[發明專利]一種耐鹽除碳微生物顆粒材料快速培育方法

有效

• 申請號: 201810981606.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109052663B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 厲巍;姚金池;任路遙;李輝;劉勇弟
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/12;C02F101/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種耐鹽除碳微生物顆粒材料快速培育方法及應用，屬于生物處理技術領域。培育方法主要包括如下步驟：1)普通活性污泥接種；2)模擬基質投加(固定高COD負荷及高鹽分水平)；3)工藝運行模式選擇(固定嚴苛的水力選擇條件)；4)耐鹽除碳微生物顆粒成功培育。本發明不同于傳統梯度提高鹽分及逐步增加選擇壓的辦法，在初始COD及鹽負荷值都較高下，嚴苛的水力選擇壓更加適合微生物顆粒材料的合成，這種組合方式在僅10天左右便可獲得耐鹽除碳微生物顆粒材料。本發明操作方法簡單，運行成本低廉，制備時間短；原料普遍，所制材料耐受高鹽，并兼具高除碳活性及高沉降性能，具有較廣泛的應用價值。

技術領域

本發明涉及環境工程廢水生物處理技術領域，尤其涉及一種耐鹽除碳微生物顆粒材料的快速培育方法。

背景技術

我國現階段高鹽有機廢水年排放量巨大、類型多樣，已經成為典型的污染源。根據《全國環境統計公報》，2015年全國廢水排放總量735.3億噸，化學需氧量(COD)排放量2223.5萬噸。由于含有高鹽分和各種有機物，基于物理或化學原理的處理工藝存在成本高昂，處理效果不佳等缺點，而生物除碳技術由于經濟、高效、環保等優點被廣泛應用于各種污水處理系統中。

培育耐鹽活性污泥是生物處理高鹽有機廢水的重要研究領域，但絮狀活性污泥耐鹽度有限，對沖擊負荷敏感，且污泥容易上浮和流失。近年來，新型耐鹽生物去污除碳材料與技術的開發受到廣泛關注，其中耐鹽微生物顆粒材料具備結構密實、沉降性能優越，鹽分忍耐度高，微生物菌群豐富、功能菌高效持留的優勢，而且占地面積小、排泥量少、對有毒物質耐受性強，抗沖擊能力強，已經證明是處理高鹽有機物廢水的有效技術之一，但如何快速獲得耐鹽高效微生物顆粒材料是研究重點。

微生物顆粒材料制備過程的機理十分復雜，影響因素眾多，因此研究者提出多種生物顆粒化過程的機理，比如胞外聚合物假說，絲狀菌假說，晶核假說，金屬陽離子假說以及微生物自凝聚假說。而微生物顆粒化過程模型主要包括：(1)微生物或細菌之間相互碰撞，或細菌向固體表面粘附，形成最初的顆粒凝聚核；(2)碰撞而聚集的微生物保持穩定接觸而進一步形成聚集體；(3)粘附或凝聚的微生物聚集體中的細菌持續生長、繁殖、分泌粘附物質等，逐漸形成初生顆粒體；(4)在外部作用力等的影響下，初生顆粒體形成一個穩定的三維空間結構。微生物或細菌表面總是帶負電，而菌體表面附著的胞外聚合物含有較多負電基團物質，根據DLVO理論，顆粒之間易產生靜電斥力及斥力勢能，破壞微生物聚集狀態。金屬陽離子通過電中和作用降低靜電斥力，或者通過架橋作用與負電基團相連接，而在高濃度Na⁺或K⁺的刺激下微生物趨向于分泌更多的胞外聚合物，從而促進微生物之間聚集。

現有技術公開了微生物顆粒材料的多種培養方法，例如，申請號為CN201410268969.7的發明名稱為“一種好氧耐鹽顆粒污泥培養方法”，其中公開了利用投加粉末活性炭，并逐步提高鹽分，最終培育耐鹽微生物顆粒的方法；該法接種污泥需取自污水廠的脫水污泥，并且事先投加1～2kg·m^-3的粉末活性炭，無疑增加運行成本及處理費用；另外該方法通過逐步提高鹽度至20±5g·L^-1的方法，微生物顆粒培育花費時間較長(10周左右)。

申請號為CN 201711330613.1的發明名稱為“一種好氧顆粒污泥培養方法及培養裝置”，其中公開了一種好氧顆粒污泥培養方法及培養裝置，該方法通過將活性污泥與PAC及海泡石混合，并在曝氣供氧的上游環節設置厭氧攪拌的過程(共6個階段)，最后在90天左右獲得微生物顆粒。相比之下，本培育方法的優勢在于：操作過程簡單(不需厭氧攪拌)，培育時間更短(僅10天左右)，適應更高鹽濃度(最大50g·L^-1)，除碳活性高。