申请日2018.11.01
公开(公告)日2019.02.12
IPC分类号C02F3/12; C02F3/00
摘要
本发明公开了一种强化好氧污泥颗粒化过程的装置及其方法，所述装置包括进水单元、反应器、曝气单元和出水单元，其中：所述进水单元包括进水箱及进水蠕动泵，进水蠕动泵的出水管与反应器底部的进水口连接;所述反应器的内壁设有惰性钛阴极，反应器的内部中央设有活性铁阳极，惰性钛阴极和活性铁阳极的末端通过导线与直流稳压电源连接;所述曝气单元包括顺次相连的空气泵、转子流量计和砂滤曝气头，砂滤曝气头设置于反应器的底部;所述出水单元包括出水箱及与其相连的出水电磁阀，出水电磁阀通过出水管与设置于反应器中部的出水口连接。本发明可同时实现好氧污泥的快速颗粒化和好氧颗粒污泥系统的长期稳定运行。
权利要求书
1.一种强化好氧污泥颗粒化过程的装置，其特征在于所述装置包括进水单元、反应器、曝气单元和出水单元，其中：
所述进水单元包括进水箱及用于控制进水流量和时间的进水蠕动泵，进水蠕动泵的出水管与反应器底部的进水口连接;
所述反应器为序批间歇式反应器，反应器的内壁设有惰性钛阴极，反应器的内部中央设有活性铁阳极，惰性钛阴极和活性铁阳极的末端通过导线与直流稳压电源连接;
所述曝气单元包括顺次相连的空气泵、转子流量计和砂滤曝气头，砂滤曝气头设置于反应器的底部;
所述出水单元包括出水箱及与其相连的用于控制出水时间的出水电磁阀，出水电磁阀通过出水管与设置于反应器中部的出水口连接。
2.根据权利要求1所述的强化好氧污泥颗粒化过程的装置，其特征在于所述装置还包括控制单元，控制单元分别与进水蠕动泵、出水电磁阀、空气泵和直流稳压电源连接。
3.根据权利要求1所述的强化好氧污泥颗粒化过程的装置，其特征在于所述反应器为一个有效容积为1.6L的有机玻璃圆筒，筒高70cm，内径6cm;所述惰性钛阴极为一个直径为3mm的钛丝，其缠绕于筒壁内侧，螺旋直径为54mm，螺旋高度为70cm;所述活性铁阳极为一个直径为3mm的铁丝，其垂直固定于筒中央，高度为70cm。
4.根据权利要求1所述的强化好氧污泥颗粒化过程的装置，其特征在于所述反应器的侧壁从上到下间隔设置多个取样口，其中位于底部的取样口用于排出剩余污泥。
5.一种利用权利要求1-4任一权利要求所述装置强化好氧污泥颗粒化过程的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤一、进水水源配置工序：人工配置进水水源模拟城镇生活污水，其中：COD为300～800mg/L，NH4+-N为40～80mg/L，TP为8～15mg/L;
步骤二、接种工序：在反应器中接种驯化后的絮状污泥，使反应器内起始的MLSS为3～6g/L;
步骤三、好氧污泥颗粒化工序：反应器采用SBR工艺运行，运行周期为4～6h，分为进水、曝气、沉淀和排水四个阶段，其中：沉淀时间为5～20min，曝气时间为210～225min;整个SBR工艺运行期间连续施加恒压直流电于好氧颗粒污泥系统，当系统运行稳定后定期排出剩余污泥。
6.根据权利要求5所述的强化好氧污泥颗粒化过程的方法，其特征在于所述进水水源配置工序中，向进水中加入0.5mM的钙镁离子以及1mL/L的微量元素溶液。
7.根据权利要求6所述的强化好氧污泥颗粒化过程的方法，其特征在于1L微量元素溶液中含有FeCl3·6H2O：1.5g;H3BO3：0.15g;CuSO4·5H2O：0.03g;KI：0.18g;MnCl2·4H2O：0.12g;Na2MoO4·2H2O：0.06g;ZnSO4·7H2O：0.12g;CoCl2·6H2O：0.15g;EDTA：0.04g。
8.根据权利要求5所述的强化好氧污泥颗粒化过程的方法，其特征在于所述接种工序中，先将取自污水处理厂二沉池的活性污泥加入人工配置的生活污水中闷曝2～5d，再取一定量驯化后的絮状污泥投加到反应器中，使反应器内起始的MLSS为3～6g/L。
9.根据权利要求5所述的强化好氧污泥颗粒化过程的方法，其特征在于所述好氧污泥颗粒化工序中，整个SBR工艺运行期间向好氧颗粒污泥系统连续施加0.8～1.5V的恒压直流电。
10.根据权利要求5所述的强化好氧污泥颗粒化过程的方法，其特征在于所述好氧污泥颗粒化工序中，曝气阶段的气体流量为2～3L/min，排水阶段的排水比为35～50%，当系统运行稳定后，定期在曝气阶段结束前排出剩余污泥以维持污泥停留时间SRT为15～25d。
说明书
一种强化好氧污泥颗粒化过程的装置及其方法
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，涉及一种强化好氧污泥颗粒化过程的装置及其方法。
背景技术
好氧颗粒污泥是微生物在各种选择压的驱动下，微生物间相互粘附、自絮凝而逐渐形成的结构致密的生物聚集体，基于此发展起来的好氧颗粒污泥技术具有明显的优势，例如：应对污染物种类广、抵抗冲击能力强、污泥沉降性能好和处理设施占地少等。自上世纪90年代好氧颗粒污泥被发现至今，国内外学者已对其理化特性、微生物群落、传质模型以及形成机理等方面开展了大量研究，并且荷兰DHV公司以然而，目前好氧颗粒污泥技术在应对低负荷城镇生活污水时，普遍存在颗粒化周期长、长期运行易失稳这两大问题，制约着该技术在全球范围内的广泛应用。此外，一些能够快速颗粒化的反应器也会随着运行时间的延长，逐渐出现颗粒污泥解体现象。原因之一是好氧颗粒污泥较大的粒径会加大氧气和营养物质等的传质阻力，引起颗粒内部形成一定的厌氧空间，长期运行便会因细菌内源呼吸而弱化颗粒结构。
因此，优化好氧污泥颗粒化过程、提高颗粒污泥的结构强度对该技术的发展具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术普遍存在的颗粒化周期长、长期运行易失稳等问题，本发明提供了一种强化好氧污泥颗粒化过程的装置及其方法。本发明可同时实现好氧污泥的快速颗粒化和好氧颗粒污泥系统的长期稳定运行，培养的好氧颗粒污泥粒径大、沉速快、强度高、结构稳定、菌群丰富。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种强化好氧污泥颗粒化过程的装置，包括进水单元、反应器、曝气单元和出水单元，其中：
所述进水单元包括进水箱及用于控制进水流量和时间的进水蠕动泵，进水蠕动泵的出水管与反应器底部的进水口连接;
所述反应器为序批间歇式反应器，反应器的内壁设有惰性钛阴极，反应器的内部中央设有活性铁阳极，惰性钛阴极和活性铁阳极的末端通过导线与直流稳压电源连接;
所述曝气单元包括顺次相连的空气泵、转子流量计和砂滤曝气头，砂滤曝气头设置于反应器的底部;
所述出水单元包括出水箱及与其相连的用于控制出水时间的出水电磁阀，出水电磁阀通过出水管与设置于反应器中部的出水口连接。
一种利用上述装置强化好氧污泥颗粒化过程的方法，包括如下步骤：
步骤一、进水水源配置工序：人工配置进水水源模拟城镇生活污水，其中：COD为300～800mg/L，NH4+-N为40～80mg/L，TP为8～1510mg/L;
步骤二、接种工序：在反应器中接种驯化后的絮状污泥，使反应器内起始的MLSS为3～6g/L;
步骤三、好氧污泥颗粒化工序：反应器采用SBR工艺运行，运行周期为4～6h，分为进水、曝气、沉淀和排水四个阶段，其中：沉淀时间为5～20min，曝气时间为210～225min;整个SBR工艺运行期间连续施加恒压直流电于好氧颗粒污泥系统，当系统运行稳定后定期排出剩余污泥。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明的实验装置可在20d内培养出平均粒径大于0.2mm的好氧颗粒污泥，污泥沉降性能好、生物量高，可赋予反应器较高的污染物去除效率以及长时间的稳定运行，其中COD、TN和TP的去除率分别维持在97%、68%和80%。
2、惰性钛阴极和活性铁阳极通电后可形成微弱的均匀电场，在内置电场存在的条件下会产生两方面的协同效应，一是弱电场会通过增强膜通透性而刺激微生物分泌更多的起胶连作用的胞外多聚物，二是弱电场会促使活性铁阳极溶出铁离子并与胞外多聚物相络合。在胞外多聚物滞留金属阳离子和微生物生化释磷及提高pH的条件下，好氧污泥快速颗粒化，并且成熟颗粒污泥内部会形成并积累无机的矿物质沉淀，这对好氧颗粒污泥系统的快速启动和稳定运行具有非常重要的现实意义。
3、本发明的实验装置结构简单，操作简单易行，造价低廉且效果显著。
4、本发明培养的好氧颗粒污泥为黄褐色球形颗粒，平均粒径为1.2-1.3mm，粒径呈正态分布，颗粒内部存在矿物质核心和交联互通的传质孔道，保障着好氧颗粒污泥结构的长期稳定;同时，颗粒污泥中富集有固氮弧菌属(Azoarcus)和陶厄氏菌属(Thauera)等功能菌群。
