CN105585126A - 一种在sbr反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法 - Google Patents

一种在sbr反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法 Download PDF

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Abstract

一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，属于污水处理领域。包括以下步骤：接种污泥于SBR反应器中；驯化污泥；以交替曝气的方式运行SBR反应器，运行总周期T＝4h，进水时间2min，反应时间为3h，静沉时间为55min，排水时间为3min；在整个反应时间内，以缺好氧时间比2:1来进行交替曝气进行反应，即先缺氧20min，然后曝气10min的方式依次交替进行，并在此期间持续搅拌，直至反应结束；然后重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期，最终使污泥的SVI值长期维持在150～250mL/g之间，脱氮效率维持在85％以上，即达成目标。

Description

一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法。
背景技术
活性污泥膨胀是活性污泥系统运行管理与控制中一直困扰人们的最棘手的问题之一。污泥膨胀是指活性污泥质量变轻、膨大、沉降性能恶化，在二沉池不能完成正常的泥水分离，污泥容积指数(SVI)值异常增高的现象。污泥微膨胀作为从实际工程中发现的新现象，因其能改善出水水质并节约能耗而备受关注。活性污泥微膨胀是调整系统运行，人为地促使丝状菌适量生长，调节其余参数在正常的范围内，并控制丝状菌增殖程度不影响沉淀池中的泥水分离。由于丝状菌延长的菌丝和较大的比表面积，具有较强的降解低浓度底物的能力，且能够形成网状污泥，更好地网捕水中细小的悬浮物.与正常溶解氧控制条件下的出水相比，不仅提高了对悬浮物的去除能力、得到更清澈的出水，同时由于大大节约了供氧量，从而也达到节能的目的。主要区别在于污泥微膨胀是由单一的低溶解氧，引发的膨胀程度轻微，SVI能维持在一定范围内(150～250mL/g)二者最大的区别在于由低溶解氧引起的污泥微膨胀意味着污水的节能处理。
由于城市污水处理是能源密集型行业之一，电费约占常规运行成本(包括折旧费等)的三分之一。污水生物处理系统中的曝气电耗占全厂总电耗的50％～60％[3]。而生物脱氮过程中的运行费用很大程度上与溶解氧和有机物有关。污水脱氮作为水污染控制的一项重要内容已被广泛纳入到污水处理工程中。目前普遍采用的生物脱氮技术是借助硝化菌和反硝化菌的生理功能，将污水中各种形态的氮元素最终转化为气态氮。当系统处于低溶解氧污泥微膨胀状态下，依然可以获得较好的出水水质，因此，系统可大大节约曝气能耗，符合当前中国节能减排的总体趋势。
污泥微膨胀和生物脱氮可以同一条件下发生，具有节能的特点。但是据研究表明，在低溶解氧的条件下，污水中的氨氮氧化速率会受到一定的影响。因此，并且有良好的脱氮效率。郭建华等人在A/O反应器中成功验证了低氧微膨胀节能理论与方法，SVI值能稳定维持在150～230mL/g之间，COD和总氮去除率略有升高，分别为86％和63％，氨氮去除率略有下降，平均为70％。王淑莹等人用缺氧/好氧工艺(A/O)处理实际生活污水，发现溶解氧浓度控制在0.5～0.7mg/L下，微膨胀可长期维持稳定，并且此过程中曝气量节约了60％。急速降温、减少底物浓度梯度、取消缺氧段可以使微膨胀状态恶化。即便是污泥微膨胀有如此多的好处，依然没有攻克的难点是如何稳定维持污泥微膨胀，研究活性污泥微膨胀节能方法具体实施的有关参数和稳定维持的控制策略并提高脱氮效率，建立可靠的能及时预防和解决污泥膨胀兼稳定维持污泥微膨胀将是今后研究的重点。
活性污泥膨胀是活性污泥系统运行管理与控制中一直困扰人们的最棘手的问题之一。污泥膨胀是指活性污泥质量变轻、膨大、沉降性能恶化，在二沉池不能完成正常的泥水分离，污泥容积指数(SVI)值异常增高的现象。丝状菌污泥膨胀问题都时有发生，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，对于污泥膨胀问题的研究显得尤为重要。
由于城市污水处理是能源密集型行业之一，电费约占常规运行成本(包括折旧费等)的三分之一。污水生物处理系统中的曝气电耗占全厂总电耗的50％～60％[3]。而生物脱氮过程中的运行费用很大程度上与溶解氧和有机物有关。
污泥微膨胀作为从实际工程中发现的新现象，因其能改善出水水质并节约能耗而备受关注。同时，生物脱氮工艺技术，尤其是交替运行模式对于节省能耗和碳源具有重要意义。污泥微膨胀和生物脱氮可以同一条件下发生，具有节能的特点。即便是污泥微膨胀有如此多的好处，但是依然没有攻克的难点是如何稳定维持污泥微膨胀，并且有良好的脱氮效果。
发明内容
为了维持稳定的污泥微膨胀，并使微膨胀的污泥依然有良好的脱氮效果，本发明提出了一种新的维持稳定污泥微膨胀及良好的脱氮效率的方法。该方法简单易操作，节约能耗，整个工艺的脱氮效率可达85％以上，而且能够维持反应器长期处于微膨胀的状态下稳定运行。
一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，包括如下步骤：
(1)接种污泥于SBR反应器中。
(2)驯化污泥。
(3)以交替曝气的方式运行SBR反应器，运行总周期T＝4h，进水时间2min，反应时间为3h，静沉时间为55min，排水时间为3min；在整个反应时间内，以缺好氧时间比2:1来进行交替曝气进行反应，即先缺氧20min，然后曝气10min的方式依次交替进行，并在此期间持续搅拌，直至反应结束；
然后重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期，最终使污泥的SVI值长期维持在150～250mL/g之间，脱氮效率维持在85％以上，即达成目标。
作为优选，步骤(2)采用乙酸钠为碳源的人工合成废水，进水氨氮浓度为40～90mg/L,碳氮比为0.5～4，进行污泥驯化。
作为优选，步骤(3)反应器的温度为20-30℃(优选25℃)，反应的pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L。
作为优选，驯化污泥时，反应器的接种污泥为城市污水处理厂的好氧活性污泥，接种量为生物反应器有效容积的20％～30％，接种后的污泥浓度为1.2～1.5g/L。
作为优选，步骤(3)运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min，即从反应开始先缺氧20min，再曝气10min，直至反应180min结束，总好氧时间为1h，总缺氧时间为2h；沉淀55min之后，进行排水。
本发明一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果方法的具体步骤如下：
(1)在SBR反应器中接种污泥为城市污水处理厂的好氧活性污泥，接种量为生物反应器有效容积的20％～30％，接种后的污泥浓度为1.2～1.5g/L；
(2)采用以乙酸钠为碳源的人工合成废水，进水氨氮浓度为40～90mg/L，碳氮比为0.5～4。在反应器运行过程中温度一直保持在20-30℃(优选25℃)，pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L；
(3)驯化污泥时，运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min，采用交替曝气的方式，缺好氧时间比为2:1，即从反应开始先进行缺氧20min，然后曝气10min，然后按照上述依次进行缺氧、曝气、缺氧、曝气操作直至反应180min，期间一直进行搅拌；然后沉淀55min之后，进行排水。
重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期，最终使污泥的SVI值长期维持在150～250mL/g之间，脱氮效率维持在85％以上，污泥有良好的脱氮效果，即达成目标。
本发明提出了一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，降低了维持污泥微膨胀的难度，节约了能源，并优化了微膨胀条件下的脱氮效果，系统具有脱氮效率高，能源利用率好，污泥微膨胀能稳定维持，出水清澈等优点。
附图说明
图1为实施例1的脱氮效率与SVI值随时间变化图；
图2为实施例1的革兰氏染色图；
图3为实施例1的纳氏染色图；
图4为实施例2的脱氮效率与SVI值随时间变图；
图5为实施例2的革兰氏染色图；
图6为实施例2的纳氏染色图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
1.以人工配置的合成废水作为进水，进水COD/N为3.5～4。
人工配水单：
微量元素配药方案：
进水氨氮浓度为40～90mg/L,碳氮比为3.5～4。在反应器运行过程中温度一直保持在25℃左右，pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L。
驯化污泥时，运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min；采用交替曝气的方式，缺好氧时间比为2:1，即从反应开始先进行缺氧20min，然后曝气10min，然后按照上述依次进行缺氧、曝气、缺氧、曝气操作直至反应180min，在此期间一直搅拌，沉淀55min之后，进行排水；然后重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期，最终使污泥的SVI值长期维持在150～250mL/g之间，脱氮效率维持在85％以上，即达成目标。
运行稳定后，污泥的SVI值维持在150～250之间，长达三个月以上，脱氮效率的平均值达到90％以上。
实施例2
以人工配置的合成废水作为进水，进水COD/N为0.5～1.5。
人工配水单：
微量元素配药方案：
进水氨氮浓度为40～90mg/L,碳氮比为0.5～1.5。在反应器运行过程中温度一直保持在25℃左右，pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L。驯化污泥时，运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min，在整个运行周期内，以缺好氧时间2:1来进行交替曝气，即先缺氧20min，然后曝气10min的方式交替进行，直至运行结束，并在此期间持续搅拌。期间一直进行搅拌，沉淀55min之后，进行排水。然后重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期，最终使污泥的SVI值长期维持在150～250mL/g之间，脱氮效率维持在85％以上，即达成目标。
运行稳定后，污泥的SVI值维持在150～250之间，长达三个月以上，脱氮效率的平均值达到85％以上。
对比例3
以人工配置的合成废水作为进水，进水COD/N为3.5～4。
人工配水单：
微量元素配药方案：
进水氨氮浓度为40～90mg/L,碳氮比为3.5～4。在反应器运行过程中温度一直保持在25℃左右，pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L。
驯化污泥时，运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min；采用交替曝气的方式，缺好氧时间比为1:1，即从反应开始先进行缺氧10min，然后曝气10min，然后按照上述依次进行缺氧、曝气、缺氧、曝气操作直至反应180min，在此期间一直搅拌，沉淀55min之后，进行排水；然后重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期。
结果发现，无法稳定的维持污泥微膨胀状态，SVI值很快就突破了300且一直上升长期处于污泥膨胀状态，导致污泥流失，脱氮效率只有50％～60％。
对比例4
以人工配置的合成废水作为进水，进水COD/N为0.5～1.5。
人工配水单：
微量元素配药方案：
进水氨氮浓度为40～90mg/L,碳氮比为0.5～1.5。在反应器运行过程中温度一直保持在25℃左右，pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L。驯化污泥时，运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min，在整个运行周期内，以缺好氧时间1:1来进行交替曝气，即先缺氧10min，然后曝气10min的方式交替进行，直至运行结束，并在此期间持续搅拌。期间一直进行搅拌，沉淀55min之后，进行排水。然后重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期。
结果发现，无法稳定的维持污泥微膨胀状态，SVI值很快就突破了300且一直上升且长期处于污泥膨胀状态，导致污泥流失，脱氮效率只有40％～50％。

Claims (6)

1.一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，包括如下步骤：
(1)接种污泥于SBR反应器中；
(2)驯化污泥；
(3)以交替曝气的方式运行SBR反应器，运行总周期T＝4h，进水时间2min，反应时间为3h，静沉时间为55min，排水时间为3min；在整个反应时间内，以缺好氧时间比2:1来进行交替曝气进行反应，即先缺氧20min，然后曝气10min的方式依次交替进行，并在此期间持续搅拌，直至反应结束；
然后重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期，最终使污泥的SVI值长期维持在150～250mL/g之间，脱氮效率维持在85％以上，即达成目标。
2.按照权利要求1所述的一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，其特征在于，步骤(2)采用乙酸钠为碳源的人工合成废水，进水氨氮浓度为40～90mg/L,碳氮比为0.5～4，进行污泥驯化。
3.按照权利要求1所述的一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，其特征在于，步骤(3)反应器的温度为20-30℃，反应的pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L。
4.按照权利要求1所述的一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，其特征在于，驯化污泥时，反应器的接种污泥为城市污水处理厂的好氧活性污泥，接种量为生物反应器有效容积的20％～30％，接种后的污泥浓度为1.2～1.5g/L。
5.按照权利要求1所述的一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果的方法，其特征在于，作为优选，步骤(3)运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min，采用交替曝气的方式，缺好氧时间比为2:1，即从反应开始先缺氧20min，再曝气10min，直至180min结束，总好氧时间为1h，缺氧时间为2h；沉淀55min之后，进行排水。
6.一种在SBR反应器中维持稳定的污泥微膨胀及良好脱氮效果方法的具体步骤如下：
(1)在SBR反应器中接种污泥为城市污水处理厂的好氧活性污泥，接种量为生物反应器有效容积的20％～30％，接种后的污泥浓度为1.2～1.5g/L；
(2)采用以乙酸钠为碳源的人工合成废水，进水氨氮浓度为40～90mg/L，碳氮比为0.5～4；在反应器运行过程中温度一直保持在20-30℃，pH在6.5～7.5之间，曝气阶段的溶解氧在1～3mg/L；
(3)驯化污泥时，运行总周期为4h，进水2min，反应时间180min，静沉时间为55min，排水时间3min，采用交替曝气的方式，缺好氧时间比为2:1，即从反应开始先进行缺氧20min，然后曝气10min，然后按照上述依次进行缺氧、曝气、缺氧、曝气操作直至反应180min，期间一直进行搅拌；然后沉淀55min之后，进行排水；
重复进行上述的进水、反应、静沉、排水的运行周期，最终使污泥的SVI值长期维持在150～250mL/g之间，脱氮效率维持在85％以上，污泥有良好的脱氮效果，即达成目标。
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