CN105692884A - 一种基于菌藻共生的好氧颗粒污泥培养方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于菌藻共生的好氧颗粒污泥培养方法，属于污水处理与资源化领域。本发明在气提式间歇反应器(SBAR)的顶部安装光源，反应器光照时间是8-12h，光强为2000-20000xl；司时向SBAR中投加絮状好氧活性污泥或者好氧颗粒污泥，进行菌藻共生型好氧颗粒污泥的培养；SBAR按进水-厌氧-曝气-沉降-排水的方式运行，2-4周以后可以形成绿色的菌藻共生型好氧颗粒污泥。本发明培养的菌藻共生型好氧颗粒污泥具有处理效率高、沉降性能好、结构稳定、附加值高等优点，解决了微藻采收难、菌藻固定化载体不稳定和好氧颗粒污泥产生低附加值剩余污泥的问题，是具有市场应用前景的污水净化与资源化相耦合技术。

Description

一种基于菌藻共生的好氧颗粒污泥培养方法
技术领域
本发明涉及环境保护、污水处理和资源化领域。具体涉及到一种在具有外置光源的气提式间歇反应器中培养菌藻共生型好氧颗粒污泥的方法。
技术背景
在水环境恶化和资源短缺的背景下，菌藻共生法一方面可以利用菌藻降解、吸收污水中的污染物，另一方面产生的微藻具有很高的附加值，可以用来生产饲料、生物柴油、添加剂等，因此菌藻共生法是一种污水净化与资源化相耦合技术。菌藻共生法按照培养方式可以分为悬浮式培养和附着式培养。
悬浮式菌藻共生法，如高效藻类塘和跑道式藻类塘，因其具有处理成本低、运行工艺简单的优点，已经在世界各地污水处理厂取得了广泛的应用。但是悬浮式培养的微藻在水体中处于悬浮状态，而微藻个体微小，沉降性能差，这决定了其采收难度很大。微藻采收常用的方法包括离心法、过滤法(包括膜滤)、气浮法、直接重力沉降法和絮凝法等。离心法、过滤法、气浮法可以快速、可靠的分离微藻，但是投资和运行成本较高；直接重力沉降法是成本最为低廉的分离、采收方法，但其耗时长，分离效果和出水水质最差。因此寻求一种高效率、低成本的微藻采收方法是当前亟需解决的问题。
附着式培养包括光膜生物反应器和固定化技术，其中，菌藻固定化技术通过载体的固定作用，可以实现对细菌和藻类的比例与浓度的控制，同时解决了采收难的问题，具有生物量大、处理负荷高、运行费用低等优点，因此被认为是具有潜力的污水净化与资源化相耦合技术。载体在菌藻固定化技术中起着关键作用。目前，固定化载体主要有天然高分子凝胶，如海藻酸钙、琼脂等和有机合成高分子凝胶载体，如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。天然高分子对生物没有毒害，传质性能较好，但是强度较低，容易溶解；有机合成高分子凝胶强度较大，但其成本高、传质性能差。因此，近年来研究者主要集中在寻求更为合适的新型廉价载体材料上，以便藻菌固定化技术在实际生产中得以广泛应用。
另一方面，好氧颗粒污泥法由于其独特的优势近年来取得了快速发展和应用。好氧颗粒污泥是微生物在各种选择压的驱动下，微生物间相互粘附、聚集而逐渐形成结构致密、沉降性能优越、处理能力强的生物聚集体，即生物自固定作用。与传统的活性污泥法相比，好氧颗粒污泥法具有处理效率高、生物量大、能耗低、沉降性能好、占地面积小等优点，被认为是非常具有潜力的污水处理新技术，具有广阔的应用前景和发展空间。目前，全世界已经有20余座正在运行或在建的污水处理厂采用了好氧颗粒污泥法处理城市和工业污水。但是该方法与活性污泥法相同，仍然会产生附加值低的剩余污泥，造成二次处理难题。
本发明提供一种基于菌藻共生的好氧颗粒污泥培养方法，解决好氧颗粒污泥的剩余污泥附加值低、微藻采收难和菌藻固定化的载体问题，可同时实现污水的高效净化与资源化。
发明内容
一种基于菌藻共生的好氧颗粒污泥培养方法，本发明的技术方案概述如下：
(1)将絮状好氧活性污泥或者好氧颗粒污泥接种到顶部具有外置光源的气提式间歇反应器，反应器包括内筒和外筒，外筒与内筒的直径比为2-6，高度比为1-2；内筒的径高比为2-15，内筒与反应器底部保持一定的距离，曝气器放置在内筒底部；
(2)外置光源可以是LED灯、白炽灯、荧光灯其中的一种，光照强度在2000-20000lx之间，每天光照时间为8-24h；
(3)配置所需的不同浓度废水，CODCr浓度为300-2000mg/L，氨氮浓度为10-200mg/L，并保持适量浓度的营养元素和微量元素；pH为7.0-8.5；
(4)气提式间歇反应器按照进水-厌氧-曝气-沉淀-排水的方式运行，运行周期为4-8h，其中进水5-20min，厌氧时间30-120min，曝气时间190-380min，沉降时间2-20min，排水时间2-10min；采用空气压缩机曝气，内筒中气体流速为1.0-3.0cm/s；反应器在室温下运行；
(5)反应器运行2-4周以后，可以形成绿色的菌藻共生型好氧颗粒污泥。
本发明培养的菌藻共生型好氧颗粒污泥为绿色，直径为0.5-3mm，SVI30为20-40mL/g；颗粒的外层主要是藻类，细菌主要分布在颗粒的内层；颗粒结构密实，稳定性好；颗粒污泥具有污水净化效果好、易于采收、结构稳定和附加值高等优点。
附图说明
图1是本发明实施例中使用的具有外置光源的气提式间歇反应器结构示意图
图1中：1-气提式间歇反应器外筒；2-气提式间歇反应器内筒；3-灯源；4-进水配水箱；5-进水泵；6-进水阀门；7-曝气头；8-曝气阀门；9-曝气泵；10-排水电磁阀；11-出水箱；12-液位控制器；13-PLC时间控制器。
具体实施方法
下面结合实施例进一步详细的说明本发明。
实施例1
以絮状好氧活性污泥为接种污泥，在具有外置光源的气提式间歇反应器中培养菌藻共生型好氧颗粒污泥。
气提式间歇反应器有外管1，内管2组成，有效容积为10L。外管外直径为17cm，内直径为16cm，高80cm；内管外直径为9cm，内直径8cm，高55cm，内管放置在距离底部5cm高的中间位置。空气由曝气泵9通过反应器底部中央的曝气头7进入内筒，形成的气流推动反应器内液体和活性污泥在内筒中向上运动，然后在内外壁之间向下运动，到反应器底部后再次被气流牵引在内筒中向上运动，这样混合液可在内外管壁间循环流动。通过蠕动泵5在反应器顶部进水，排水口在反应器高35cm处，由电磁阀10控制排水口的通断，容积交流率为50％。光源和反应器的进水、曝气、沉降、排水均有PLC时间控制器13和液位控制器12控制。进水完毕后反应器内水位达到70cm，然后反应器按照厌氧-曝气-沉降-排水的方式自动运行。循环时间为6h，每天运行四个周期，进水10min、厌氧50min、曝气285min、沉降10min、排水5min，运行10天后，将曝气时间增加为290min，沉降时间减为5min，目的是排除沉降性能差的污泥，加速颗粒的形成。光源3为LED灯，放置在反应器顶部，光照时间为12h，光照强度为10000xl，每天连续照射两个完整运行周期。反应器的曝气量为0.24m3/h，内筒中的气体流速为1.2cm/s，反应器在20-25℃之间运行。将5L絮状好氧活性污泥接种到气提式间歇式反应器中，反应器内初始污泥浓度(MLSS)为3.0g/L；采用模拟生活污水，进水CODCr浓度(葡萄糖与醋酸钠对COD的贡献为1∶1)为600mg/L，氨氮浓度为50mg/L，磷的浓度为10mg/L，加入适量的其他营养元素和微量元素。进水pH由碳酸氢钠调节，保持在7.0-8.5之间。
经过三周的培养，反应器中开始出现绿色的菌藻共生好氧颗粒污泥，4周后，反应器中80％以上的污泥为绿色的好氧颗粒污泥，平均粒径在0.5mm，两个月以后颗粒粒径保持在2-3mm，混合液悬浮固定浓度为4-6g/L，污泥体积指数(SVI30)为20-40mL/g。出水CODCr浓度为20-40mg/L，出水氨氮浓度为0-1mg/L，出水磷浓度为0-3mg/L，所获得的菌藻共生型好氧颗粒污泥具有良好的污水净化能力。
实施例2
以好氧颗粒污泥为接种污泥，在具有外置光源的气提式间歇反应器中培养菌藻共生型好氧颗粒污泥。
气提式间歇反应器有外管1，内管2组成，有效体积为10L。外管外直径为17cm，内直径为16cm，高80cm；内管外直径为7cm，内直径6cm，高55cm，内管放置在距离底部5cm高的中间位置。空气由曝气泵9通过反应器底部中央的曝气头7进入内筒，形成的气流推动反应器内液体和活性污泥在内筒中向上运动，然后在内外壁之间向下运动，到反应器底部后再次被气流牵引在内筒中向上运动，这样混合液可在内外管壁间循环流动。通过蠕动泵5在反应器顶部进水，排水口在反应器高35cm处，由电磁阀10控制排水口的通断，容积交流率为50％。光源和反应器的进水、曝气、沉降、排水均有PLC时间控制器13和液位控制器12控制。进水完毕后反应器内水位达到70cm，然后反应器按照厌氧-曝气-沉降-排水的方式自动运行。循环时间为6h，每天运行四个周期，进水10min、厌氧50min、曝气292min、沉降3min、排水5min。光源3为白炽灯，放置在反应器顶部，光照时间为24h，光照强度为10000xl。反应器的曝气量为0.2m3/h，内筒中的气体流速为1.2cm/s，反应器在20-25℃之间运行。将黄色的好氧颗粒活性污泥接种到气提式间歇式反应器中，反应器内初始污泥浓度(MLSS)为4.0g/L，接种颗粒污泥粒径在1-2mm；采用模拟生活污水，进水CODCr浓度(葡萄糖与醋酸钠对COD的贡献为1∶1)为600mg/L，氨氮浓度为50mg/L，磷的浓度为10mg/L，加入适量的其他营养元素和微量元素。进水pH由碳酸氢钠调节，保持在7.0-8.5之间。
经过2-3周的培养，反应器中黄色的好氧颗粒污泥开始变成绿色，4周后，完全形成绿色的菌藻共生型好氧颗粒污泥，颗粒粒径保持在2-3mm，混合液悬浮固定浓度(MLSS)为4-6g/L，污泥体积指数(SVI30)为20-40mL/g。出水CODCr浓度为20-40mg/L，出水氨氮浓度为0-1mg/L，出水磷浓度为0-3mg/L，所获得的菌藻共生型好氧颗粒污泥具有良好的污水净化能力。

Claims (1)

1.一种基于菌藻共生的好氧颗粒污泥培养方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将絮状好氧活性污泥或好氧颗粒污泥接种到顶部具有外置光源系统的气提式间歇反应器(SBAR)，反应器包括内筒和外筒，外筒与内筒的直径比为2-6，高度比为1-2，内筒的径高比为2-15；
(2)光源可以是LED灯、白炽灯、荧光灯其中的一种，光照强度在2000-20000lx之间，光照时间为8-24h；
(3)配置所需的不同浓度废水，CODCr浓度为300-2000mg/L，氨氮浓度为10-200mg/L，并保持适量浓度的营养元素和微量元素，pH为7.0-8.5；
(4)SBAR按照进水-厌氧-曝气-沉淀-排水的方式运行，运行周期为4-8h，其中进水5-20min，厌氧时间30-120min，曝气时间190-380min，沉降时间2-20min，排水时间2-10min。采用空气压缩机曝气，内筒中气体流速为1.0-3.0cm/s。反应器在室温下运行；
(5)反应器运行2-4周以后，可以形成绿色的菌藻共生型好氧颗粒污泥。
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