一种处理废水的碳源的制备方法
专利汇可以提供一种处理废水的碳源的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种处理 废 水 的 碳 源的制备方法，属于环境保护和废水、 污泥 处理技术领域。其特征在于是采用酸性 发酵 工艺制备处理含 硫酸 盐 酸性矿山废水 的碳源的工艺，该工艺使污泥酸性发酵产物中丙酸含量42％～85％，乙酸含量5～18％，丁酸含量10％～40％，不需要从酸性发酵反应器上清液中提取短链 脂肪酸 ，以酸性发酵反应器的上清液直接投加到含硫酸 盐酸 性矿山废水中作为 硫酸盐 还原菌的碳源，解决 生物 法处理酸性矿山废水的关键难题。本 发明 污泥酸性发酵工艺操作简单，其发酵产物乙酸、丙酸、丁酸可作为生物处理酸性矿山废水的廉价的碳源，同时也使污泥减量化、资源化、稳定化。，下面是一种处理废水的碳源的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种处理废水的碳源的制备方法，其特征在于是采用酸性发酵工艺制备处理含硫酸 盐酸性矿山废水的碳源的工艺，该酸性发酵工艺就是利用酸性发酵处理污水处理厂污泥来 制备碳源，污水处理厂污泥经酸性发酵后所得的污泥酸性发酵产物，即酸性发酵反应器的 上清液中的丙酸含量42～85％，乙酸含量5～18％，丁酸含量10～40％，以酸性发酵反应器的 上清液投加到含硫酸盐酸性矿山废水中直接作为硫酸盐还原菌的碳源，其具体工艺步骤和 条件为：
I.污泥酸性发酵工艺在酸性发酵反应器中进行；
II.酸性发酵反应器中接种好氧活性污泥或者直接接种酸性发酵反应器污泥，启动酸性 发酵反应器；
III.酸性发酵反应器为序批式酸性发酵反应器，采用序批式酸性发酵反应器的基本工 艺参数为：水力停留时间3～6.6d，序批式酸性发酵反应器采用机械搅拌，搅拌速度 60-180r/min，搅拌方式为间歇搅拌，每间隔时间40～60min，搅拌时间5-10min；
IV.污水处理厂污泥作为酸性发酵反应器进料，进料的挥发性固体浓度用VS表示， VS为18～22g/L；
V.抑制酸性发酵反应器中甲烷菌的生长，酸性发酵反应器内生化反应在酸性发酵阶段 的pH值为5.5～6.5，固体停留时间为3～10d；
VI.酸性发酵反应器中的优势菌群是丙酸菌群，丙酸菌群的适宜温度为37℃左右，酸 性发酵反应器控制温度为26℃～38℃；
VII.丙酸菌群为兼性厌氧细菌，氧化还原电位-140～-20mv，投加FeCl3实现氧化还原 电位，其FeCl3的投加量0～320mg/L，以Fe3+计，FeCl3的投加量与控制温度成反比，随着 温度的升高，FeCl3的投加量应减少；FeCl3的投加促进形成丙酸；
VIII.上述条件组合下产生的序批式酸性发酵反应器的上清液，直接投加到含硫酸盐酸 性矿山废水中作为硫酸盐还原菌的碳源，投加量以混合后的COD与SO4 2-的比值来控制， 其控制范围为0.9～1.5。
2.按照权利要求1所述的一种处理废水的碳源的制备方法，其特征在于所述的酸性 发酵反应器采用完全混和反应器时，在完全混和反应器后加一个沉淀池，沉淀池的水力停 留时间为3h，沉淀池的上清液直接投加到含硫酸盐酸性矿山废水中作为硫酸盐还原菌的碳 源，投加量以混合后的COD与SO4 2-的比值来控制，其控制范围为0.9～1.5。
一、技术领域
本发明一种处理废水的碳源的制备方法，属于环境保护和废水、污泥处理技术领域。 具体来讲，是采用酸性发酵工艺制备生物处理含硫酸盐酸性矿山废水的碳源的技术方案。
二、背景技术
硫化系矿山在开采过程中，所含的硫化物被氧化为硫酸而产生大量的含有高浓度硫酸 盐的酸性矿山废水。废水含有高浓度的SO4 2-，但有机物含量低，此外还含有Cu2+、Mn2+ 和Fe2+等重金属离子。目前处理这类废水主要采用中和、化学沉淀和电渗析法，但这些方 法很不经济，还会产生二次污染。湿地法也可用来处理酸性矿山废水，但湿地法占地面积 大，处理程度受环境影响很大，而且残余硫化氢从土壤中逸出会污染大气。生物法处理酸 性矿山废水是根据自然界硫循环原理，在厌氧条件下利用硫酸盐还原菌使废水中的SO4 2- 还原为H2S或S2-，SO4 2-还原为H2S或S2-的过程中会释放出碱度，使pH值提高，再用生 物法或化学方法将还原产物H2S或S2-氧化为单质硫。生物法处理酸性矿山废水处理效果 好，无二次污染，且可以回收单质硫。但是，生物法处理这类废水的关键难题在于选择技 术可行、经济合理的碳源。不同的碳源物质，硫酸盐还原菌还原SO4 2-的速率也不相同，硫 酸盐还原菌利用丙酸盐、丁酸盐、乙酸盐时SO4 2-的还原速率依次降低。污水处理厂污泥酸 性发酵产物主要是包括乙酸、丙酸、丁酸等在内的短链挥发脂肪酸。污水处理厂污泥定向 酸性发酵获取硫酸盐还原菌最易利用的短链挥发脂肪酸，对提高生物法处理这类废水的效 率和降低生物处理酸性矿山废水的成本具有重要的意义。
三、发明内容
本发明一种处理废水的碳源的制备方法，目的在于为了最大限度利用污水处理厂污泥 中的碳源物质并使硫酸盐还原反应器有最大的还原能力，提高污水处理厂污泥酸性发酵产 物中硫酸盐还原菌容易利用的短链挥发脂肪酸的比例，解决生物法处理酸性矿山废水的关 键难题，有效降低生物处理酸性矿山废水的成本，公开一种采用酸性发酵工艺制备处理含 硫酸盐酸性矿山废水的碳源的技术方案。
本发明一种处理废水的碳源的制备方法，其特征在于是采用酸性发酵工艺制备处理含 硫酸盐酸性矿山废水的碳源的工艺，该酸性发酵工艺就是利用酸性发酵处理污水处理厂污 泥来制备碳源，污水处理厂污泥经酸性发酵后所得的污泥酸性发酵产物，即酸性发酵反应 器的上清液中的丙酸含量42～85％，乙酸含量5～18％，丁酸含量10～40％，以酸性发酵反应 器的上清液投加到含硫酸盐酸性矿山废水中直接作为硫酸盐还原菌的碳源，其具体工艺步 骤和条件为：
I.污泥酸性发酵工艺在酸性发酵反应器中进行；
II.酸性发酵反应器中接种好氧活性污泥或者直接接种酸性发酵反应器污泥，启动酸性 发酵反应器；
III.酸性发酵反应器为序批式酸性发酵反应器，采用序批式酸性发酵反应器的基本工 艺参数为：水力停留时间3～6.6d，序批式酸性发酵反应器采用机械搅拌，搅拌速度 60-180r/min，搅拌方式为间歇搅拌，每间隔时间40～60min，搅拌时间5-10min；
IV.污水处理厂污泥作为酸性发酵反应器进料，进料的挥发性固体浓度用VS表示， VS为18～22g/L；
V.抑制酸性发酵反应器中甲烷菌的生长，酸性发酵反应器内生化反应在酸性发酵阶段 的pH值为5.5～6.5，固体停留时间为3～10d；
VI.酸性发酵反应器中的优势菌群是丙酸菌群，丙酸菌群的适宜温度为37℃左右，酸 性发酵反应器控制温度为26℃～38℃；
VII.丙酸菌群为兼性厌氧细菌，氧化还原电位-140～-20mv，投加FeCl3实现氧化还原 电位，其FeCl3的投加量0～320mg/L，以Fe3+计，FeCl3的投加量与控制温度成反比，随着 温度的升高，FeCl3的投加量应减少；FeCl3的投加促进形成丙酸；
VIII.上述条件组合下产生的序批式酸性发酵反应器的上清液，直接投加到含硫酸盐酸 性矿山废水中作为硫酸盐还原菌的碳源，投加量以混合后的COD与SO4 2-的比值来控制， 其控制范围为0.9～1.5。
上述的一种处理废水的碳源的制备方法，其特征在于所述的酸性发酵反应器采用完全 混和反应器时，在完全混和反应器后加一个沉淀池，沉淀池的水力停留时间为3h，沉淀池 的上清液直接投加到含硫酸盐酸性矿山废水中作为硫酸盐还原菌的碳源，投加量以混合后 的COD与SO4 2-的比值来控制，其控制范围为0.9～1.5。
本发明一种污水处理厂污泥酸性发酵制备硫酸盐还原菌碳源的工艺的优点和用途：
1)酸性发酵反应器操作简单，基建投资低，可在常温下和比较低的温度下进行操作， 不需要加热。可限制乙酸产甲烷菌的生长，尽量提高挥发酸的产生量。
2)为了最大限度地利用污水处理厂污泥中的碳源物质，进行污水处理厂污泥定向酸性 发酵，尽量提高发酵产物中硫酸盐还原菌最易利用的短链脂肪酸丙酸的比例，使污 泥酸性发酵产物中丙酸含量最大化，这对提高生物处理酸性矿山废水的效率是有利 的。
3)酸性矿山废水SO4 2-浓度高，有机物含量低，生物处理酸性矿山废水的关键是选择 技术可行，经济合理的碳源物质。污水处理厂污泥是污水处理厂的固体废弃物，污 泥酸性发酵工艺操作简单，其发酵产物乙酸、丙酸、丁酸可作为生物处理酸性矿山 废水的廉价的碳源，同时也使污泥减量化、资源化、稳定化。
4)采用序批式产酸反应器处理高浓度悬浮固体污泥，将水力停留时间与生物固体停 留时间相分离，能保持较高的生物固体停留时间，产酸率高。
5)城市污水处理厂污泥数量巨大，增长迅速，是亟待解决的固体废物。因此，对城 市污水处理厂污泥进行酸性发酵处理，其发酵产物可以作为硫酸盐还原菌还原SO4 2- 的经济合理碳源，既使生物法处理酸性矿山废水的工艺经济可行，又使污水处理厂 污泥减量化、资源化和无害化。
四、具体实施方式
实施方式1：采用序批式产酸反应器，用半连续运行方式，即水力停留时间等于生物 固体停留时间，水力停留时间用HRT表示，指进料在反应器中的平均停留时间，生物固体 停留时间用SRT表示，指反应器内微生物在该反应器中的平均停留时间，瞬时进水，瞬时 出水，采用机械搅拌，搅拌速度为60r/min，搅拌方式为间歇搅拌，每间隔时间60min，搅 拌时间10min，产酸发酵温度37℃，pH5.5，进料VS＝22g/L，HRT＝3d，氧化还原电位为 -130mv，不投加FeCl3。采用半连续运行方式，排混合液前要搅拌，排出的是泥水混合液， 这种运行方式后加一个沉淀池，进行泥水分离，其沉淀时间t＝3h。
实施方式2：搅拌速度为180r/min，每间隔时间40min，搅拌时间5min，pH6.0，进料 VS＝20g/L，HRT＝4.4d，氧化还原电位为-110mv，其它同实施方式1。
实施方式3：产酸发酵温度38℃，搅拌速度为120r/min，每间隔时间50min，搅拌时 间7min，pH6.5，进料VS＝18g/L，HRT＝3d，氧化还原电位为-120mv，其它同实施方式1。
实施方式4：产酸发酵温度26℃，搅拌速度为180r/min，每间隔时间60min，搅拌时 间7min，pH5.5，进料VS＝20g/L，HRT＝6.6d，FeCl3的投加量，以Fe3+计，320mg/L，氧 化还原电位-20mv。其它同实施方式1。
实施方式5：搅拌速度为120r/min，每间隔时间50min，搅拌时间10min，pH6.0，进 料VS＝22g/L，HRT＝4.4d，氧化还原电位-50mv。其它同实施方式4。
实施方式6：产酸发酵温度32℃，搅拌速度为120r/min，每间隔时间40min，搅拌时 间5min，pH5.5，进料VS＝18g/L，HRT＝6.6d，FeCl3的投加量，以Fe3+计，160mg/L，氧 化还原电位-60mv。其它同实施方式1。
实施方式7：搅拌速度为180r/min，每间隔时间50min，搅拌时间7min，pH6.5，进料 VS＝20g/L，HRT＝4.4d，氧化还原电位-80mv。其它同实施方式6。
实施方式8：采用序批式产酸反应器，SRT不等于HRT，运行周期t＝24h，进水时间 0.5h，反应时间为21h，沉淀时间2h，排水时间为0.5h，采用机械搅拌，搅拌速度为120r/min， 搅拌方式为间歇搅拌，每间隔时间40min，搅拌时间5min，温度37℃，pH5.5，进料VS＝18g/L， HRT＝3d，两天排一次泥，SRT是HRT的1.5倍，氧化还原电位-140mv，不投加FeCl3。
实施方式9：温度38℃，搅拌速度为60r/min，每间隔时间60min，搅拌时间10min， pH6.0，进料VS＝20g/L，HRT＝4.4d，氧化还原电位-120mv。其它同实施方式8。
实施方式10：温度26℃，搅拌速度为120r/min，每间隔时间40min，搅拌时间5min， pH6.5，进料VS＝22g/L，HRT＝6.6d，FeCl3的投加量，以Fe3+计，为320mg/L，氧化还原 电位-50mv，其它同实施方式8。
实施方式11：搅拌速度为180r/min，每间隔时间60min，搅拌时间7min，pH6.0，进 料VS＝20g/L，HRT＝4.4d，氧化还原电位-70mv，其它同实施方式8。
实施方式12：温度32℃，搅拌速度为120r/min，每间隔时间50min，搅拌时间5min， pH5.5，进料VS＝18g/L，HRT＝6.6d，FeCl3的投加量，以Fe3+计，为160mg/L，氧化还原 电位-80mv，其它同实施方式8。
实施方式13：搅拌速度为180r/min，每间隔时间60min，搅拌时间10min，pH6.0，进 料VS＝20g/L，HRT＝4.4d，FeCl3的投加量，以Fe3+计，为160mg/L，氧化还原电位-100mv， 其它同实施方式8。
实施方式14：采用完全混和反应器，温度32℃，搅拌为连续搅拌，搅拌速度为60r/min， pH6.0，进料VS＝18g/L，HRT＝SRT＝3d，FeCl3的投加量，以Fe3+计，为240mg/L，氧化还 原电位-90mv，在完全混和反应器后加一个沉淀池，沉淀池的水力停留时间为3h。
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