CN105753142B - 一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化剂及原位活化方法 - Google Patents

一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化剂及原位活化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化剂及原位活化方法，属于生物膜法污水处理技术领域。本发明的步骤为：一、配制生物膜原位活化剂；二、在维持曝气生物滤池运行的同时，加入生物膜原位活化剂，连续处理7‑12天；三、曝气生物滤池停止运行，停止加入原位活化剂，启动反冲洗水泵，进行反冲洗；四、完成原位活化后曝气生物滤池重新开始运行。本发明的生物膜原位活化剂由蛋白酶、淀粉酶和金属离子复配得到，可以分解构成生物膜结构的EPS，有利于老化生物膜的破碎分散，提高反冲洗效率，有效解决曝气生物滤池老化生物膜原位更新活化难题，操作简便，环境友好。

Description

一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化剂及原位活化方法
技术领域
本发明属于生物膜法污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化剂及原位活化方法。
背景技术
曝气生物滤池是生物膜法的一种，以滤池中粒状填料(如石英砂、无烟煤、陶粒、合成塑料、火山灰等)为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面形成生物膜。曝气生物滤池的基本原理在于在一级强化的基础上，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用，实现污染物在同一单元反应器内去除。曝气生物滤池借鉴了生物接触氧化反应器和深床过滤器的设计原理，省却了二次沉淀设备，反应器内存在着不同的好氧、缺氧区域，可同步实现硝化和反硝化，在去除有机物的同时达到脱氮的目的。曝气生物滤池具有占地面积小、出水水质高、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击负荷能力强等优点，不仅可以用于污水的二级和三级处理，而且还可用于微污染水源的预处理等。
曝气生物滤池运行时，随着时间的推移，滤料表面生物膜发生老化，并且滤层中会截留污染物造成堵塞，导致出水水质大幅度降低，威胁系统运行，需及时清理，一般采用反冲洗的方式去除滤料表面老化生物膜。然而应用常规反冲洗脱除滤料表面老化生物膜，其频率较高，如对于城市生活污水，一般运行24-48小时即反冲洗一次，给运行管理带来不便，发展高效原位脱膜活化方法非常必要。
目前，曝气生物滤池老化生物膜的原位活化的相关研究较少，大部分仅仅是进行反冲洗，然而单一的反冲洗并不能有效去除生物膜EPS在填料表面的黏附。如果添加酸、碱和氧化剂作为脱膜剂，虽然成本较低、效果较好，但会对生物膜中与污染物降解相关的微生物产生杀灭作用，甚至对滤池中滤料产生溶解作用，不利于生物膜的再生。
经检索，中国专利申请号201310404605.2，申请日为2013年9月3日，发明创造名称为：一种新型生物滤池滤料清洗工艺；该申请案采用表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和试剂草酸作为脱膜剂的生物滤池滤料清洗方案，其工艺过程是：按池内水的体积的8-12％的量加入表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠及试剂草酸，对生物滤池内滤料进行清洗，通入空气进行曝气搅拌20-40分钟，停气后浸泡18-30小时。进行大气量反洗曝气1-3小时，停止曝气静置20-40分钟，快速排污3-5分钟，进行气水联合反冲洗1-3小时，停止气洗，清水反洗20-40分钟。放净池内污水，重新进水进行气水联合反冲洗1-3小时，清水反洗20-40分钟，直至水中表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的含量低于5mg/L。上述表面活性剂能有效增溶生物膜、促进其从填料表面的剥离，但其生物降解性差；为避免此情况发生，该方案通过长时间气水联合反冲洗和清水反洗，限定残留表面活性剂含量低于5mg/L，动力消耗大、成本高，且要动态检测出水中脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的含量，较为繁琐。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有曝气生物滤池常规反冲洗去除滤料表面老化生物膜效率较低、运行管理不便的现状，本发明提供了一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化剂及原位活化方法，本发明中原位活化剂成分为蛋白酶、淀粉酶配合金属离子，能实现对构成生物膜的EPS的破碎分解以及老化生物膜的去除；针对脱除的生物膜絮体积聚在曝气滤池下半部分无法排出的问题，添加反冲洗步骤，有效去除曝气滤池中大部分残留生物膜。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，其步骤为：
步骤一：配制生物膜原位活化剂；
步骤二：在维持曝气生物滤池运行的同时，加入生物膜原位活化剂，连续处理7-12天；
步骤三：曝气生物滤池停止运行，启动反冲洗水泵，进行反冲洗，完成曝气生物滤池填料生物膜的原位活化。
优选地，所述步骤一中的生物膜原位活化剂包括蛋白酶和淀粉酶，蛋白酶与淀粉酶的质量比为(1.5-5)：1。
优选地，所述生物膜原位活化剂中蛋白酶和淀粉酶的质量浓度和为500-1000mg/L。
优选地，所述生物膜原位活化剂中还包括Mg2+、Ca2+、Mn2+离子中的一种，浓度为50-125mmol/L。
优选地，所述步骤二中在添加生物膜原位活化剂时，曝气生物滤池的运行参数为气水比(5-10)：1，水力停留时间12-24h。
优选地，所述步骤二中每隔12-48h加入质量浓度为500-1000mg/L的生物膜原位活化剂。
优选地，所述步骤三中反冲洗水洗强度为4-6L/m2s，时间为5-10min。
一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化剂，蛋白酶和淀粉酶，蛋白酶与淀粉酶的质量比为(1.5-5)：1。
优选地，蛋白酶和淀粉酶的质量浓度和为500-1000mg/L；生物膜原位活化剂中还包括Mg2+、Ca2+、Mn2+离子中的一种，浓度为50-125mmol/L。
蛋白酶或淀粉酶在曝气生物滤池填料生物膜活化领域中的应用。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，采用生物可降解、环境友好的蛋白酶和淀粉酶复合配方，通过酶去除生物膜EPS的主要成分蛋白质和多糖，有效分解生物膜结构，促进生物膜的破碎和从滤料表面的脱离；
(2)本发明的原位活化方法，在每次换水时对滤料表面残留的酶制剂进行安全洗脱，冲洗出去已经脱落的生物膜，并防止大量残留酶对微生物的严重抑制，对系统扰动较小；
(3)本发明的原位活化方法，利用酶制剂处理老化生物膜，对微生物无毒性，不会造成出水水质的巨大波动，有利于原位活化结束后曝气滤池生物膜的迅速再生，出水中的残余酶成分易于生物降解，不会对环境产生二次污染；
(4)本发明的原位活化方法，增加反冲洗步骤可以清洗出去已经脱落却仍黏附堵塞在滤料之间的残留生物膜，有利于曝气滤池生物膜的再生；
(5)本发明的原位活化方法，将48h的反冲洗周期优化为7-12d的原位活化周期，在7-12d中生物滤池可以连续运行，并且出水水质基本保持稳定，大大降低了反冲洗工作的频率，有较好的应用前景；
(6)本发明的原位活化方法，基于原有反冲洗系统及其运行方式，降低了工艺改造的成本，有效解决曝气生物滤池老化生物膜原位更新活化难题，操作简便，环境友好，延长了滤池正常连续运行时间，降低了运行成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，进行处理城市生活污水曝气生物滤池老化生物膜的原位活化，滤池中填料为石英砂。曝气滤池进水水质为：COD400-600mg/L，BOD5 150-250mg/L，NH3-N 40-60mg/L，TN 80-100mg/L，TP 10-12.5mg/L；运行参数为：气水比为10：1，曝气强度为1L/min，水力停留时间为12h；老化生物膜的原位活化具体步骤为：
步骤一、配制蛋白酶质量浓度为600mg/L，淀粉酶质量浓度为400mg/L，MgCl2浓度为125mmol/L的生物膜原位活化剂；
步骤二、在维持曝气生物滤池运行的同时，每隔24h加入总质量浓度为1000mg/L的生物膜原位活化剂，连续处理12天；
步骤三：曝气生物滤池停止运行，停止加入原位活化剂，启动反冲洗水泵，反冲洗水洗强度为5L/m2s，时间为10min；
步骤四：完成原位活化后的曝气生物滤池以原有运行参数和进水水质重新运行。正常进水1天后，废水污染物的去除率与活化前接近，COD去除率达到90％以上，氨氮去除率达到80％以上，表明生物膜初步完成更新再生。
实施例2
本实施例的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，进行发酵废水深度处理曝气生物滤池老化生物膜的原位活化。滤池中填料为陶粒，进水水质为：COD 350-500mg/L，BOD5 120-200mg/L，NH3-N 20-40mg/L，TN 60-80mg/L，TP 5.3-8.9mg/L；运行参数为：气水比为10：1，曝气强度为0.8L/min，水力停留时间为12h。老化生物膜的原位活化具体步骤为：
步骤一、配制蛋白酶质量浓度为600mg/L，淀粉酶质量浓度为400mg/L，MnSO4浓度为50mmol/L的原位活化剂；
步骤二、在维持曝气生物滤池运行的同时，每隔36h加入总质量浓度为1000mg/L的生物膜原位活化剂，连续处理10天；
步骤三：曝气生物滤池停止运行，停止加入原位活化剂，启动反冲洗水泵，反冲洗水洗强度为6L/m2s，时间为5min；
步骤四：完成原位活化后的曝气生物滤池以原有运行参数和进水水质重新运行。正常进水2天后，废水污染物的去除率与活化前接近，表明生物膜初步完成更新再生。
实施例3
本实施例的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，进行畜禽养殖废水深度处理曝气生物滤池老化生物膜的原位活化，滤池中填料为沸石。进水水质为：COD 460-620mg/L，BOD5 140-190mg/L，NH3-N 45-65mg/L，TN 85-125mg/L，TP 7.7-13.1mg/L。运行参数为：气水比为10：1，曝气强度为1L/min，水力停留时间为24h。老化生物膜的原位活化具体步骤为：
步骤一、配制蛋白酶质量浓度为400mg/L，淀粉酶质量浓度为100mg/L，CaCl2浓度为50mmol/L的原位活化剂；
步骤二、在维持曝气生物滤池运行的同时，每隔12h加入总质量浓度为500mg/L的生物膜原位活化剂，连续处理7天；
步骤三：曝气生物滤池停止运行，停止加入原位活化剂，启动反冲洗水泵，反冲洗水洗强度为4L/m2s，时间为10min；
步骤四：完成原位活化后的曝气生物滤池以原有运行参数和进水水质重新运行。正常进水2天后，废水污染物的去除率与活化前接近，表明生物膜初步完成更新再生。
实施例4
本实施例的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，进行制药废水深度处理曝气生物滤池老化生物膜的原位活化，滤池中填料为无烟煤。进水水质为：COD 400-550mg/L，BOD5 150-170mg/L，NH3-N 40-60mg/L，TN 80-120mg/L，TP 8-12mg/L。运行参数为：气水比为5：1，曝气强度为1.2L/min，水力停留时间为24h。老化生物膜的原位活化具体步骤为：
步骤一、配制蛋白酶质量浓度为600mg/L，淀粉酶质量浓度为200mg/L，CaCl2浓度为100mmol/L的原位活化剂；
步骤二、在维持曝气生物滤池运行的同时，每隔24h加入总质量浓度为800mg/L的生物膜原位活化剂，连续处理10天；
步骤三：曝气生物滤池停止运行，停止加入原位活化剂，启动反冲洗水泵，反冲洗水洗强度为5L/m2s，时间为10min；
步骤四：完成原位活化后的曝气生物滤池以原有运行参数和进水水质重新运行。正常进水2天后，废水污染物的去除率与活化前接近，表明生物膜初步完成更新再生。
实施例5
本实施例的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，进行印染废水深度处理曝气生物滤池老化生物膜的原位活化，滤池中填料为合成塑料。进水水质为：COD 500-700mg/L，BOD5 250-380mg/L，NH3-N 60-80mg/L，TN 105-140mg/L，TP 10-15mg/L。运行参数为：气水比为8：1，曝气强度为1.5L/min，水力停留时间为12h。老化生物膜的原位活化具体步骤为：
步骤一、配制蛋白酶质量浓度为750mg/L，淀粉酶质量浓度为150mg/L，MgCl2浓度为100mmol/L的原位活化剂；
步骤二、在维持曝气生物滤池运行的同时，每隔48h加入总质量浓度为900mg/L的生物膜原位活化剂，连续处理12天；
步骤三：曝气生物滤池停止运行，停止加入原位活化剂，启动反冲洗水泵，反冲洗水洗强度为6L/m2s，时间为8min；
步骤四：完成原位活化后的曝气生物滤池以原有运行参数和进水水质重新运行。正常进水2天后，废水污染物的去除率与活化前接近，表明生物膜初步完成更新再生。

Claims (4)

1.一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，其步骤为：
步骤一：配制生物膜原位活化剂；生物膜原位活化剂包括蛋白酶和淀粉酶，蛋白酶与淀粉酶的质量比为(1.5-5)：1；生物膜原位活化剂中还包括Mg2+、Ca2+、Mn2+离子中的一种，浓度为50-125mmol/L；
步骤二：在维持曝气生物滤池运行的同时，每隔12-48h加入质量浓度为500-1000mg/L的生物膜原位活化剂，连续处理7-12天；
步骤三：曝气生物滤池停止运行，启动反冲洗水泵，进行反冲洗，完成曝气生物滤池填料生物膜的原位活化。
2.根据权利要求1所述的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，其特征在于：所述生物膜原位活化剂中蛋白酶和淀粉酶的质量浓度和为500-1000mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，其特征在于：所述步骤二中在添加生物膜原位活化剂时，曝气生物滤池的运行参数为气水比(5-10)：1，水力停留时间12-24h。
4.根据权利要求1所述的一种曝气生物滤池填料生物膜的原位活化方法，其特征在于：所述步骤三中反冲洗水洗强度为4-6L/m2s，时间为5-10min。
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