CN101428907A - 厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厌氧/缺氧－好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法。特征是：1)反应器接种污泥为采用生物脱氮工艺的城市污水处理厂污泥；2)含有机物和氨氮的废水分2～5步进入反应器，进水后反应器按时间顺序依次历经厌氧/缺氧和好氧阶段，反应器最后一步进水及其后续厌氧/缺氧和好氧阶段结束后进行污泥沉淀、一步排水。本发明采用分步进水策略，强化序批式反应器内进水有机物的反硝化碳源供给，提高反硝化效率，避免反应器内硝酸盐氮累积引发的生物毒性抑制以及对污泥颗粒化造成的不利影响，另外，分步进水增加基质丰匮变化频度，促进污泥团聚。按照本方法培养的颗粒污泥有助于改善反应器污泥沉降性能，为提高反应器生物脱氮效能创造有利条件。
Description
技术领域
本发明涉及废水生物处理，尤其涉及一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法。
背景技术
由于氮素是水体富营养化的主要诱因之一，生物脱氮成为废水生物处理的重要任务。序批式反应器反应阶段内厌氧/缺氧、好氧交替运行是生物脱氮序批式反应器的基本工艺，而厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥是提高反应器内污泥性能的重要手段。序批式反应器内培养颗粒污泥主要方法是缩短水力停留时间，或者提高曝气强度强化反应器内水力分级作用洗出轻质污泥，促进污泥颗粒化。然而，在厌氧/缺氧-好氧序批式反应器系统内缩短水力停留时间，进水负荷随之提高，容易引发由负荷提高造成的硝酸盐氮甚至氨氮累积，对微生物产生毒害影响，不利于污泥颗粒化；提高曝气强度将延迟反应器内好氧环境转化为厌氧环境的时间。
目前报道的厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥比较少，一般采用接种好氧颗粒污泥，通过驯化培养获得，即在反应阶段为完全好氧运行条件下培养得到颗粒污泥，之后，反应阶段运行模式变为厌氧/缺氧-好氧交替方式，驯化好氧颗粒污泥适应新的运行条件，最终达到稳定状态。该方法的主要问题是改变反应阶段运行模式容易导致颗粒污泥解体，失败的风险较大。
针对上述问题，本发明提供一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，旨在通过分步进水强化反应器内进水有机物的反硝化碳源供给，提高反硝化效率，避免反应器内硝酸盐氮累积，缓解硝酸盐氮对污泥颗粒化不利影响，另外，分步进水增加反应器内部基质丰匮交替频度，促进反应器内污泥颗粒化。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法。
厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法特征为：
1)反应器接种污泥为采用生物脱氮工艺的城市污水处理厂污泥；
2)含有机物和氨氮的废水分2～5步进入反应器，各步进水后反应器按时间顺序依次历经厌氧/缺氧和好氧阶段，反应器最后一步进水及其后续厌氧/缺氧和好氧阶段结束后进行污泥沉淀、一步排水。
所述的含有机物和氨氮的废水分2～5步进入反应器，第一步进水体积占反应器进水总体积60％～85％。好氧阶段采用曝气方式。含有机物和氨氮的废水在曝气停止后，搅拌1～10分钟后进入反应器。一步排水的体积等于各步进水的总体积。曝气方式采用反应器底部多点均匀曝气的方式，曝气强度为1.5～7.0m3/(m3·d)。搅拌采用搅拌桨固定转速搅拌的方式，搅拌速度15～40rpm。搅拌在厌氧/缺氧阶段前5％～75％的时间进行。含有机物和氨氮的废水的COD：NH4 +-N为3～8，进水负荷在0.01～0.06gNH4 +-N/(gVSS·d)的范围内逐步增加。污泥浓度维持在5～10gVSS/L，含有机物和氨氮的废水在反应器中的水力停留时间为2～5d，反应温度为18～30℃。
本发明利用分步进水的策略在厌氧/缺氧—好氧交替运行的序批式反应器中培养颗粒污泥，有助于改善反应器污泥沉降性能，为提高反应器生物脱氮效能创造有利条件。
附图说明
附图是利用分步进水策略培养颗粒污泥的厌氧/缺氧—好氧序批式反应器工艺流程图。
具体实施方式
厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法特征为：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法。
厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法特征为：
1)反应器接种污泥为采用生物脱氮工艺的城市污水处理厂污泥；
2)含有机物和氨氮的废水分2～5步进入反应器，各步进水后反应器按时间顺序依次历经厌氧/缺氧和好氧阶段，进水后反硝化细菌在缺氧条件下，利用进水中有机物作碳源和能源转化序批式反应器前一工作周期或者一好氧阶段硝化产生的硝态氮，有效避免反应器内硝酸盐氮积累引发的生物毒性抑制以及对污泥颗粒化造成的不利影响，而进水引入的铵氮在后续好氧阶段硝化生成硝态氮，并进入下一个进水、厌氧/缺氧、好氧阶段过程。反应器最后一步进水及其后续厌氧/缺氧和好氧阶段结束后进行污泥沉淀、一步排水。
所述的含有机物和氨氮的废水分2～5步进入反应器，第一步进水体积占反应器进水总体积60％～85％，反应器分步进水增加基质丰匮变化频度，促进污泥团聚，利用第一步进水与其它步进水的基质浓度梯度强化菌胶团细菌的生长优势，使丝状菌的生长处于劣势，防止污泥膨胀的发生，好氧阶段采用曝气方式。含有机物和氨氮的废水在曝气停止后，搅拌1～10分钟后进入反应器，搅拌期间反应器泥水混合物中的部分溶解氧向空气散逸，另一部分被污泥中好氧菌耗尽，有效防止进水中有机物由好氧降解造成的物质损失。一步排水的体积等于各步进水的总体积。曝气方式采用反应器底部多点均匀曝气的方式，空气自反应器底部均匀进入反应器，利于反应器内溶解氧充分扩散，减少反应器内厌氧区，并促进反应器内污泥与进水中营养基质的充分混合，曝气强度为1.5～7.0m3/(m3·d)。搅拌采用搅拌桨固定转速搅拌的方式，搅拌速度15～40rpm。搅拌在厌氧/缺氧阶段前5％～75％的时间进行，强化反应器进水后污泥微生物与进水中营养基质之间的传质过程。含有机物和氨氮的废水的COD：NH4 +-N为3～8，保证进水反硝化势，进水负荷在0.01～0.06gNH4 +-N/(gVSS·d)的范围内逐步增加，通过刺激污泥微生物激增促进泥颗粒化过程。污泥浓度维持在5～10gVSS/L，保持反应器内一定功能微生物量条件下，增加污泥絮体之间的碰撞，增加污泥微生物之间黏附成团颗粒化的机会，含有机物和氨氮的废水在反应器中的水力停留时间为2～5d，反应温度为18～30℃。
实施例1
以美国明尼苏达州Waseca生活污水处理厂(A/O生物脱氮工艺)的二沉池剩余污泥为厌氧/缺氧—好氧序批式反应器接种污泥。厌氧/缺氧—好氧序批式反应器为有机玻璃柱，内径19.5cm，高40cm，有效体积为8L。空气由空气泵通过均匀分布在反应器底部的5个烧结砂芯曝气头供给，各曝气头空气流量由5只独立玻璃转子流量计控制，每个曝气头的曝气量为0.6L/min，反应器总曝气量为3L/min，与之对应的单位反应器有效体积单位时间内的空气体积，即曝气强度为6.3L/(m3·s)。搅拌机搅拌轴底端连接搅拌桨，在空气泵曝气过程及各厌氧/缺氧阶段前0.5h搅拌，搅拌速度25rpm。
厌氧/缺氧—好氧序批式反应器工作周期为12h，其中反应阶段9.5h，沉淀时间0.5h，闲置时间2h，各步进水、排水5分钟内完成，各步进水包括在反应阶段时间中，排水时间包括在沉淀时间内。反应阶段反应器按时间顺序依次历经厌氧/缺氧(1.25h)、好氧(2.75h)、厌氧/缺氧(2.5h)、好氧(1h)、厌氧/缺氧(1.5h)、好氧(0.5h)。反应器进水分三步在曝气停止，搅拌3分钟后，各厌氧/缺氧阶段始端进入反应器，三步进水体积比9:3:1。在厌氧/缺氧—好氧序批式反应器第一步进水前自反应器底部排泥，控制反应器内污泥浓度为7g/L(MLVSS)左右。反应器环境温度20℃。
先以某规模化养猪场废水A稀释水为厌氧/缺氧—好氧序批式反应器进水，其主要水质指标平均值为COD 9010mg/L，NH4 +-N 2443mg/L，TP124mg/L，COD：NH4 +-N3.6:1，负荷为0.0551g NH4 +-N/(g VSS·d)条件下运行，运行10d后，反应器底部排泥发现少量粒径0.5mm黄褐色形状不规则的颗粒污泥。更换实验用水为猪场废水B，其主要水质指标平均值为COD 11620mg/L，NH4 +-N2407mg/L，TP 207.8mg/L，COD：NH4 +-N4.8:1。通过减少猪场废水稀释倍数的方法分阶段提高反应器进水负荷，反应器运行依次经历0.0223g NH4 +-N/(g VSS·d)，0.0352g NH4 +-N/(g VSS·d)，0.0516g NH4 +-N/(g VSS·d)3个负荷阶段，刺激微生物激增促进污泥颗粒化。负荷提高至0.0352gNH4 +-N/(gVSS·d)以上时，反应器内出现粒径大于1.4mm的颗粒污泥且颗粒污泥浓度呈上升趋势，反应器内污泥颗粒化明显，说明负荷提高对SFSBR内污泥颗粒化有促进作用。然而，负荷继续提高至0.0516gNH4 +-N/(gVSS·d)时，0.5mm以上颗粒污泥数量减少。
0.0352g NH4 +-N/(g VSS·d)与0.0516g NH4 +-N/(g VSS·d)负荷阶段反应器内污泥的污泥体积指数(SVI)为60～70mL/g，明显低于城市污水处理厂污泥SVI值，即70～100mL/g，说明污泥颗粒化促使反应器内污泥沉降性能大幅度提高。
实施例2
以杭州市四堡污水处理厂(A/O生物脱氮工艺)二沉池剩余污泥为厌氧/缺氧—好氧序批式反应器接种污泥。反应器为有机玻璃柱，内径20cm，高40cm，有效体积为8L。空气由空气泵通过均匀分布在反应器底部的5个烧结砂芯曝气头供给，各曝气头空气流量由5只独立玻璃转子流量计控制，每个曝气头的曝气量为0.5L/min，反应器总曝气量为2.5L/min，单位反应器有效体积单位时间内的空气体积，即曝气强度为5.2L/(m3·s)。搅拌机搅拌轴底端连接搅拌桨，在空气泵曝气过程及厌氧/缺氧阶段前50％的时间搅拌，搅拌速度20rpm。
厌氧/缺氧—好氧序批式序批式反应器工作周期8h，其中反应阶段7.5h，沉淀时间0.5h，反应器各步进水、排水5分钟内完成，各步进水包括在反应阶段时间中，排水时间包括在沉淀时间内。反应阶段反应器按时间顺序依次历经厌氧/缺氧(1.5h)、好氧(2.5h)、厌氧/缺氧(2.0h)、好氧(1.5h)。进水分为两步在曝气停止，搅拌2min后，自各厌氧/缺氧阶段始端进入反应器，两步进水体积比3∶1。
以某规模化猪场废水C为厌氧/缺氧-好氧序批式反应器进水，其主要水质指标平均值为COD 2437mg/L，NH4 +-N502mg/L，PO4 3--P 26mg/L，COD：NH4 +-N4.9∶1。通过缩短水力停留时间提高反应器进水负荷，反应器顺次历经3.3d，2.7d2个水力停留时间，对应的污泥氮负荷依次为0.018NH4 +-N/(g VSS·d)、0.023NH4 +-N/(g VSS·d)。
在厌氧/缺氧—好氧序批式反应器第一步进水前自反应器底部排泥，控制反应器内污泥浓度8g/L(MLVSS)左右。反应器环境温度25℃。
第1负荷阶段0.018NH4 +-N/(g VSS·d)条件下运行2周后，出现少量粒径0.5mm左右黄褐色颗粒污泥，提高负荷至0.023NH4 +-N/(g VSS·d)，污泥颗粒化明显，形成的颗粒污泥粒径0.5～2.0mm，反应器内污泥平均SVI为65mL/g，明显低于城市污水处理厂污泥SVI值，即70～100mL/g，说明污泥颗粒化促使反应器内污泥沉降性能大幅度提高。
Claims (10)
1.一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：
1)反应器接种污泥为采用生物脱氮工艺的城市污水处理厂污泥；
2)含有机物和氨氮的废水分2～5步进入反应器，进水后反应器按时间顺序依次历经厌氧/缺氧和好氧阶段，反应器最后一步进水及其后续厌氧/缺氧和好氧阶段结束后进行污泥沉淀、一步排水。
2.根据权利要求1所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的含有机物和氨氮的废水分2～5步进入反应器，第一步进水体积占反应器进水总体积60％～85％。
3.根据权利要求1所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的好氧阶段采用曝气方式。
4.根据权利要求1所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的含有机物和氨氮的废水在曝气停止后，搅拌1～10分钟后进入反应器。
5.根据权利要求1所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的一步排水的体积等于各步进水的总体积。
6.根据权利要求3所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的曝气方式采用反应器底部多点均匀曝气的方式，曝气强度为1.5～7.0m3/(m3·d)。
7.根据权利要求4所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的搅拌采用搅拌桨固定转速搅拌的方式，搅拌速度15～40rpm。
8.根据权利要求4所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的搅拌在厌氧/缺氧阶段前5％～75％的时间进行。
9.根据权利要求1所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的含有机物和氨氮的废水的COD:NH4 +-N为3～8，进水负荷在0.01～0.06gNH4 +-N/(gVSS·d)的范围内逐步增加。
10.根据权利要求1所述的一种厌氧/缺氧-好氧序批式反应器内培养颗粒污泥的方法，其特征在于：所述的污泥浓度维持在5～10gVSS/L，含有机物和氨氮的废水在反应器中的水力停留时间为2～5d，反应温度为18～30℃。
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Granted publication date: 20111221 Termination date: 20141218 |
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