一种修复丝状膨胀好氧颗粒污泥的方法技术

本发明专利技术公开了属于环境保护与资源综合-水污染防治技术领域的一种适用于解决好氧颗粒污泥废水处理工艺丝状膨胀的方法。该方法利用补料及特定运行条件选择性富集菌胶团菌，从而修复已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥。首先提供有利于颗粒污泥中菌胶团菌生长的培养条件，即通过补料提高好氧颗粒污泥反应器的进水浓度，将进水COD调整到1000-1500mg/L，碳氮比(C∶N)为6.7-10；然后通过设置一定运行周期的序批式模式，保证污泥负荷达到1.0-1.5g?COD/g?SS·d；最后利用高曝气量(4-7L/min)提供的剪切力强化颗粒污泥表面丝状菌的脱落，并在排水阶段将脱落的悬浮丝状菌排出反应器。该方法可将已发生丝状膨胀颗粒污泥的SVI从＞50ml/g降至20-40ml/g，恢复颗粒污泥的稳定结构、沉降性能以及废水处理能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护与资源综合-水污染防治
，涉及一种解决新型废水处理技术好氧颗粒污泥发生丝状膨胀的方法。具体而言，涉及一种利用补料及特定运行条件选择性富集菌胶团菌的策略修复已发生丝状膨胀好氧颗粒污泥的方法。该方法广泛适用于处理城镇或者农村排放的各种形式的生活污水以及其他易生物降解的有机废水的好氧颗粒污泥工艺。
技术介绍
生物处理是水污染控制的主要技术手段。传统活性污泥法处理系统普遍占地面积大，建设成本高，剩余污泥量大，运行费用高。好氧颗粒污泥是由微生物自凝聚形成的、在减小水力剪切的情况下不会发生絮凝的一种特殊形式的生物膜。相对于普通活性污泥和传统生物膜，好氧颗粒污泥具备结构致密、生物量大、沉降性能优异、抗有毒有害物质冲击负荷 能力强等优点。因此，好氧颗粒污泥技术作为一种新型的废水生物处理工艺，在生活污水和工业废水处理中具有很好的应用前景。作为一种沉降性能良好的高活性微生态系统，微生物颗粒的存在使反应器有较高浓度的生物相，对于提高反应器的处理能力，改善出水水质，确保反应器高效稳定运行有着重要的意义。但目前好氧颗粒污泥工艺运行稳定性尚不尽人意，好氧颗粒污泥丝状膨胀现象时常发生；特别是在处理葡萄糖、柠檬酸、普通生活污水等容易生物降解的有机废水时，更容易导致好氧颗粒污泥丝状菌过度生长。一旦发生好氧颗粒污泥丝状膨胀，颗粒污泥的沉降性能开始下降，随之造成生物量流失，并最终导致好氧颗粒污泥解体或者消失。因此，如何解决好氧颗粒污泥废水生物处理工艺中的颗粒污泥丝状膨胀问题，从而提高该工艺的运行稳定性，对好氧颗粒污泥工艺能否在实际工程中大范围推广和应用至关重要。在好氧颗粒污泥培养过程中，已有研究和专利表明可通过采取一些措施来防止丝状膨胀发生、强化好氧颗粒污泥形成和稳定，如李晓明等2009年通过添加镁离子强化好氧颗粒污泥的形成以及稳定；申请号为200610069502. 5的申请专利《稀土元素在好氧颗粒污泥培养以及控制污泥膨胀中的应用》表明可通过向序批式反应器中定期投加稀土元素来促进好氧颗粒污泥形成并抑制污泥膨胀；申请号为200910309565. 7的申请专利《好氧颗粒污泥稳定性优化方法》提出通过构建功能性丝状真菌菌群来提高好氧颗粒污泥稳定性。上述方法主要是针对如何在好氧颗粒污泥形成过程中预防丝状膨胀发生以及强化颗粒污泥稳定性，但是在好氧颗粒污泥长期运行过程中，成熟的颗粒污泥很容易受到各种操作参数、水质、气温等因素变化的影响，导致丝状菌过量生长，发生膨胀现象。所以，如何对已经开始发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥进行有效修复、重建紧实致密结构、恢复良好运行状态仍有待研究和开发。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的上述不足之处，提出一种针对已发生丝状膨胀好氧颗粒污泥进行修复的方法。该方法有助于解决好氧颗粒污泥丝状膨胀问题，实现好氧颗粒污泥废水处理系统长期有效运行具有重要的实践意义。本专利技术的特征在于从“菌胶团菌和丝状菌竞争关系”这一新的视野和角度来考虑，提出了针对这两类微生物的不同生长特性，通过提供有利于菌胶团菌生长繁殖的培养条件，使已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥中的菌胶团菌能够在与丝状菌的生长竞争中获胜，抑制颗粒污泥中丝状菌占主导的趋势，平衡颗粒污泥中的菌胶团菌和丝状菌分布，从而恢复好氧颗粒污泥良好的稳定结构和沉降性能。本专利技术针对已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥，采用以下技术方案进行修复首先是通过补料提高好氧颗粒污泥反应器的进水浓度及污泥负荷。向原有废水中补充添加易降解碳源，使进水化学需氧量(COD)浓度调整到1000-1500mg/L，所采用的易降解碳源优选乙酸钠和葡萄糖中的至少一种。除了添加易降解碳源外，还需添加氮磷，保证碳氮比(C N)在6. 7-10之间，碳磷比(C P)等于100。 所述的原有废水包括城镇或者农村排放的各种形式的生活污水以及其他易生物降解的有机废水。通常COD浓度小于600mg/L。所述的已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥是指通过肉眼或者是镜检发现存在大量丝状菌，且污泥体积指数(SVI)大于50ml/g的颗粒污泥。然后，好氧颗粒污泥反应器采用进水-曝气-沉淀-排水的序批式运行模式，运行周期根据好氧颗粒污泥反应器中的生物量来决定，保证待修复的好氧颗粒污泥的污泥负荷(F/M)在I. 0-1. 5g COD/g SS d之间(例如，好氧颗粒污泥的生物量为4g SS/L，且进水COD为1000mg/L，则运行周期为2_3h)。其中进水5-lOmin，沉降3_7min，排水5-lOmin，其余为曝气时间。曝气量为4-7L/min，反应器选用高径比为(5-14) I的柱状好氧颗粒污泥培养反应器，反应器容积交换率控制在50-90%，pH值在7. 0-7. 5之间，温度20-25°C。本专利技术具体作用机理为好氧颗粒污泥发生丝状膨胀本质上是因为颗粒大粒径结构会对传质产生一定的影响，特别是在低底物浓度和低溶氧的情况下。底物和溶氧扩散进入颗粒污泥内部的速率小于该处微生物消耗底物和溶氧的速率时，处于该位置的微生物就会向更靠近颗粒表面的地方生长，丝状菌因其形态上的优势及一维生长的特性得以更快地接近颗粒污泥表面，甚至伸出颗粒，从而在与菌胶团菌的竞争中获胜，最终导致好氧颗粒污泥发生丝状膨胀。本专利技术采用的修复方案是首先通过补料和特定运行周期提供有利于颗粒污泥中菌胶团菌生长繁殖的培养条件，使已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥中的菌胶团菌能够在与丝状菌的生长竞争中获胜，再利用高曝气量提供的剪切力强化颗粒污泥表面丝状菌脱落，最终通过序批式运行的排水阶段将脱落的悬浮丝状菌排出反应器，从而抑制颗粒污泥中丝状菌占主导的趋势，平衡颗粒污泥中的菌胶团菌和丝状菌分布，从而恢复好氧颗粒污泥良好的稳定结构和沉降性能。本专利技术能够有效的修复已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥，经修复后的颗粒污泥外形规则、表面光滑、结构紧实，并具有良好的沉降性能，SVI可降低到20-40ml/g。修复后的好氧颗粒污泥对普通生活污水中COD以及氨氮去除率都可达90%以上。附图说明图I (a)待修复的丝状膨胀颗粒污泥；(b)修复后的颗粒污泥图2修复颗粒污泥的SBR反应器图中标号1_反应器柱体；2_进水泵；3_进水池；4_出水泵；5_空压机；6-自控装置；7-气体流量计具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例I :(I)待修复的颗粒污泥采用进水COD为500mg/L、有机负荷为I. 5g COD/m3 d、C N P = 100 5 I的葡萄糖人工废水培养，颗粒平均直径3mm，SVI为70ml/g，生物量大约为6g SS/L。肉眼可观察到颗粒表面存在黑色的丝状菌，发生丝状膨胀颗粒污泥如图 Ia所示。(2)生物反应器反应器由有机玻璃制成，高80cm，内径6cm，有效体积2. 4L。空气由气泵通过反应器底部安装的微孔曝气头进入反应器，形成的气流提供微生物生长所需的氧气以及有利于分离颗粒表面丝状菌的剪切力，整个修复过程曝气量大约为7L/min。出水口位于反应器中部。反应器采用序批式运行，进水、曝气、沉降和排水时间均采用自动控制，整个实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种修复丝状膨胀好氧颗粒污泥的方法，其特征在于该方法针对好氧颗粒污泥废水处理工艺，利用补料及特定运行条件选择性富集菌胶团菌的策略，修复已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥。首先是提供有利于颗粒污泥中菌胶团菌生长繁殖的培养条件，即通过补料提高好氧颗粒污泥反应器的进水浓度；然后通过设置特定运行周期的序批式模式，保证污泥负荷达到I. ο-I. 5g COD/gSS · d ;再利用高曝气量提供的剪切力强化颗粒污泥表面丝状菌的脱落，并在序批式运行的排水阶段将脱落的悬浮丝状菌排出反应器，从而抑制颗粒污泥中丝状菌占主导的趋势，平衡颗粒污泥中的菌胶团菌和丝状菌分布，恢复好氧颗粒污泥良好的稳定结构和沉降性能。2.根据权利要求I所述的一种修复丝状膨胀好氧颗粒污泥的方法，其特征在于所述的已发生丝状膨胀的好氧颗粒污泥是指通过肉眼或者是镜检发现存在大量丝状菌，SVI >50ml/g的颗粒污泥。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安婕，李晓岩，杨志峰，全向春，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：