專利名稱：一種提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，具體的說，涉及提高 以微生物附著生長載體的廢水生物膜反應(yīng)器效能的方法。
背景技術(shù)：
生物處理技術(shù)包括附著生長的生物膜技術(shù)和懸浮生長(污泥)技術(shù)兩大類，已經(jīng)成 為廢水處理的主導(dǎo)技術(shù)之一，隨著各種廢水生物處理技術(shù)的大量應(yīng)用，其中以微生物附 著生長的生物膜技術(shù)得到了快速發(fā)展，附著生長技術(shù)是指通過細(xì)菌等微生物和原生動(dòng) 物、后生動(dòng)物等微型動(dòng)物附著在某些物料載體上進(jìn)行生長繁殖，形成生物膜，污水通過 與生物膜的充分接觸，其中的有機(jī)污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)被膜中生物攝取或分解從而直到 凈化污水的作用，由于微生物膜附著生長的生物膜技術(shù)具有微生物生態(tài)系統(tǒng)食物鏈長、 污染物凈化效果好而得到了較為廣泛的應(yīng)用，包括生物移動(dòng)床、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、 生物流化床、生物柵等以微生物附著生長固定方式的生物膜反應(yīng)器在廢水處理工程中得 到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，其中決定處理系統(tǒng)是否穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因是反應(yīng)器能否快速啟 動(dòng)和具有較高的處理效果。
微量元素是維持和促進(jìn)微生物酶代謝反應(yīng)的重要基礎(chǔ)物質(zhì)，所有微生物生長都需要 金屬元素，微量金屬的存在和生物有效度會(huì)解決大部分的運(yùn)行問題。目前這方面的研究 以鐵、鈷、鎳、銅、鋅、錳、鉬、鎢等元素在低劑量條件下對(duì)活性污泥系統(tǒng)中微生物作 用效果，并對(duì)重金屬離子對(duì)活性污泥廢水處理系統(tǒng)微生物種群活性的促進(jìn)取得了較理想 的研究成果。缺少任何一種常見的微量金屬都會(huì)造成生物處理反應(yīng)的抑制甚至完全停止 造成運(yùn)行失敗。稀土作為一類金屬，是我國特有的豐富資源，自20世紀(jì)80年代以來， 我國稀土資源開發(fā)與應(yīng)用己遍布工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和生活各個(gè)領(lǐng)域，基于我國豐富的稀 土資源和稀土的"高抑低促"的homisis效應(yīng)，經(jīng)過多年的研究積累，發(fā)現(xiàn)鑭、鈽等占 稀土總量四分之三的輕稀土對(duì)廢水處理系統(tǒng)中微生物有明顯的活性促進(jìn)效果。
稀土對(duì)微生物的作用機(jī)理主要包括兩個(gè)方面，首先是以微生物細(xì)胞膜為耙器官，與 蛋白質(zhì)、酶等生物大分子作用，從而影響細(xì)胞的某些生物功能和活性。目前的研究結(jié)果 已發(fā)現(xiàn)稀土可以作用于細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或磷脂，提高膜的透性。其次，稀土元素活
潑的化學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)絡(luò)合能力決定了在一定條件下可能成為微生物體內(nèi)有害自由基的清 除劑。如已有研究結(jié)果表明，低濃度稀土對(duì)提高生物活性有積極的促進(jìn)作用，適宜濃度 的CeS+對(duì)厭氧微生物比產(chǎn)甲烷活性(SMA)有短期的促進(jìn)作用，0.05 mg/L對(duì)穩(wěn)定培養(yǎng)的 厭氧微生物的SMA有明顯的促進(jìn)作用，高達(dá)14.29%。截止目前為止，稀土對(duì)廢水處理 反應(yīng)器中微生物作用未見公開報(bào)道。利用稀土促進(jìn)厭氧污泥活性的方法的專利(公開號(hào) CN 1654365A)公開了利用稀土促進(jìn)厭氧污泥活性的方法。但利用稀土制造填料并促進(jìn) 生物膜反應(yīng)器凈化效果的方法未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
1. 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
針對(duì)生物膜反應(yīng)器在廢水處理工程中不能穩(wěn)定運(yùn)行、快速啟動(dòng)和處理效果欠佳，本 發(fā)明的目的是提供一種提高微生物附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，可加速 廢水處理生物膜反應(yīng)器的啟動(dòng)，提高凈化效果和穩(wěn)定性。
2. 技術(shù)方案
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種提高微生物附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，包括以下步驟
步驟A:制造填料或?yàn)V料等載體時(shí)將l-10mg/kg(填料基料)的可溶性稀土化合物作 為添加劑添加到填料或?yàn)V料等載體中，形成改性填料或改性濾料載體；
步驟B:將以上改性填料或改性濾料載體填充于生物膜反應(yīng)器用于廢水處理。
適宜的稀土化合物用于生產(chǎn)的改性填料或?yàn)V料，在廢水處理反應(yīng)器初期掛膜過程 中，接種生長的微生物有一定的刺激生長作用。
本發(fā)明中稀土化合物添加劑可以為單一稀土，也可以為復(fù)合稀土。稀土化合物可以 為硝酸鹽或氯化鹽稀土化合物。
本發(fā)明中填料、濾料等載體可以由聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯塑料或尼 龍、維綸、腈綸、滌綸化纖材料制造。
本發(fā)明適用的反應(yīng)器包括生物移動(dòng)床、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、生物流化床、生物柵。
3. 有益效果
本發(fā)明提供了一種提高微生物附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，本發(fā)明 操作簡單，通過在填料或?yàn)V料等載體的生產(chǎn)制造過程中加入一定濃度的稀土化合物，即
可有效地加速了廢水處理生物膜反應(yīng)器的啟動(dòng)，并可明顯提高凈化效果和穩(wěn)定性，而稀 土投加量少，廢水處理成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。使用本發(fā)明方法生物的改性微生 物附著生長固定化材料，其形成的成熟生物膜時(shí)間可以提前5 10天，同時(shí)微生物活性 與穩(wěn)定性提高，廢水中COD去除率可以提高5。/。 15。/。，其他主要污染物去除率可提高 5%~10%。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)試?yán)龑?duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。 實(shí)施例1
添加硝酸稀土生產(chǎn)改性懸浮填料，其加入量為5 mg/kg(填料基料)的Ce(N03)3，將 制造的改性聚氯乙烯填料裝入移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器中處理制藥廢水，以某污水處理廠曝 氣池污泥作為接種污泥室溫(20 3(TC)啟動(dòng)開始掛膜，初始進(jìn)水COD濃度為500mg/L， 營養(yǎng)元素正常投加，經(jīng)過22天的啟動(dòng)運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)COD容積負(fù)荷0.8 kg/m3'd，與添 加未改性的填料比較，啟動(dòng)減少7天，啟動(dòng)完成后對(duì)COD去除率提高5。/。 8。/。。
實(shí)施例2
添加氯化稀土生產(chǎn)改性生物轉(zhuǎn)盤，其加入量為2 mg/kg(填料基料)的CeCl3/LaCl3復(fù) 合添加劑，將制造的改性聚乙烯和聚丙烯塑料生物轉(zhuǎn)盤用于處理城市污水，以某城市污 水處理廠曝氣池污泥作為接種污泥室溫(20 3(TC)啟動(dòng)掛膜，初始進(jìn)水COD濃度為 250-350 mg/L，營養(yǎng)元素正常投加，掛膜啟動(dòng)時(shí)間為12天，達(dá)到設(shè)計(jì)COD容積負(fù)荷 1.0-1.2 kg/m3'd，與不含稀土填料相比，啟動(dòng)減少5天，啟動(dòng)完成后對(duì)基質(zhì)的去除率提 高5%~8%。
實(shí)施例3
添加復(fù)合稀土化合物生產(chǎn)改性生物繩填料，其加入量為6 mg/kg(填料基料)的復(fù)合 稀土化合物(55%~65%Ce(N03)3、 5%~15%EuCl3、 10%~30% Gd(N03)3) /kg的復(fù)合稀 土添加劑，將制造的改性尼倫維倫化纖材料生物繩裝入?yún)捬鯙V池反應(yīng)器(AF)中用于處理 制糖廢水，同時(shí)加入接種污泥進(jìn)行中溫(33 35。C)啟動(dòng)掛膜，達(dá)到COD進(jìn)水負(fù)荷5.5 kg/m3'd的時(shí)間為35天，與不含稀土載體相比，啟動(dòng)減少12天，啟動(dòng)完成后對(duì)COD去
除率提高10%~15%。 實(shí)施例4
添加氯化稀土化合物生產(chǎn)改性填料，其加入量為6mg/kg(填料基料)的CeCl3，將制 造的改性塑料填料裝入?yún)捬跎锪骰卜磻?yīng)器中用于處理制糖廢水，同時(shí)加入接種污泥 進(jìn)行中溫(33 35。C)啟動(dòng)掛膜，達(dá)到COD進(jìn)水負(fù)荷5.5 kg/m^d的時(shí)間為39天，與不含 稀土載體相比，啟動(dòng)減少8天，啟動(dòng)完成后對(duì)COD去除率提高8。/。 15。/。。
實(shí)施例5
添加復(fù)合稀土化合物生產(chǎn)改性填料，其加入量為3.5 mg/kg(填料基料)的Ce(N03)3/ LaCl3，將制造的改性塑料填料裝入好氧生物柵中用于處理城市污水，同時(shí)加入接種污 泥進(jìn)行中溫(33 35'C)啟動(dòng)掛膜，達(dá)到COD進(jìn)水負(fù)荷0.8 kg/m^d的時(shí)間為13天，與不 含稀土載體相比，啟動(dòng)減少5天，啟動(dòng)完成后對(duì)COD去除率提高8%~15%， TN去除 率提高5%~12%， TP去除率提高5%~15%。
權(quán)利要求
1.一種提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，包括以下步驟(A)制造填料或?yàn)V料等載體時(shí)將1～10mg/kg(填料基料)的可溶性稀土化合物作為添加劑添加到填料或?yàn)V料載體中，形成改性填料或改性濾料載體；(B)將以上改性填料或改性濾料載體填充于生物膜反應(yīng)器用于廢水處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，其特征在 于步驟A中稀土化合物為單一稀土化合物或復(fù)合稀土化合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，其特征 在于步驟A中可溶性稀土化合物為硝酸鹽或氯化鹽稀土化合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法，其特征 在于步驟A中填料和濾料載體材料可以為聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯塑料 或尼龍、維綸、腈綸、滌綸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的 方法，其特征在于步驟B中的生物膜反應(yīng)器為生物流化床、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、生 物移動(dòng)床或生物柵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高附著生長廢水處理生物膜反應(yīng)器效能的方法。根據(jù)微生物附著長的填料類型，以1～10mg/kg(填料基料)稀土化合物計(jì)算投加量加入到填料生產(chǎn)中，制造改性填料或?yàn)V料等載體；將改性填料填充于生物膜反應(yīng)器中用于廢水處理。使用本發(fā)明，形成成熟生物膜時(shí)間可以提前5～10天，同時(shí)微生物活性與穩(wěn)定性提高，廢水中COD去除率可以提高5％～15％，其他主要污染物去除率可提高5％～10％。本發(fā)明既可有效地加速了廢水處理生物膜反應(yīng)器的啟動(dòng)，并可明顯提高凈化效果和穩(wěn)定性，而稀土投加量少，廢水處理成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F3/10GK101343111SQ200810124788
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者丁麗麗, 任洪強(qiáng), 青 夏, 睿 梁, 波 符 申請(qǐng)人:南京大學(xué)