申请日2015.12.09
公开(公告)日2016.05.18
IPC分类号C02F3/12; B01J20/26; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明属于水处理技术领域，涉具体为一种好氧颗粒污泥的制备方法。本发明首先将二次沉淀池中的活性污泥抽出，然后在活性污泥中加入适量含有脒基的阳离子高分子化学药剂后搅拌或者充分曝气混合，在30min内即可形成所需要的颗粒活性污泥。本发明产生的有益效果是添加经过筛选的脒基化合物形成的颗粒污泥相较于活性污泥，其沉降性能良好，节省了沉降时间，同时，添加的化学药剂不影响污泥的生物活性，可提高废水处理系统的效率。本发明方法产生颗粒污泥的造粒速度快，周期短且系统稳定，可快速利用于工程实践。
摘要附图
权利要求书
1.一种好氧颗粒污泥的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将二次沉淀池中的活性污泥抽出;
(2)在活性污泥中加入适量含有脒基的阳离子高分子化合物，搅拌或者充分曝气，使其混合，在30min内即可形成所需要的颗粒活性污泥。
2.如权利要求1所述的好氧颗粒污泥的制备方法，其特征在于：所述的阳离子高分子化合物，其分子量不大于300万，分子结构中含有脒基。
3.如权利要求2所述的好氧颗粒污泥的制备方法，其特征在于：加入含有脒基的阳离子高分子化合物的方法是，将脒基有机物与水混合，配置成重量浓度为0.05%~0.5%的混合液体，直接添加到活性污泥中。
4.如权利要求1-3之一所述的好氧颗粒污泥的制备方法，其特征在于：所述的脒基有机物选用聚乙烯脒化合物。
说明书
一种好氧颗粒污泥的制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种废水处理中的颗粒污泥的制备方法。
背景技术
随着社会的高速发展，人们不断增长的生活需要在满足的同时也给环境带来了新的问题。城市的污水处理总量不断增加。现在大部分的污水处理工艺都采用活性污泥法，该工艺在较好地处理市政污水的同时也带来了污泥的处理和处置问题，污泥焚烧带来的二次污染和污泥填埋占用的城市土地，使污泥处置成为难题。另一方面，一些化工、印染行业以及垃圾填埋场的渗滤液等均属于成分复杂、处理难度较高的废水，甚至含有毒有害物质，传统的活性污泥法水处理工艺难以满足高难度污水的处理要求。
污水的颗粒污泥技术是上世纪80年代在厌氧系统中首次被发现的，研究者发现厌氧颗粒污泥有极强的有机废水处理能力，可应用于酒精废水、淀粉废水和啤酒废水等多领域。但是厌氧颗粒污泥在处理废水时有较多不足之处，例如厌氧颗粒污泥工艺的启动时间较长，工艺运行需要在中温(30℃)条件下，在自然环境恶劣的地区较难使用，一般维持工艺需要较大能耗。
好氧颗粒污泥技术，一种污泥浓度较高的高效能废水处理工艺在上世纪末应运而生。好氧颗粒污泥工艺相较于活性污泥法水处理工艺有如下优势：(1)具有良好的沉降性能，可提高反应器的污泥浓度和负荷;(2)颗粒结构密实，抗毒性较强，提高了系统的处理能力和稳定性;(3)比厌氧颗粒污泥的启动周期短，可以在常温下培养和运行;(4)对低浓度和高浓度废水都有一定的去除效果;(5)有较强的脱氮除磷能力。
但是，目前好氧颗粒污泥的培养条件复杂，所需时间长，且不容易大批量培养，即使在实验室范围内也受到较大限制，其主要原因有二：一是原水中易被生物氧化的有机物含量较高的情况下，颗粒污泥中微生物的产率系数较高，可引发颗粒污泥的解体，因而目前好氧颗粒污泥一般在较难生化的污水处理中进行培养，或者在培养好氧颗粒污泥的过程中加入一些有毒物来降低微生物的产率系数，以维持污泥的颗粒化状态;其二是培养的颗粒污泥由于粒径关系颗粒内部溶解氧的梯度不均匀，导致颗粒污泥内部厌氧而使得污泥颗粒解体，上述原因导致好氧颗粒污泥技术难以发挥自身优势，充分应用到实际工程当中。
研究表明，向活性污泥中投加化学药剂，可改变活性污泥的的结构，增大絮体的密度，改善污泥的沉降性能和脱水性能。如李久义等在2003年9月于《环境科学学报》中发表题为《Fe(ó)对活性污泥絮体结构和生物絮凝作用的影响》中提出污泥絮体的扫描电镜显示Fe(ó)使活性污泥絮体颗粒变小变密实;而朱哲等2009年4月在《环境工程学报》中发表文章《Ca(II)在活性污泥生物絮凝中的作用研究》中提出进水中Ca2+的加入，增大了污泥絮体的粒径和密度，进而改善了污泥的沉降性能;但上述文章没有提及污泥的活性是否收到抑制。赵春禄等在2000年10月在《环境工程》中发表文章《铝絮凝剂对活性污泥中微生物活性影响研究》中表明，铝盐絮凝剂对活性污泥的活性具有急性负面影响。目前，对于阳离子在生物絮凝中的作用通常用双电层理论和吸附架桥理论等解释。
目前在活性污泥处理系统中，投加的药剂主要为铁盐、铝盐、钙盐(或石灰)以及高分子的絮凝剂PAM等。絮凝剂等化合物的添加及其添加量对除磷、改善活性污泥的沉降性能和处理效率有着重要影响。清华大学及日本的学者的研究表明，在活性污泥工艺中投加药剂，对系统内活性污泥的种类和数量均有明显影响。投加药剂，一方面对水中污染物特别是TP，有良好的削减作用，另一方面，促使了生物种类的锐减，削减了生化作用，即投加化学药剂的活性污泥工艺削弱了系统的生化反应而强化了物化反应，这样一增一减，使得投加药剂法在好氧和厌氧生物系统中BOD5的去除上作用不太显著或削减了处理效率，而仅对TP的去除有显著作用。因而到目前为止，投加药剂法的活性污泥技术研究较多，但仅有很少的工业化应用示范工程，并且集中在无机盐类絮凝剂的使用上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种造粒速度快，周期短且系统稳定的好氧颗粒污泥的制备方法。
本发明提供的好氧颗粒污泥的制备方法，是使用化学方法使污泥颗粒化，具体步骤如下：
(1)将二次沉淀池中的活性污泥抽出;
(2)在活性污泥中加入适量含有脒基的阳离子高分子化合物，搅拌或者充分曝气，使其混合，在30min内即可形成所需要的颗粒活性污泥。
本发明中，所述含有脒基的阳离子高分子化合物，其分子量小于100万，分子结构中含有脒基(HN=CNH2)。加入含有脒基的阳离子高分子化合物的方法是，将脒基有机物与水混合，配置成重量浓度为0.05%~0.5%的混合液体，直接添加到活性污泥中。相对于活性污泥的重量而言，脒基有机物添加量为污泥干基的万分之二以上，即可有效果。一般说来，添加量越大越好，但添加量多了会影响污泥的活性并且成本较高。通常地，脒基有机物添加量为污泥干基的万分之二—百分之一。
本发明中，所述的脒基有机物优选聚乙烯脒化合物。
本发明在研究过程中选取了无机三氯化铁、有机阳离子PAM阳离子乳液与含有脒基(HN=CNH2)有机聚合化合物进行试验比较，在同等质量的活性污泥中加入上述化学药剂，比较上述化合物对污泥的生物降解活性及其沉降性能。研究结果如图1和图2所示。如图1所示，三氯化铁、有机阳离子PAM阳离子乳液与含有脒基(HN=CNH2)有机聚合化合物均可以提高污泥的沉降性能，其沉降效果比较如下：脒基絮凝颗粒污泥>PAM絮凝颗粒污泥>铁盐絮凝颗粒污泥>活性污泥。观察可以发现，无机铁盐加入活性污泥后，形成的絮体颗粒很小，而PAM加入活性污泥后，形成的絮状物较大，成漂浮状，而有机聚合脒基化合物形成的污泥颗粒化结团较好，因而沉降性能最佳。
为了判断加入的机聚合脒基化合物对活性污泥的生化作用是否具有抑制性，分别采用活性污泥与机聚合脒基化合物形成的颗粒污泥降解养猪厂的沼液废水的试验，进水沼液经过稀释其浓度为COD500-600mg/L，两种污泥分别进行8H的曝气生化处理，试验重复7次，其结果如图2所示。
从图2可以发现，在7次重复试验中，活性污泥与有机聚合脒基颗粒污泥对沼液废水均有一定的生物降解作用，其中脒基颗粒污泥经过8小时曝气后对沼液中COD的去除率可达35%~49%，高于活性污泥对于沼液中COD20%~26%的去除率。
由此可见，有机聚合脒基化合物的添加没有影响污泥的生物活性，相反，有机聚合脒基化合物的添加在一定程度上提高了污泥去除水中COD的能力。
本发明中提出的一种促进活性污泥颗粒化的化合物，是一种阳离子高分子有机化合物，其特点是分子量不大于300万，分子结构中含有脒基(HN=CNH2)。加入的方法是，将筛选出的有机聚合脒基有机物与水混合后配置成浓度为0.05%~0.5%的液体，直接添加到活性污泥污泥中，曝气或者搅拌一定时间后，活性污泥即可颗粒化形成颗粒污泥。
本发明产生的有益效果是添加经过筛选的脒基化合物形成的颗粒污泥相较于活性污泥，且其沉降性能良好，节省了沉降时间，同时，添加的化学药剂不影响污泥的生物活性，可提高废水处理系统的效率。
本发明一方面可以大大缩减活性污泥工艺吸附池或沉淀池的面积，另一方面，可以将二次沉淀池的污泥进行二次重复利用，利用筛选的有机聚合脒基化合物将活性污泥制成廉价的好氧颗粒污泥作为生物吸附剂，加入污水处理系统的前端，可减轻后续生化处理的负荷，提高废水去除效率。此外，本发明方法可用于控制生物处理系统内活性污泥的丝状菌膨胀，且可提高污水中有机物的去除率。
本发明的优势是：
(1)本发明与传统的活性污泥法相比，可节省污水处理系统的占地面积和投资等;
(2)本发明充分利用了传统活性污泥法工艺中排除的活性污泥，经过颗粒化后可做污水处理的吸附剂，具有以废制费节能降耗的效果;
(3)本方法产生颗粒污泥的造粒速度快，周期短且系统稳定，可快速利用于工程实践。
