CN101962222B - 序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，特征是反应器高度直径比为2～8∶1；接种絮状污泥为常规污水二级生物处理活性污泥，浓度2000-5000mg/L；进水为城市污水；序批式反应器在温度15～37℃下，采用A、B运行方式交替进行的运行模式，A运行方式：进水-厌氧搅拌-好氧曝气-沉淀-排水-静置；B运行方式：进水-厌氧搅拌-沉淀-排水-好氧曝气-静置；每5～15个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，随着好氧颗粒污泥的形成、数量增加及粒径的增大，A、B运行方式循环数的比值增大，直至完全好氧颗粒化，B运行方式终止。本发明的优点是缩短反应器启动时间，提高运行效率，降低运行成本。

Description

序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法。

背景技术

根据生物聚集体的形态结构，污水生物处理技术主要分为活性污泥、生物膜及颗粒污泥技术。其中，活性污泥系统由于活性污泥絮状体的结构松散、沉降性能较差从而不易在系统中滞留足够的生物量，因此为了满足出水要求，通常需要较大的构筑物体积。生物膜系统由于微生物附着在填料或载体表面生长，从而克服了活性污泥系统容积负荷低、污泥易于膨胀、抗冲击负荷能力差等缺点，但因为需要投加填料或载体，从而构筑物体积较大且投资费用较高。而好氧颗粒污泥则被看作一种无需投加任何载体的特殊生物膜，是微生物自固定形成的近似球形的生物聚集体，以好氧颗粒污泥为主体的污水生物处理系统一般均具有以下特点：(1)沉降速度快、反应活性高、耐冲击负荷能力强。具有高处理能力和良好的出水水质；(2)好氧颗粒污泥可以在很广的有机负荷范围内形成，处理范围广，因此其适用范围更广；(3)好氧颗粒污泥是多种、不同功能微生物共生的微生态系统，可以单独或同时具有脱氮除磷能力。

好氧颗粒污泥的早期研究主要在连续流升流式反应器BAS(Biofilm AirliftSuspension)中进行，需要在培养过程中添加污泥载体或用纯氧曝气才能形成。然而近年来的研究结果表明，采用间歇式反应器进行好氧颗粒污泥的研究具有独特的优势。SBR序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor ActivatedSludge Process)是一种以间歇曝气方式运行的活性污泥污水处理技术，它的主要特征是SBR反应器在运行上的有序和间歇操作。生化反应的基本工作周期可由进水、反应、沉淀、排水和静置几个阶段组成。其中反应阶段包括好氧、缺氧或厌氧生化反应阶段。研究指出通过控制SBR反应器中的沉淀时间可以洗出絮状污泥，认为这是影响好氧颗粒污泥形成的主要因素；并指出COD负荷和水流剪切力对好氧颗粒污泥形成具有促进作用。间歇式反应器有如下优点：设计、操作简单；污泥沉淀发生在反应器中，不需要额外的沉淀池；占地面积小；可以积累高浓度的污泥，承受较高的容积负荷及冲击负荷，间歇进水可以改善污泥沉淀性能。

现代污水生物处理工艺追求的目标是高效、节能、快速启动、且无二次污染，而好氧颗粒污泥反应器采用絮状活性污泥为接种污泥，其形成时间一般需要40～60天以上，较长的启动时间给好氧颗粒污泥技术的实际应用带来了诸多问题，如运行成本的增加，启动过程中出水水质往往无法达标，对处理效率的影响以及出水排放出路等问题；因此，如何加速絮状污泥的颗粒化进程，实现好氧颗粒污泥技术的大规模应用成为业界关注问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种序批式反应器中絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，目的是通过调整序批式反应器的运行程序加速絮状污泥颗粒化进程，缩短反应器的启动时间，从而提高了反应器的运行效率和处理能力，同时大幅度降低了反应器的运行成本，为实现好氧颗粒污泥技术的大规模应用奠定基础。

本发明的反应原理是：

在序批式反应器中交替进行两种运行方式，一种为A运行方式：进水-厌氧搅拌-好氧曝气-沉淀-排水-静置；另一种为B运行方式：进水-厌氧搅拌-沉淀-排水-好氧曝气-静置；通过交替改变序批式反应器的运行方式，一方面刺激微生物胞外聚合物的有效增长，另一方面B运行方式通过厌氧阶段后排水可以使剩余有机基质有效降低，从而抑制好氧阶段快速生长微生物的过量生长，使反应器中微生物处于低能量的聚集状态，从而加速污泥颗粒化进程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，其特征如下：

1)反应器及介质：反应器的高度直径比为2～8∶1；接种絮状污泥采用常规污水二级生物处理活性污泥，浓度为2000-5000mg/L；进水为城市污水；

2)运行模式：所述序批式反应器在温度15～37℃下，采用A运行方式和B运行方式交替进行的运行模式，交替方式为：每完成5～15个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，进行交替运行，并随着反应器中好氧颗粒污泥的形成、数量增加及粒径的增大，A运行方式循环数与B运行方式循环数的比值增大，直至反应器中污泥完全好氧颗粒化，B运行方式终止；

其中：

A运行方式为：进水-厌氧搅拌-好氧曝气-沉淀-排水-静置；

B运行方式为：进水-厌氧搅拌-沉淀-排水-好氧曝气-静置；

进水时间为5～20分钟；

厌氧搅拌时间为50～120分钟；

好氧曝气时间为120～300分钟，控制反应器内溶解氧浓度为1.5～5.0mg/L；

沉淀时间为10～30分钟；

排水时间为10～30分钟，排水体积交换率为60～80％；

静置时间为10～30分钟。

所述进水采用反应器底端进水方式，且进水时间小于等于厌氧反应时间的三分之一。

本发明的有益效果是：采用本发明提供的序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，通过交替改变序批式反应器的运行方式，刺激微生物胞外聚合物的有效增长，实现序批式反应器中接种的絮状污泥在15天～30天快速好氧颗粒化。从而，缩短了反应器的启动时间，提高了反应器的运行效率和处理能力，同时大幅度降低了反应器的运行成本，为实现好氧颗粒污泥技术的大规模应用奠定基础。该发明具有操作简单，形成颗粒污泥形态稳定等特点。因此，在污水生物处理微生物形态特征领域具有广阔的应用前景。

以下结合实施例对本发明详细说明。

具体实施方式

实施例1

一种序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，其特征如下：

1)反应器及介质，反应器为圆桶形，有效体积20升，高度与直径比为4∶1，接种絮状污泥采用常规污水二级生物处理活性污泥，污泥浓度控制在2000mg/L；采用城市污水为进水，按照国家环境保护总局编写、中国环境科学出版社出版的《水和废水监测分析方法(第四版)》规定的国家标准方法进行水质检测，以COD计浓度为150-250mg/L，氨氮20-30mg/L，总氮25-35mg/L，总磷2-5mg/L。

2)运行模式，上述序批式反应器在温度20～25℃下，采用A运行方式和B运行方式交替进行的运行模式，本实施例中：

A运行方式为：进水15分钟，进水采用反应器底端进水方式-厌氧搅拌90分钟-好氧曝气120分钟，控制反应器内溶解氧浓度为1.5～3.0mg/L-沉淀10分钟-排水25分钟，排水体积交换率为75％-静置15分钟；

B运行方式为：进水15分钟，进水采用反应器底端进水方式-厌氧搅拌90分钟-沉淀10分钟-排水25分钟，排水体积交换率为75％-好氧曝气120分钟，控制反应器内溶解氧浓度为1.5～3.0mg/L-静置15分钟；

上述进水时间小于等于厌氧反应时间的三分之一。

本实施例中A运行方式与B运行方式的交替方式为首先采取每完成5个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，周而复始进行交替运行5天，通过显微镜观察反应器中出现小颗粒污泥，5天以后调整为每完成12个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，继续进行交替运行至第10天颗粒显著增多，再通过激光粒度仪检测，颗粒平均粒径为850μm，继续进行交替运行至第15天，通过激光粒度仪检测，好氧颗粒污泥平均粒径达1500μm，并且反应器中的污泥粒径均大于等于1000μm，实现完全好氧颗粒污泥化，此时终止B运行方式，反应器的启动完成。出水以COD计浓度为15～30mg/L，氨氮0.2～2mg/L，总氮5～10mg/L，总磷为0.2～0.5mg/L。可以看出，在实现絮状污泥快速好氧颗粒化的同时，获得良好污水处理效果。

实施例2

一种序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，其特征如下：

1)反应器及介质，反应器为圆桶形，有效体积8升，高度与直径比为8∶1，接种絮状污泥采用常规污水二级生物处理活性污泥，污泥浓度控制在3000mg/L；采用某城市污水处理厂初沉池出水为进水，按照国家环境保护总局编写、中国环境科学出版社出版的《水和废水监测分析方法(第四版)》规定的国家标准方法进行水质检测，以COD计浓度为150-200mg/L，氨氮20-30mg/L，总氮25-40mg/L，总磷1-3mg/L。

2)运行模式，上述序批式反应器在温度15-20℃下，采用A运行方式和B运行方式交替进行的运行模式，本实施例中：

A运行方式为：进水5分钟，进水采用反应器底端进水方式-厌氧搅拌60分钟-好氧曝气240分钟，控制反应器内溶解氧浓度为3.5～5.0mg/L-沉淀20分钟-排水15分钟，排水体积交换率为60％-静置30分钟；

B运行方式为：进水5分钟，进水采用反应器底端进水方式-厌氧搅拌60分钟-沉淀20分钟-排水15分钟，排水体积交换率为60％-好氧曝气240分钟，控制反应器内溶解氧浓度为3.5～5.0mg/L-静置30分钟；

上述进水时间小于等于厌氧反应时间的三分之一。

本实施例中A运行方式与B运行方式的交替方式为首先采取每完成8个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，周而复始进行交替运行20天，通过显微镜观察反应器中出现小颗粒污泥，20天以后调整为每完成12个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，继续进行交替运行至第25天颗粒显著增多，再通过激光粒度仪检测，颗粒平均粒径为760μm，继续进行交替运行至第30天，通过激光粒度仪检测，好氧颗粒污泥平均粒径达1200μm，并且反应器中的污泥粒径均大于等于1000μm，实现完全好氧颗粒污泥化，此时终止B运行方式，反应器的启动完成。出水以COD计浓度为20-30mg/L，氨氮0.2-1mg/L，总氮8-12mg/L，总磷为0.1-0.3mg/L。

可以看出，在实现絮状污泥快速好氧颗粒化的同时，获得良好污水处理效果。

实施例3

一种序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，其特征如下：

1)反应器及介质，反应器为圆桶形，有效体积10升，高度与直径比为2.5∶1，接种絮状污泥采用常规污水二级生物处理活性污泥，污泥浓度控制在5000mg/L；采用城市污水为进水，按照国家环境保护总局编写、中国环境科学出版社出版的《水和废水监测分析方法(第四版)》规定的国家标准方法进行水质检测，以COD计浓度为150-300mg/L，氨氮30-35mg/L，总氮40mg/L，总磷2-4mg/L。

2)运行模式，上述序批式反应器在温度25-35℃下，采用A运行方式和B运行方式交替进行的运行模式，本实施例中：

A运行方式为：进水20分钟，进水采用反应器底端进水方式-厌氧搅拌120分钟-好氧曝气300分钟，控制反应器内溶解氧浓度为2.5～4.0mg/L-沉淀30分钟-排水10分钟，排水体积交换率为80％-静置20分钟；

B运行方式为：进水20分钟，进水采用反应器底端进水方式-厌氧搅拌120分钟-沉淀30分钟-排水10分钟，排水体积交换率为80％-好氧曝气300分钟，控制反应器内溶解氧浓度为2.5～4.0mg/L-静置20分钟；

上述进水时间小于等于厌氧反应时间的三分之一。

本实施例中A运行方式与B运行方式的交替方式为首先采取每完成10个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，周而复始进行交替运行10天，通过显微镜观察，反应器中出现小颗粒污泥，10天以后调整为每完成15个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，继续进行交替运行至第15天颗粒显著增多，再通过激光粒度仪检测，颗粒平均粒径为940μm，继续进行交替运行至第20天，通过激光粒度仪检测，好氧颗粒污泥平均粒径达1640μm，并且反应器中的污泥粒径均大于等于1000μm，实现完全好氧颗粒污泥化，此时终止B运行方式，反应器的启动完成。出水以COD计浓度为10-30mg/L，氨氮0.2-2mg/L，总氮10-12mg/L，总磷为0.1-0.3mg/L。可以看出，在实现絮状污泥快速好氧颗粒化的同时，获得良好污水处理效果

在以各上实施例中，进水采用反应器底端进水方式，一方面可以使反应器中污泥与进水基质充分接触混合，另一方面可以实现进水对反应器中污泥的水力学冲刷促进颗粒的形成。进水时间小于等于厌氧反应时间的三分之一，有利于保持进水造成的瞬间有机负荷，促进微生物胞外代谢产物的产生，加速污泥颗粒化进程。

以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明的内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，其特征如下：

1)反应器及介质：反应器的高度直径比为2～8∶1；接种絮状污泥采用常规污水二级生物处理活性污泥，浓度为2000-5000mg/L；进水为城市污水；

2)运行模式：所述序批式反应器在温度15～37℃下，采用A运行方式和B运行方式交替进行的运行模式，交替方式为：每完成5～15个A运行方式循环加入1个B运行方式循环，进行交替运行，并随着反应器中好氧颗粒污泥的形成、数量增加及粒径的增大，A运行方式循环数与B运行方式循环数的比值增大，直至反应器中污泥完全好氧颗粒化，B运行方式终止；

其中：

A运行方式为：进水-厌氧搅拌-好氧曝气-沉淀-排水-静置；

B运行方式为：进水-厌氧搅拌-沉淀-排水-好氧曝气-静置；

进水时间为5～20分钟；

厌氧搅拌时间为50～120分钟；

好氧曝气时间为120～300分钟，控制反应器内溶解氧浓度为1.5～5.0mg/L；

沉淀时间为10～30分钟；

排水时间为10～30分钟，排水体积交换率为60～80％；

静置时间为10～30分钟。

2.根据权利要求1所述的序批式反应器絮状污泥快速好氧颗粒化的方法，其特征在于所述进水采用反应器底端进水方式，且进水时间小于等于厌氧反应时间的三分之一。