一种高浓度有机废水资源化利用强化低温污水共代谢处理的方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高浓度有机废水资源化利用强化低温污水共代谢处理的方法。

背景技术

目前，国内污水处理工艺主要采用“物化+生化”为核心技术，以生物处理为主体工艺的污水集中处理占比达全国总数的81.6％。然而，在我国寒冷地区，污水处理工艺面临诸多挑战。我国寒区一般分布在寒温带、中温带北部以及高海拔地区，主要地理模块分为东北地区、青藏高原区以及新疆地区等，占我国总陆地面积的43.5％。我国寒冷地区最冷月平均温度为-10-0℃，日平均温度≤5℃的天数为90-145天，最低气温在-30℃以下，且有部分城镇处于永冻地区。

研究表明，每当温度下降10℃，微生物活性将会降低50％，有机物的生物降解效率降低近60％。污水温度低至8-15℃时，微生物活性、底物利用速率以及细胞生长会被严重抑制，导致生物工艺处理效果恶化。当污水的温度在5℃以下时，微生物将近乎于休眠状态，生物行为几乎会停止。在传统活性污泥处理工艺中，大部分功能微生物菌群最适生长温度为30-35℃。与37℃相比，当温度下降至4℃时，甲烷菌的活性和水解速率常数降低80％-90％，硝化细菌活性和硝化速率降低77％。因此，寒区典型的低温特征给污水生物处理带来诸多挑战。

微生物共代谢策略可能是解决这一问题的有效途径，共代谢过程中的易降解基质通常为微生物的降解过程的电子供体，同时作为碳源为微生物提供能量，增强微生物的活性。目前国内大部分污水处理厂通过外加葡萄糖、醋酸钠以及甲醇等碳源作为易降解有机质来提高处理效率，但外加碳源不仅增加了污水处理厂成本，还产生了大量温室气体。因此，需要一种有效方法，能够解决低温状态下污水处理厂处理效果低的瓶颈问题。

发明内容

本发明要解决现有技术中低温状态下污水处理厂处理效果低的技术问题，提供一种高浓度有机废水资源化利用强化低温污水共代谢处理的方法。本发明的方法，其是基于共代谢理论，利用高浓度中药提取液制药废水与低温污水混合强化处理的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种高浓度有机废水资源化利用强化低温污水共代谢处理的方法，包括以下步骤：

在低温环境下，以高浓度有机废水作为易降解有机质，使用活性污泥处理生活污水，进行污染物降解。

在上述技术方案中，所述高浓度有机废水的化学需氧量(COD)浓度范围从2000～50000mg/L。

在上述技术方案中，所述高浓度有机废水为以制药企业有效成分提取过程中产生的中药乙醇提取液废水，COD浓度为50000mg/L。

在上述技术方案中，所述生活污水的化学需氧量(COD)浓度范围为200～400mg/L，所述活性污泥浓度(MLSS)为3500mg/L。

在上述技术方案中，所述低温环境的温度为10℃。

在上述技术方案中，所述高浓度有机废水与所述生活污水的重量比为1:200。

一种高浓度有机废水资源化利用强化低温污水共代谢处理的方法，其适用的SBR废水处理装置包括：有机玻璃桶和曝气泵；

所述有机玻璃桶的一侧设置有进水口，一侧设置有出水口；所述有机玻璃桶底部设置有曝气盘，所述曝气盘与所述曝气泵连接；所述有机玻璃桶内部设置有加热棒和搅拌器；

所述方法包括以下步骤：

步骤1、生活污水从所述进水口进入装有活性污泥和高浓度有机废水的有机玻璃桶内部；

步骤2、开启曝气泵，曝气盘开始曝气后，保持体系处于好养状态；

步骤3、使用所述加热棒维持降解所需低温环境，并在搅拌器搅拌的条件下，有机玻璃桶内部的活性污泥进行污染物降解。

在上述技术方案中，所述搅拌器通过外部支架支撑插入到所述有机玻璃桶内部；所述加热棒通过吸盘附着在所述有机玻璃桶内壁；所述曝气盘通过螺纹安装在所述有机玻璃桶底部。

在上述技术方案中，SBR废水处理装置的总水力停留时间为12h，包括进水阶段0.5h，曝气阶段9h，沉淀阶段1h，排水阶段0.5h，待机阶段1h。

本发明的有益效果是：

本发明的高浓度有机废水资源化利用强化低温污水共代谢处理的方法，以高浓度有机废水作为易降解有机质，与生活污水混合处理，促进低温环境污废水中难降解有机物的削减，同时使制药废水资源化利用的污水混合处理方法。

本发明以乙醇提取制药废水为代表的高浓度有机废水作为共代谢基质强化生物处理具有极大的应用潜力，将其作为一种碳源加入寒区污水处理厂强化低温微生物降解既能够变废为宝降低运行成本，同时也能够减少温室气体排放，可以为低温状态下废水资源化利用与强化微生物降解提供指导。

实验结果表明：低温(10℃)条件下，相对于对照组，加入乙醇提取制药废水使溶解性有机物降解率提高了18％，对氨氮的降解率提高了28％。此外与对照组相比微生物比耗氧速率提高了49％，微生物活性有明显提升。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的方法适用的SBR废水处理装置结构示意图。

图中的附图标记表示为：

1-搅拌器、2-进水口、3-出水口，4-加热棒、5-曝气盘、6-曝气泵、7-有机玻璃桶。

具体实施方式

实施例1：

对照组。按照图1构建本发明的方法适用的SBR废水处理装置，包括有机玻璃桶7和曝气泵6；有机玻璃桶7的直径15cm，高30cm。总容积为5.3L，有效容积为4L；所述有机玻璃桶7的一侧设置有进水口2，一侧设置有出水口3；所述有机玻璃桶7底部设置有曝气盘5，所述曝气盘5与所述曝气泵6连接；所述有机玻璃桶7内部设置有加热棒4和搅拌器1。所述搅拌器1通过外部支架支撑插入到所述有机玻璃桶7内部；所述加热棒4通过吸盘附着在所述有机玻璃桶7内壁；所述曝气盘5通过螺纹安装在所述有机玻璃桶7底部。

生活污水通过进水口2进水至有机玻璃桶7内，所述曝气泵6曝气后，保持体系处于好氧状态(DO>2mg/L)，通过SBR反应器即有机玻璃桶7内部装有的活性污泥进行污染物降解。SBR反应器总水力停留时间为12h，主要包括进水阶段0.5h，曝气阶段9h，沉淀阶段1h，排水阶段0.5h，待机阶段1h。进水阶段活性污泥取自市政污水处理厂，污泥浓度(MLSS)为3500mg/L。试验用水为生活污水，化学需氧量(COD)为200～400mg/L。使用加热棒4在低温(10℃)条件并在搅拌器1搅拌下进行降解。12h后出水口3的出水测得微生物对TOC的降解率为45％，对氨氮的降解率为66％。微生物的比耗氧速率为3.5mgO

实施例2：

实验组。按照图1构建本发明的方法适用的SBR废水处理装置，包括有机玻璃桶7和曝气泵6；有机玻璃桶7的直径15cm，高30cm。总容积为5.3L，有效容积为4L；所述有机玻璃桶7的一侧设置有进水口2，一侧设置有出水口3；所述有机玻璃桶7底部设置有曝气盘5，所述曝气盘5与所述曝气泵6连接；所述有机玻璃桶7内部设置有加热棒4和搅拌器1。所述搅拌器1通过外部支架支撑插入到所述有机玻璃桶7内部；所述加热棒4通过吸盘附着在所述有机玻璃桶7内壁；所述曝气盘5通过螺纹安装在所述有机玻璃桶7底部。

生活污水通过进水口2进水至有机玻璃桶7内，所述曝气泵6曝气后，保持体系处于好氧状态(DO>2mg/L)，并以乙醇提取制药废水(COD浓度为50000mg/L)为易降解有机质，通过反应器即有机玻璃桶7内部装有的活性污泥进行污染物降解。乙醇提取制药废水取自通化金马药业集团股份有限公司，COD浓度为50000mg/L，主要成分为乙醇、木质素等。SBR反应器总水力停留时间为12h，主要包括进水阶段0.5h，曝气阶段9h，沉淀阶段1h，排水阶段0.5h，待机阶段1h。进水阶段活性污泥取自市政污水处理厂，污泥浓度(MLSS)为3500mg/L。试验用水为生活污水，化学需氧量(COD)为200～400mg/L。按照乙醇提取制药废水与生活污水重量比为1：200的比例添加制药废水，在低温(10℃)条件下进行降解。12h后出水口3的出水测得微生物对TOC的降解率为63％，对氨氮的降解率为94％。微生物的比耗氧速率为5.2mgO

通过对照组与实验组的对比，乙醇制药废水与污水混合处理能够促进低温条件下微生物对溶解性有机物的降解。实验结果表明：低温(10℃)条件下，相对于对照组，加入乙醇提取制药废水使溶解性有机物降解率提高了18％，对氨氮的降解率提高了28％。此外与对照组相比微生物比耗氧速率提高了49％，微生物活性有明显提升。将以乙醇提取制药废水为代表的高浓度废水强化低温污水处理是可行的，实施例中所用的废水与污泥具有普适性，选用的高浓度有机废水不限制种类，只要其COD浓度范围从2000～50000mg/L均可按照一定比例进行混合处理从而提高低温下处理效率，本发明优选为COD浓度为50000mg/L的乙醇提取制药废水。可以进一步优化混合比例、调整水力停留时间等手段进一步强化低温污水处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。