一种低COD浓度废水处理方法

本发明涉及厌氧产甲烷，特别是涉及一种低cod浓度废水处理方法。

背景技术：

1、污水厌氧产甲烷技术的基本原理是利用厌氧和兼性厌氧微生物菌群将污水中复杂的有机物底物逐渐分解为甲烷和二氧化碳，这个过程也被称为厌氧消化。在厌氧消化过程中的产甲烷能力在很大程度上依赖于种间电子转移。种间直接电子转移(diet)通过导电菌毛、细胞色素c和导电材料将电子从细菌传递到产甲烷古菌，diet可以提供一种更有效的方式，不需要额外的能量产生h2作为电子穿梭体促进产甲烷量。

2、厌氧颗粒污泥(ags)被认为是由微生物和胞外聚合物(eps)组成的一种微生物聚集体，与悬浮污泥相比，它具有优越的沉降能力和高代谢活性。产酸细菌和产甲烷菌是ags中两个主要的共养种群。产酸细菌主要分布在厌氧颗粒污泥的外层，能够将有机化合物转化为小分子酸和h2/co2并产生电子。产甲烷菌主要分布在厌氧颗粒污泥内层，利用发酵过程中产生的产物和电子生物合成甲烷。因此，ags的产甲烷能力很大程度上依赖于产酸菌和产甲烷菌间的种间电子传递。然而，ags中的eps含有大量的不导电物质，限制了diet过程。在ags内部负载导电材料或者施加外加电场可以促进ags产甲烷。

3、导电材料可以改变微生物群落，促进功能微生物富集，加快vfas的消耗，从而提高ch4产量。从经济效益角度考虑，应该来源广泛、原料易得；从对产甲烷系统的效果来看，应具备材质稳定，不易分解的特点。常用的促进废水厌氧生物处理过程diet过程的铁基介质包括fe3o4，fe2o3,nzvi和不锈钢；碳基材料包括ac,cnt,碳布等。厌氧膜生物反应器(anmbr)将膜分离单元和ad结合避免厌氧消化过程中污泥和材料的损失。anmbr在运行期间膜污染问题主要是eps导致的，通过电场调控eps的致密结构，使得eps中非导电成分氧化分解，降低电荷转移电阻，提高甲烷产量并增强cod去除率。

4、因此，调控eps组成和电化学活性是提高厌氧膜生物反应器产甲烷量和控制膜污染的关键。急需一种改进的厌氧反应器以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种低cod浓度废水处理方法。

2、为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

3、一种低cod浓度废水处理方法，该方法在厌氧膜生物反应器(anmbr)中进行，所述厌氧膜生物反应器包括反应器本体，所述反应器本体下部填装有负载有导电材料的厌氧颗粒污泥，所述厌氧颗粒污泥的表面通道被结构调控剂打开，在所述厌氧颗粒污泥间插有阴极和阳极电极片，所述阴极和阳极电极片两两相对成一组，所述电极片与设置在反应器本体外部的供电装置电连接，所述阴极电极片设置在中空纤维膜形成的过滤腔内，所述过滤腔与出水管连通，在所述出水管上安装出水泵，所述电极片用于调节厌氧颗粒污泥内胞外聚合物的致密结构，使得胞外聚合物氧化分解，提高产甲烷量和缓减低cod浓度废水对中空纤维膜的污染；

4、所述反应器本体内设有布水盘，所述布水盘位于所述厌氧颗粒污泥下方，在所述布水盘上开设有多个布水口，所述布水盘与连接有进水泵的进水管连通，进水泵将低cod浓度废水通过布水盘泵入到反应器本体内，与厌氧颗粒污泥充分接触；

5、所述反应器本体内固定有孔板和三相分离器，所述孔板位于厌氧颗粒污泥上方，所述三相分离器位于孔板上方，三相分离器将厌氧颗粒污泥和甲烷分离，在三相分离器上方的所述反应器本体上设置出气管，所述出气管通过负压抽气泵装置与集气袋连接，用以收集甲烷；

6、所述处理方法包括以下步骤：

7、在20-25℃下，将低cod浓度废水通过进水泵泵入到反应器本体内，与厌氧颗粒污泥充分接触，厌氧颗粒污泥利用低cod浓度废水产生甲烷，同时通过负压抽气泵装置泵入集气袋内，1-2天后，净化后的水通过排水管排出，在此过程中，通过监测跨膜压力(tmp)的变化来监测中空纤维膜污染，当tmp达到80kpa时，对中空纤维膜进行物理和化学清洁或替换新膜。

8、在上述技术方案中，阳极电极片由石墨板制成，并在阴极电极片和阳极电极片中施加1v电压的直流电源。

9、在上述技术方案中，所述阴极电极片由不锈钢网制成，所述中空纤维膜为pvdf中空纤维膜、ptfe中空纤维膜或碳纳米管中空纤维膜。

10、在上述技术方案中，所述负载有导电材料的厌氧颗粒污泥通过以下步骤制备：

11、对厌氧颗粒污泥进行驯化，待出水cod浓度稳定后，排出上清液加入结构调控剂和模拟低cod浓度废水构成的分散液，调节ph为7，打开厌氧颗粒污泥表面的孔道，进行结构调控，排出上清液，加入碳基或铁基导电材料在模拟低cod浓度废水中形成的悬浮液，待厌氧颗粒污泥与悬浮液充分接触后，排出上清液，得到负载有导电材料的厌氧颗粒污泥。

12、在上述技术方案中，在厌氧环境下，将厌氧颗粒污泥中加入模拟低cod浓度废水对厌氧颗粒污泥进行驯化；驯化时，每两天为一个周期更换一次模拟低cod浓度废水，驯化时间为10-20天。

13、在上述技术方案中，所述结构调控剂为(z-)-4-溴-5-(溴乙烯)-2(5h)-呋喃酮(bbf)、香兰素、烷基糖苷(apg)、双(3-氨基丙基)胺和d型氨基酸中的一种或多种的混合物，每升所述分散液中，含有所述bbf的质量为1～20mg，香兰素的质量为1～200mg,烷基糖苷(apg)的质量为1～5g,d型氨基酸的质量为0.5～1g，双(3-氨基丙基)胺的体积为100～500ul。

14、在上述技术方案中，每升模拟低cod浓度废水中含有0.255～0.6375g无水乙酸钠(cod含量为500mg)、0.4gnh4cl、1gnahco3、0.4gmgso4·7h2o、0.4gkcl、0.5gcacl2·2h2o、0.08g(nh4)2hpo4、5ml维生素溶液和12.5ml微量元素溶液。

15、在上述技术方案中，所述碳基导电材料为粉末活性炭(pac)、炭黑(cb)、多壁碳纳米管(mwcnt)、碳布和生物炭中的一种或多种的混合物，每升所述悬浮液中含有碳基导电材料为50～200mg。

16、在上述技术方案中，所述铁基导电材料为fe3o4nps、fe2o3nps、nzvi或不锈钢中的一种或多种的混合物，每升悬浮液中，含有所述铁基导电材料为50～500mg，所述铁基导电材料的粒径为20～50nm。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、厌氧颗粒污泥内的胞外聚合物不仅会污染中空纤维膜，而且还限制了厌氧颗粒污泥中的种间电子转移。本发明通过设置在厌氧颗粒污泥颗粒间的电极片调控胞外聚合物的组成和电化学活性，使其氧化分解，同时提高厌氧膜生物反应器产甲烷量和控制膜污染的关键。

19、2、本发明的厌氧颗粒污泥上负载有铁基和碳基导电材料，铁基导电材料可以在互营微生物之间形成电子传递通道，同时刺激细胞色素c的分泌。碳基导电材料为微生物提供更大的反应表面积，有利于微生物的附着。还可以利用自身的大孔径吸附有毒化合物，以避免干扰产甲烷过程。因此，本发明促进直接电子传递过程，降低电荷传输电阻，并极大地提高甲烷产量。