CN107032482B

CN107032482B - 基于f/m调控的好氧颗粒污泥稳定运行工艺

Info

Publication number: CN107032482B
Application number: CN201710198919.XA
Authority: CN
Inventors: 朱亮; 吴迪
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: CN107032482A

Abstract

本发明涉及一种基于F/M调控的好氧颗粒污泥稳定运行工艺。试验装置主体为序批式生物反应器(SBR)，高径比5‑10，体积交换率30％‑70％，运行周期4‑6h，表面气速1.0‑2.5cm·s^‑1。本发明通过控制好氧颗粒污泥反应器中F/M比值，形成大小均匀、沉降速度优异、结构稳定、菌群丰富的好氧颗粒污泥，实现好氧颗粒污泥工艺的长期高效稳定运行，解决好氧颗粒污泥在长期运行中结构易失稳、功能菌易流失等问题。

Description

基于F/M调控的好氧颗粒污泥稳定运行工艺

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种基于F/M调控的好氧颗粒污泥稳定运行工艺。

背景技术

上世纪九十年代初，研究者在好氧升流式反应器中发现了好氧颗粒污泥，其是一种以胞外多聚物、惰性无机物和和多种矿物质为骨架，多种功能菌群自凝聚形成的颗粒状污泥。与活性污泥相比，好氧颗粒污泥具有规则的形状和紧实致密的结构，良好的沉降性能、丰富的功能菌群和高浓度的生物量，对冲击负荷和有毒物质具有较强的抵抗力，是一项极具潜力的废水生物处理新技术。但在长期运行中，好氧颗粒污泥易因丝状菌增生、功能菌流失、EPS组分变化、内核厌氧水解等原因发生解体，导致反应器失稳。因此，本发明通过调控有机负荷率(F/M，也叫污泥负荷)，维持好氧颗粒污泥反应器长期稳定运行，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中好氧反应器容易失稳导致颗粒污泥解体的问题，并提供一种基于F/M调控的好氧颗粒污泥稳定运行工艺。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于F/M调控的好氧颗粒污泥稳定运行工艺，采用序批式方式运行SBR反应器，一个运行周期内包括进水、曝气、沉淀和出水四个阶段，反应过程中，根据污泥浓度的变化控制反应器中F/M在0.4-0.5kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1范围内。

作为优选，运行周期4-6h，一个周期内包括进水—曝气—沉淀—出水四个阶段，其中进水5min、曝气225-345min、沉淀5min、出水5min。

作为优选，接种污泥浓度为2000-4000mg·L^-1，进水COD负荷0.9-6.0kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1。

作为优选，反应器高径比5-10，体积交换率30％-70％，运行周期4-6h，表面气速1.0-2.5cm·s^-1。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)由于反应器内的F/M始终维持在0.4-0.5kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1的范围内，使得COD平均去除率达99％以上，氨氮平均去除率达95％以上，系统对污染物具有高效的去除能力。

2)本发明所培养的好氧颗粒污泥性状稳定，不容易解体。颗粒为淡黄色球状，平均粒径为500μm，大小均匀，粒径呈正态分布，结构紧实，沉降性优异，大量杆菌、球菌在颗粒表面交联，功能菌群丰富。

附图说明

图1为本发明一个实施例中反应器的结构示意图。其中：曝气机1、流量计2、PLC自动控制装置3、蠕动泵4、进水桶5、电磁阀6、出水桶7。

图2为各实施例中污泥颗粒化过程中MLSS变化曲线图。

图3为各实施例中污泥颗粒化过程中SVI₅/SVI₃₀变化曲线图。

图4为各实施例中污泥颗粒化过程中污染物去除性能变化曲线图。

图5为各实施例中污泥颗粒化过程中pn/ps变化曲线图。

图6为各实施例中颗粒污泥的显微镜下颗粒形态图。

图7为实施例1中颗粒污泥扫描电镜图。其中：(a)为颗粒外观；(b)为颗粒表面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本发明实施例所采用的反应装置结构示意图。装置除SBR反应器本体之外，主要包括曝气机1、流量计2、PLC自动控制装置3、蠕动泵4、进水桶5、电磁阀6、出水桶7。曝气机1通过流量计2后连接SBR反应器本体中的曝气头。SBR反应器本体的侧壁上开设多个进水口和出水口，进水口通过蠕动泵4连接进水桶5；出水口连接出水桶7，并通过电磁阀6控制管路开闭。各设备由PLC自动控制装置3进行自动化控制。反应器高径比(H/D)5:1，体积交换率50％，表面气速控制在2.0cm·s^-1。采用序批式方式运行SBR反应器，一个运行周期内包括进水、曝气、沉淀和出水四个阶段。一个运行周期为4小时，运行周期内各阶段的运行时间为：进水5min、曝气225min、沉淀5min、出水5min。反应器内接种污泥浓度为2000-4000mg·L^-1，F/M始终保持在0.4-0.5kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1，进水负荷根据污泥浓度的变化而变化。

基于上述反应器和运行方式，以下通过实施例和附图对本发明作进一步的说明。

实施例1：

本实施例记为R1：反应器在接种污泥浓度2000mg·L^-1，初始COD为330mg·L^-1(有机负荷为1kgCOD·m^-3·d^-1)的条件下启动。在整个运行过程中，系统的F/M始终维持在0.4-0.5kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1的范围内，进水负荷随污泥浓度的变化而变化。

实施例2

本实施例记为R2：本实施例与实施例相比，区别仅在于在整个运行过程中，系统的F/M始终保持在0.1-0.3kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1的范围内，其余一致。

实施例3

本实施例记为R3：本实施例与实施例相比，区别仅在于在整个运行过程中，系统的F/M始终保持在0.6-0.9kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1的范围内，其余一致。

下面对实施例1-3的效果进行对比说明。

1.污泥浓度比较

如图2所示，R1、R2中MLSS一直呈增长趋势且MLSSR1高于R2，而第25天开始R3中MLSS开始下降，这是由于在高F/M下R3中污泥沉降性变差，系统大量出泥导致。

2.MLVSS/MLSS(表征生物量占比)、SVI₅/SVI₃₀(表征颗粒稳定性，值越大污泥稳定性越差)。

如图3所示，第15天开始R3中MLVSS/MLSS下降至0.67，第30天开始SVI₅/SVI₃₀上升至1.43。说明R3的沉降性变差。

3.污染物去除率

如图4所示，从去除率上看，R1一直上升，R2中TN去除率因碳源不足低于R1，R3因F/M过高稳定性变差，功能菌被大量洗出，因此TN去除率第20天开始逐渐下降，低于R1。

4.PN/PS比较(表征颗粒疏水性，比值较大的疏水性越好)

如图5所示，疏水性R1＞R2＞R3，说明R1颗粒稳定性更高。

5.颗粒形态比较

如图6所示，R1中颗粒大小均匀，光滑规则，R2中结构松散且大小不一形状不规则，R3中颗粒与絮体粘连较多。

综上所述，实施例1中，由于反应器内F/M始终维持在0.4-0.5kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1的范围内，反应器中培养的好氧颗粒污泥具有光滑的外观，颗粒大小均匀，粒径呈正态分布，结构紧实(如图7所示)。而且有大量的杆菌、球菌在颗粒表面交联。且好氧颗粒污泥能够长期高效稳定运行，颗粒性状稳定，系统对污染物具有良好的去除效果。直至运行第45天时，颗粒SVI₃₀为42mL·g^-1，平均粒径达500μm。COD、NH₄ ⁺-N的平均去除分别为99％、97％。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于F/M调控的好氧颗粒污泥稳定运行工艺，采用序批式方式运行SBR反应器，其特征在于，一个运行周期内包括进水、曝气、沉淀和出水四个阶段，反应过程中，根据污泥浓度的变化控制反应器中F/M在0.4-0.5 kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1范围内；

一个运行周期为4-6小时，运行周期内各阶段的运行时间为：进水5 min、曝气225-345min、沉淀5 min、出水5 min；

接种污泥浓度为2000-4000 mg·L^-1，进水COD负荷0.9-6.0 kgCOD·kgMLSS^-1·d^-1；

反应器高径比5-10，体积交换率30%-70%，表面气速1.0-2.5 cm·s^-1。