申请日2018.01.08
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F3/12
摘要
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：(1)取好氧颗粒污泥反应器中的好氧颗粒污泥;(2)取发生污泥膨胀的序批式反应器(SBR);(3)将步骤(1)中的好氧颗粒污泥按一定比例投加至SBR中，进水，长时间曝气，静置沉淀后出水;(4)步骤(3)后SBR中污泥沉降明显改善，然后按之前的运行方式正常运行SBR，但加大曝气强度并逐步降低沉降时间;(5)运行2‑5天后沉降性能进一步改善，10‑20天后SBR中以好氧颗粒污泥为主。本发明在快速控制污泥膨胀的同时，还能促进好氧颗粒污泥的快速形成，且操作简单、高效。
权利要求书
1.一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)取好氧颗粒污泥反应器中沉降性能良好的好氧颗粒污泥;
(2)取含有活性污泥但已发生污泥膨胀的序批式反应器SBR;
(3)将步骤(1)中的好氧颗粒污泥按设定比例投加至已发生污泥膨胀的SBR中，然后按设定充水比向SBR中进水，进水结束后长时间曝气使污泥饥饿，曝气结束后静置沉淀使泥水分离，待泥液面完全降至出水口以下后开始排水;
(4)步骤(3)后SBR中的污泥沉降性能明显改善，然后按之前的运行方式正常运行SBR，但改变SBR的两个运行参数：①加大反应阶段的曝气强度，②沉淀阶段的沉淀时间根据泥液面降至出水口处的时间设定，并逐步降低沉淀时间;
(5)运行2-5天后SBR中的污泥沉降性能进一步改善，运行10-20天后SBR中以好氧颗粒污泥为主，颗粒外观光滑圆润。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，好氧颗粒污泥的粒径为0.3-1.0mm，5min和30min污泥容积指数，即SVI5和SVI30为30-80mL/g。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，污泥膨胀的活性污泥的污泥浓度为1000-3000mg/L，SVI30为150-400mL/g。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，好氧颗粒污泥按SBR中活性污泥浓度的10-50%的比例投加，充水比为20-70%;曝气时间为6-12h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，步骤(3)后SBR的SVI30为80-180mL/g，反应阶段曝气强度为维持SBR表面气速0.6-3.0cm/s，沉淀时间逐步降低至3-10min。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，运行2-5天后SBR的SVI30为70-120mL/g，运行10-20天后SBR的SVI5和SVI30为30-70mL/g，SVI30/SVI5﹥0.9，反应器中好氧颗粒污泥占80%以上，污泥粒径为0.5-1.5mm。
说明书
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法
技术领域
本发明属于废水生物处理领域，具体涉及一种投加好氧颗粒快速控制污泥膨胀并促进污泥颗粒化的方法。
背景技术
活性污泥法是目前世界各国废水生物处理的主流技术。然而在污水处理厂实际运行中，导致二沉池泥水分离困难的污泥膨胀问题因发生频率高，影响周期长，解决难度大而备受关注。在国外，一半以上的污水处理厂发生过因污泥膨胀而导致出水不达标的现象。在我国，各污水处理厂均出现过一定程度的污泥膨胀问题，给污水厂的运行带来了极大的困难。因此，污泥膨胀是我国乃至世界各国污水生物处理系统亟待解决的难题之一。污泥膨胀主要分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀，其中由于丝状菌的过量生长引起的污泥膨胀占大约90%。目前控制污泥膨胀的措施主要有投加药剂的应急措施和对工艺运行条件的调整控制。应急措施主要投加杀菌剂和混凝剂，能迅速控制污泥膨胀，但对污泥系统有不利影响且停止加药后容易重新发生污泥膨胀;工艺运行条件的调整和控制能从根本上解决污泥膨胀，但由于污泥膨胀的条件复杂，找到污泥膨胀的真正原因往往耗时较长，不能快速恢复生物处理系统的正常运行。
好氧颗粒污泥是微生物在好氧条件下的自凝聚过程，相比于传统活性污泥，具有密实的外形结构和良好的沉降性能等优点，是废水生物处理的一种新型技术。目前，国内外学者对好氧颗粒污泥的形成机理进行了广泛的研究，提出了丝状菌假说和凝结核假说等机理假说。丝状菌假说认为大量的丝状菌可以为微生物的附着生长和聚集提供骨架，促进好氧颗粒污泥的形成。凝聚核假说认为投加凝聚核能够为微生物的生长和聚集提供场所，促进好氧颗粒污泥的形成，这个凝聚核可以是进水中质量较大的悬浮颗粒，可以是接种的厌氧或好氧颗粒污泥，也可以是接种污泥或混合液中较大的丝状菌。目前，利用好氧颗粒污泥良好沉降性能的优点来快速控制污泥膨胀、恢复稳定运行并促进生物处理系统好氧颗粒化的相关研究和专利未见报道。因此，利用好氧颗粒污泥技术快速解决活性污泥膨胀问题并实现废水生物处理系统的好氧颗粒化，对废水处理领域具有非常重要的现实意义和经济价值。
发明内容
为了克服现有的废水处理实际运行中活性污泥膨胀导致沉降性能差、泥水分离困难的不足，本发明提供一种能够快速控制污泥膨胀并实现膨胀污泥好氧颗粒化的方法，解决实际运行中活性污泥膨胀导致沉降性能差、泥水分离困难的问题，同时实现膨胀污泥的好氧颗粒化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取好氧颗粒污泥反应器中沉降性能良好的好氧颗粒污泥;
(2)取含有活性污泥但已发生污泥膨胀的序批式反应器SBR;
(3)将步骤(1)中的好氧颗粒污泥按设定比例投加至已发生污泥膨胀的SBR中，然后按设定充水比向SBR中进水，进水结束后长时间曝气使污泥饥饿，曝气结束后静置沉淀使泥水分离，待泥液面完全降至出水口以下后开始排水;
(4)步骤(3)后SBR中的污泥沉降性能明显改善，然后按之前的运行方式正常运行SBR，但改变SBR的两个运行参数：①加大反应阶段的曝气强度，②沉淀阶段的沉淀时间根据泥液面降至出水口处的时间设定，并逐步降低沉淀时间;
(5)运行2-5天后SBR中的污泥沉降性能进一步改善，运行10-20天后SBR反应器中以好氧颗粒污泥为主，颗粒外观光滑圆润。
进一步，所述的步骤(1)中，好氧颗粒污泥的粒径为0.3-1.0mm，5min和30min污泥容积指数，即SVI5和SVI30为30-80mL/g;
再进一步，所述的步骤(2)中，污泥膨胀的活性污泥的污泥浓度为1000-3000mg/L，SVI30为150-400mL/g;
更进一步，所述的步骤(3)中，好氧颗粒污泥按SBR中活性污泥浓度的10-50%的比例投加，充水比为20-70%;曝气时间为6-12h。
所述步骤(4)中，步骤(3)后SBR的SVI30为80-180mL/g，反应阶段曝气强度为维持SBR表面气速0.6-3.0cm/s，沉淀时间逐步降低至3-10min。
所述步骤(5)中，运行2-5天后SBR的SVI30为70-120mL/g，运行10-20天后SBR的SVI5和SVI30为30-70mL/g，SVI30/SVI5﹥0.9，反应器中好氧颗粒污泥占80%以上，污泥粒径为0.5-1.5mm。
本发明的技术构思为：污泥膨胀的常见原因是丝状菌的过量生长，导致污泥沉降性能差，活性污泥流失严重。好氧颗粒污泥沉降性能良好，在废水生物处理领域具有很好的应用前景。因此，接种一定比例的好氧颗粒污泥，不仅能快速控制活性污泥膨胀，改善污泥的沉降性能，而且还能增加污泥浓度，提高废水碳氮磷的处理效果，使得废水生物处理系统能够快速恢复正常运行。另外，活性污泥中过量的丝状菌可以作为好氧颗粒污泥形成的骨架，促进污泥的好氧颗粒化;投加的好氧颗粒污泥和破碎的颗粒污泥碎片可以作为活性絮体污泥附着的载体和凝结核，促进新的好氧颗粒污泥的快速形成，因此，通过加大反应阶段的曝气强度和逐步降低沉淀时间，可以快速实现以好氧颗粒污泥为主体的SBR废水生物处理系统。
本发明的有益效果主要体现为：
(1)利用好氧颗粒污泥良好的沉降性能，快速控制活性污泥膨胀和废水生物处理系统的正常运行。
(2)充分利用膨胀污泥的丝状菌和投加好氧颗粒污泥的凝结核，通过强化丝状菌骨架和凝结核机理，快速促进废水生物处理系统的好氧颗粒化。
(3)快速控制活性污泥膨胀的同时，促进好氧颗粒污泥的快速形成，使得最终的废水生物处理系统具有更好的污泥沉降性能和污染物去除效果等优点。
(4)操作简单，工艺简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取进水、曝气、沉淀、出水运行方式培养的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥平均粒径0.8mm，SVI5和SVI30分别为45mL/g和42mL/g;
(2)取进水、曝气、沉淀、出水方式运行的活性絮体污泥，SBR的充水比为50%，运行周期为4h：进水10min，曝气120min，沉淀100min，出水10min，活性污泥浓度为2500mg/L，SVI30为180mL/g;
(3)投加步骤(1)中的好氧颗粒污泥500mg/L，投加比例为SBR中活性污泥浓度的20%，充水比为50%，进水结束后曝气6h，曝气结束后静置沉淀90min后出水;
(4)步骤(3)后SBR中污泥的SVI30降低至100mL/g，沉降性能明显改善，然后按之间的运行方式正常运行，但反应阶段加大曝气强度，使SBR表面气速为1.2cm/s，沉淀时间根据泥液面降至出水口的时间设定为45min，每天根据泥液面沉淀情况逐步降低沉淀时间，最终将沉淀时间降低至5min;
(5)运行3天后SBR中污泥的SVI30降低至80mL/g，运行15天后SBR的SVI5和SVI30分别为55mL/g和52mg/L，SVI30/SVI5为0.95，反应器中好氧颗粒污泥占85%以上，污泥平均粒径为1.2mm。
实施例2
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取进水、曝气、沉淀、出水运行方式培养的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥平均粒径0.6mm，SVI5和SVI30分别为55mL/g和52mL/g;
(2)取进水、曝气、沉淀、出水方式运行的活性絮体污泥，SBR的充水比为40%，运行周期为6h：进水10min，曝气180min，沉淀120min，出水50min，活性污泥浓度为1500mg/L，SVI30为300mL/g;
(3)投加步骤(1)中的好氧颗粒污泥600mg/L，投加比例为SBR中活性污泥浓度的40%，充水比为40%，进水结束后曝气9h，曝气结束后静置沉淀120min后出水;
(4)步骤(3)后SBR中污泥的SVI30降低至90mL/g，沉降性能明显改善，然后按之间的运行方式正常运行，但反应阶段加大曝气强度，使SBR表面气速为1.0cm/s，沉淀时间根据泥液面降至出水口的时间设定为30min，每天根据泥液面沉淀情况逐步降低沉淀时间，最终将沉淀时间降低至7min;
(5)运行2天后SBR中污泥的SVI30降低至75mL/g，运行12天后SBR的SVI5和SVI30分别为60mL/g和55mg/L，SVI30/SVI5为0.92，反应器中好氧颗粒污泥占90%以上，污泥平均粒径为1.0mm。
实施例3
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取进水、曝气、沉淀、出水运行方式培养的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥平均粒径0.4mm，SVI5和SVI30分别为58mL/g和55mL/g;
(2)取进水、曝气、沉淀、出水方式运行的活性絮体污泥，SBR的充水比为60%，运行周期为6h：进水10min，曝气180min，沉淀120min，出水50min，活性污泥浓度为1000mg/L，SVI30为350mL/g;
(3)投加步骤(1)中的好氧颗粒污泥300mg/L，投加比例为SBR中活性污泥浓度的30%，充水比为60%，进水结束后曝气12h，曝气结束后静置沉淀120min后出水;
(4)步骤(3)后SBR中污泥的SVI30降低至140mL/g，沉降性能明显改善，然后按之间的运行方式正常运行，但反应阶段加大曝气强度，使SBR表明气速为2.0cm/s，沉淀时间根据泥液面降至出水口的时间设定为50min，每天根据泥液面沉淀情况逐步降低沉淀时间，最终将沉淀时间降低至8min;
(5)运行4天后SBR中污泥的SVI30降低至90mL/g，运行12天后SBR的SVI5和SVI30分别为70mL/g和65mg/L，SVI30/SVI5为0.93，反应器中好氧颗粒污泥占85%以上，污泥平均粒径为0.7mm。
实施例4
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取进水、搅拌、曝气、沉淀、出水运行方式培养的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥平均粒径0.7mm，SVI5和SVI30分别为40mL/g和38mL/g;
(2)取进水、搅拌、曝气、沉淀、出水方式运行的活性絮体污泥，SBR的充水比为50%，运行周期为6h：进水10min，搅拌90min，曝气130min，沉淀120min，出水10min，活性污泥浓度为2000mg/L，SVI30为250mL/g;
(3)投加步骤(1)中的好氧颗粒污泥300mg/L，投加比例为SBR中活性污泥浓度的15%，充水比为50%，进水结束后曝气9h，曝气结束后静置沉淀120min后出水;
(4)步骤(3)后SBR中污泥的SVI30降低至150mL/g，沉降性能明显改善，然后按之间的运行方式正常运行，但反应阶段加大曝气强度，使SBR表明气速为0.8cm/s，沉淀时间根据泥液面降至出水口的时间设定为60min，每天根据泥液面沉淀情况逐步降低沉淀时间，最终将沉淀时间降低至6min;
(5)运行5天后SBR中污泥的SVI30降低至100mL/g，运行18天后SBR的SVI5和SVI30分别为65mL/g和60mg/L，SVI30/SVI5为0.92，反应器中好氧颗粒污泥占85%以上，污泥平均粒径为0.9mm。
实施例5
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取进水、搅拌、曝气、沉淀、出水运行方式培养的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥平均粒径1.0mm，SVI5和SVI30分别为30mL/g和30mL/g;
(2)取进水、搅拌、曝气、沉淀、出水方式运行的活性絮体污泥，SBR的充水比为40%，运行周期为6h：进水10min，搅拌90min，曝气130min，沉淀120min，出水10min，活性污泥浓度为2000mg/L，SVI30为200mL/g;
(3)投加步骤(1)中的好氧颗粒污泥600mg/L，投加比例为SBR中活性污泥浓度的30%，充水比为40%，进水结束后曝气6h，曝气结束后静置沉淀120min后出水;
(4)步骤(3)后SBR中污泥的SVI30降低至100mL/g，沉降性能明显改善，然后按之间的运行方式正常运行，但反应阶段加大曝气强度，使SBR表明气速为1.5cm/s，沉淀时间根据泥液面降至出水口的时间设定为40min，每天根据泥液面沉淀情况逐步降低沉淀时间，最终将沉淀时间降低至3min;
(5)运行3天后SBR中污泥的SVI30降低至70mL/g，运行20天后SBR的SVI5和SVI30分别为30mL/g和30mg/L，SVI30/SVI5为1.0，反应器中好氧颗粒污泥占90%以上，污泥平均粒径为1.5mm。
实施例6
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取进水、曝气、沉淀、出水运行方式培养的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥平均粒径1.0mm，SVI5和SVI30分别为35mL/g和32mL/g;
(2)取进水、曝气、沉淀、出水方式运行的活性絮体污泥，SBR的充水比为70%，运行周期为6h：进水10min，曝气180min，沉淀120min，出水50min，活性污泥浓度为3000mg/L，SVI30为150mL/g;
(3)投加步骤(1)中的好氧颗粒污泥300mg/L，投加比例为SBR中活性污泥浓度的10%，充水比为70%，进水结束后曝气6h，曝气结束后静置沉淀120min后出水;
(4)步骤(3)后SBR中污泥的SVI30降低至90mL/g，沉降性能明显改善，然后按之间的运行方式正常运行，但反应阶段加大曝气强度，使SBR表明气速为3.0cm/s，沉淀时间根据泥液面降至出水口的时间设定为45min，每天根据泥液面沉淀情况逐步降低沉淀时间，最终将沉淀时间降低至6min;
(5)运行4天后SBR中污泥的SVI30降低至80mL/g，运行12天后SBR的SVI5和SVI30分别为60mL/g和55mg/L，SVI30/SVI5为0.91，反应器中好氧颗粒污泥占85%以上，污泥平均粒径为1.2mm。
实施例7
一种快速控制活性污泥膨胀并促进好氧颗粒化的方法，包括如下步骤：
(1)取进水、曝气、沉淀、出水运行方式培养的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥平均粒径0.3mm，SVI5和SVI30分别为80mL/g和75mL/g;
(2)取进水、曝气、沉淀、出水方式运行的活性絮体污泥，SBR的充水比为50%，运行周期为6h：进水10min，曝气180min，沉淀120min，出水50min，活性污泥浓度为1000mg/L，SVI30为400mL/g;
(3)投加步骤(1)中的好氧颗粒污泥500mg/L，投加比例为SBR中活性污泥浓度的50%，充水比为50%，进水结束后曝气6h，曝气结束后静置沉淀120min后出水;
(4)步骤(3)后SBR中污泥的SVI30降低至180mL/g，沉降性能明显改善，然后按之间的运行方式正常运行，但反应阶段加大曝气强度，使SBR表明气速为1.5cm/s，沉淀时间根据泥液面降至出水口的时间设定为60min，每天根据泥液面沉淀情况逐步降低沉淀时间，最终将沉淀时间降低至10min;
(5)运行5后SBR中污泥的SVI30降低至120mL/g，运行20天后SBR的SVI5和SVI30分别为75mL/g和70mg/L，SVI30/SVI5为0.93，反应器中好氧颗粒污泥占80%以上，污泥平均粒径为0.6mm。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
