CN104445614B - 一种有效控制低氧条件下以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的装置及方法 - Google Patents

一种有效控制低氧条件下以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种有效控制低氧条件下以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的装置及方法，属于污水生物处理领域。装置主体A/O反应器V(缺氧区)：V(好氧区)＝1:1.5～1.2.0，缺氧区均分为至少2格，好氧区均分为至少5。生活污水首先进入缺氧区，其次进入好氧区，再由好氧区最后一格室进入二沉池进行泥水分离，最后上清液排出；二沉池沉淀污泥回流至缺氧1格室，回流比为80％～120％，硝化液由好氧区最后一格室回流至缺氧1格室，回流比为130％～170％。本发明通过调整水流流式及提高溶解氧使以H.hydrossis为优势丝状菌的污泥恶性膨胀问题得到了有效控制，避免了系统污泥流失，维持了系统的正常运行。

Description

一种有效控制低氧条件下以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的装置及方法
技术领域
本发明属于污水生物处理领域，提供一种有效控制低氧条件下以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的装置及方法，为各实际污水处理厂提污泥膨胀的控制方案。
背景技术
目前，由于具有节约资源及成本的优势，我国大多数污水处理厂都采用活性污泥法处理污水，然而活性污泥膨胀是活性污泥处理法中经常出现的一种现象，当污泥膨胀发生时，污泥的沉降和压缩性能变差，污泥流失严重，最终导致系统崩溃。活性污泥膨胀大体分为丝状菌污泥膨胀和非丝状菌污泥膨胀两种类型。且大多数污泥膨胀问题是由丝状微生物过度增殖引起的，并逐渐成为制约脱氮效果的一个重要难题，已经严重影响了城市污水处理厂脱氮工艺的运行。因此如何有效经济地控制丝状菌污泥膨胀，一直是我国水处理方面的重点和难点。
然而目前国内外对于丝状菌领域相关研究主要集中于丝状菌与絮体形成菌竞争生长条件方面，缺乏针对丝状菌微生物学菌群特征及迁移过程的研究，对于丝状菌污泥膨胀采用投加药剂的控制方法不仅会增加治理成本，也会对系统中菌群结构造成影响，严重的还会引起污泥活性受抑制，系统处理效果下降。其他生物生物选择器(如缺氧选择器、厌氧选择器、好氧选择器等)虽然对一部分丝状菌污泥膨胀效果较好，但是缺乏针对性，治理过程中往往造成不必要的资源浪费。
因此，开发针对特定优势丝状菌的有效控制方法十分必要，明确发生膨胀的系统优势菌种，充分考察相关特定菌种的微生物学生长机理、生理特性，在此基础上针对其生理特性提出抑制其优势丝状菌增殖的控制方法，从而实现对污泥膨胀的有效防治。
发明内容
针对上述研究的不足之处，本发明提供一种装置及方法，主要针对以H.hydrossis为优势丝状菌的低氧污泥膨胀问题，提供准确有效的控制方法，以避免系统中的污泥流失，达到维持系统稳定运行的目的。
为实现上述目的，本发明提供有效控制低氧条件以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的装置：反应器主体为A/O反应器，V(缺氧区)：V(好氧区)＝1:1.5～1.2.0(优选1：1.75)，缺氧区均分为至少2格(优选2格)，每格各安装1套搅拌装置，好氧区均分为至少5格(优选5格)，每格各安装1套搅拌及曝气装置；生活污水首先依次进入缺氧区，即依次进入缺氧第一格然后至多格，为防止返混，缺氧区最后一格与好氧区第一格之间完全密闭，缺氧区最后一格液位高于好氧区第一格(优选2cm)，混合液通过溢流进入好氧区第一格，从好氧区第一格依次进入好氧区其他各格室，混合液在各格室之间呈波浪式流动，然后由好氧区最后一格室与二沉池连接，好氧区最后一格室同时还与缺氧区第一格连接，二沉池的下端与缺氧区第一格连接，同时连接剩余污泥排出管，最后二沉池上清液排出；
本发明同时还提供一种针对以H.hydrossis为优势丝状菌的低氧污泥膨胀控制方法，包括以下步骤：
(1)首先在保持好氧区总体积不变的情况下将系统一般好氧区3格增加为5格或多格，并采用pH计、溶解氧探头、温度计及其他常规检测手段实时检测保证系统其他运行条件如下：MLSS维持在2000～3500mg/L,平均温度为22～30℃(优选26℃)，pH为污水本身的pH值(不需特别调配)，有机负荷为0.25～0.31(优选0.28)kgCOD/(kgMLSS·d)，V(缺氧区)：V(好氧区)＝1:1.5～1.2.0(优选1：1.75)，缺氧区水力停留时间为2.8～3.2h(优选3.04h)，二沉池沉淀污泥回流至缺氧区第一格室的污泥回流比80％～120％(优选100％)，硝化液由好氧区最后一格室回流至缺氧区第一格室的内回流比130％～170％(优选150％)，好氧区溶解氧平均为0.3～0.8mg/L(优选0.5mg/L)，污泥龄为25～30d(优选28d)，污泥相比于之前污泥膨胀状态，好氧区格室数目的增加，使水流流态更接近于推流流态，减弱了系统中丝状菌(荧光原位杂交技术鉴定H.hydrosis丝状菌为优势菌)的竞争优势，使系统的平均SVI值由150ml/g以上(膨胀状态下，本发明尤其适用于SVI值200～800ml/g)有所降低，二沉池污泥沉降性能得到了改善。如果系统SVI值达到150ml/g以下控制结束，如果没有须进入控制第二阶段。
(2)第二阶段：通过调节好氧区各格室曝气量，将好氧区各个格室溶解氧提高为0.8～1.5mg/L(优选1mg/L)，使得第二阶段的溶解氧高于第一阶段，步骤(1)即为第一阶段，进一步抑制H.hydrosis等丝状菌的过度增殖，在此过程中密切关注系统中SVI值及污泥菌群的变化情况，系统的平均SVI值有所降低，同时由于硝化反硝化作用，总氮的去除率得到了较大的提高，最终使出水中氨氮、总氮和COD各指标平均值达到国家一级A标准；如果系统SVI值达到150ml/g以下控制结束，如果没有须进入控制第三阶段；
(3)第三阶段：通过系统各指标的分析，为进一步提高污泥的沉降性能，继续提高好氧区各格室溶解氧为1.5mg/L及以上(优选2mg/L)，使得第三阶段的溶解氧高于第二阶段，实时检测系统中污泥沉降性能，最终污泥的SVI值稳定在150mL/g以下运行并长期维持，污泥膨胀状态得到了长期有效的控制。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的控制装置及方法，在不添加任何化学药剂的情况下，达到了对此类污泥膨胀长期有效的控制目的，节约了化学药剂的投加成本。
(2)此污泥膨胀的控制装置及方法采用原位控制，不需要将膨胀污泥转移到其他处理工艺及反应器中进行，且不需要额外设置选择器，节省了多余的处理环节及施工过程，仅通过增加格室数目及提高溶解氧进行控制，控制手段简便易行。
(3)此污泥膨胀的控制装置及方法是前期分析特定优势丝状菌(H.hydrossis丝状菌)生理学特性基础上开发的，针对性强且效果显著，是一种专门针对H.hydrossis优势丝状菌污泥膨胀的长期有效控制方案。
(4)本发明可以根据污泥膨胀程度进行控制，高度膨胀污泥更能体现控制效果，并且在过程中出水能达到国家A级标准。
附图说明
图1为本发明装置部分的结构图；
图1中主要符号说明如下：
1-原水箱2-蠕动泵3-搅拌器
4-DO、pH及温度探头5-多参数检测仪6-曝气泵
7-曝气头8-二沉池9-进水管
10-缺氧区液位11-好氧区液位12-内回流管
13-污泥回流管14-出水管15剩余污泥。
图2为本发明实施例1膨胀污泥控制前后H.hydrossis优势丝状菌FISH检测图片(1000倍)；
a为污泥膨胀状态下图片，b为污泥膨胀有效控制后图片；
图3为本发明实施例1污泥膨胀控制过程各阶段系统SVI值变化图；
图4为本发明污泥膨胀过程控制图。
具体实施方式
下面结合附图和具体控制实施方法对本发明作进一步详细说明，但本发明并不限于以下实施例。
所用装置如图1所示，提供一种以H.hydrossis为优势丝状菌的低氧污泥膨胀问题的控制装置及方法，以避免系统中的污泥流失，达到维持系统稳定运行的目的。该装置包括：进水箱(污水取自实际家属小区生活污水)、A/O主体反应器、二沉池(23L，采用中心管进水，周边溢流出水)三大部分。其中核心部分为A/O主体反应器，反应器总体积为57L(可扩大或缩小),V(缺氧区)：V(好氧区)＝1：1.75，其中缺氧区均分为2格，每格各安装1套搅拌装置。好氧区均分为5格，每格各安装1套搅拌及曝气装置。其运行过程如下：
(1)水箱中生活污水由蠕动泵控制恒定流速进入缺氧区(从缺氧1格室中部进入缺氧区1格室)
(2)二沉池沉淀污泥通过底部管路由蠕动泵控制流速(污泥回流比优选100％)回流至缺氧区1格室，补充系统污泥量，维持系统中恒定的污泥浓度。
(3)硝化液由好氧区最后一个格室由蠕动泵控制流速(内回流比优选150％)回流至缺氧1格室，氨氮经过好氧区充分的硝化作用转变为硝态氮，由好氧区回流至缺氧区进行反硝化，达到脱氮的效果。
(4)生活污水与回流污泥及回流硝化液在缺氧区1格室充分混合后，由缺氧区1格室底部进入缺氧区2格室或多格室，使水流流动呈波浪式
(5)为防止返混，缺氧区最后一格与好氧区1格完全密闭，缺氧区液位高于好氧区(优选2cm)，混合液通过溢流进入好氧区1格室
(6)随后混合液呈波浪式流动(为使混合液混合均匀完全)再依次进入好氧2至后续格室
(7)最后混合液由好氧最后一格室溢流进入二沉池进行泥水分离，上清液排出，污泥进行沉淀，一部分作为剩余污泥排出，一部分进行污泥回流。
本发明的污泥膨胀控制方法包括以下步骤(图4所示)：
(1)将污泥膨胀系统好氧区3格增加为5格，控制系统其他运行条件如下：MLSS维持在2000～3500mg/L,系统平均温度优选26℃，pH值为系统本身的，有机负荷为0.28kgCOD/(kgMLSS·d)，缺氧区水力停留时间为3.04h，污泥回流比100％，内回流比150％，好氧区溶解氧保持为0.5mg/L，污泥龄为28d。污泥相比于之前污泥膨胀状态，好氧区格室数目的增加，使水流流态更接近于推流流态，减弱了系统中丝状菌(荧光原位杂交技术鉴定H.hydrosis丝状菌为优势菌)的竞争优势，使系统的平均SVI值由500ml/g(150ml/g以上即为膨胀状态)降低为350ml/g，二沉池污泥沉降性能得到了改善。且在此过程中，系统出水氨氮、总氮和COD平均值26.43、32.04和49.25mg/L，此阶段系统的氨氮、总氮和COD平均去除率为65.82％、58.97％和81.42％。
(2)为使系统污泥沉降性能得到进一步提升，将好氧区各个格室溶解氧提高为1mg/L，进一步抑制H.hydrosis等丝状菌的过度增殖，在此过程中密切关注系统中SVI值及污泥菌群的变化情况。实践证明：由于硝化反硝化作用，总氮的去除率得到了较大的提高，此阶段后期系统出水氨氮几乎为0，总氮和COD平均值为10.99和38.96mg/L，此阶段系统的总氮和COD平均去除率为84.52％和81.85％，出水中氨氮、总氮和COD各指标平均值达到国家一级A标准。同时此阶段系统的平均SVI值降低为315ml/g。
(3)通过系统各指标的分析，为进一步提高污泥的沉降性能，继续提高好氧区各格室溶解氧为2mg/L，实时检测系统中污泥沉降性能，最终污泥的SVI值降低(低于150mL/g)，后期运行中一直处于稳定的下降期并长达一个月，污泥膨胀状态得到了长期有效的控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
对比例
各参数与上述实施例1基本相同，不同的是V(缺氧区)：V(好氧区)＝1:2.60，缺氧区的HRT2.33h，在第二阶段溶解氧2mg/L左右运行条件下，总氮平均去除率为49.48％，COD平均去除率为82.03％，所以上述实施例1相比对比例第二阶段的总氮去除率提高了14.11％，COD平均去除率提高了6.34％。

Claims (6)

1.一种有效控制低氧条件以H.hydrossis为优势丝状菌污泥膨胀的装置，其特征在于，反应器主体为A/O反应器，V(缺氧区)：V(好氧区)＝1:1.5～1:2.0，缺氧区均分为至少2格，每格各安装1套搅拌装置，好氧区均分为至少5格，每格各安装1套搅拌及曝气装置；生活污水首先依次进入缺氧区，即依次进入缺氧第一格然后至多格，为防止返混，缺氧区最后一格与好氧区第一格之间完全密闭，缺氧区最后一格液位高于好氧区第一格2cm，混合液通过溢流进入好氧区第一格，从好氧区第一格依次进入好氧区其他各格室，混合液在各格室之间呈波浪式流动，然后由好氧区最后一格室与二沉池连接，好氧区最后一格室同时还与缺氧区第一格连接，二沉池的下端与缺氧区第一格连接，同时连接剩余污泥排出管，最后二沉池上清液排出。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，V(缺氧区)：V(好氧区)＝1：1.75，缺氧区均分为2格，好氧区均分为5格。
3.利用权利要求1或2的装置对以H.hydrossis为优势丝状菌的低氧污泥膨胀控制方法，包括以下步骤：
(1)采用pH计、溶解氧探头、温度计及其他常规检测手段实时检测并保证系统其他运行条件如下：MLSS维持在2000～3500mg/L,平均温度为22～30℃，pH为污水本身的pH值，有机负荷为0.25～0.31kgCOD/(kgMLSS·d)，缺氧区水力停留时间为2.8～3.2h，二沉池沉淀污泥回流至缺氧区第一格室的污泥回流比80％～120％，硝化液由好氧区最后一格室回流至缺氧区第一格室的内回流比为130％～170％，好氧区溶解氧平均为0.3～0.8mg/L，污泥龄为25～30d；如果系统SVI值达到150ml/g以下控制结束，如果没有须进入控制第二阶段；
(2)第二阶段：通过调节好氧区各格室曝气量，将好氧区各个格室溶解氧提高为0.8～1.5mg/L，使得第二阶段的溶解氧高于第一阶段，步骤(1)即为第一阶段，进一步抑制H.hydrosis丝状菌的过度增殖，在此过程中密切关注系统中SVI值及污泥菌群的变化情况，系统的平均SVI值有所降低，同时由于硝化反硝化作用，总氮的去除率得到了较大的提高；如果系统SVI值达到150ml/g以下控制结束，如果没有须进入控制第三阶段；
(3)第三阶段：通过系统各指标的分析，为进一步提高污泥的沉降性能，继续提高好氧区各格室溶解氧为1.5mg/L及以上，使得第三阶段的溶解氧高于第二阶段，实时检测系统中污泥沉降性能，最终污泥的SVI值稳定在150mL/g以下运行并长期维持，污泥膨胀状态得到了长期有效的控制。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，V(缺氧区)：V(好氧区)＝1：1.75。
5.按照权利要求3或4的方法，其特征在于，步骤(1)平均温度为26℃；有机负荷为0.28kgCOD/(kgMLSS·d)；缺氧区水力停留时间为3.04h；二沉池沉淀污泥回流至缺氧区第一格室的污泥回流比100％；硝化液由好氧区最后一格室回流至缺氧区第一格室的内回流比150％；好氧区溶解氧平均为0.5mg/L；污泥龄为28d。
6.按照权利要求5的方法，其特征在于，步骤(2)将好氧区各个格室溶解氧提高为1mg/L时，最终使出水中氨氮、总氮和COD各指标平均值达到国家一级A标准。
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