专利名称：一种厌氧颗粒污泥培养方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及废水生物处理技术领域，是一种厌氧颗粒污泥培养方法及其装置。
背景技术：
厌氧生物处理技术是有机污染治理的最佳技术，它与化学和物化处理技术相比处理效果好且处理费用低。厌氧废水处理技术中颗粒污泥活性对厌氧反应器处理废水效果有较大影响，厌氧反应器启动受厌氧颗粒污泥制约，因此培养出性能良好的颗粒污泥是实现厌氧反应器快速启动并高效运行的前提。厌氧反应器中厌氧颗粒污泥形成是由絮状污泥逐步演变的，开始阶段出现颗粒污泥初成体，而后出现颗粒污泥进而不断发展，颗粒污泥数量不断增多，粒径不断增大并趋于均匀。颗粒污泥聚集形成污泥床层并不断增厚，最终形成了稳定的颗粒污泥床层，颗粒污泥床层的出现标志着厌氧颗粒污泥培养成熟。厌氧反应器运行过程中由于污泥床层发生膨胀，保持了厌氧颗粒污泥活性，使得厌氧反应器处理废水效率得以提高。中国发明公开(公告)号CN1887737A公开了“一种厌氧颗粒污泥的快速培养方法”，它通过向厌氧反应器中投加聚季铵盐可以加快甲烷八叠球菌积累快速形成厌氧颗粒污泥，该方法的不足之处是，需要向厌氧反应器中添加难厌氧生物降解的絮凝剂，限制了厌氧颗粒污泥中生物菌种类型，且技术要求较高，不便于操作。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术之不足，在厌氧颗粒污泥培养装置中设置人工污泥床层快速培养厌氧颗粒污泥的方法，其培养出的菌种性能稳定，适应外界环境变化能力强，厌氧颗粒污泥床层膨胀系数高，厌氧颗粒污泥培养周期短、培养效率高，厌氧颗粒污泥性能稳定。并提供结构合理，便于操作、易掌握的厌氧颗粒污泥培养装置。一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是它包括以下步骤
(O向厌氧颗粒污泥培养装 置中投加接种污泥，并在厌氧颗粒污泥培养装置底部输送高浓度有机废水，基于国家标准GB11914-89中重铬酸钾法测定有机废水初始COD值为300(T5000mg/L，厌氧颗粒污泥培养装置内温度在35 40°C，pH值为7. 0，进水碱度IOOOmg/L，所述接种污泥体积与厌氧颗粒污泥培养装置体积比为1:15 1:20 ；
(2)厌氧颗粒污泥培养过程分为三个阶段污泥驯化阶段、颗粒污泥形成阶段和颗粒污泥成熟阶段，采用静态驯化方式对厌氧颗粒污泥培养装置中接种污泥驯化，设置水力停留时间为2(T25h，测定厌氧颗粒污泥培养装置取样口 COD值，当COD去除率达到80°/Γ90%时，驯化阶段结束；
(3)颗粒污泥形成阶段从厌氧颗粒污泥培养装置底部进水，冲击厌氧颗粒污泥培养装置中污泥，使污泥在厌氧颗粒污泥培养装置中与人工污泥床层接触并且聚集其上，缩短水力停留时间为7 10h，测定厌氧培养颗粒污泥装置出水COD去除率达到80°/Γ90%时，厌氧培养颗粒污泥装置中污泥分布在人工污泥床层上，其中粒径在广2_的污泥占污泥总数的759Γ85%，颗粒污泥形成阶段结束，所述人工污泥床层体积与厌氧颗粒污泥培养装置体积比为 1:2 1:2. 5 ;
(4)颗粒污泥成熟阶段提高进水负荷使COD负荷在25. 8^28. 9kg/(cm2 · d)，水力停留时间缩短为6 7h，厌氧颗粒污泥培养装置中污泥在人工污泥床层中不断积累并相互聚集，形成大颗粒污泥，其中粒径在Γ5πιπι的污泥占污泥总数的709Γ75%，粒径在3 4mm的污泥占污泥总数的159Γ20%，粒径在3mm以下的污泥占污泥总数的5°/Γ 5%，测定厌氧颗粒污泥培养装置出水COD去除率在80°/Γ90%时，颗粒污泥形成阶段结束。所述步骤(I)的有机废水初始COD浓度为3500mg/L。所述步骤(I)的有机废水为畜禽饲养和屠宰过程中的废水。所述步骤(I)的接种污泥体积与厌氧颗粒污泥培养装置体积比为1:20。所述步骤(2)的驯化阶段设置水力停留时间为24h。所述步骤(3)中颗粒污泥形成阶段水力停留时间为8h。所述步骤(4)中COD 负荷在 27. Okg/ (cm2 · d)。所述步骤(4)中颗粒污泥成熟阶段水力停留时间为6. 5h。一种厌氧颗粒污泥培养装置，其特征是它包括本体，在本体内设置人工污泥床层，所述人工污泥床层的结构是，在上支撑板和下支撑板中间穿装固定有填料支撑管，上支撑板通过上固定架与本体固定，下支撑板通过下固定架与本体固定，在填料支撑管的管壁上设有均布的放射状填料，在本体的底部设有多路进水分配器，多路进水分配器与进水泵连接，在本体的上部设有出水管，在位于出水管之上的本体上设有溢流堰，在位于溢流堰之上的本体上设有排气管，排气管与集气罐连接，在本体的底部侧壁上连接的排泥泵与污泥收集池连接。
所述的填料为若干根碳纤维丝束。实验证明，本发明培养的厌氧颗粒污泥床膨胀率较未添加人工污泥床层厌氧培养装置培养出的厌氧颗粒污泥床层高99Γ15%，厌氧颗粒污泥中产甲烷菌主要是产甲烷丝状菌，是严格的厌氧细菌。经过扫描电镜观察本发明培养的厌氧颗粒污泥表面疏松多孔便于甲烷输送，与普通的厌氧颗粒污泥相比，产甲烷量大。将本发明培养的成熟厌氧颗粒污泥应用在运行的厌氧生物反应器中，经过半年的运行试验，发现出水COD去除率保持在879Γ90%，厌氧反应器运行稳定，未出现酸化和中毒现象。本发明通过人工污泥床层，在厌氧颗粒污泥培养过程中，污泥附着在人工污泥床层上，避免了颗粒污泥形成过程中水解酸化阶段产酸菌的积累，人工污泥床层均匀分布使得形成的颗粒污泥性能稳定，颗粒污泥耐冲击性能好，适应外界环境变化能力强，颗粒污泥粒径大，泥床层膨胀系数高，活性高，培养周期短，培养效率高；厌氧颗粒污泥培养装置的结构合理，便于操作、易掌握，真正使厌氧颗粒污泥培养实现产业化，规模化，自动化。
图1为厌氧颗粒污泥培养装置结构示意图。图中1溢流堰，2上固定支架，3填料，4排气管，5下固定支架，6多路进水分配器，7本体，8进水泵，9污泥收集池，10排泥泵，11下支撑板，12填料支撑管，13上支撑板，14出水管，15集气罐。
具体实施例方式如图1所示，本发明的厌氧颗粒污泥培养装置包括本体7，在本体7内设置人工污泥床层，所述人工污泥床层的结构是，在上支撑板13和下支撑板11中间穿装固定有填料支撑管12，上支撑板13通过上固定架2与本体7固定，下支撑板11通过下固定架5与本体7固定，在填料支撑管12的管壁上设有均布的放射状填料3，在本体7的底部设有多路进水分配器6，多路进水分配器6与进水泵8连接，在本体7的上部设有出水管14，在位于出水管14之上的本体7上设有溢流堰1，在位于溢流堰Ipp之上的本体7上设有排气管4，排气管4与集气罐连接，在本体7的底部侧壁上连接的排泥泵10与污泥收集池9连接。所述的填料3为若干根碳纤维丝束4。厌氧颗粒污泥培养装置是在本体7内设置人工污泥床层，人工污泥床层是在上支撑板13和下支撑板11中间穿装固定有填料支撑管12，上支撑板13通过上固定架2与本体7固定，下支撑板11通过下固定架5与本体7固定，在填料支撑管12的管壁上设有均布的放射状填料3构成的，在本体7的底部设有多路进水分配器6可通过连接的进水泵8实现四条支路同时将水均布的注入本体7中，保证了足够的进水负荷，本体7中接种污泥受到水力冲击后处于悬浮状态，附着于人工污泥床层上，本体7底部侧壁设置排泥泵10将污泥排到污泥收集池9中二次使用。实施例1 如图1所示，本发明厌氧颗粒污泥培养装置的本体7内容积为200L，向本体7中投加接种污泥体积为10L，并在本体7底部输送高浓度养猪废水，测定养猪废水初始COD值为3000mg/L，本体7内温度在35 °C，pH值为7. O,进水碱度1000mg/L。厌氧颗粒污泥培养初期对接种污泥进行静态驯化，驯化过程中，设置水力停留时间为20h，驯化第11天时，测定本体 取样口出水COD值，当本体7出水COD去除率达到80%时，污泥驯化阶段结束；厌氧颗粒污泥形成阶段增大水力负荷，缩短水力停留时间为7h，颗粒污泥形成阶段进行第20天时，测定本体7出水COD值，当出水COD去除率达到80%时，产甲烷量为8. 5mL · CH4 · (g · VSS · d) ―1,本体7中污泥分布在人工污泥床层中，其中粒径在l 2mm的污泥占污泥总数的75%，颗粒污泥形成阶段结束；颗粒污泥成熟阶段提高进水负荷使COD负荷在
25.8kg/(cm2 · d)，水力停留时间缩短为6h，本体7中污泥在人工污泥床层中不断积累并相互聚集，形成大颗粒污泥，其中粒径在Γ5πιπι的污泥占污泥总数的70%，粒径在3 4mm的污泥占污泥总数的15%，粒径在3mm以下的污泥占污泥总数的15%，颗粒污泥形成阶段进行第25天时，测定本体7出水管14的COD去除率为80%，产甲烷量为16.7 mL-CH4 *(g-VSS-d)^1,颗粒污泥形成阶段结束。内设人工污泥床层的厌氧颗粒污泥培养装置培养成熟厌氧颗粒污泥共需56天，将培养好的厌氧颗粒污泥投加到厌氧生物反应器中，当厌氧生物反应器运行2个月时，测定厌氧生物反应器出水COD去除率达到80%，厌氧生物反应器内未出现酸化和中毒现象，运行正常。实施例2
如图1所示，本发明厌氧颗粒污泥培养装置的本体7内容积为200L，向本体7中投加接种污泥体积为10L，并在本体7底部输送高浓度养猪废水，测定养猪废水初始COD值为4000mg/L，本体7内温度在35 °C，pH值为7. O,进水碱度1000mg/L。厌氧颗粒污泥培养初期对接种污泥进行静态驯化，驯化过程中，设置水力停留时间为24h，驯化第12天时，测定本体7取样口出水COD值，当本体7出水COD去除率达到85%时，污泥驯化阶段结束；厌氧颗粒污泥形成阶段增大水力负荷，缩短水力停留时间为8h，颗粒污泥形成阶段进行第23天时，测定本体7和出水COD值，当出水COD去除率达到85%时，产甲烷量为12. 5mL · CH4 · (g · VSS · d) 本体7中污泥分布在人工污泥床层中，其中粒径在l 2mm的污泥占污泥总数的80%，颗粒污泥形成阶段结束；颗粒污泥成熟阶段提高进水负荷使COD负荷在27. Okg/(cm2 · d)，水力停留时间缩短为6. 5h，厌本体7中污泥在人工污泥床层中不断积累并相互聚集，形成大颗粒污泥，其中粒径在Γ5πιπι的污泥占污泥总数的70%，粒径在3 4mm的污泥占污泥总数的15%，粒径在3mm以下的污泥占污泥总数的15%，颗粒污泥形成阶段进行第28天时，测定本体7出水管14的出水COD去除率为85%，产甲烷量为21. 4mL · CH4 · (g · VSS · d) ―1，颗粒污泥形成阶段结束。内设人工污泥床层的厌氧颗粒污泥培养装置培养成熟厌氧颗粒污泥共需63天，将培养好的厌氧颗粒污泥投加到厌氧生物反应器中，当厌氧生物反应器运行2. 5个月时，测定厌氧生物反应器出水COD去除率达到85%，厌氧生物反应器内未出现酸化和中毒现象，运行正常。实施例3
如图1所示，本发明厌氧颗粒污泥培养装置的本体7容积为200L，向本体7中投加接种污泥体积为10L，并在本体7的底 部输送高浓度养猪废水，测定养猪废水初始COD值为5000mg/L，本体7内温度在35 °C，pH值为7. O,进水碱度1000mg/L。厌氧颗粒污泥培养初期对接种污泥进行静态驯化，驯化过程中，设置水力停留时间为25h，驯化第15天时，测定厌本体7取样口出水COD值，当本体7出水COD去除率达到90%时，污泥驯化阶段结束；厌氧颗粒污泥形成阶段增大水力负荷，缩短水力停留时间为10h，颗粒污泥形成阶段进行第24天时，测定本体7的出水COD值，当出水COD去除率达到90%时，产甲烷量为15.6mL · CH4 · (g · VSS · d) ―1,本体7中污泥分布在人工污泥床层中，其中粒径在l 2mm的污泥占污泥总数的85%，颗粒污泥形成阶段结束；颗粒污泥成熟阶段提高进水负荷使COD负荷在28. 9kg/(cm2 ·(!)，水力停留时间缩短为10h，本体7中污泥在人工污泥床层中不断积累并相互聚集，形成大颗粒污泥，其中粒径在Γ5πιπι的污泥占污泥总数的75%，粒径在3 4mm的污泥占污泥总数的20%，粒径在3mm以下的污泥占污泥总数的5%，颗粒污泥形成阶段进行第30天时，测定本体7出水管14的COD去除率为85%，产甲烷量为21.4 mL-CH4 *(g-VSS-d)^1,颗粒污泥形成阶段结束。内设模拟污泥床层的厌氧颗粒污泥培养装置培养成熟厌氧颗粒污泥共需69天，将培养好的厌氧颗粒污泥投加到厌氧生物反应器中，当厌氧生物反应器运行3个月时，测定厌氧生物反应器出水COD去除率达到90%，厌氧生物反应器内未出现酸化和中毒现象，运行正常。
权利要求
1.一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是，它包括以下步骤(O向厌氧颗粒污泥培养装置中投加接种污泥，并在厌氧颗粒污泥培养装置底部输送高浓度有机废水，基于国家标准GB11914-89中重铬酸钾法测定有机废水初始COD值为 300(T5000mg/L，厌氧颗粒污泥培养装置内温度在35 40°C，pH值为7. 0，进水碱度IOOOmg/ L，所述接种污泥体积与厌氧颗粒污泥培养装置体积比为1:15 1:20 ；(2)厌氧颗粒污泥培养过程分为三个阶段污泥驯化阶段、颗粒污泥形成阶段和颗粒污泥成熟阶段，采用静态驯化方式对厌氧颗粒污泥培养装置中接种污泥驯化，设置水力停留时间为2(T25h，测定厌氧颗粒污泥培养装置取样口 COD值，当COD去除率达到80°/Γ90%时， 驯化阶段结束；(3)颗粒污泥形成阶段从厌氧颗粒污泥培养装置底部进水，冲击厌氧颗粒污泥培养装置中污泥，使污泥在厌氧颗粒污泥培养装置中与人工污泥床层接触并且聚集其上，缩短水力停留时间为7 10h，测定厌氧培养颗粒污泥装置出水COD去除率达到80°/Γ90%时，厌氧培养颗粒污泥装置中污泥分布在人工污泥床层上，其中粒径在广2_的污泥占污泥总数的 759Γ85%，颗粒污泥形成阶段结束，所述人工污泥床层体积与厌氧颗粒污泥培养装置体积比为 1:2 1:2. 5 ;(4)颗粒污泥成熟阶段提高进水负荷使COD负荷在25.8^28. 9kg/(cm2 · d)，水力停留时间缩短为6 7h，厌氧颗粒污泥培养装置中污泥在人工污泥床层中不断积累并相互聚集， 形成大颗粒污泥，其中粒径在Γ5πιπι的污泥占污泥总数的709Γ75%，粒径在3 4mm的污泥占污泥总数的159Γ20%，粒径在3mm以下的污泥占污泥总数的5°/Γ 5%，测定厌氧颗粒污泥培养装置出水COD去除率在80°/Γ90%时，颗粒污泥形成阶段结束。
2.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是所述步骤(I)的有机废水初始COD浓度为3500mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是所述步骤(I)的有机废水为畜禽饲养和屠宰过程中的废水。
4.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是所述步骤(I)的接种污泥体积与厌氧颗粒污泥培养装置体积比为1:20。
5.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是所述步骤(2)的驯化阶段设置水力停留时间为24h。
6.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是所述步骤(3)中颗粒污泥形成阶段水力停留时间为8h。
7.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是所述步骤(4)中COD 负荷在 27. Okg/ (cm2 · d)。
8.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养方法，其特征是所述步骤(4)中颗粒污泥成熟阶段水力停留时间为6. 5h。
9.一种厌氧颗粒污泥培养装置，其特征是它包括本体，在本体内设置人工污泥床层， 所述人工污泥床层的结构是，在上支撑板和下支撑板中间穿装固定有填料支撑管，上支撑板通过上固定架与本体固定，下支撑板通过下固定架与本体固定，在填料支撑管的管壁上设有均布的放射状填料，在本体的底部设有多路进水分配器，多路进水分配器与进水泵连接，在本体的上部设有出水管，在位于出水管之上的本体上设有溢流堰，在位于溢流堰之上的本体上设有排气管，排气管与集气罐连接，在本体的底部侧壁上连接的排泥泵与污泥收集池连接。
10.根据权利要求1所述的一种厌氧颗粒污泥培养装置，其特征是所述的填料为若干根碳纤维丝束。
全文摘要
一种厌氧颗粒污泥培养装置，其特点是包括在本体内设置人工污泥床层，人工污泥床层是在上支、下支撑板中间穿装固定有填料支撑管，上、下支撑板通过下固定架与本体固定，在填料支撑管的管壁上设有均布的放射状填料，在本体的底部设有多路进水分配器，多路进水分配器与进水泵连接，在本体的上部设有出水管，在位于出水管之上的本体上设有溢流堰，在位于溢流堰之上的本体上设有排气管，排气管与集气罐连接，在本体的底部侧壁上连接的排泥泵与污泥收集池连接。并提供厌氧颗粒污泥培养方法，其培养出的菌种性能稳定，适应外界环境变化能力强，厌氧颗粒污泥床层膨胀系数高，厌氧颗粒污泥培养周期短、培养效率高，厌氧颗粒污泥性能稳定。
文档编号C02F3/28GK103043792SQ201310019060
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月19日 优先权日2013年1月19日
发明者施云芬, 孙萌, 李英赞, 刘月华, 张更宇 申请人:东北电力大学