CN112661257A

CN112661257A - 一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法

Info

Publication number: CN112661257A
Application number: CN202011333516.XA
Authority: CN
Inventors: 王少坡; 王楠; 李亚静; 邱春生; 刘楠楠; 王晨晨; 王栋; 于静洁; 郑剑锋
Original assignee: Tianjin Chengjian University
Current assignee: Tianjin Chengjian University
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明公开了一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，本发明采取先常温富集驯化Accumulibacter菌种后低温下培养除磷颗粒污泥的方式培养出生物除磷颗粒污泥。通过控制pH、DO、SRT和温度等运行条件分别用90d和60d驯化出Accumulibacter菌种并培养出除磷颗粒污泥。包括如下步骤：(1)以二沉池回流污泥为接种污泥，模拟污水为试验用水，严格控制pH、DO、SRT、进水基质浓度等，成功富集驯化Accumulibacter菌种；(2)在不改变其他运行条件的基础下，将系统运行温度从20±1℃降低到10±1℃，经过60d的培养，Accumulibacter菌种丰度没有明显变化，培养出除磷颗粒污泥。本发明的效果是通过提供适合聚磷菌生长环境，建立高度富集Accumulibacter的EBPR系统，再通过降低运行温度，促使污泥颗粒化，解决了除磷颗粒污泥不易培养的技术难题。

Description

一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，适用于含磷污水的处理。

背景技术

强化生物除磷工艺(Enhanced biological phosphorus removal，EBPR)是利用活性污泥中聚磷菌(Polyphosphate accumulating organisms，PAOs)的代谢特性，以水体中的磷作为营养物质，进行吸收利用，存储在微生物细胞内，通过排放富磷污泥的方式将水体中的磷去除，其中Accumulibacter被认为是占主导地位的PAOs。与化学除磷相比，生物除磷法无需投加药剂，运行费用较低，且产生的污泥量较小，因而在实际工艺中得到广泛应用。

好氧颗粒污泥工艺具有污泥沉降性能好，微生物浓度高，剩余污泥量少等特点，并且可以同时去除COD、N、P等污染物。成熟的颗粒污泥系统有很强的生物脱氮除磷能力，并且具有较好的耐冲击负荷能力和剩余污泥减量的优势，可减小污水处理厂的占地面积，降低污水处理厂的投资以及运行成本等。由于颗粒污泥培养周期长，对水力条件的要求较高，颗粒污泥容易破碎等，在污水处理厂曝气池中的除磷污泥多为絮体污泥，容易使系统发生污泥膨胀、出水悬浮固体浓度过高等问题。因此，研发一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法能有效促进颗粒污泥在污水处理厂的应用。

生物除磷颗粒污泥容易受到温度、曝气量等条件的影响，通过优化运行条件，提供利于PAOs生长增殖的环境，会使原始污泥中不适应运行环境的微生物逐渐淘汰出系统，建立高度富集Accumulibacter的EBPR系统。通过调整反应器运行温度，促使微生物分泌胞外物质，促进了污泥的颗粒化。因此，适当的运行条件及运行温度可培养驯化出生物除磷颗粒污泥。

发明内容

本发明的内容是为了解决生物除磷颗粒污泥难以驯化的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是通过优化运行条件，提供有利于Accumulibacter生长的环境，从而富集Accumulibacter菌种，再通过调整运行温度，从而达到驯化颗粒污泥的目的，具体包括以下步骤：

(1)富集驯化Accumulibacter菌种

接种污泥，控制DO、温度、pH、进水水质浓度等运行条件。

根据本发明，优选所述运行条件，好氧阶段DO控制在2.5-3.0mg/L、反应器内恒为20±1℃、pH为7.0-8.8、污泥龄(SRT)为12d、水力停留时间(HRT)为12h、排水比为50％。进水基质磷由KH₂PO₄提供，浓度为25mg/L，COD浓度为400mg/L，由CH₃CH₂COONa提供。

根据本发明，优选所述运行条件，富集驯化Accumulibacter阶段采用间歇进、出水的运行方式，每天运行4个周期，每个周期为6h，其中进水5min，厌氧搅拌90min，好氧曝气150min，沉淀排水60min，其余时间静置。

根据本发明，通过提供利于Accumulibacter生长增殖的环境，使原始污泥中不适应运行环境的微生物逐渐淘汰出系统，建立高度富集Accumulibacter的EBPR系统。经过90d的富集培养，SBR反应器中富含Accumulibacter菌群，并且在系统中Accumulibacter的两个分支AccI和AccII同时存在，其中AccI和AccII所占全菌比例分别为37±11％和35±4％。

(2)低温下培养除磷颗粒污泥

将稳定期的反应器运行温度从20±1℃降低到10±1℃，并在10±1℃下运行60d，其他运行条件及水质条件不变。

降低温度后，系统中Accumulibacter表现出对温度变化的不适应，除磷效果恶化，经过8d的运行后除磷性能逐渐恢复稳定状态，并且COD去除率及污泥沉降性能均保持良好状态。

在10℃下运行60d后，系统中Accumulibacter丰度基本保持不变，但两分支丰度的比例略有变化，AccII丰度有所减少，AccI丰度增加到49±11％。

10℃下运行过程中，系统的污泥形态发生了很明显的变化，有逐渐形成颗粒污泥的趋势，通过60d的培养，系统中粒径大于500μm的颗粒占TSS的百分比为53.5％，并且其中有14.5％的污泥粒径达到了2500μm以上。

本发明的有益效果体现在以下几个方面：(1)通过优化pH、DO等运行条件，使原始污泥中不适应运行环境的微生物逐渐淘汰出系统，可建立高度富集Accumulibacter的EBPR系统。(2)通过降低运行温度，促使微生物分泌胞外物质，使污泥颗粒化，解决了颗粒污泥不易培养的技术难题。

附图说明

图1为发明实施例的SBR反应器的装置图。

(1)、微电脑时控开关；(2)、进水桶；(3)、蠕动泵；(4)、进水口；(5)、电动搅拌；(6)、恒温槽；(7)、曝气泵；(8)、取样口；(9)、排水口；(10)、电磁阀(排水)；(11)、溢流口

具体实施方式

下面通过具体实施实例对本发明的一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法进一步说明。

实例中未加详细说明的均按本领域现有技术。

实施例

一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，步骤如下：

(1)接种污泥

本试验接种污泥取自天津市某污水处理厂二沉池活性污泥，污泥浓度(MLSS)为3300mg/L，污泥沉降性良好。接种量为反应器有效容积(12L)的65％左右。

(2)反应器

采用的SBR反应器为有机玻璃制成的双夹层圆柱形，有效容积为12L，高400mm，直径为220mm，反应器外壁设有五个取样口，用于进水、取样和排水。进水通过蠕动泵由底部进入反应器，出水采用计时电磁阀控制，利用电动搅拌机对泥水进行混合搅拌，曝气通过空气泵将空气注入反应器底部的曝气盘，利用低温恒温槽循环水控制反应器温度。

(3)培养液成分及其含量

试验用水采用人工模拟废水，进水基质由KH₂PO₄和CH₃CH₂COONa提供。

表1试验进水水质组分表

表2微量元素溶液组分表

(4)反应器运行参数

①富集驯化Accumulibacter菌种(1-90d)：

基础参数：好氧阶段控制DO在2.5-3.0mg/L、反应器内恒为20±1℃、pH为7.0-8.8、SRT为12d、HRT为12h，进水基质浓度(初始进水PO₄ ^3--P为25mg/L)。

运行周期：采用间歇进、出水的运行方式，每天运行4个周期，每个周期为6h，进水5min，厌氧搅拌90min，好氧曝气150min，沉淀排水60min，其余时间静置。排水比为50％。

运行结果：污泥投加后由于运行环境突然变化使得污泥沉降性能变差，运行一个周期后测得好氧末期SVI为178。运行2-3d后，SVI开始有下降趋势，10d后SVI降低至100以下。反应器运行7d后系统除磷性能达到稳定，处于稳定期的系统出水中平均PO₄ ^3--P浓度为0.54mg/L，平均PO₄ ^3--P去除率为97.84％，达到稳定后，系统有较好的COD去除能力。反应器运行90d后，Accumulibacter成为优势菌种，其中AccI和AccII所占全菌比例分别为37±11％和35±4％，富集驯化Accumulibacter阶段完成。

②低温下培养除磷颗粒污泥(90-150d)：

基础参数：好氧阶段控制DO在2.5-3.0mg/L、反应器内恒为10±1℃、pH为7.0-8.8、SRT为12d、HRT为12h，进水基质浓度(初始进水PO₄ ^3--P为25mg/L)。

运行结果：改变温度后，系统Accumulibacter表现出对温度变化的不适应性，运行一个周期后系统出水平均PO₄ ^3--P为0.54mg/L。运行8d后除磷性能逐渐恢复稳定状态，稳定期系统出水平均PO₄ ^3--P浓度为0.38mg/L，出水平均COD浓度为0.414mmol/L。运行过程中系统平均MLSS为4500±362mg/L，VSS/SS保持在0.60-0.70之间。上述指标表明10℃条件下EBPR系统也可以保持良好的微生物活性以及除磷性能。在10℃下运行60d后，系统中Accumulibacter丰度基本保持不变。10℃下运行过程中，系统的污泥形态发生了很明显的变化，有逐渐形成颗粒污泥的趋势，反应器在10±1℃下运行60d后，粒径大于500μm的颗粒占TSS的百分比为53.5％，且有14.5％的污泥粒径达到了2500μm以上。

Claims

1.一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，其特征在于：该方法通过调整pH、曝气量等运行条件，提供利于聚磷菌(PAOs)生长增殖的环境，会使原始污泥中不适应运行环境的微生物逐渐淘汰出系统，建立高度富集Accumulibacter的强化生物除磷(EBPR)系统；再通过调整运行温度，促进污泥的颗粒化，驯化出生物除磷颗粒污泥。具体包括以下步骤：

(1)接种一定量污水处理厂二沉池回流污(污泥浓度MLSS为3300mg/L)。

(2)采用的SBR反应器为有机玻璃制成的双夹层圆柱形，有效容积为12L，高400mm，直径为220mm，反应器外壁设有五个取样口，用于进水、取样和排水。进水通过蠕动泵由底部进入反应器，出水采用计时电磁阀控制，利用电动搅拌机对泥水进行混合搅拌，曝气通过空气泵将空气注入反应器底部的曝气盘，利用低温恒温槽循环水控制反应器温度。

(3)用水采用人工模拟废水，具体成分为400COD mg/L(CH₃CH₂COONa)、25P mg/L(KH₂PO₄)、20N mg/L(NH₄Cl)、15Mg mg/L(MgSO₄·7H₂O)、15Ca mg/L(CaCl₂·2H₂O)以及微量元素。

(4)控制DO为2.5-3.0mg/L，pH为7.0-8.8，SRT为12d，HRT为12h，排水比为50％。

(5)采用间歇进、出水的运行方式，每天运行4个周期，每个周期为6h，进水5min，厌氧搅拌90min，好氧曝气150min，沉淀排水60min，其余时间静置。

2.根据权利要求1所述的一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，其特征在于：好氧阶段控制DO为2.5-3.0mg/L、pH为7.0-8.8、污泥龄(SRT)为12d、水力停留时间(HRT)为12h、排水比为50％。进水基质磷由KH₂PO₄提供，浓度为25mg/L，COD浓度为400mg/L，由CH₃CH₂COONa提供。

3.根据权利要求1所述的一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，其特征在于：采用间歇进、出水的运行方式，每天运行4个周期，每个周期为6h，其中进水5min，厌氧搅拌90min，好氧曝气150min，沉淀排水60min，其余时间静置。排水比为50％。

4.根据权利要求1所述的一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，其特征在于：富集驯化Accumulibacter菌种阶段，控制温度为20±1℃，好氧段DO为2.5-3.0mg/L，pH为7.0-8.8，SRT为12d，HRT为12h，排水比为50％，进水PO₄ ^3--P为25mg/L，通过提供利于Accumulibacter生长增值的环境，经过90d的富集培养，使原始污泥中不适应运行环境的微生物逐渐淘汰出系统，建立高度富集Accumulibacter的EBPR系统。

5.根据权利要求1所述的一种低温下生物除磷颗粒污泥的培养方法，其特征在于：低温下培养除磷颗粒污泥阶段，控制温度为10±1℃，好氧段DO为2.5-3.0mg/L，pH为7.0-8.8，SRT为12d，HRT为12h，排水比为50％，进水PO₄ ^3--P为25mg/L。温度由低温恒温槽循环水控制，通过60d的低温培养，系统中粒径大于500μm的颗粒占污泥总量的百分比为53.5％，并且其中有14.5％的污泥粒径达到了2500μm以上。