CN114702128A - 一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，包括：1）以絮状好氧活性污泥为接种污泥投入序批式（SBR）反应器中培养；2）采用人工合成模拟生活污水作为进水，在SBR反应器中对接种污泥进行颗粒化培养；3）运行调控：在整个SBR反应器运行期间，盐度水平按照每14天增加1%的梯度增加，观察污泥的沉降情况，不断地缩短污泥的沉降时间，当颗粒污泥初步形成时停止调整沉降时间；4）定期对污泥进行镜检，并检测SBR反应器内颗粒污泥的粒径分布情况：当大于0.2 mm的颗粒污泥的比例达到70％以上时认为好氧颗粒污泥系统启动完成。本发明的方法能够快速培养耐盐好氧颗粒污泥、维持耐盐好氧颗粒污泥长期稳定。
Description
技术领域
本发明属于污水生物技术处理技术领域，具体涉及一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法。
背景技术
目前，我国的高盐有机废水年排放量大，种类繁多，已成为工业污染的主要来源。据统计，在42 个工业行业中，化学需氧量排放量排名前 4 位的行业依次为纺织业、化学原料和化学制品制造业、农副食品加工业、造纸和纸制品业。4 个行业排放量合计为 22.6 万吨，占工业源化学需氧量排放量的52.2%。这些工业企业中排放的工业废水多具有高盐分、含多种有毒、有害有机物的特点，成为典型的难处理废水之一，严重危害生态安全与居民健康。近年来，工业污染治理投资维持较高水平，2017、2018、2019年分别达到 681.5、621.3、615.2 亿元。这极大推动有关高盐有机废水的源头控制、高效处理方法和处理工艺等问题的解决，因此创新和发展经济、有效的高盐有机废水处理技术研究尤为重要。
生物法处理高盐有机废水的具有应用范围广、适应性强、费用较低、二次污染小等优势，已成为环境科学与工程领域的研究热点。但絮状活性污泥耐盐性能有限，对冲击负荷敏感，难以有效处理高盐有机废水。相比之下，好氧颗粒污泥具有紧密的三维结构，可以承受更高的盐度负荷，并具有微生物菌群多样化和功能菌高效持留的特点，在含有重金属、抗生素废水等不利生境中有很强的耐受性，已经证明是处理高盐有机物废水的有效技术之一。
目前，好氧颗粒污泥技术在全球范围内的工程应用已达到70 多例，在我国的工程应用仅有进口技术1 例，直到2020 年9 月，由中—荷未来污水处理技术研发中心牵头的好氧颗粒污泥污水处理工艺示范工程项目成功稳定运行，标志着我国首个自主研发的生活污水好氧颗粒污泥技术工程应用成功。因此，好氧颗粒污泥技术在处理高盐有机废水领域具有很大的应用潜力。然而，在工程应用或实验室中，形成成熟的颗粒污泥所需时间较长（49-105 天），即使形成颗粒状的污泥其处理效果仍不理想，需要花费数天甚至数月的时间对颗粒污泥中的功能微生物（例如硝化菌、聚磷菌、糖原菌）进行富集才能达到预期处理效能，较长的启动时间（颗粒化时间和降解性能达到预期所需时间）很大程度上限制了好氧颗粒污泥在工业废水、高盐废水中的实际应用。
目前亟需一种在常温条件下能够快速培养耐盐好氧颗粒污泥、维持耐盐好氧颗粒污泥长期稳定的工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的耐盐好氧颗粒污泥培养时间长的问题，提供一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法。通过逐步提高盐浓度的进水方式，辅以逐步缩短污泥沉降时间等反应器运行参数优化，在常温条件下快速培养耐盐好氧颗粒污泥，缩短颗粒化的时间，增强耐盐颗粒污泥的稳定性。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明的一个方面提供了一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，所述方法包括以下步骤：
1）以絮状好氧活性污泥为接种污泥投入序批式（SBR）反应器中培养；
2）采用人工合成模拟生活污水作为进水，在SBR反应器中对接种污泥进行颗粒化培养；
3）运行调控：在整个SBR反应器运行期间，盐度水平按照每14天增加1%的梯度增加，观察污泥的沉降情况，不断地缩短污泥的沉降时间，当颗粒污泥初步形成时停止调整沉降时间；
4）定期对污泥进行镜检，并检测SBR反应器内颗粒污泥的粒径分布情况：当大于0.2 mm的颗粒污泥的比例达到70％以上时认为好氧颗粒污泥系统启动完成。
优选地，步骤1）中所述SBR反应器中初始混合液悬浮固体为3.36-4.00g/L，污泥容积指数为148.8mL/g。
优选地，步骤2）中所述模拟废水组成为：NH4Cl 500-650 mg/L；KH2PO4 140-200mg/L；CaCl2 150-200 mg/L；MgCl2 31-86 mg/L；FeSO4·7H2O 10-20 mg/L。
优选地，所述模拟废水中还可添加微量元素，所述微量元素与所述模拟废水的体积比为0.05mL：1L。
优选地，所述微量元素组成为：H3BO3 50-60 mg/L；ZnCl2 50-60 mg/L；CuCl2 30-40 mg/L；MnSO4·H2O 50-65 mg/L；(NH4)6Mo7O24·4H2O 50-65 mg/L；AlCl3 50-65 mg/L；CoCl2·6H2O 50-65 mg/L；NiCl2 50-65 mg/L。
优选地，步骤3）中所述的SBR反应器每天运行4个周期，其中每一个运行周期按进水-厌氧-曝气-沉降-出水的方式运行，每一个运行周期为6小时。
优选地，步骤3）中所述SBR反应器的一个运行周期中，进水的时间为5分钟，厌氧的时间为0-30分钟，曝气的时间为315-320分钟，沉降的时间为3-30分钟，出水的时间为5分钟。
优选地，步骤3）中所述进水COD维持在1000-2500 mg/L。
优选地，步骤3）中通过投加2 M NaHCO3或 HCl 溶液维持进水pH 为7.0±0.1。
优选地，步骤3）中通过NaCl增加盐度水平。
本发明带来的有益效果是：本发明在培养耐盐好氧颗粒污泥的过程中，以絮状好氧活性污泥为接种污泥进行培养，通过逐步提高盐浓度的进水方式，辅以逐步缩短污泥沉降时间等反应器运行参数优化，在常温条件下快速培养耐盐好氧颗粒污泥，缩短颗粒化的时间，增强耐盐颗粒污泥的稳定性，为好氧颗粒污泥技术处理含盐有机废水的应用提供一种耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的一个具体实施方式采用在实验室规模的SBR反应器中培养耐盐好氧颗粒污泥，以絮状好氧活性污泥作为接种污泥，整个SBR反应器系统可实现自动化运行，由可编程逻辑控制器（PLC）控制，温度维持在室温（22 ± 2 ºC）。反应器运行周期为6 h，每天运行4个周期，控制反应器运行循环的体积交换比（VER）为50%。一般来说每个周期包括5 min进水，0-30 min厌氧阶段，315-320 min曝气阶段，3-30 min沉降阶段和5 min出水阶段。为了更好的优化反应器效能，促进耐盐好氧颗粒污泥的形成，对反应器的运行参数进行了调整和优化，例如沉降时间、进水有机负荷和好氧/厌氧时间等，具体运行参数见表1。
表1SBR反应器运行参数
实验所用好氧活性污泥取自上海市长桥市政污水处理厂二沉池的回流污泥。接种污泥仅以好氧活性污泥作为接种污泥，接种量为100 mL。在SBR体系中初始混合液悬浮固体（MLSS）为3.36-4.00 g/L，在本实施例中优选为3.36 g/L；污泥容积指数（SVI）为148.8 mL/g，进水COD 维持在1000-2500 mg/L。模拟废水的组成为NH4Cl 500-650 mg/L；KH2PO4 140-200 mg/L；CaCl2 150-200 mg/L；MgCl2 31-86 mg/L；FeSO4·7H2O 10-20 mg/L，在本实施例中优选组成为（mg/L）：NH4Cl（500）；KH2PO4（140）；CaCl2（150）；MgCl2（31）；FeSO4·7H2O（10）。通过投加2 M NaHCO3或 HCl 溶液维持进水pH 在7.0 ± 0.1范围。模拟废水中还可添加微量元素，微量元素组成为：H3BO3 50-60 mg/L；ZnCl2 50-60 mg/L；CuCl2 30-40 mg/L；MnSO4·H2O 50-65 mg/L；(NH4)6Mo7O24·4H2O 50-65 mg/L；AlCl3 50-65 mg/L；CoCl2·6H2O50-65 mg/L；NiCl2 50-65 mg/L。在本实施例中优选为2.5 mL微量元素溶液加入到50 L模拟废水中，其具体组成为（mg/L）：H3BO3（50）；ZnCl2（50）；CuCl2（30）；MnSO4·H2O（50）；(NH4)6Mo7O24·4H2O（50）；AlCl3（50）；CoCl2·6H2O（50）；NiCl2（50）。
以活性污泥作为培养好氧颗粒污泥的接种污泥加入到SBR反应器中，反应器稳定运行58天后系统中出现好氧颗粒污泥，且具有较为规则的外观形状。在盐度从0%增加至6%过程中，好氧颗粒污泥系统的去除和沉淀效能如表2所示。在整个反应器运行期间，盐度水平梯度增加，即每14天增加1%。在沉降性能方面，SVI呈现逐渐下降的趋势，在0%盐度下最初为148.80 mL/g，3%盐度时下降至67.72 mL/g，之后颗粒污泥逐渐在系统中占据主导地位，在4%-6%盐度范围内，SVI稳定在60 mL/g左右。表明随着盐度的增加和好氧颗粒污泥的形成，耐盐好氧颗粒污泥系统的沉降性能得到了改善。
表2 不同盐度下好氧颗粒污泥的性能
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）以絮状好氧活性污泥为接种污泥投入序批式（SBR）反应器中培养；
2）采用人工合成模拟生活污水作为进水，在SBR反应器中对接种污泥进行颗粒化培养；
3）运行调控：在整个SBR反应器运行期间，盐度水平按照每14天增加1%的梯度增加，观察污泥的沉降情况，不断地缩短污泥的沉降时间，当颗粒污泥初步形成时停止调整沉降时间；
4）定期对污泥进行镜检，并检测SBR反应器内颗粒污泥的粒径分布情况：当大于0.2 mm的颗粒污泥的比例达到70％以上时认为好氧颗粒污泥系统启动完成。
2.根据权利要求1所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，步骤1）中所述SBR反应器中初始混合液悬浮固体为3.36-4.00g/L，污泥容积指数为148.8mL/g。
3.根据权利要求1所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，步骤2）中所述模拟废水组成为：NH4Cl 500-650mg/L；KH2PO4 140-200 mg/L；CaCl2 150-200 mg/L；MgCl2 31-86 mg/L；FeSO4·7H2O 10-20 mg/L。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，所述模拟废水中还可添加微量元素，所述微量元素与所述模拟废水的体积比为0.05mL：1L。
5.根据权利要求4所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，所述微量元素组成为：H3BO3 50-60 mg/L；ZnCl2 50-60 mg/L；CuCl2 30-40mg/L；MnSO4·H2O 50-65 mg/L；(NH4)6Mo7O24·4H2O 50-65 mg/L；AlCl3 50-65 mg/L；CoCl2·6H2O 50-65 mg/L；NiCl2 50-65 mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，步骤3）中所述的SBR反应器每天运行4个周期，其中每一个运行周期按进水-厌氧-曝气-沉降-出水的方式运行，每一个运行周期为6小时。
7.根据权利要求6所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，步骤3）中所述SBR反应器的一个运行周期中，进水的时间为5分钟，厌氧的时间为0-30分钟，曝气的时间为315-320分钟，沉降的时间为3-30分钟，出水的时间为5分钟。
8.根据权利要求1所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，步骤3）中所述进水COD维持在1000-2500 mg/L。
9.根据权利要求1所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，步骤3）中通过投加2 M NaHCO3或 HCl 溶液维持进水pH 为7.0±0.1。
10.根据权利要求1所述的一种基于絮状活性污泥接种的耐盐好氧颗粒污泥快速培养方法，其特征在于，步骤3）中通过NaCl增加盐度水平。
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| 欧栋: "基于中度嗜盐菌的好氧颗粒污泥特性及耐盐机制", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
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