本发明属于有机废水处理领域，具体的说，涉及一种提高厌氧污泥颗粒化效率，处理有机废水的方法，用于有机废水处理。
背景技术：
从微生物在反应器中生长方式的角度，废水生物反应器分为两种：第一种为附着生长反应器，这类反应器的微生物在固体支撑物上以生物膜形式生长，缺点是填料昂贵，处理负荷相对较低，动力消耗大；第二种为悬浮生长反应器，该类反应器需要搅拌(或其他方式)以使微生物始终处于悬浮状态。悬浮生长反应器是颗粒流化床技术与生物反应器的完美结合，它以颗粒化污泥为生物相，克服了悬浮絮体型和附着型系统的缺点。它包括了生物膜流化床反应器(bfb)、上流式污泥床(ubf)、膨胀颗粒流化床(egsb)、内循环反应器(ic)和厌氧序批式反应器(uasb)等。它们依靠很高的液体上升流速和所产大量生物气使得颗粒污泥始终处于良好的悬浮状态。
在目前工业废水厌氧处理系统中，厌氧颗粒污泥由于其良好的沉降性能、高生物活性、低污泥产率、低能耗及耐水力、抗冲击负荷强、较小的反应器占地面积等优点，得到了广泛的关注和应用。厌氧污泥颗粒的成长是一个十分复杂的物理化学即微生物学过程，其受到反应器温度、ph、接种污泥即接种量、水力负荷、污泥负荷、营养物、微量元素等多方面因素的影响。较长的颗粒化启动周期是制约厌氧颗粒污泥应用的难点之一，在目前基于改变环境条件或添加阳离子的调控策略指导下，厌氧污泥培养周期为2-8个月甚至更长。为加快颗粒污泥的形成过程和增大污泥粒径，目前多数的解决方法多是从外源投加微生物聚合中心或投加阳离子着手，如：中国专利号：201310169107.4，公开日：2013年08月28日，公开了一份名称为一种加速厌氧污泥颗粒化的方法的专利申请文件，该发明通过同时向污泥混合液体系中添加450～550mg/l的粒径为0.3～0.4mm的颗粒活性炭和5～15mg/l的聚季铵盐，提高颗粒物与微生物间接触与附着以加快微生物在颗粒物表面的富集，提高了颗粒形成速度，强化了污泥颗粒化的效果。中国专利号：201511006288.9，公开日：2016年05月04日，公开了一份名称为一种厌氧反硝化颗粒污泥的培养方法的专利申请文件，该发明设计一种厌氧反硝化颗粒污泥的培养方法，该方法以污水处理厂好氧段活性污泥为接种污泥，以模拟废水为进水，在35±1℃，ph控制在7.4-7.5，水力停留时间为0.53-22.71h条件下，向模拟废水中加入50mg/l的二价镁离子，恒温、避光培养266天后得到了平均粒径为1.72mm的厌氧反硝化颗粒污泥。以上这些专利通过外源添加微生物聚合中心或投加阳离子的方式来加快污泥颗粒化的速率，并未能强化微生物自身行为的调控系统来对微生物的聚集生长进行直接的调控，还是存在颗粒化启动周期长等问题。
高丝氨酸内酯类信号分子(ahls)是一种革兰氏阴性菌用来进行通讯交流、协调群体性菌群行为的信号分子，受其调控的微生物群体行为包括特定有机物的降解、ti质粒共轭转运、生物体发光、eps分泌和生物膜的聚集与形成等，其中eps分泌和生物膜的聚集与形成与污泥颗粒化密切相关。由于其广泛存在于多种微生物中，具有通用性，使得利用ahls调控废水生物处理工程中的微生物群体行为成为可能。
尽管关于ahls信号分子调控微生物生化行为的报道越来越多，但这些报道主要着眼于好氧污泥的颗粒化和促进生物膜形成，而对于其在厌氧污泥颗粒化中的调控研究尚缺乏系统研究，通过信号分子精准的控制厌氧污泥颗粒化的成长更是需要进一步探索。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
针对现有厌氧膨胀颗粒污泥床技术中，厌氧污泥培养周期长，信号分子与厌氧污泥颗粒化成长的对应关系模糊，本发明一种提高厌氧污泥颗粒化效率，用于处理有机废水的方法，能够实现信号分子对厌氧污泥颗粒化成长的精准控制，能够有效的加快厌氧污泥颗粒化的速率、成本低、大大缩短颗粒化所需时间，且形成的颗粒污泥稳定性好，结构简单，操作方便。
2.技术方案
为实现以上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，向反应器中的厌氧污泥周期性加入外源性ahls信号分子，以水力停留时间作为一个周期，每间隔一个周期加入一次所述的外源性ahls信号分子，每次加入所述的外源性ahls信号分子的量取决于如下条件：
当r≤200μm时，加入外源性ahls信号分子，控制c＝5000nm；
当200μm＜r≤500μm时，加入外源性ahls信号分子，控制c＝500nm；
当r＞500μm时，加入外源性ahls信号分子，控制c＝50nm；
r为反应器中的厌氧污泥颗粒平均粒径，c为外源性信号分子ahls在反应器中终浓度。
优选的，向反应器中的厌氧污泥周期性加入外源性ahls信号分子之前，还包括以下步骤：
(1)定性定量检测待接种厌氧絮状污泥中ahls信号分子的种类与含量，确定污泥中的ahls信号分子种类及比例，再配制相同的要加入的外源性ahls信号分子种类及比例；
(2)将厌氧絮状污泥接种至厌氧膨胀颗粒污泥床反应器内，污泥终浓度为20-40g/l；通过进水泵将待处理的有机废水从egsb反应器的底部输送至反应器内，进行厌氧污泥的初步培养，通过保温层控制运行温度在35±1℃；有机废水ph调整在7.2±0.2，添加微量元素，根据进水cod调节水力停留时间，将olr控制在2-4kgcod/(d·m3)，而后逐渐提升，调节初始回流比以将上升流速控制在0.1m/h，而后逐渐提升至0.4m/h。
(3)配制外源性ahls信号分子母液；
优选的，所述的外源性ahls信号分子为人工合成，其种类是c4-hsl、c6-hsl、c7-hsl、c8-hsl、c10-hsl、c12-hsl、c14-hsl中的一种或多种。
优选的，步骤(3)中所述配制外源性ahls信号分子母液的方法为用有机溶剂溶解外源性ahls信号分子，形成母液，外源性ahls信号分子母液浓度为0.1mol/l～5mol/l,-10～-20℃保存。
优选的，步骤(3)中所述有机溶剂为二甲基亚砜、二甲基亚酰胺、乙醇的任意一种。
优选的，步骤(3)中所述外源性信号分子母液配制好后，加入无菌水混合，外源性信号分子母液与无菌水的体积比为1:(50～22000)。
优选的，所述的加入方式用泵加入或用人工方式加入。
优选的，所述的人工方式为用注射器注入，所述泵或注射器通过管道与单向阀相连，所述单向阀位于egsb反应器内。
优选的，采用粒度仪检测厌氧污泥颗粒平均粒径，检测频率为5-10天/次。
3.有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下显著优势：
(1)本发明通过控制信号分子序批式投加周期为一个水力停留时间，每间隔一个周期加入一次信号分子，同时明确了厌氧污泥颗粒粒径与信号分子投加量之间的关系，在厌氧污泥颗粒成长的初期(r≤200μm)、中期(200μm＜r≤500μm)、末期(500μm＜r)三个不同时期加入不同终浓度的信号分子，以实现颗粒化启动的最优化。
在初期阶段加入高浓度(c＝5000nm)的信号分子促进污泥快速形成颗粒晶核，为污泥快速成长提供富集中心；中期阶段，随着微生物的聚集生长，微生物自身分泌的信号分子量逐渐增多，加入中浓度(c＝500nm)的信号分子以维持厌氧污泥颗粒粒径快速增长；末期阶段，微生物密度进一步升高，在保证颗粒化促进效果的前提下，为进一步降低投加成本，加入低浓度(c＝50nm)的信号分子以促进厌氧污泥成长为成熟的颗粒污泥。通过对厌氧污泥颗粒化的不同阶段加入不同浓度的信号分子来精准控制并促进厌氧污泥颗粒化进程，实现厌氧污泥颗粒化的最优化，缩短颗粒化启动周期，形成的颗粒污泥活性高，稳定性好。
(2)本发明加入的信号分子为人工合成，能够实现加入信号分子的高纯度，加入信号分子的终浓度实现准确控制。
(3)信号分子用有机溶剂溶解后，低温保存，能保证信号分子长久活力，使用前再加入无菌水稀释，能够最大程度的降低水中微生物对污泥颗粒成长可能干扰，成本低廉，同时也方便信号分子快速的溶入反应器中。
(4)信号分子加入方式可以泵，也可以为人工注射方式，这些加入操作，方便、简单、成本低，稳定可靠。在泵与反应器之间、注射器与反应器之间加入单向阀，可以有效的预防反应器中污泥的堵塞。
(5)本发明所投加的信号分子是微生物自身的一种调控机制，因此基于ahls的群体感应应用是一种绿色的、无毒的、环境友好的污水生物处理调控手段，符合可持续发展理念，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图中：1、进水池；2、进水泵；3、注射器；4、保温层；5、egsb反应器；6、外循环泵；7、出水池；8、单向阀。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，具体步骤如下：
(1)接种污泥：取自安徽某发酵制药厂厌氧絮状污泥作为接种污泥，定性定量检测接种絮状污泥中ahls的种类与含量，确认c8-hsl为其主要ahls，故选用c8-hsl作为外源性添加的ahl；初始接种浓度为30g/l，污泥平均粒径92μm；egsb反应器：由pvc(聚氯乙烯)材料制成，其有效容积为1.87l；
(2)所述的污水采用实验室合成有机废水，其组分为：葡萄糖1000-3000mg/l，氨氮为25-75mg/l，二水合磷酸二氢钠25.2-75.5mg/l，碳酸氢钠1000-3000mg/l；有机废水中还添加了微量元素，微量元素的浓度分别为，乙二胺四乙酸钠18.75mg/l，七水合硫酸锌0.54mg/l，六水合氯化钴0.3mg/l，四水合氯化锰1.24mg/l，五水合硫酸铜0.31mg/l，二水合钼酸钠0.28mg/l，六水合氯化镍0.26mg/l，硼酸0.02mg/l，硫酸亚铁11.43mg/l；
(3)所述的外源性信号分子母液为20ml的0.1mol/l的c8-hsl乙醇溶液，-20℃保存待用；
(4)反应器温度控制在35±1℃，ph控制在7.2-7.5，水力停留时间为12h。将接种污泥接种至egsb反应器内，打开进水泵，将合成有机废水从egsb反应器的底部输送至反应器内，采用连续流进水方式，控制回流比为0.6以使进水上升流速为0.1m/h。初始进水浓度为葡萄糖1000mg/l，氨氮25mg/l，二水合磷酸二氢钠25.2mg/l，碳酸氢钠1000mg/l，微量元素浓度同前，进行厌氧污泥的初步培养；每12h取94μl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使外源性信号分子终浓度为5000nm，经过28天运行，污泥浓度由30g/l降低至24.3g/l，cod去除率逐步稳定在68％，平均粒径由92μm增长至217μm；
(5)提高进水浓度为葡萄糖2000mg/l，氨氮50mg/l，二水合磷酸二氢钠50.3mg/l，碳酸氢钠2000mg/l，微量元素浓度同上，水力停留时间依旧为12h，回流比提升至2.3，上升流速提升至0.20m/h，进行厌氧污泥颗粒化进一步培养，每12h取9.4μl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使外源性信号分子终浓度降低至500nm；再经过40天运行，污泥浓度由24.3g/l提升至28.8g/l，cod去除率逐步提升并稳定在79％，平均粒径由217μm逐步增长至602μm；
(6)提高进水浓度为葡萄糖3000mg/l，氨氮75mg/l，二水合磷酸二氢钠75.4mg/l，碳酸氢钠3000mg/l，微量元素浓度同上，水力停留时间依旧为12h，回流比提升至5.7，上升流速提升至0.40m/h，进行厌氧污泥颗粒化进一步培养，每12h取0.94μl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使外源性信号分子终浓度进一步降低至50nm；再经过24天运行，污泥浓度由28.8g/l提升至35.4g/l，cod去除率逐步提升并稳定在84.1％，平均粒径由602μm逐步增长并稳定在1.08mm，颗粒化启动完成。
整个厌氧污泥颗粒化过程中，采用粒度仪检测厌氧污泥颗粒粒径分布，检测频率为7天/次。
当反应器体积较大时，可以根据需要改为用泵加入信号分子，这样既可以减轻劳动强度，又能达到相同的技术效果。
根据需要，检测频率可以为5-10天/次，同时外源性信号分子母液浓度可以在0.1mol/l～5mol/l范围内,外源性信号分子母液与无菌水的体积配比在1:(50～2200)范围内都能达到同样的技术效果，在上述范围内，只要能保证每个阶段需要的终浓度都能达到同样的技术效果，溶解信号分子的溶剂为二甲基亚砜、二甲基亚酰胺的任意一种，都能达到相同技术效果，保存温度-10～-20℃范围内都保证信号分子的活力，都能达到相同的技术效果。
实施例2
采用不添加外源性信号分子和添加外源性信号分子的同规格egsb反应器对某酒精厂絮状污泥进行颗粒化培养，比较其颗粒化速率。
定性定量检测接种絮状污泥中ahls的种类与含量，确认c10-hsl为其主要ahls，故选用c10-hsl作为外源添加的ahl。
不添加外源性信号分子的egsb反应器作为对照组，记为r0，添加外源性信号分子的egsb反应器作为实验组，记为r1。初始接种浓度为30g/l，污泥平均粒径122μm；egsb反应器：由pvc(聚氯乙烯)材料制成，其有效容积为1.87l；
所述的污水采用实验室合成有机废水，其组分为：葡萄糖1000-3000mg/l，氨氮为25-75mg/l，二水合磷酸二氢钠25.2-75.5mg/l，碳酸氢钠1000-3000mg/l；有机废水中还添加了微量元素，微量元素的浓度分别为，铁离子浓度5.2mg/l，钙离子浓度10.8mg/l，镁离子浓度2.4mg/l，铜离子浓度0.05mg/l，硼浓度0.02mg/l，镍离子浓度0.04mg/l，锌离子浓度0.04mg/l，钴离子浓度0.02mg/l，锰离子浓度0.02mg/l；
所述的外源性信号分子母液为20ml的0.1mol/l的c10-hsl乙醇溶液，-10℃保存待用；具体运行步骤如下：
(1)反应器温度控制在35±1℃，ph控制在7.2-7.5，水利停留时间为12h。将接种污泥接种至egsb反应器内，打开进水泵，将合成有机废水从egsb反应器的底部输送至反应器内，采用连续流进水方式，控制回流比为0.6以使进水上升流速为0.1m/h。初始进水浓度为葡萄糖1000mg/l，氨氮25mg/l，二水合磷酸二氢钠25.2mg/l，碳酸氢钠1000mg/l，微量元素浓度同上，进行厌氧污泥的初步培养；对照组r0每12h取94μl无水乙醇与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器注射进egsb反应器底部污泥区，以使反应器中乙醇终浓度为5000nm；实验组r1每12h取94μl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使反应器中外源性信号分子终浓度为5000nm。经过21天运行，r0的cod去除率逐步稳定在68％，平均粒径由122μm增长至176μm；r1的cod去除率逐步稳定在70％，平均粒径由122μm增长至208μm；
(2)提高进水浓度为葡萄糖2000mg/l，氨氮50mg/l，二水合磷酸二氢钠50.3mg/l，碳酸氢钠2000mg/l，微量元素浓度同上，水力停留时间依旧为12h，回流比提升至2.3，上升流速提升至0.20m/h，对照组r0每12h取9.4μl乙醇与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器注射进egsb反应器底部污泥区，实验组r1每12h取9.4μl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使反应器中外源性信号分子终浓度为500nm。再经过28天运行，r0的cod去除率逐步提升并稳定在76％，平均粒径由176μm逐步增长至520μm；r1的cod去除率逐步稳定在70％，平均粒径由208μm增长至688μm；
(3)提高进水浓度为葡萄糖3000mg/l，氨氮75mg/l，二水合磷酸二氢钠75.4mg/l，碳酸氢钠3000mg/l，微量元素浓度同上，水力停留时间依旧为12h，回流比提升至5.7，上升流速提升至0.40m/h，对照组r0每12h取0.94μl乙醇与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器注射进egsb反应器底部污泥区，实验组r1每12h取0.94μl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使反应器中外源性信号分子终浓度为50nm/l。再经过24天运行，r0的cod去除率逐步提升并稳定在80％，平均粒径由520μm逐步增长至886μm；r1的cod去除率逐步稳定在85％，平均粒径由688μm增长至1.28mm；颗粒化启动完成。添加了外源性信号分子c10-hsl的实验组相比于不添加信号分子的对照组，颗粒化粒径更大，颗粒化速率更快。
整个厌氧污泥颗粒化过程中，采用粒度仪检测厌氧污泥颗粒粒径分布，检测频率为5天/次。
当反应器体积较大时，可以根据需要改为用泵加入信号分子，这样既可以减轻劳动强度，又能达到相同的技术效果。
根据需要，检测频率可以为5-10天/次，同时外源性信号分子母液浓度可以在0.1mol/l～5mol/l范围内,外源性信号分子母液与无菌水的体积配比在1:(50～2200)范围内都能达到同样的技术效果，在上述范围内，只要能保证每个阶段需要的终浓度，都能达到同样的技术效果，溶解信号分子的溶剂为二甲基亚砜、二甲基亚酰胺的任意一种，都能达到相同技术效果，保存温度-10～-20℃范围内都保证信号分子的活力，都能达到相同的技术效果。
在其他参数相同条件下，加入其它信号分子对厌氧污泥颗粒成长的影响见下表1：
表1：加入不同类型外源性ahls，颗粒化启动周期内，粒径增长
实施例3
采用不添加外源性信号分子和添加外源性信号分子的同规格egsb反应器对某发酵制药厂絮状污泥进行颗粒化培养，并采用该厂厌氧工艺段进水作为反应器进水，比较其颗粒化速率。
定性定量检测接种絮状污泥中ahls的种类与含量，确认c8-hsl和c10-hsl为其主要ahls，二者浓度比值为1:2，故选用c8-hsl和c10-hsl作为外源添加的ahls，其添加浓度比同为1:2。
实际有机废水基本指标为：cod5998±623mg/l，氨氮368±54mg/l，总氮380±48mg/l，总磷5.1±1.8mg/l，ph范围为7.2-7.8，cl-浓度约3000mg/l。
不添加外源性信号分子的egsb反应器作为对照组，记为r0，添加外源性信号分子的egsb反应器作为实验组，记为r1。初始接种浓度为30g/l，污泥平均粒径92μm；egsb反应器：由pvc(聚氯乙烯)材料制成，其有效容积为1.87l；
所述的外源性信号分子母液为20ml的0.1mol/l的c8-hsl乙醇溶液和20ml的0.1mol/l的c10-hsl乙醇溶液，-20℃保存待用；具体运行步骤如下：
(1)反应器温度控制在35±1℃，水利停留时间为12h。将接种污泥接种至egsb反应器内，打开进水泵，将实际有机废水从egsb反应器的底部输送至反应器内，采用连续流进水方式，控制回流比为0.6以使进水上升流速为0.1m/h，进行厌氧污泥的初步培养；对照组r0每12h取94μl无水乙醇与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器注射进egsb反应器底部污泥区；实验组r1每12h取31.3μl的c8-hsl外源性信号分子母液和62.7μl的c10-hsl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使实验组r1反应器中外源性信号分子终浓度为5000nm，c8-hsl与c10-hsl浓度的比例为1:2。经过29天运行，r0的cod去除率逐步稳定在66％，平均粒径由92μm增长至132μm；r1的cod去除率逐步稳定在70％，平均粒径由92μm增长至242μm；
(2)水力停留时间依旧为12h，回流比提升至1.5，上升流速提升至0.15m/h，对照组r0每12h取9.4μl无水乙醇与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器注射进egsb反应器底部污泥区，实验组r1每12h取3.13μl的c8-hsl外源性信号分子母液和6.26μl的c10-hsl外源性信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使实验组r1反应器中外源性信号分子终浓度降低为500nm，c8-hsl与c10-hsl浓度的比例为1:2；再经过38天运行，r0的cod去除率逐步提升并稳定在74％，平均粒径由132μm逐步增长至246μm；r1的cod去除率逐步稳定在78％，平均粒径由242μm增长至580μm；
(3)水力停留时间依旧为12h，r0回流比保持为1.5不变，上升流速为0.15m/h，r0反应器的乙醇投加量降低为0.94μl，r1回流比提升至4，上升流速提升至0.30m/h，实验组r1每12h取0.31μl的c8-hsl信号分子母液和0.63μl的c10-hsl信号分子母液与10ml无菌水混合，用10ml针筒注射器将上述混合液注射进egsb反应器底部的污泥区，以使实验组r1反应器中外源性信号分子最终总浓度降低为50nm，c8-hsl与c10-hsl浓度的比例为1:2；再经过40天运行，r0的cod去除率逐步提升并稳定在78％，平均粒径由246μm逐步增长至503μm；r1的cod去除率逐步稳定在84％，平均粒径由580μm增长至998μm，颗粒化启动完成。
整个厌氧污泥颗粒化过程中，采用粒度仪检测厌氧污泥颗粒粒径分布，检测频率为10天/次。
添加了外源性信号分子c8-hsl和c10-hsl的实验组相比于不添加外源性信号分子的对照组，颗粒化粒径更大，颗粒化速率更快。
当反应器体积较大时，可以根据需要改为用泵加入信号分子，这样既可以减轻劳动强度，又能达到相同的技术效果。
根据需要，检测频率可以为5-10天/次，同时外源性信号分子母液浓度可以在0.1mol/l～5mol/l范围内,外源性信号分子母液与无菌水的体积配比在1:(50～2200)范围内都能达到同样的技术效果，在上述范围内，只要能保证每个阶段需要的终浓度，都能达到同样的技术效果，溶解信号分子的溶剂为二甲基亚砜、二甲基亚酰胺的任意一种，都能达到相同技术效果，保存温度-10～-20℃范围内都保证信号分子的活力，都能达到相同的技术效果。
以上示意性的对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启发，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构及实施例，均应属于本专利的保护范围。