CN104556362B - 一种好氧颗粒污泥的培养方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种好氧颗粒污泥的培养方法，步骤为：1、在序批式反应器中接种活性污泥；2、首先用硫酸调节待处理石化废水的pH值，然后将调节好pH值的石化废水泵入反应器中；3、通过反应器底部铺设的曝气装置进行曝气，使活性污泥和石化废水充分混合反应；4、停止曝气，静置实现泥水分离；5、由反应器的出水口排出一定量的水；步骤2至5在反应器中按周期反复进行。本发明所述的培养方法，采用石化废水进行好氧颗粒污泥的培养，培养出的好氧颗粒污泥具有耐盐性、抗冲击性、能承受高浓度的有机负荷，可以直接应用于高盐、高COD、强碱性石化废水的处理，克服了好氧颗粒污泥在石化废水处理中的瓶颈，进而扩大了好氧颗粒污泥技术的应用范围。

Description

一种好氧颗粒污泥的培养方法
技术领域
本发明涉及污水好氧生化处理技术领域，具体说是一种好氧颗粒污泥的培养方法。尤指适用于高盐、高COD、强碱性石化废水的好氧颗粒污泥的培养方法。
背景技术
好氧生化是目前普遍应用的污水生化处理技术，活性污泥是好氧生化的主体。但在石化废水的生化处理过程中，人们发现，传统活性污泥工艺往往有着污泥不易凝聚、沉降性差、出水悬浮物增多、处理效果下降的缺点。好氧颗粒污泥技术（Aerobic GranularSludge，AGS）是近几十年来发展起来的一种新型微生物自固定化技术，是在好氧污水处理系统中培养出来的颗粒状微生物自凝聚体。与传统活性污泥相比，好氧颗粒污泥因其结构紧密、沉降性能好、处理负荷高、抗冲击能力强等优点而具有良好的应用前景，日益成为高浓度有机废水、高含盐废水、有毒难降解有机废水生化处理工艺中的研究热点。
好氧颗粒污泥处理技术的关键在于好氧颗粒污泥的培养，然而，好氧颗粒污泥往往不容易形成，这就严重限制了该技术在实际中的应用。
现有技术中，中国专利CN102219297A公开了一种好氧颗粒污泥的快速培养方法，该方法是在序批式反应器中接种活性污泥，将污水通过反应器底部的进水口泵入反应器中，依次进行曝气-沉淀-排水，其中进水时间和排水时间范围在1-120min，沉淀时间0-15min，有机负荷高于1.5g/L d，步骤进水至步骤排水在反应器中按周期反复运行。该方法能在1-2周内实现好氧污泥的颗粒化。
中国专利CN102153192A公开了一种强化好氧颗粒污泥培养方法，该方法是在气提式间歇反应器（SBAR）的底部外侧安装对称的永磁铁，使反应器内部产生稳定的静态磁场，同时向SBAR反应器中投加絮状好氧活性污泥作为种泥，进行好氧颗粒污泥的培养，SBAR按进水-曝气-沉降-排水的方式运行，该方法能加速好氧颗粒污泥的形成，絮状活性污泥在3-4周的时间内能完全实现颗粒化。
中国专利CN101508485A公开了一种好氧颗粒污泥培养及其处理有机废水的系统及方法，该发明采用短周期SBR系统培养好氧颗粒污泥及处理有机废水，采用2.5h短周期SBR模式操作，每个周期包括进水、曝气、沉淀、排水4个阶段，其中，进水5min，进水的同时开始曝气，曝气132-144min，沉淀3-15min、排水3min，培养过程中投加碳酸氢盐调控系统的pH值。该方法可以快速培养出好氧颗粒污泥，并有很好的污水处理效果。
上述三项专利技术尽管均实现了好氧污泥的颗粒化，但是存在如下问题：
（1）试验废水均采用实验室配制污水，与实际废水有很大差别；
（2）试验废水均模拟生活污水进行配制，其中的有机物组成简单、浓度低、且易生化，这与石化废水的水质存在显著差异；
（3）试验废水中盐含量低，没有充分考虑盐度对好氧颗粒污泥形成的影响；
（4）均采用短周期SBR（2.5-6h）工艺培养好氧颗粒污泥，不符合石化废水的处理实际。
由此可见，针对石化废水的好氧颗粒污泥的培养，目前尚未形成有效的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种好氧颗粒污泥的培养方法，采用石化废水进行好氧颗粒污泥的培养，培养出的好氧颗粒污泥具有耐盐性、抗冲击性、能承受高浓度的有机负荷，可以直接应用于高盐、高COD、强碱性石化废水的处理，克服了好氧颗粒污泥在石化废水处理中的瓶颈，进而扩大了好氧颗粒污泥技术的应用范围。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、接种：在序批式反应器中接种活性污泥；
步骤2、进水：首先用硫酸调节待处理石化废水的pH值在8.0～9.0之间，然后将调节好pH值的石化废水通过序批式反应器底部的进水口泵入反应器中；
步骤3、曝气：通过反应器底部铺设的曝气装置进行曝气，使活性污泥和石化废水充分混合反应；
步骤4、沉淀：停止曝气，静置，实现泥水分离；
步骤5、排水：由反应器的出水口排出一定量的水；
其中，步骤2至步骤5在反应器中按周期反复进行。
在上述技术方案的基础上，步骤1中所述活性污泥选用石化废水好氧生化处理设施中具有良好活性的污泥。
在上述技术方案的基础上，步骤1中，接种活性污泥所用接种污水为经适当稀释后的待处理的石化废水，稀释后石化废水中COD浓度在1500-2000mg/L之间，接种后，序批式反应器中污泥浓度在5-8g/L之间。
在上述技术方案的基础上，为了满足好氧颗粒污泥生长需要，在步骤2中还需要向序批式反应器中投加一定量的营养盐和微量元素。
在上述技术方案的基础上，营养盐中的氮源选自氯化铵，磷酸盐选自磷酸二氢钾或磷酸二氢钠，所述氯化铵和磷酸盐的加入量为：生化进水COD：N：P的质量比为100：5：2-3。
在上述技术方案的基础上，所述微量元素包括：氯化铁10-30mg/L、硫酸镁10-50mg/L、硫酸锌1-3mg/L、氯化钴0.1-0.5mg/L、氯化锰0.1-0.3mg/L、氯化铝50-100ug/L、EDTA30-50ug/L、硼酸10-30ug/L和钼酸铵10-30ug/L。
在上述技术方案的基础上，在步骤3，连续曝气时间24-72h，维持序批式反应器中溶解氧浓度在3-4mg/L，pH值在7.0-8.5之间。
在上述技术方案的基础上，在步骤4，停止曝气后，静置15-30分钟，实现泥水分离。
在上述技术方案的基础上，在步骤5，通过实际检测废水COD浓度确定排水水量。
在上述技术方案的基础上，所述通过实际检测废水COD浓度确定排水水量的具体步骤为：
步骤2至步骤5按周期反复运行，在此运行期间，定期检测反应器内废水COD浓度的变化情况，当反应器内废水COD去除率>50%时，停止曝气，经静置沉淀后排水。
在上述技术方案的基础上，下一周期的进水量与上一周期的排水量相同，保持反应器中水量恒定。
在上述技术方案的基础上，根据石化废水原水COD浓度和反应器内COD的浓度以及下一周期COD浓度三者结合计算排水量。
在上述技术方案的基础上，从第二周期开始，逐渐提高反应器内COD的浓度，提高幅度为：本周期COD比上一周期COD浓度提高20-50%。
本发明所述的好氧颗粒污泥的培养方法，采用石化废水进行好氧颗粒污泥的培养，培养出的好氧颗粒污泥具有耐盐性、抗冲击性、能承受高浓度的有机负荷，可以直接应用于高盐、高COD、强碱性石化废水的处理，克服了好氧颗粒污泥在石化废水处理中的瓶颈，进而扩大了好氧颗粒污泥技术的应用范围。
附图说明
本发明有如下附图：
图1好氧颗粒污泥培养装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明所述的好氧颗粒污泥的培养方法，包括以下步骤：
步骤1、接种：在序批式反应器中接种活性污泥；
步骤2、进水：首先用硫酸调节待处理石化废水的pH值在8.0～9.0之间，然后将调节好pH值的石化废水通过序批式反应器底部的进水口泵入反应器（反应器为序批式反应器的简称）中；
步骤3、曝气：通过反应器底部铺设的曝气装置进行曝气，使活性污泥和石化废水充分混合反应；压缩空气通过管路送入曝气装置；
步骤4、沉淀：停止曝气，静置，实现泥水分离；
步骤5、排水：由反应器的出水口排出一定量的水；
其中，步骤2至步骤5在反应器中按周期反复进行。
本发明所述方法可在如图1所示的好氧颗粒污泥培养装置中进行。
在上述技术方案的基础上，步骤1中所述活性污泥选用石化废水好氧生化处理设施中具有良好活性的污泥，例如：二沉池的回流污泥、氧化沟的污泥等。
在上述技术方案的基础上，步骤1中，接种活性污泥所用接种污水为经适当稀释后的待处理的石化废水，稀释后石化废水中COD浓度在1500-2000mg/L之间，接种后，序批式反应器中污泥浓度在5-8g/L之间。
在上述技术方案的基础上，为了满足好氧颗粒污泥生长需要，在步骤2中还需要向序批式反应器中投加一定量的营养盐和微量元素，其中：
营养盐中的氮源选自氯化铵，磷酸盐选自磷酸二氢钾或磷酸二氢钠，所述氯化铵和磷酸盐的加入量为：生化进水COD：N：P的质量比为100：5：2-3；
所述微量元素包括：氯化铁10-30mg/L、硫酸镁10-50mg/L、硫酸锌1-3mg/L、氯化钴0.1-0.5mg/L、氯化锰0.1-0.3mg/L、氯化铝50-100ug/L、EDTA30-50ug/L、硼酸10-30ug/L和钼酸铵10-30ug/L。
在上述技术方案的基础上，在步骤3，连续曝气时间24-72h，维持序批式反应器中溶解氧浓度在3-4mg/L，pH值在7.0-8.5之间。
溶解氧的维持通过调整曝气量，pH值通过酸碱调节，采用现有技术实现即可。
在上述技术方案的基础上，在步骤4，停止曝气后，静置15-30分钟，实现泥水分离。
在上述技术方案的基础上，在步骤5，通过实际检测废水COD浓度确定排水水量。
在上述技术方案的基础上，所述通过实际检测废水COD浓度确定排水水量的具体步骤为：
步骤2至步骤5按周期反复运行（“进水-曝气-沉淀-排水”为一个周期，参见前述），在此运行期间，定期检测（例如：每隔24小时取样一次）反应器内废水COD浓度的变化情况，当反应器内废水COD去除率>50%时，停止曝气，经静置沉淀后排水。
其中，下一周期的进水量与上一周期的排水量相同，保持反应器中水量恒定。
在上述技术方案的基础上，第一周期进水为用于接种活性污泥的接种污水，如前所述，其为经适当稀释后的待处理的石化废水；
从第二周期开始，进水是石化废水原水，不加稀释，该废水的COD浓度已知；
从第二周期开始，逐渐提高反应器内COD的浓度，提高幅度为：本周期COD比上一周期COD浓度提高20-50%。
本发明根据石化废水原水（未稀释的石化废水）COD浓度和反应器内COD的浓度以及下一周期COD浓度三者结合计算排水量。
举例说明：
比如：石化废水原水COD：3000mg/L,反应器容积5L，第一周期开始时反应器内COD为2000mg/L，当COD降低到1000mg/L,就可以排水。排水水量计算如下：设定第二周期开始反应器内COD为2500mg/L，排水体积为Q，那么，有：3000*Q+1000*（5-Q）=2500*5，计算结果：Q=3.7L。
本发明所述好氧颗粒污泥的培养方法，具有以下特点：
（1）采用较长周期操作序批式反应器培养好氧颗粒污泥，增加了污水在反应器中的停留时间，使污泥能够与污水充分接触，既有利于污泥的驯化，又有利于污染物的降解。
（2）以实际污水作为进水，在较高有机物浓度（COD浓度在1500-3500mg/L，此为从好氧颗粒污泥培养开始至培养完成后所处理实际污水中COD的浓度）的情形下开展好氧颗粒污泥培养的，并通过逐步增加进水量来增大培养体系的有机负荷，从而使培养出的好氧颗粒污泥与实际污水有很好的适应性，有利于实际污水的处理。
（3）通过检测反应器内污水COD浓度的变化情况来调整反应器的进水和排水水量，不仅能够真实地反映反应器内污水的处理情况，也能反映反应器内污泥的生长情况。
以下为本发明的实施例
试验准备：
活性污泥取自某石化废水处理厂二沉池回流污泥泵房。
试验污水取自某石化企业乙烯废碱液湿式氧化车间出水，即经湿式氧化处理后的乙烯废碱液，其主要水质特征如下：pH值：13.22，总溶解性固体：34850mg/L,电导：37200us/cm，COD：3717mg/L，Na+：8963.5mg/L，SO4 2-：9465.6mg/L，SO3 2-：209.3mg/L，S2O3 2-：4554.3mg/L。
试验装置：序批式反应器采用有机玻璃管，有效容积为5L，直径为80mm，高1000mm。反应器采用上向流设计，底部设有穿孔布气板，空气由压缩机经穿孔布气板由底部进入。
好氧颗粒污泥的培养：
1、接种。将培养驯化好的活性污泥（泥水混合物）2.5L投加至序批式反应器中。
2、进水。取2.0L乙烯废碱液，用硫酸调节pH值至8.0-9.0之间，与0.5L自来水混合后通过序批式反应器底部的进水口泵入反应器中。由于乙烯废碱液属贫营养废水，所以，需要向反应器中投加适量的氮磷营养盐及微量元素，其中，氮源为氯化铵，磷酸盐为磷酸二氢钾，氯化铵和磷酸二氢钾的加入量为：进水COD：N：P的质量比为100：5：2。微量元素包括：氯化铁（20mg/L）、硫酸镁（20mg/L）、硫酸锌（2mg/L）、氯化钴（0.3mg/L）、氯化锰（0.1mg/L）、氯化铝（50ug/L）、EDTA（30ug/L）、硼酸（15ug/L）、钼酸铵（20ug/L）。
3、曝气。通过反应器底部铺设的曝气装置进行曝气，待污泥和污水充分混合后，测定反应器内废水初始COD浓度。连续曝气时间24-72h，维持反应器中溶解氧浓度在3-4mg/L之间。
4、沉淀。停止曝气，静置15分钟，实现泥水分离。
5、排水。由出水口排出一定量的水。测定出水COD浓度。
步骤2至步骤5按周期反复运行。期间，定期检测反应器内COD浓度的变化情况，待反应器内废水COD去除率>50%时，开始排水，其中，下一周期的进水量与上一周期的排水量相当，以保持反应器中水量恒定。表1为好氧颗粒污泥培养过程中的部分运行参数。
表1好氧颗粒污泥培养过程中的部分运行参数
试验过程中，随着培养时间的延长，普通活性污泥开始凝聚成细小而不规则的颗粒污泥初体，连续培养4-5天后，反应器中开始有小米粒状的微小颗粒出现，污泥的颜色为黄褐色，形态由普通活性污泥向颗粒化转变。在随后的时间内，颗粒污泥不断出现、长大。沉降性能继续改善，体积、质量也不断增大，到运行10天后，反应器内以沉降性能较好的絮状和部分颗粒污泥为主。反应器连续运行2-3周后，普通活性污泥几乎完全实现了颗粒化。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、接种：在序批式反应器中接种活性污泥；
接种活性污泥所用接种污水为经适当稀释后的待处理的石化废水，稀释后石化废水中COD浓度在1500-2000mg/L之间，接种后，序批式反应器中污泥浓度在5-8g/L之间；
步骤2、进水：首先用硫酸调节待处理石化废水的pH值在8.0～9.0之间，然后将调节好pH值的石化废水通过序批式反应器底部的进水口泵入反应器中；
为了满足好氧颗粒污泥生长需要，还需要向序批式反应器中投加一定量的营养盐和微量元素；
所述微量元素包括：氯化铁10-30mg/L、硫酸镁10-50mg/L、硫酸锌1-3mg/L、氯化钴0.1-0.5mg/L、氯化锰0.1-0.3mg/L、氯化铝50-100ug/L、EDTA30-50ug/L、硼酸10-30ug/L和钼酸铵10-30ug/L；
步骤3、曝气：通过反应器底部铺设的曝气装置进行曝气，使活性污泥和石化废水充分混合反应；
连续曝气时间24-72h，维持序批式反应器中溶解氧浓度在3-4mg/L，pH值在7.0-8.5之间；
步骤4、沉淀：停止曝气，静置，实现泥水分离；
停止曝气后，静置15-30分钟，实现泥水分离；
步骤5、排水：由反应器的出水口排出一定量的水，通过实际检测废水COD浓度确定排水水量；
其中，步骤2至步骤5在反应器中按周期反复进行。
2.如权利要求1所述的好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于：步骤1中所述活性污泥选用石化废水好氧生化处理设施中具有良好活性的污泥。
3.如权利要求1所述的好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于：营养盐中的氮源选自氯化铵，磷酸盐选自磷酸二氢钾或磷酸二氢钠，所述氯化铵和磷酸盐的加入量为：生化进水COD：N：P的质量比为100：5：2-3。
4.如权利要求1所述的好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于：所述通过实际检测废水COD浓度确定排水水量的具体步骤为：
步骤2至步骤5按周期反复运行，在此运行期间，定期检测反应器内废水COD浓度的变化情况，当反应器内废水COD去除率>50％时，停止曝气，经静置沉淀后排水。
5.如权利要求1所述的好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于：下一周期的进水量与上一周期的排水量相同，保持反应器中水量恒定。
6.如权利要求1所述的好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于：根据石化废水原水COD浓度和反应器内COD的浓度以及下一周期COD浓度三者结合计算排水量。
7.如权利要求6所述的好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于：从第二周期开始，逐渐提高反应器内COD的浓度，提高幅度为：本周期COD比上一周期COD浓度提高20-50％。
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