申请日2010.12.23
公开(公告)日2011.06.01
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种活性污泥中聚磷菌的快速富集方法。本发明利用SBR(sequencingbatchreactor)先后接种AAO工艺中曝气池好氧聚磷活性污泥以及前置预浓缩氧化沟工艺中预缺氧池的反硝化聚磷污泥，反硝化聚磷菌能够充分利用好氧产生的硝态氮进行反硝化吸磷，同时硝态氮的降解有利于好氧聚磷菌的厌氧释磷。相对于传统的直接连续培养方式，本发明可有效缩短聚磷菌的富集时间，实现生物增强除磷系统的高效稳定运行。
权利要求书
1.一种活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于具体步骤如下：反应周期开始时，进水由进水泵输送至序批式反应器内，控制进水时间10-15min，同时序批式反应器内开始厌氧搅拌，厌氧段持续时间为100-180min;接着向序批式反应器内加入硝酸盐进入缺氧段，缺氧段持续时间为100-180 min;然后进入好氧段，通过两个空气泵向序批式反应器内曝气，通过控制PLC可编程控制器控制其中的一个空气泵定期停开，以保持DO在2-4 mg/L的范围内，好氧段持续时间为100-180min;好氧结束后进入沉淀段，污泥沉淀时间为60-70min，上清液排放，排水时间为10-20min;最后进入闲置段，控制闲置段时间为100-180min。
2.根据权利要求1所述的活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于缺氧段加入的硝酸盐，控制反应器内缺氧初硝态氮含量为30-35mg/L。
3.根据权利要求1所述的活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于所述进水水温控制在20-22℃;进水流量为8-10 L/d;进水中有机酸COD、NH+ 4-N、SOP浓度及pH值分别控制在：200-250 mg/L、20-30 mg/L、15-20 mg/L和7.5-7.8。
4.根据权利要求1所述的活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于通过排泥控制活性污泥系统MLSS在3000-4000 mg/L。
说明书
一种活性污泥中聚磷菌的快速富集方法
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种活性污泥中聚磷菌的快速富集方法。
背景技术
活性污泥中聚磷菌的富集是生物强化除磷系统正常运行的主要条件。厌氧条件下，聚磷菌把细胞中的聚磷水解为溶解性正磷酸盐(soluble ortho-phosphorus，SOP)释放到胞外，并利用获得的能量将挥发性脂肪酸(volatile fatty acids，VFAs)等碳源转化为聚羟基脂肪酸(poly-hydroxyalkanoates，PHAs);好氧条件下，聚磷菌以PHAs为能量来源实现生物生长，糖原合成以及磷的吸收，最终通过剩余污泥的排放实现污水中磷的有效去除。有部分研究表明，聚磷菌也可以缺氧条件下以硝酸盐为电子受体，实现反硝化除磷。据估计，反硝化除磷可节省COD 耗量30 %，降低氧气耗量20 %，减少污泥产量30 %。因此，聚磷菌对生物强化除磷工艺的研究具有重要意义，而实现聚磷菌的富集又是研究其除磷机理，考察其除磷影响因素的必要条件，但传统的直接连续培养方法耗时相对较长，不能满足聚磷菌快速富集的要求。
SBR具有间歇式活性污泥法的典型特点，具有工艺简单、运行控制灵活、占地面积小、耐冲击负荷等优点。由于运行控制的灵活性，SBR能够较好实现好氧、缺氧及厌氧状态的交替环境，为其实现脱氮除磷提供有利条件。为实现聚磷菌的快速富集，需要对温度、进水条件、污泥浓度、反应时间以及其他外部环境条件进行有效控制，因此可以利用SBR结合PLC可编程在线控制，满足聚磷菌培养驯化要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，采用聚磷菌富集设备对活性污泥中的聚磷菌进行快速富集，所述聚磷菌富集设备包括进水水箱1、进水泵2、反应器筒体3、空气泵4-5、磁力搅拌器6、在线探头7、PLC可编程控制器8、取样口/进出水口9、出水泵10和出水水箱11，其中：进水水箱1通过进水泵2与反应器筒体3相连;第一空气泵4和第二空气泵5分别通过管道深入反应器筒体3内，反应器筒体3内放置有转子，反应器筒体3位于磁力搅拌器6上方，位于反应器筒体3内的转子通过磁力搅拌器6进行转动;取样口/进出水口9设置于反应器筒体3一侧;在线探头3插入反应器筒体3内，分别用于对DO、pH以及温度等进行实时监测;PLC可编程控制器8分别与进水泵2、反应器筒体3、第一空气泵4、第二空气泵5、磁力搅拌器6、在线探头7以及取样口/进出水口相连，自动控制SBR反应器的进水、曝气、搅拌、沉淀、排水以及在线监测数据采集、分析等，并可根据实际需要调整各反应阶段的运行时间以及曝气运行方式;具体步骤如下：
反应周期开始时，进水由进水泵输送至序批式反应器(SBR)内，控制进水时间10-15 min，同时序批式反应器内开始厌氧搅拌，厌氧段持续时间为100-180 min;接着向序批式反应器内加入硝酸盐进入缺氧段，缺氧段持续时间为100-180 min;然后进入好氧段，通过两个空气泵向序批式反应器内曝气，通过控制PLC可编程控制器控制其中的一个空气泵定期停开，以保持DO在2-4 mg/L的范围内，好氧段持续时间为100-180 min;好氧结束后进入沉淀段，污泥沉淀时间为60-70 min，上清液排放，排水时间为10-20 min;最后进入闲置段，控制闲置段时间为100-180 min。
本发明中，缺氧段加入硝酸盐，控制反应器内缺氧初硝态氮含量为30-35mg/L。
本发明中，所述进水水温控制在20-22 ℃;进水流量为8-10 L/d;进水中有机酸COD、NH+ 4-N、SOP浓度及pH值分别控制在：200-250 mg/L、20-30 mg/L、15-20 mg/L和7.5-7.8。
本发明中，通过排泥控制活性污泥系统MLSS在3000-4000 mg/L。
本发明中，进水利用SBR同时接种AAO工艺中曝气池好氧聚磷活性污泥以及前置预浓缩氧化沟工艺中预缺氧池的反硝化聚磷污泥。SBR连续接种富含好氧聚磷菌以及反硝化聚磷菌的活性污泥，需要保证两种微生物适应新的生长环境继续生长，还要使其能互相配合，反硝化聚磷菌以好氧产生的硝态氮为电子受体进行反硝化吸磷，同时硝态氮的降解有利于好氧聚磷菌的厌氧释磷。
在好氧段末期通过排泥口排放泥水混合液以达到控制污泥龄的目的。污泥停留时间为8-10 d，总水力停留时间为10 h。当聚磷菌占总菌大于60 %时认为其富集成功。
通过查阅文献资料，在了解好氧聚磷菌和反硝化聚磷菌的生物特性，确定合适的进水水质、最佳SRT、反应温度、相应的DO、pH等条件，合理制定培养驯化方案、缩短富集时间的基础上，系统地研究与解决利用PLC在线控制SBR富集活性污泥中聚磷菌时，影响两种微生物生长和系统脱氮除磷效果的各项运行参数。系统运行时，所述活性污泥中聚磷菌的快速富集方法根据活性污泥性状，灵活调整进水量、排泥量以及进水水质等条件，并通过在线DO浓度、pH值等的实时变化以及荧光原位杂交技术(fluorescent in situ hybridization，FISH)观测到的微生物种群结构变化，准确地把握好氧聚磷菌与反硝化聚磷菌的生长情况。
本发明利用PLC可编程控制SBR同时接种AAO工艺中曝气池好氧聚磷活性污泥以及前置预浓缩氧化沟工艺中预缺氧池的反硝化聚磷污泥，其技术路线和试验方案分述如下：
(1)总结国内外相关研究成果以及分析大量试验数据的基础上，确定培养驯化聚磷菌的最佳方案。所述SBR运行流程包括进水、厌氧、好氧、缺氧、沉淀、闲置和出水，其中，厌氧/好氧有利于好氧聚磷菌富集;在缺氧段以及沉淀段，反硝化菌能以好氧段硝化菌产生的硝态氮为电子受体进行缺氧反硝化除磷，满足其富集要求。
(2)利用SBR同时接种AAO工艺中曝气池好氧聚磷活性污泥以及前置预浓缩氧化沟工艺中预缺氧池的反硝化聚磷污泥。利用PLC可编程控制SBR连续接种富含好氧聚磷菌以及反硝化聚磷菌的活性污泥，需要保证两种微生物适应新的生长环境继续生长，还要使其能互相配合，反硝化聚磷菌以好氧产生的硝态氮为电子受体进行反硝化吸磷，同时硝态氮的降解有利于好氧聚磷菌的厌氧释磷。
(3)根据在线监测pH、DO以及各阶段SOP、COD等数据，及时调整运行参数，如当较低的DO以及进水有机负荷造成丝状菌膨胀时，可以通过及时排泥缩短SRT;当pH值偏离设定范围时，可以加入缓冲溶液或者直接加酸、碱调节;FISH测试若PAO/EUB大于60%时，说明聚磷菌已经富集成功，系统具备良好的除磷能力。
