CN114853294A - 一种快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法。包括以下步骤：(1)膨胀污泥破碎与分离：取发生污泥膨胀的反应器中上浮、膨胀的颗粒污泥至搅拌器，搅拌直至颗粒污泥破碎，与其表面黏性物质分离。(2)污泥脱水：向破碎的污泥里通入CaCl₂溶液，利用搅拌器搅拌使其混合均匀，并自然风干，直至污泥含水率达到50％‑90％；然后，将处理后的脱水污泥置于玻璃容器中，在加入适量的水后，为了获得尽可能多的微聚集体，使用电动搅拌器缓慢粉碎污泥，保留合适粒径的污泥聚集体。(3)污泥颗粒化：将污泥聚集体投入原反应器中，改变反应器运行条件，维持反应器稳定运行。该方法可以成功解决不同类型颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的问题，并且保持了颗粒污泥系统稳定性，明显增强反应器对废水的处理性能。

Description

一种快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法。

背景技术

利用颗粒污泥处理废水是目前应用较为广泛的一种技术手段，与絮状活性污泥相比，颗粒污泥具有密度大、沉降性好以及对毒性物质有一定的抵抗能力等优点。由于好氧颗粒污泥具有一定的粒径，导致不同特性的微生物的分层和代谢，颗粒污泥的这种特性为同时去除COD、N以及P等污染物提供了有利的条件。但在颗粒污泥长期运行过程中，经常出现上浮、膨胀等不稳定现象，这种现象使大量的污泥流失进而会影响污水处理效果，因此，如何预防和解决污泥膨胀的问题便成了污水处理稳定高效运行的关键。

污泥膨胀分为丝状菌污泥膨胀和非丝状菌污泥膨胀两大类，其中丝状菌污泥膨胀由丝状菌增殖引发，目前已有大量针对此类污泥膨胀的研究并建立了相应的解决方案。另一类污泥膨胀-非丝状菌污泥膨胀，主要是由于污水中有机物过剩导致微生物胞外聚合物过量分泌、胞外聚合物组分发生改变、吸附大量的结合水所引起的，在营养不均衡的行业废水(如：食品加工废水、制革废水、酿造废水等)处理厂较常见。发生非丝状菌膨胀的颗粒污泥，颗粒表面负电荷数量减少，结合水含量大量增多，导致污泥上浮，严重流失。目前，对颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的研究很少，没有针对其问题的预防控制策略。部分学者通过投加药剂控制非丝状菌污泥膨胀，但此方法成本较高，且药剂的投加可能会影响微生物活性；有研究报道，打碎上浮的污泥颗粒，去除其表面黏性物质，再投加至反应器中，也能有效的控制污泥膨胀，但此方法会导致颗粒污泥解体，进一步影响颗粒污泥形态与性能，因此上述方法容易受到各种限制。

本发明提供一种快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法，将发生非丝状菌污泥膨胀的上浮颗粒污泥取出，打碎，再将打碎的颗粒污泥重新造粒，最后投加至原反应器，不仅解决了颗粒污泥膨胀、上浮问题，并解决了颗粒污泥性状恶化、反应器性能差等问题，为解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀提供新思路。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种经济、高效、处理效果好的解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法。实现本发明目的的技术方案为：解决颗粒污泥膨胀的问题以及保持颗粒污泥系统的稳定运行，具体包括如下步骤：

1)膨胀污泥破碎与分离：取发生污泥膨胀的反应器中上浮、膨胀的颗粒污泥至搅拌器，搅拌直至颗粒污泥破碎，与其表面黏性物质分离。

2)污泥脱水：向步骤1)得到的破碎的污泥里通入CaCl₂溶液，利用搅拌器搅拌使其混合均匀，并自然风干，直至污泥含水率达到50％-90％；然后，将处理后的脱水污泥置于玻璃容器中，在加入适量的水后，为了获得尽可能多的微聚集体，使用电动搅拌器缓慢粉碎污泥1-10min。丢弃上部絮凝体后，用0.5-5mm网筛分离，保留0.5-4mm以下的污泥聚集体。

3)污泥颗粒化：将步骤2)得到的污泥聚集体投入原反应器中，改变反应器运行条件，维持反应器稳定运行。

所述步骤1)中的反应器主体反应区为颗粒污泥床。颗粒污泥出现严重污泥膨胀，上浮、流失现象，均发生非丝状菌污泥膨胀；其反应器性能严重恶化，COD以及N去除效果较差。

所述步骤1)中，上浮、膨胀的颗粒污泥在搅拌器搅拌2-20min，转速为200-1000r/min。转速以及时间是由污泥是否破碎沉降决定。

所述步骤2)中，CaCl₂投加量为每克干污泥0.01-1g。污泥脱水方法为自然干化法，自然风干12-72h。

所述步骤3)中反应器运行过程中，通过观察反应器中颗粒污泥形态(颗粒污泥表面是否出现黏性物质以及上浮现象)，定期排出上浮恶化的颗粒污泥重复所述步骤1)-3)。

优选地，所述步骤3)中改变反应器运行条件：进水碳源改变为淀粉与乙酸钠混合碳源，但进水COD不变。淀粉属于相对复杂的有机底物，复杂的有机物需要通过多步过程降解，产生具有层状和复杂的微结构和更大多样性的微生物的颗粒污泥，且颗粒污泥较为致密，密度较高，不易发生上浮，膨胀等现象。

本发明的作用原理：本发明选取的CaCl₂通入破碎污泥里，首先可以大大提高污泥的脱水性能，加快污泥的脱水速率；其次会成为颗粒污泥的晶核，增强污泥的密度进一步增强污泥的沉降性能；还能中和EPS表面的负电荷，压缩电双层，减少水化壳，提高有效碰撞。本发明处理后的污泥投加到反应器中，在细胞疏水性、EPS吸附桥接和水力剪切力的联合作用下，颗粒形态趋规律，结构更加致密，最终形成稳定成熟的颗粒污泥。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1)本发明不仅成功解决了颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的问题，且保持了颗粒污泥系统稳定性，明显增强反应器对废水的处理性能。

2)本发明向上浮颗粒污泥中通入CaCl₂溶液，可增加污泥密度，提高上浮污泥的沉降性能，重新投至反应器，提高反应区的生物量；相比其他解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的问题，本发明具有节约成本、操作简单、易于实现等优点，且该方法不会对微生物造成损伤及其他负面影响。

3)本发明方法简单，易于掌握，并无增加污水处理操作的难度，而且颗粒污泥上浮减少明显，适合于大面积推广。

附图说明

图1膨胀污泥处理装置。

图2反硝化颗粒污泥形态。(a.发生膨胀污泥的颗粒污泥，b.解决污泥膨胀后的颗粒污泥)

图3好颗粒污泥形态。(a.发生膨胀污泥的颗粒污泥，b.解决污泥膨胀后的颗粒污泥)

图4厌氧颗粒污泥形态。(a.发生膨胀污泥的颗粒污泥，b.解决污泥膨胀后的颗粒污泥)

附图标记

1-CaCl₂溶液；2-进水泵；3-搅拌器；4-膨胀颗粒污泥；5-出水泵；6-出水箱；7-处理后的污泥聚集体。

具体实施方式

以下通过实例对本发明作进一步说明：

取发生污泥膨胀的反应器中上浮、膨胀的颗粒污泥至搅拌器，搅拌直至颗粒污泥破碎，与其表面黏性物质分离，向破碎的污泥里通入CaCl₂溶液，利用搅拌器搅拌使其混合均匀，并自然风干，直至污泥含水率达到50％-90％；然后，将处理后的脱水污泥置于玻璃容器中，在加入适量的水后，为了获得尽可能多的微聚集体，使用电动搅拌器缓慢粉碎污泥。丢弃上部絮凝体后，用网筛分离，保留合适粒径的污泥聚集体投入原反应器中运行。反应器运行过程中，通过观察反应器中颗粒污泥形态(颗粒污泥表面是否出现黏性物质以及上浮现象)，定期排出上浮恶化的颗粒污泥重复上述步骤。

实施例1：快速解决反硝化颗粒污泥系统中非丝状菌污泥膨胀问题

具体步骤如下：

1)膨胀污泥破碎与分离：取发生污泥膨胀的反应器中上浮、膨胀的颗粒污泥至搅拌器，搅拌10min，转速为800r/min，直至颗粒污泥破碎，与其表面黏性物质分离。

2)污泥脱水：向步骤1)得到的破碎的污泥里通入CaCl₂溶液，投加量为每克干污泥0.7g，利用搅拌器搅拌使其混合均匀，并自然风干12-72h，直至污泥含水率达到60％；然后，将处理后的脱水污泥置于玻璃容器中，在加入适量的水后，为了获得尽可能多的微聚集体，使用电动搅拌器缓慢粉碎污泥10min。丢弃上部絮凝体后，用4.5mm网筛分离，保留4.5mm以下的污泥聚集体。

3)污泥颗粒化：将步骤2)得到的污泥聚集体投入原反应器中，改变反应器碳源，进水碳源改变为淀粉与乙酸钠混合碳源，进水COD不变。

所述步骤1)中发生污泥膨胀的反应器有效体积为750mL，运行方式为连续流，颗粒污泥床为主体反应区，进行反硝化反应。碳源为乙酸钠，水力停留时间为0.5h。反应器内颗粒污泥出现严重污泥膨胀，上浮、流失现象；其反应器性能严重恶化，N去除率仅达到30％。

所述步骤3)中反应器运行过程中，通过观察反应器中颗粒污泥形态(颗粒污泥表面是否出现黏性物质以及上浮现象)，定期排出上浮恶化的颗粒污泥重复所述步骤1)-3)。

具体污泥形态变化见图2。

具体运行数据见表1

表1实施例1的运行监测数据

实施例2：快速解决好颗粒污泥系统中非丝状菌污泥膨胀问题

具体步骤如下：

1)膨胀污泥破碎与分离：取发生污泥膨胀的反应器中上浮、膨胀的颗粒污泥至搅拌器，搅拌10min，转速为800r/min，直至颗粒污泥破碎，与其表面黏性物质分离。

2)污泥脱水：向步骤1)得到的破碎的污泥里通入CaCl₂溶液，投加量为每克干污泥0.7g，利用搅拌器搅拌使其混合均匀，并自然风干12-72h，直至污泥含水率达到60％；然后，将处理后的脱水污泥置于玻璃容器中，在加入适量的水后，为了获得尽可能多的微聚集体，使用电动搅拌器缓慢粉碎污泥10min。丢弃上部絮凝体后，用4.5mm网筛分离，保留4.5mm以下的污泥聚集体。

3)污泥颗粒化：将步骤2)得到的污泥聚集体投入原反应器中，改变反应器碳源，进水碳源改变为淀粉与乙酸钠混合碳源，进水COD不变。

所述步骤1)中发生污泥膨胀的反应器有效体积为2.8L(H:83cm，D:6.5cm)，运行方式为SBR，颗粒污泥床为主体反应区，进行好氧反应。碳源为乙酸钠，运行周期为4h，反应器的运行用PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)精准把控，通过编辑PLC的程序控制不同信号的输出，进而控制每个运行阶段的运行时间，其中进水10min，静置5min，排水10min，闲置1min，其余时间均为曝气时间。反应器内颗粒污泥出现严重污泥膨胀，上浮、流失现象；其反应器性能严重恶化，COD，N去除率分别仅为45％和32％。

所述步骤3)中反应器运行过程中，通过观察反应器中颗粒污泥形态(颗粒污泥表面是否出现黏性物质以及上浮现象)，定期排出上浮恶化的颗粒污泥重复所述步骤1)-3)。

具体污泥形态变化见图3。

具体运行数据见表2

表2实施例2的运行监测数据

实施例3：快速解决厌氧颗粒污泥系统中非丝状菌污泥膨胀问题

具体步骤如下：

1)膨胀污泥破碎与分离：取发生污泥膨胀的反应器中上浮、膨胀的颗粒污泥至搅拌器，搅拌10min，转速为800r/min，直至颗粒污泥破碎，与其表面黏性物质分离。

2)污泥脱水：向步骤1)得到的破碎的污泥里通入CaCl₂溶液，投加量为每克干污泥0.7g，利用搅拌器搅拌使其混合均匀，并自然风干12-72h，直至污泥含水率达到60％；然后，将处理后的脱水污泥置于玻璃容器中，在加入适量的水后，为了获得尽可能多的微聚集体，使用电动搅拌器缓慢粉碎污泥10min。丢弃上部絮凝体后，用4.5mm网筛分离，保留4.5mm以下的污泥聚集体。

3)污泥颗粒化：将步骤2)得到的污泥聚集体投入原反应器中，改变反应器碳源，进水碳源改变为淀粉与乙酸钠混合碳源，进水COD不变。

所述步骤1)中发生污泥膨胀的反应器有效体积为750mL，运行方式为连续流，颗粒污泥床为主体反应区，进行厌氧消化。碳源为乙酸钠。反应器内颗粒污泥出现严重污泥膨胀，上浮、流失现象；其反应器性能严重恶化，COD去除率仅为55％。

所述步骤3)中反应器运行过程中，通过观察反应器中颗粒污泥形态(颗粒污泥表面是否出现黏性物质以及上浮现象)，定期排出上浮恶化的颗粒污泥重复所述步骤1)-3)。

具体污泥形态变化见图4。

具体运行数据见表3

表3实施例3的运行监测数据

将发生非丝状菌污泥膨胀的上浮颗粒污泥取出，打碎，再将打碎的颗粒污泥重新造粒，最后投加至反应器，不仅有效解决了颗粒污泥膨胀、上浮问题，并能维持颗粒污泥反应系统的稳定运行。实施例1、2、3中，虽然反应器运行方式不同，涉及的颗粒污泥类型也不同。但均有效的解决了颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的问题，且颗粒污泥反应系统稳定运行，明显增强了颗粒污泥系统的反应器性能。相比其他解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的问题，本发明具有节约成本、操作简单、易于实现、不会增加污水处理操作的难度等优点，且该方法不会对微生物造成损伤及其他负面影响，颗粒污泥上浮减少明显，适合于大面积推广。

Claims (6)

1.一种快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法。包括如下步骤：

1)膨胀污泥破碎与分离：取发生污泥膨胀的反应器中上浮、膨胀的颗粒污泥至搅拌器，搅拌直至颗粒污泥破碎，与其表面黏性物质分离。

2)污泥脱水：向步骤1)得到的破碎的污泥里通入CaCl₂溶液，利用搅拌器搅拌使其混合均匀，并自然风干，直至污泥含水率达到50％-90％；然后，将处理后的脱水污泥置于玻璃容器中，在加入适量的水后，为了获得尽可能多的微聚集体，使用电动搅拌器缓慢粉碎污泥1-10min。丢弃上部絮凝体后，用0.5-5mm网筛分离，保留0.5-4mm以下的污泥聚集体。

3)污泥颗粒化：将步骤2)得到的污泥聚集体投入原反应器中，改变反应器运行条件，维持反应器稳定运行。

2.如权利要求1所述的快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法，其特征在于：反应器主体反应区为颗粒污泥床。颗粒污泥出现严重污泥膨胀，上浮、流失现象，均发生非丝状菌污泥膨胀；其反应器性能严重恶化，COD以及N去除效果较差。

3.如权利要求1所述的快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法，其特征在于：步骤1)中，上浮、膨胀的颗粒污泥在搅拌器搅拌2-20min，转速为200-1000r/min。转速以及时间是由污泥是否破碎沉降决定。

4.如权利要求1所述的快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法，其特征在于：步骤2)中，CaCl₂投加量为每克干污泥0.01-1g。污泥脱水方法为自然干化法，自然风干12-72h。

5.如权利要求1所述的快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法，其特征在于：步骤3)中，反应器运行过程中，通过观察反应器中颗粒污泥形态(颗粒污泥表面是否出现黏性物质以及上浮现象)，定期排出上浮恶化的颗粒污泥重复所述步骤1)-3)。

6.如权利要求1所述的快速解决颗粒污泥非丝状菌污泥膨胀的方法，其特征在于：步骤3)中，改变反应器运行条件：进水碳源改变为淀粉与乙酸钠混合碳源，进水COD不变。

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