒污泥调节剂及其制备方法和应用，其原料包括柠檬酸或柠檬酸盐，还包括腐殖酸、表面活性剂、微量元素、生物因子补充剂。本发明专利技术的作用包括：1.调控无机矿物沉积，调整厌氧颗粒污泥密度，维持厌氧颗粒污泥床流化传质特性，确保厌氧颗粒污泥反应器活性；2.同时促进厌氧微生物生长，维持颗粒污泥活性。本发明专利技术有效地解决了因生物诱导碳酸盐沉积引发的厌氧颗粒污泥反应器失活的难题，具有显著应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧颗粒污泥调节剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及工业水处理
，具体涉及一种厌氧颗粒污泥调节剂及其制备方法和应用。
技术介绍
厌氧生物技术常用于高浓度工业废水的处理,但工业废水中由于部分矿物成分过高或缺乏营养元素，均会影响厌氧颗粒污泥流化特性和微生物代谢活性。例如，高钙废水引发的厌氧颗粒污泥钙化，导致厌氧颗粒污泥密度由常规范围(ρ＝1.0-1.2g/ml)急剧增长至钙化范围(ρ＞1.2g/ml)。高密度污泥由于无机矿物挤占微生物空间、沉积于反应器底部无法流化，严重影响升流式污泥床(UASB)反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床(GESB)反应器和内循环(IC)反应器等生物流化床正常工作，最终导致废水处理系统失能。生物诱导碳酸盐沉积是指由于微生物细胞及其生化活动致使碳酸盐从过饱和溶液里析出，该过程中，微生物分泌的代谢产物与环境中Ca2+、Mg2+发生反应使矿物质沉淀。废水中二价阳离子(如钙离子、镁离子)含量高于300mg/L，由此引发厌氧颗粒污泥密度激增、流化性降低，并降低厌氧反应器总有效微生物量和传质性能，最终导致厌氧系统失效崩溃。专利号为CN201910701262.3的中国专利公开了一种阻断厌氧颗粒污泥钙化的复合磷基钙化抑制剂及应用方法，其原料以质量份数计包含以下组分：磷酸40-85份、三聚磷酸钠10-25份、焦磷酸钠5-25份；其应用于废纸制浆、食品加工、垃圾渗滤液、发酵的高含钙废水处理。申请号为CN202010453450.1的中国专利公开了一种污水处理用无磷阻垢分散剂，其特征在于：由以下按照质量份的原料组成：聚马来酸酐30-50份，苯并三氮唑20-30份，硝酸锌40-50份，聚丙烯酸5-15份，聚氧琥珀酸10-20份，葡萄糖酸钠1-5份，去离子水0.8-1.2份；该无磷阻垢分散剂，能有效的降低钙离子在厌氧反应器中的截留，能够从根本上解决在高钙环境下厌氧反应器管道结垢和厌氧颗粒污泥钙化的问题。此外，造纸、石化工业废水中通常缺乏氮、磷等基本营养元素和钴、镍等微量元素，造成厌氧微生物因缺乏营养代谢生长不良，影响废水处理效率。为了提高厌氧微生物降解污染物的活性,保证厌氧处理系统的高效稳定运行,微生物营养剂被广泛应用从而为厌氧微生物提供合适的生长繁殖环境。专利号为CN201110457552.1的中国专利公开了提供一种用于培养微生物的营养剂，由以下比例的组分组成：80-120份葡萄糖、15-20份尿素、2-5份磷酸氢二钠、2-5份磷酸二氢钾和0.1-0.3份硫酸镁。其应用于促进废水处理微生物的快速增殖。上述公开专利的微生物促进剂或营养剂具有以下弊端：1.药剂功能单一，药剂配方设计仅从阻断矿物沉积、补充微生物营养的角度设计，且尚未考虑颗粒污泥密度及其流化特性对厌氧反应器的影响；2.磷基钙化抑制剂存在结垢风险，过量投加磷酸盐生成次生钙垢(磷酸钙或羟基磷灰石)，造成磷营养盐浪费。3.药剂残留存在二次污染风险。如磷酸盐等主要成分存在过量投加导致出水总磷超标的风险，由于表面活性剂可生物降解性差，残留药剂不利于废水处理系统末端水质的控制。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种厌氧颗粒污泥调节剂，通过调控无机矿物沉积，调整厌氧颗粒污泥密度处于1.0-1.2g/ml的正常范围之内，维持厌氧颗粒污泥床流化传质特性，同时促进厌氧微生物生长，维持颗粒污泥活性。通过综合调节厌氧颗粒污泥流化特性及其微生物活性，确保厌氧颗粒污泥反应器稳定高效运行。为实现上述技术目的，本专利技术提供一种厌氧颗粒污泥调节剂，按照质量百分比计，包括以下原料：柠檬酸或柠檬酸盐20％-30％，腐殖酸5％-15％，烷基多糖苷表面活性剂0.5％-1％，微量元素1％-2％，生物因子补充剂1％-2％，余量为水。进一步地，所述柠檬酸盐选自柠檬酸钠、柠檬酸钾中的一种或两种。进一步地，所述柠檬酸盐中的阳离子类型不影响所述柠檬酸厌氧颗粒污泥钙化抑制剂效果。进一步地，所述腐殖酸选自腐殖酸钠、腐殖酸钾、腐殖酸铵中的一种或多种。进一步地，所述微量元素包含如下组分，按质量份数计：NH4HCO340份、KH2PO320份、FeSO4·7H2O20份、MnSO4·H2O5份、Al2(SO4)3·18H2O5份、NiSO4·6H2O05份、CoSO4·7H2O2.5份、(NH4)6MO7O24·4H2O1.5份、H3BO31份。进一步地，所述生物因子补充剂包含如下组分，按质量份数计：氨基酸35份、维生素20份、嘌呤25份、吡啶20份。本专利技术还提供所述厌氧颗粒污泥调节剂的制备方法，包括以下步骤：将原料混合，加入水，并在混合釜内搅拌2小时后，得到液体，即为厌氧颗粒污泥微生物促进剂。本专利技术还提供所述的厌氧颗粒污泥调节剂在处理高含钙废水中的应用。进一步地，所述高浓度有机废水为废纸制浆废水、食品加工废水、垃圾渗滤液、石化废水或发酵废水。进一步地，应用方法为向高浓度有机废水体系中，按废水中的钙与所述厌氧颗粒污泥调节剂质量比为20-120:1，向厌氧反应器进水中投加所述的厌氧颗粒污泥调节剂，无需调节待处理废水初始pH值。本专利技术的技术原理：首先，颗粒密度是调整升流式污泥床(UASB)反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床(GESB)反应器和内循环(IC)反应器等流化反应器的颗粒污泥床层流化状态的关键参数。通过调整生物诱导碳酸盐沉积过程，可有效控制厌氧颗粒污泥平均密度。其次，基于柠檬酸盐可以螯合钙离子的特性，在厌氧颗粒污泥内部，利用柠檬酸根提升碳酸钙晶核界面能，导致碳酸钙微晶核难以析出沉积；同时，在无定型碳酸钙结晶转化为方解石过程中，柠檬酸根吸附占据了晶体正常生长的晶格位置，抑制晶体有规律生长，从而破坏结晶的规整性，甚至引发碳酸钙溶解，阻断颗粒污泥内部钙垢大量沉积。再者，钙、镁等二价阳离子是构成厌氧颗粒污泥骨架的关键组分，柠檬酸盐引发的钙、镁流失可能会导致厌氧颗粒污泥解絮流失。通过强化补充微生物代谢所需营养，有利于厌氧微生物的生长繁殖和维持厌氧颗粒污泥完整结构。微量元素是组成厌氧微生物细胞结构、微生物酶系统不可或缺的组分，补充上述微量元素生物因子补充剂可增强微生物的活性，使其在高浓度有机废水甚至有毒废水中能够大量快速生长繁殖。烷基多糖苷表面活性剂能提供非毒表面活性,增加营养素和矿物质的生物可利用性，使得微生物能在较为恶劣的环境下快速增殖，形成结构良好的颗粒污泥，从而显著提高厌氧颗粒污泥反应器活性。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术使得颗粒污泥颗粒化效果更好，结构密实，沉降性能好，利于提高厌氧处理效率和抗负荷冲击能力,不易发生酸化现象。(2)本专利技术利用有机酸可降解性，实现含柠檬酸根离子在厌氧颗粒污泥内部的靶向释放，进而抑制游离钙离子形成颗粒污泥内部钙沉积，继而维持厌氧颗粒污泥活性。(3)本专利技术通过向厌氧反应器进水中直接投加厌氧颗粒污泥调节剂去除钙垢后，柠檬酸可被微生物降解，避免二次污染。(4)本专利技术通过向厌氧反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厌氧颗粒污泥调节剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下原料：柠檬酸或柠檬酸盐20％-30％，腐殖酸5％-15％，烷基多糖苷表面活性剂0.5％-1％，微量元素1％-2％，生物因子补充剂1％-2％，余量为水。/n

【技术特征摘要】
1.一种厌氧颗粒污泥调节剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下原料：柠檬酸或柠檬酸盐20％-30％，腐殖酸5％-15％，烷基多糖苷表面活性剂0.5％-1％，微量元素1％-2％，生物因子补充剂1％-2％，余量为水。


2.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥调节剂，其特征在于，所述柠檬酸盐选自柠檬酸钠、柠檬酸钾中的一种或两种。


3.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥调节剂，其特征在于，所述腐殖酸选自腐殖酸钠、腐殖酸钾、腐殖酸铵中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥调节剂，其特征在于，所述微量元素包含如下组分，按质量份数计：NH4HCO340份、KH2PO320份、FeSO4·7H2O20份、MnSO4·H2O5份、Al2(SO4)3·18H2O5份、NiSO4·6H2O05份、CoSO4·7H2O2.5份、(NH4)6MO7O24·4H2O1.5份、H3BO...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，甘鹏，赵姗姗，连华，刘帅，覃程荣，王双飞，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45