申请日2012.05.22
公开(公告)日2012.09.19
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明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。
权利要求书
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1.0-1.5g 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1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.根据权利要求1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：所述的补料是指向 原有废水中补充添加易降解碳源、氮、磷，易降解碳源包括乙酸钠和葡萄糖中的至少一种，添加碳源使进 水化学需氧量(COD)调整到1000-1500mg/L，添加氯化铵和磷酸二氢钾，保证碳氮比(C∶N)在6.7-10之 间，碳磷比(C∶P)等于100。
4.根据权利要求1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：所述的好氧颗粒污 泥反应器为柱状，高径比为(5-14)∶1。
5.根据权利要求1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：所述的序批式模式 采用的运行程序为进水-曝气-沉淀-排水，其中进水5-10min，沉降3-7min，排水5-10min，其余为曝气时 间，反应器容积交换率控制在50-90%。
6.根据权利要求1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：所述的高曝气量为 4-7L/min。
说明书
一种修复丝状膨胀好氧颗粒污泥的方法
技术领域
本发明属于环境保护与资源综合-水污染防治技术领域，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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
本发明的特征在于从“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。
本发明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1.0-1.5g 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5-10 min，沉降3-7min，排水5-10min，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)∶ 1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℃。
本发明具体作用机理为：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。本发明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。
本发明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。
