專利名稱：一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，屬于廢水生物處理 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
好氧顆粒污泥是通過微生物的自凝聚作用形成的具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的顆粒狀微生物 聚合體，是在厭氧顆粒污泥的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種新型高效的生物脫氮顆粒污泥技 術(shù)。利用好氧顆粒污泥進行新一代的污水生物處理技術(shù)一直是國內(nèi)外學者研究的熱點問 題。好氧顆粒污泥根據(jù)自身的結(jié)構(gòu)特點以及溶解氧傳遞的限制，可以由外到內(nèi)，依次形成 好氧區(qū)、兼氧區(qū)和厭氧區(qū)，通過不同的定向培養(yǎng)，可以在三個區(qū)域中培養(yǎng)出不同的微生物菌 群，如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌、反硝化聚磷菌等，可用于不同特點廢水的處理。與普通活性污泥相比，好氧顆粒污泥生物結(jié)構(gòu)規(guī)則致密、具有沉降性能好、受有機 負荷高、生物量和生物活性較高等優(yōu)點，可使反應(yīng)器中保持有較高的污泥濃度和容積負荷， 并可大大縮小或省去污泥二沉池。相比于厭氧顆粒污泥，好氧顆粒污泥形成較快，生長環(huán)境 溫度要求相對寬松，去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)效果理想，在有機物濃度較低時也能生存，避免 了厭氧顆粒污泥因自身厭氧菌組分所固有的缺陷。由此可見，好氧顆粒污泥技術(shù)工程化應(yīng) 用潛景巨大。然而目前好氧顆粒污泥的培養(yǎng)技術(shù)還不成熟，實現(xiàn)反應(yīng)器的顆粒化多采用縮 短沉降時間逐步淘汰絮狀污泥，這種調(diào)控方法實現(xiàn)反應(yīng)器的顆?；瘯r間需要至少50 70 天，時間較為漫長，并且曝氣階段產(chǎn)生的絮狀污泥同反應(yīng)器形成的好氧顆粒污泥競爭基質(zhì)， 致使反應(yīng)器好氧顆粒污泥增長緩慢，這限制了好氧顆粒污泥技術(shù)的推廣。針對此問題，本發(fā)明提出了一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，充 分利用好氧顆粒污泥比表面積大和沉降性能好的優(yōu)勢，增強好氧顆粒污泥在厭氧時間段對 基質(zhì)的吸附作用，降低曝氣階段絮狀污泥對基質(zhì)的利用率，保證顆粒的生長速度，同時亦可 增強泥水混合性，增強前置反硝化作用。利用本發(fā)明可在短期內(nèi)培養(yǎng)出大粒徑的好氧顆粒 污泥，有效提高反應(yīng)器的顆?；潭?，并且增強系統(tǒng)的去除有機物和脫氮除磷的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其具體步 驟如下(1)采用序批式反應(yīng)器SBR馴化培養(yǎng)好氧顆粒污泥，序批式反應(yīng)器的高徑比為6 10，反應(yīng)器采用底部進水，底部采用微孔和穿孔兩種曝氣方式進行調(diào)節(jié)溶解氧為2 6mg/ L，采用體積比為50%排水比，接種普通活性污泥進行馴化培養(yǎng)好氧顆粒污泥，接種污泥體 積占反應(yīng)器總體積的30 50% ；(2)反應(yīng)器按照進水1-厭氧1-進水2-厭氧2……進水η-厭氧η_曝氣-沉降-出 水的運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥，其中η < 4，η為進水次數(shù)，進水過程與厭氧過程間隔交替 運行，直至進水過程結(jié)束，通過控制進水后間隔5 40min厭氧過程進行下一步進水，其中進水總時長為10 30min，進水和厭氧時間總時長60 lOOmin，曝氣時間240 300min， 沉降時間3 30min，排水時間3 30min，在好氧顆粒污泥馴化的不同階段，分別采用2 4步分步進水運行模式；(3)反應(yīng)器接種污泥接種階段，控制反應(yīng)器污泥沉降比SV3tl = 25 35%，反應(yīng)器 分1 2步進水，其中第1步進水體積占總進水體積的60 80%，第1 2步進水間隔厭 氧1時間為200 40min，第2步進水體積占總進水體積的20 40%，此運行模式可利用 進水沖擊充分增強系統(tǒng)的泥水混合性，促進反應(yīng)器前置反硝化作用，同時，沉降性能相對良 好的好氧小顆粒污泥優(yōu)先沉降到反應(yīng)器底部，在實行分步進水的第2步進水時，處于底部 的好氧顆粒污泥優(yōu)先接觸進水基質(zhì)，利用其顆粒表面積大的優(yōu)勢對進水基質(zhì)進行最大吸附 作用，使得反應(yīng)器內(nèi)好氧顆粒污泥在曝氣階段快速成長；(4)好氧顆粒污泥形成階段，反應(yīng)器分2 3步進水，其中第3步進水體積占總進 水體積的10 20%，第2 3步進水間隔厭氧2時間為10 30min，此時進一步利用好氧 顆粒污泥的沉降性能和吸附作用，實現(xiàn)反應(yīng)器的進一步顆粒化，同時形成的好氧顆粒污泥 可以有效改善反應(yīng)器內(nèi)對有機物COD和氨氮NH3-N等營養(yǎng)元素的去除能力；(5)好氧顆粒污泥成熟階段，反應(yīng)器分3 4步進水，其中第4步進水體積占總進 水體積的5 10%，第3 4步進水間隔厭氧3時間為5 lOmin，此步驟可進一步強化好 氧顆粒污泥對基質(zhì)的吸附作用，并且分步進水提供更大的基質(zhì)貧富交替形成的驅(qū)動力使得 污泥團聚。因此，利用本發(fā)明可以在短期內(nèi)實現(xiàn)反應(yīng)器的好氧顆粒污泥的快速啟動和顆粒 化。一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其體現(xiàn)的優(yōu)勢和特點是(1)本發(fā)明的優(yōu)勢和特點之一即使反應(yīng)器在無攪拌裝置的情況下，通過分步進 水模式，有效的利用進水動力沖擊，增強反應(yīng)器的泥水混合性，保證反應(yīng)器的前置反硝化作 用，可充分利用系統(tǒng)原動力；(2)本發(fā)明的優(yōu)勢和特點之二 可以充分利用好氧顆粒污泥優(yōu)良的沉降性能，每 一步的進水結(jié)束后，由于好氧顆粒污泥和絮狀污泥的沉降性能不同，好氧顆粒污泥優(yōu)先回 到反應(yīng)器底部，后一步進水過程中好氧顆粒污泥可以優(yōu)先接觸進水基質(zhì)，并且充分發(fā)揮的 比表面積大的優(yōu)勢，使得顆粒對基質(zhì)的最大吸附作用，保證好氧顆粒污泥的生長速度，此進 水模式可在短期內(nèi)培養(yǎng)出粒徑1 3mm的成熟好氧顆粒污泥；(3)本發(fā)明的優(yōu)勢和特點之三通過前置厭氧段內(nèi)的分步進水，可強化系統(tǒng)基質(zhì) 貧富交替形成更大的驅(qū)動力，促進反應(yīng)器的顆?；潭?。利用此發(fā)明培養(yǎng)好氧顆粒污泥，即 可保證小顆粒的粒徑迅速提升，又可有效地促進絮狀污泥的團聚形成新的好氧顆粒污泥， 大大縮短反應(yīng)器的顆?；瘯r間。此發(fā)明可有效用于好氧顆粒污泥的培養(yǎng)調(diào)試，短期內(nèi)達到 令人滿意的效果。


附圖1是本發(fā)明分步進水運行模式示意圖，反應(yīng)器按照進水1-厭氧1-進水2-厭 氧2……進水η-厭氧η-曝氣-沉降-出水的運行模式，η≤ 4, η為進水次數(shù)，其中進水和 厭氧時間總時長60 lOOmin，曝氣時間240 300min，沉降時間3 30min，排水時間3 30min ；
附圖2是實施例1中培養(yǎng)成功的好氧顆粒污泥宏觀照片，培養(yǎng)成熟的好氧顆粒污 泥粒徑處于1. 5 2. 5mm ；附圖3是實施例2中培養(yǎng)成功的好氧顆粒污泥環(huán)境掃描電鏡照片。
具體實施例方式實施例1 采用高徑比為8 1的SBR小試實驗反應(yīng)器進行培養(yǎng)好氧顆粒污泥，其中反應(yīng)器 內(nèi)徑9cm，接種污泥采用普通活性污泥，接種污泥體積占反應(yīng)器總體積的35%，進水采用人 工模擬廢水，葡萄糖為模擬碳源，氯化銨為模擬氮源，利用碳酸鈉和碳酸氫鈉調(diào)節(jié)堿度和進 水pH。進水基質(zhì)中有機物COD濃度為1000mg/L，氨氮濃度為150mg/L，進水pH控制在7. 0 7. 2，同時補充好氧顆粒污泥生長所必須的微量元素。采用進水時間長lOmin，進水和厭氧時 間共計80min，曝氣時長300min，沉降時間最初設(shè)定為20min，視反應(yīng)器的污泥沉降性能，每 天減少Imin沉降時間以淘汰沉降性能差的絮狀污泥，直至沉降時間降低為3min為止，出水 IOmin的運行模式。運行前15天，分2步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥，第1步進水時間為6min，進 水體積占總進水體積的60%，間隔厭氧1時間為40min，第2步進水時間為4min，進水體積 占總進水體積的40%，后續(xù)厭氧30min后曝氣、沉降、出水；運行15天后，改為3步進水運 行模式，第1步進水時間為6min，進水體積占總進水體積的60%，間隔厭氧1時間為40min， 第2步進水時間為3min，進水體積占總進水體積的30%，間隔厭氧2時間為20min，第3步 進水時間為lmin，進水體積占總進水體積的10%，后續(xù)厭氧IOmin后曝氣、沉降、出水；經(jīng)過38大培養(yǎng)運行，反應(yīng)器出現(xiàn)粒徑1. O 2. Omm的不同粒徑的成熟好氧顆粒污 泥，好氧顆粒污泥宏觀照片見附圖2，馴化調(diào)試時間低于傳統(tǒng)運行模式的50 80天。好氧 顆粒污泥形成以后，反應(yīng)器出水COD濃度穩(wěn)定在80mg/L以下，出水氨氮濃度穩(wěn)定在5mg/L 以下，總氮去除率達70%以上，反應(yīng)器運行良好，具有優(yōu)良的有機物去除和脫氮能力。實施例2 采用高徑比為6 1的SBR小試實驗反應(yīng)器進行培養(yǎng)好氧顆粒污泥，其中反應(yīng)器 內(nèi)徑10cm，接種污泥采用具有生物脫氮功能的普通活性污泥，接種污泥體積占反應(yīng)器總體 積的30%，其中進水采用實際蛋白廢水，上水質(zhì)采用厭氧顆粒污泥生物反應(yīng)器出水，COD濃 度為800mg/L，總氮濃度為200mg/L，進水pH為6. 9 7. 2，利用蛋白原水有機物COD濃度 為12000 14000mg/L、總氮濃度為350mg/L進行培養(yǎng)基質(zhì)配比馴化培養(yǎng)好氧顆粒污泥。采 用進水時間長lOmin，進水和厭氧時間共計90min，曝氣時長270min，沉降時間最初設(shè)定為 25min，視反應(yīng)器的污泥沉降性能，每天減少Imin沉降時間以淘汰沉降性能差的絮狀污泥， 直至沉降時間降低為3min為止，出水IOmin的運行模式。運行前10天，分2步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥，第1步進水時間為6min，進 水體積占總進水體積的60%，間隔厭氧1時間為40min，第2步進水時間為4min，進水體積 占總進水體積的40%，后續(xù)厭氧40min后曝氣、沉降、出水；運行10天后，改為3步進水運行 模式，第1步進水時間為6min，進水體積占總進水體積的60%，間隔厭氧1時間為40min，進 行第2步進水，進水時間為2min，進水體積占總進水體積的20 %，間隔厭氧2時間為30min， 進行第3步進水，進水時間為2min，進水體積占總進水體積的20%，后續(xù)厭氧20min后曝氣、沉降、出水。 經(jīng)過36天培養(yǎng)運行，反應(yīng)器存在大量粒徑1. 0 1. 5mm的成熟好氧顆粒污泥，好 氧顆粒污泥環(huán)境掃描電鏡照片見附圖3，出現(xiàn)好氧顆粒污泥后的反應(yīng)器污泥濃度在40天內(nèi) 達到6. Og/L,污泥體積指數(shù)SVI為55mL/g，反應(yīng)器運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)穩(wěn)定。
權(quán)利要求
一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征是采用序批式反應(yīng)器SBR馴化培養(yǎng)好氧顆粒污泥，反應(yīng)器采用進水1 厭氧1 進水2 厭氧2……進水n 厭氧n 曝氣 沉降 出水的運行模式，其中n≤4，n為進水次數(shù)，進水與厭氧過程間隔交替運行，直至進水過程結(jié)束，在好氧顆粒污泥馴化的不同階段，分別采用2～4步分步進水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征 是所述的序批式反應(yīng)器高徑比為6 10，反應(yīng)器采用底部進水，底部采用微孔和穿孔兩種 曝氣方式調(diào)節(jié)溶解氧為2 6mg/L，采用體積比為50%的排水比，接種污泥體積占反應(yīng)器總 體積的30 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征 是所述的運行模式是進水總時長為10 30min，進水和厭氧時間總時長60 lOOmin，通 過控制進水后間隔5 40min厭氧過程進行下一步進水，曝氣時間240 300min，沉降時間 3 30min，排水時間3 30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征 是好氧顆粒污泥的接種階段采用1 2步進水運行模式，形成階段采用2 3步進水運行 模式，成熟階段采用3 4步運行模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征 是所述的分步進水運行模式中第1步進水體積占總進水體積的60 80%，第2步進水體 積占總進水體積的20 40%，第3步進水體積占總進水體積的10 20%，第4步進水體 積占總進水體積的5 10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征 是所述的進水與厭氧過程間隔交替運行是第1 2步進水間隔厭氧1時間為20 40min， 第2 3步進水間隔厭氧2時間為10 30min，第3 4步進水間隔厭氧3時間為5 IOmin0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分步進水運行模式培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，其特征是采用序批式反應(yīng)器馴化培養(yǎng)好氧顆粒污泥，反應(yīng)器高徑比為6～10，采用底部進水，底部采用微孔和穿孔兩種曝氣方式調(diào)節(jié)溶解氧，在好氧顆粒污泥培養(yǎng)的不同階段，分別采用2～4步分步進水運行模式，進水過程與厭氧過程間隔運行，通過控制進水后間隔5～40min厭氧過程進行下一步進水，厭氧過程結(jié)束后進行曝氣、沉降和出水。本發(fā)明可利用分步進水沖擊有效增強泥水混合性并促進反硝化作用，同時利用好氧顆粒污泥的優(yōu)良沉降性能，通過分步進水控制使其優(yōu)先接觸下一步進水基質(zhì)，保證其曝氣階段的營養(yǎng)基質(zhì)，從而實現(xiàn)快速成長，增強反應(yīng)器的有機物去除率和脫氮除磷能力。
文檔編號C02F3/12GK101948168SQ20101029553
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者喬壯明, 司維, 吳丹, 姚振興, 杜斌, 趙杰, 鄭顯鵬, 郝連杰, 陳國棟, 魏東, 魏琴 申請人:濟南大學