CN116477755A - 一种好氧颗粒污泥的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种好氧颗粒污泥的培养方法。该方法包括：利用处理含芳香烃废水的活性污泥和含油污泥混合物，构建接种污泥体系，对所述接种污泥体系采用间歇式活性污泥法，即每个周期依次按照进水、曝气、沉降、排水的方式，进行好氧颗粒污泥的培养，其中，曝气时控制溶解氧DO为0.5～1.0mg/L，培养期间，控制体系的pH值为6.5～7.5，温度为28～35℃。本发明方法能够有效促进污泥颗粒化，而且能实现资源的循环使用。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种好氧颗粒污泥的培养方法。
背景技术
好氧颗粒污泥是由相互聚集的、多物种的微生物构成的团体，被认为是一种特殊的自固定化生物。与普通活性污泥相比，颗粒污泥具有结构紧密、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强等优点，成为废水生物处理领域研究的新热点。但是，污泥颗粒化过程费时较长，导致工艺的启动时间较长。
CN112551683A公开了一种基于群体感应信号分子合成的好氧颗粒污泥快速培养与稳定方法。该方法以好氧活性污泥作为种泥，通过向曝气池的进水中加入硫酸盐，利用硫酸盐对群体感应信号分子高丝氨酸内酯(AHLs)合成的上调作用机理，使活性污泥中的好氧菌与硫酸盐还原菌共生，以维持颗粒污泥内部核心区域的稳定，进而增强好氧颗粒污泥在长期运行过程中的稳定性，同时提高污泥在颗粒化前期的污染物去除能力的效果。但硫酸盐还原菌的终产物为硫化物，容易使水体产生异味。
CN108773899A公开了一种好氧颗粒污泥的快速培养方法及培养基质。该培养方法包括使用含有As3+的培养基质对接种污泥进行培养的步骤。该培养方法，无需另外投加微小颗粒作为诱导晶核，而是通过含有As3+的培养基质来加速接种污泥的颗粒化进程，从而实现好氧颗粒污泥的快速培养。培养过程中As3+被氧化转化为As5+，经处理后可实现达标排放。虽然该方法制备的好氧颗粒污泥具有更好的生物除磷效果，但在活性污泥成型过程中As3+的投加量需要进行严格监控，否则会影响生物活性。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种好氧颗粒污泥的培养方法。采用本发明方法能够有效促进污泥颗粒化，而且能实现资源的循环使用。
本发明提供了一种好氧颗粒污泥的培养方法，包括：利用处理含芳香烃废水的活性污泥和含油污泥混合物，构建接种污泥体系，对所述接种污泥体系采用间歇式活性污泥法，即每个周期依次按照进水、曝气、沉降、排水的方式，进行好氧颗粒污泥的培养，其中，曝气时控制溶解氧DO为0.5～1.0mg/L，培养期间，控制体系的pH值为6.5～7.5，温度为28～35℃。
进一步地，所述含油污泥为油田和/或烃油贮罐等产生的含油污泥，含油率为10％～50％，优选为25％～45％。所述的烃油优选为原油。
进一步地，所述处理含芳香烃废水的活性污泥为处理含芳香烃废水的生化单元排出的活性污泥。所述活性污泥为絮状污泥。
进一步地，所述含芳香烃废水可以为印染废水、医药废水、香精香料废水、鲁奇炉煤化工废水中的至少一种，优选鲁奇炉煤化工废水。
进一步地，所述含油污泥与所述处理含芳香烃废水的活性污泥的质量比为0.5:100～9:100，优选为0.5:100～2:100，进一步为1:100～2:100。
进一步地，按照接种处理含芳香烃废水的活性污泥后MLSS为2000～5000mg/L，将接种污泥体系接入反应器中，然后按间歇式反应进行好氧颗粒污泥的培养，每个运行周期依次经进水、曝气、沉降、排水。每个运行周期一般可以为4～12小时，其中曝气时间占70％～98％，进水、沉降和排水时间可以根据实际情况来调整，一般地沉淀时间可以控制在5～15min。进一步地，排水比按常规间歇式活性污泥法控制，一般不高于60％。
进一步地，在间歇式反应过程中，待处理废水的进水容积负荷采用逐渐增加的方式进行，直至达到设计进水负荷，其中待处理废水的起始进水容积负荷可以为设计进水容积负荷的5％～30％。每次提高待处理废水的进水容积负荷的幅度为5％～20％设计进水容积负荷。提高待处理废水的进水容积负荷的条件可以为当前周期排放水符合设计排放指标时，在下一周期提高待处理废水的进水容积负荷。
进一步地，在间歇式反应过程中，当进水容积负荷达到设计进水容积负荷，且当SVI5/SVI30比值为1±0.1，完成好氧颗粒污泥的培养。
进一步地，在进水后，向反应器中投加营养剂，营养剂的体积投加量为废水进水体积的15％～40％。进一步优选地，每1～2个周期投加一次营养剂，直至污泥颗粒化完成。
进一步地，所述营养剂的制备方法为：将好氧颗粒污泥粉碎，再投加Na2CO3，使Na2CO3在粉碎的好氧颗粒污泥中的浓度为0.005g/mL～0.015g/mL，于70～85℃静置2～4h，然后调整分离出的上清液的pH值至7.5～8.5，制得营养剂。其中Na2CO3可以采用煤制烯烃产生的废碱替代，废碱中Na2CO3的质量含量为90％～98％。所述好氧颗粒污泥为未经脱水的污泥，其含水率为95wt％～99wt％。
进一步地，所述待处理废水中，总硬度为250mg/L～1100mg/L，其中硬钙为200mg/L～600mg/L。若废水总硬度不在上述范围内，需通过投加无机离子或除硬的方法调节。
进一步地，所述待处理废水中，COD为1000mg/L～5000mg/L，氨氮为30mg/L～80mg/L。
进一步地，所述待处理废水中，COD/TN至少大于5，优选为7～25。
进一步地，所进待处理废水为有机废水，所述有机废水可以为市政废水和/或工业废水，所述工业废水可以为屠宰废水、啤酒废水、乳制品废水等中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法中，利用处理含芳香烃废水的活性污泥和含油污泥混合物，构建接种污泥体系，采用间歇式活性污泥法进行好氧颗粒污泥的培养，并通过控制培养条件，能够使好氧污泥快速颗粒化。其中，处理含芳香烃废水的活性污泥中富含感应信号分子和第二信使的分泌菌，在好氧污泥培养过程中在含油污泥中的化学物质的作用下，能够促进群体感应信号分子和第二信使分泌上调，使好氧污泥快速颗粒化。此外，处理含芳香烃废水的活性污泥中的微生物拥有较强的含油污泥处理能力，在保障污泥活性的同时，进而避免含油污泥的二次污染。
2、本发明方法中，通过投加特定的营养剂，能够同时保证微生物处理效果、促进污泥体系群体感应信号分子和第二信使分泌，并促进污泥颗粒化。通过特定方法制备的营养剂，其中富含微生物提供易吸收的营养物质，并富含特殊结构的多糖，促进污泥颗粒化。通过特定的投加量能够使其中的离子浓度刺激污泥体系群体感应信号分子和第二信使分泌的上调。此外，该营养剂的原料为好氧颗粒污泥，不会抑制细菌活性；因为营养剂中含有胞外聚合物，具有较好生物絮凝性，即使采用煤制烯烃产生的废碱，也不会产生二次污染。
3、本发明方法中，所采用的材料优选剩余污泥和废碱，在促进颗粒化的同时使剩余污泥和废碱资源化，符合当前循环经济的背景。
具体实施方式
以下结合实施例将对本发明提供的方法，予以进一步的说明，来对比体现本发明方法的效果和优势，但并不因此而限制本发明。
本发明中，除非进行特别说明，百分数均指质量分数。
本发明中，SVI是指污泥体积指数，SVI5＝5min污泥沉降体积(SV5)(mL/L)/MLSS(g/L)，SVI30＝30min污泥沉降的体积(SV30)(mL/L)/MLSS(g/L)。其中，SV5(或SV30)即5min(或30min)的污泥沉降体积，将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000mL量筒中至满刻度，静置5分钟(或30分钟)，则沉降污泥与所取混合液之体积比(mL/L)。MLSS则采用行业内常规的重量法测定。
本发明中，COD浓度采用GB11914-89《水质化学需氧量的测定-重铬酸盐法》测定；氨氮浓度采用GB7478-87《水质铵的测定-蒸镏和滴定法》测定，总氮浓度(TN)采用GB11894-89《水质-总氮的测定-碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》。
本发明中，总硬采用GB7477-1987《钙和镁总量的测定EDTA滴定法》测量，钙硬采用GB7476-1987《钙的测定EDTA滴定法》测量。
本发明中，含油污泥的含油率的测试方法采用污水CJ/T221-2005《城市污水处理厂污泥检验方法》中《城市污泥-矿物油测定-红外分光光度法》。
实施例1
本例中所用营养剂的制备方法为：将100ml好氧颗粒污泥(含水97％)采用匀浆研磨机粉碎，再投加1g的煤制烯烃废碱，废碱中Na2CO3的含量为95％，混匀后，于80℃静置3h，离心(3000rmp，3min)分离得到上清液，调整上清液调pH值至8，得到营养剂。
将处理鲁奇炉煤气化废水生化单元排出的活性污泥和含油率30.5％的原油罐底泥，按照原质量比为100:1的比例作为接种污泥，在反应器中进行接种，按照接种活性污泥后接种量MLSS为4000mg/L进行接种。设定每个周期为6h，进水10min，曝气340min，沉降5min，排水5min。
向反应器中进水质为COD含量1200mg/L，氨氮含量60mg/L，总氮含量75mg/L，总硬度400mg/L，钙硬度280mg/L的待处理废水，待处理废水的首次进水容积负荷为设计进水容积负荷的20％，按本实施例设定的周期进行周期性操作，当排水满足符合设计排放指标即COD＜50mg/L，氨氮＜8mg/L，总氮＜30mg/L时，在下一周期增加设计进水容积负荷的幅度为10％，直至进水量增加至设计负荷，然后不断按照设定周期进行操作。其中在第一个周期进水后，向反应器中加入营养剂，营养剂的体积投加量为废水进水体积量的20％，之后每周期按废水进水体积量的20％投加一次营养剂；培养体系中，pH＝7，T＝30℃，曝气时控制DO＝1mg/L。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为19天。
实施例2
营养剂制备方法同实施例1。
将处理鲁奇炉煤气化废水生化单元排出的活性污泥和含油率41.2％的原油罐底泥，按照原质量比为100:2的比例作为接种污泥，在反应器中进行接种，按照接种活性污泥后接种量MLSS为3000mg/L进行接种。设定每个周期为8h，进水40min，曝气420min，沉降10min，排水10min。
向反应器中进水质为COD含量2850mg/L，氨氮含量44mg/L，总氮含量128mg/L，总硬度650mg/L，钙硬度430mg/L的待处理废水，待处理废水的首次进水容积负荷为设计进水容积负荷的10％，按本实施例设定的周期进行周期性操作，当排水满足符合设计排放指标即COD＜75mg/L，氨氮＜10mg/L，总氮＜15mg/L时，在下一周期增加设计进水容积负荷的幅度为15％，直至进水量增加至设计负荷，然后不断按照设定周期进行操作。其中在第一个周期进水后，向反应器中加入营养剂，营养剂的体积投加量为废水进水体积量的35％，之后每周期按废水进水体积量的25％投加一次营养剂；培养体系中，pH＝7.3，T＝32℃，曝气时控制DO＝0.9mg/L。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为19天。
实施例3
本例中所用营养剂的制备方法为：将100ml好氧颗粒污泥(含水97％)采用匀浆研磨机粉碎，再投加0.5g的煤制烯烃废碱，废碱中Na2CO3的含量为95％，混匀后，于70℃静置2h，离心(3000rmp，3min)分离得到上清液，调整上清液调pH值至8，得到营养剂。
将处理香料香精生产废水生化单元排出的活性污泥和含油率50％的柴油罐底泥，按照原质量比为100:0.5的比例作为接种污泥，在反应器中进行接种，按照接种活性污泥后MLSS为接种量为2500mg/L进行接种。设定每个周期为6h，进水10min，曝气330min，沉降15min，排水5min，最终排水比为60％。
向反应器中进废水，废水水质同实施例1。待处理废水的首次进水容积负荷为设计进水容积负荷的30％，按本实施例设定的周期进行周期性操作，当排水满足符合设计排放指标即COD＜50mg/L，氨氮＜8mg/L，总氮＜30mg/L时，在下一周期增加设计进水容积负荷的幅度为15％，直至进水量增加至设计负荷，然后不断按照设定周期进行操作。其中在第一个周期进水后，向反应器中加入营养剂，营养剂的体积投加量为废水进水体积量的15％，之后每间隔一个周期，按废水进水体积量的15％投加一次营养剂；培养体系中，pH＝7.5，T＝35℃，曝气时控制DO＝0.8mg/L。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为25天。
实施例4
将处理鲁奇炉煤气化废水生化单元排出的活性污泥和含油率30.5％的原油罐底泥，按照原质量比为100:0.5的比例作为接种污泥。其他同实施例1。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为22天。
实施例5
将处理鲁奇炉煤气化废水生化单元排出的活性污泥和含油率11.5％的原油罐底泥，按照原质量比为100:1的比例作为接种污泥。其他同实施例1。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为22天。
实施例6
将处理香料香精生产废水生化单元排出的活性污泥和含油率30.5％的原油罐底泥，按照原质量比为100:1的比例建立接种污泥，其他同实施例1。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为24天。
实施例7
本实施例将处理鲁奇炉煤气化废水生化单元排出的活性污泥和含油率30.5％的原油罐底泥，按照原质量比为100:8的比例作为接种污泥。其他同实施例1。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为28天。
实施例8
进水后，不加入营养剂，其他同实施例1。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为30天。
对比例1
采用处理生活污水生化单元排出的活性污泥和含油率30.5％的原油罐底泥作为接种污泥，其他同实施例1。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为58天。
对比例2
采用处理鲁奇炉煤气化活性污泥，但是不加原油罐底泥，其他同实施例8。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为50天。
对比例3
采用处理生活污水生化单元排出的活性污泥和含油率30.5％的原油罐底泥作为接种污泥，其他同实施例8。当好氧颗粒污泥达到SVI5/SVI30比值为1左右时，污泥颗粒化完成。培养完成的时间为70天。
Claims (14)
1.一种好氧颗粒污泥的培养方法，其特征在于，该方法包括：利用处理含芳香烃废水的活性污泥和含油污泥混合物，构建接种污泥体系，对所述接种污泥体系采用间歇式活性污泥法，即每个周期依次按照进水、曝气、沉降、排水的方式，进行好氧颗粒污泥的培养，其中，曝气时控制溶解氧DO为0.5～1.0mg/L，培养期间，控制体系的pH值为6.5～7.5，温度为28～35℃。
2.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述含油污泥为油田和/或烃油贮罐产生的含油污泥，含油率为10％～50％，优选为25％～45％。
3.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述处理含芳香烃废水的活性污泥为处理含芳香烃废水的生化单元排出的活性污泥。
4.根据权利要求1或3所述的培养方法，其特征在于，所述含芳香烃废水为印染废水、医药废水、香精香料废水、鲁奇炉煤化工废水中的至少一种，优选鲁奇炉煤化工废水。
5.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述含油污泥与所述处理含芳香烃废水的活性污泥的质量比为0.5:100～9:100，优选为0.5:100～2:100，进一步为1:100～2:100。
6.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，按照接种处理含芳香烃废水的活性污泥后MLSS为2000～5000mg/L，将接种污泥体系接入反应器中，然后按间歇式反应进行好氧颗粒污泥的培养，每个运行周期依次经进水、曝气、沉降、排水。
7.根据权利要求6所述的培养方法，其特征在于，每个运行周期为4～12小时，其中曝气时间占70％～98％，沉淀时间控制在5～15min。
8.根据权利要求6或7所述的培养方法，其特征在于，在间歇式反应过程中，当进水容积负荷达到设计进水容积负荷，且当SVI5/SVI30比值为1±0.1，完成好氧颗粒污泥的培养。
9.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，在进水后，向反应器中投加营养剂，营养剂的体积投加量为废水进水体积的15％～40％。
10.根据权利要求9所述的培养方法，其特征在于，所述营养剂的制备方法为：将好氧颗粒污泥粉碎，再投加Na2CO3，使Na2CO3在粉碎的好氧颗粒污泥中的浓度为0.005g/mL～0.015g/mL，于70～85℃静置2～4h，然后调整分离出的上清液的pH值至7.5～8.5，制得营养剂。
11.根据权利要求1或6或7所述的培养方法，其特征在于，所进待处理废水中，总硬度为250mg/L～1100mg/L，其中硬钙为200mg/L～600mg/L。
12.根据权利要求1或6或7或11所述的培养方法，其特征在于，所进待处理废水中，COD为1000mg/L～5000mg/L，氨氮为30mg/L～80mg/L。
13.根据权利要求12所述的培养方法，其特征在于，所进待处理废水中，COD/TN至少大于5，优选为7～25。
14.根据权利要求1或6或11～13中任意一项所述的培养方法，其特征在于，所进待处理废水为有机废水，所述有机废水为市政废水和/或工业废水，所述工业废水为屠宰废水、啤酒废水、乳制品废水中的至少一种。
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