一种好氧颗粒污泥黏性膨胀修复的方法与流程

本发明涉及一种好氧颗粒污泥黏性膨胀修复的方法，属于废水生物处理技术领域。

背景技术：

好氧颗粒污泥是好氧污泥微生物通过自凝聚作用形成的一种特殊的生物聚集体形式，其颗粒化过程涉及了生物、物理、化学等过程。与普通活性污泥相比，好氧颗粒污泥具有结构紧密、沉降性能优异、生物量大、抗冲击负荷能力强、微生物种群丰富等优势，弥补了传统活性污泥的工艺缺陷，成为废水生物处理领域研究的新热点。自1991年在升流式好氧污泥床反应器中发现好氧污泥颗粒化现象以来，国内外研究者在好氧颗粒污泥的形成机理、理化结构特性、传质模型、微生物生态及颗粒化影响因素等方面开展了大量研究，并在啤酒、食用油、食品、畜禽养殖以及市政等废水处理中得到中试试验和工程示范。

然而，目前好氧颗粒污泥废水处理技术仍未得到广泛应用，主要问题是长期运行中好氧颗粒污泥易失稳，其中黏性膨胀是导致颗粒解体、生物量流失、反应器崩溃的主要问题之一。因此，解决好氧颗粒污泥工艺中粘性膨胀的问题，进而提高工艺运行稳定性是促进好氧颗粒污泥工艺技术发展的关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对已发生黏性膨胀的好氧颗粒污泥工艺，提供一种好氧颗粒污泥黏性膨胀修复的方法，解决好氧颗粒污泥工艺运行过程中的膨胀失稳问题，保障好氧颗粒污泥反应器长期稳定运行。

一种好氧颗粒污泥黏性膨胀修复的方法，针对好氧颗粒污泥出现的污泥黏性膨胀、污泥沉降性能恶化，肉眼或镜检发现颗粒污泥结构松散，svi＞50ml/g，出水ss浓度增加，污泥龄（srt）<2d，采用序批式运行模式，向好氧颗粒污泥反应器主要投加ca²⁺、mg²⁺、fe²⁺金属离子，在原有进水浓度基础上增加1-2倍，金属离子压缩微粒表面双电层、架桥eps以及刺激疏水性pn分泌，促进细菌微生物的附着和絮凝，从而恢复好氧颗粒污泥的结构和沉降性能。

所述的好氧颗粒污泥反应器为圆柱形序批式反应器（sbr），高径比5-10。

所述的序批式反应器运行周期为3-6h，运行模式为进水-缺氧搅拌-好氧曝气-静置沉淀-排水，其中，进水5-10min，缺氧搅拌30-60min，沉淀3-7min，排水5-10min，剩余为曝气时间，反应器设置的表面气速为1.2-3.0cm/s，体积交换比50%-70%。

所述的好氧颗粒污泥反应器进水cod控制在500-1000mg/l，碳氮比维持在7-15；体系ph维持在7.0-7.5。cacl2、mgso4、feso4投加浓度分别控制在80-120mg/l、30-50mg/l、3-9mg/l；其他微量元素投加浓度分别为:h3bo30.05-0.1mg/l，cuso4·5h2o0.05-0.1mg/l，znso4·7h2o0.05-0.1mg/l，alcl3·6h2o0.09-0.18mg/l，cocl2·6h2o0.05-0.1mg/l，mnso4·h2o0.05-0.1mg/l，(nh4)2mo7o240.1mg/l，nicl2·6h2o0.09-0.18mg/l。

本发明的有益效果：本发明能够有效恢复已发生黏性膨胀的好氧颗粒污泥，经修复的好氧颗粒污泥颗粒表面光滑、形状规则、结构紧实，并具有良好的沉降性能，svi可降至20-40ml/g，工艺cod、氨氮去除率均稳定在90%以上。

附图说明

图1为颗粒污泥反应器；图中标号：1-反应器柱体；2-曝气机；3.1-流量计，3.2-多孔曝气头；4.1-电动搅拌器，4.2-调速器，4.3-螺旋桨；5-可编程自动化时间控制器（plc）；6-进水蠕动泵；7-进水桶；8-出水蠕动泵；9-出水桶；10-排泥取样口。

图2（a）部分为实施案例1中黏性膨胀的好氧颗粒污泥；（b）部分为实施案例1中修复后的好氧颗粒污泥。

图3为实施案例1中的修复过程颗粒污泥特性变化。

图4（a）部分为实施案例2中黏性膨胀的好氧颗粒污泥；（b）部分为实施案例2中修复后的好氧颗粒污泥。

图5为实施案例2中的修复过程颗粒污泥特性变化。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术为方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。

本发明具体作用机理为：较高浓度的金属离子能够通过压缩微粒表面双电层和架桥eps实现细菌微生物的附着和絮凝；同时ca²⁺、mg²⁺、fe²⁺离子的添加能够促进酰基高丝氨酸内酯（ahls）的分泌，进而强化群体感应体系实现细菌的团聚；金属离子浓度的适量增加同样能够增加疏水性的蛋白质（pn）的产生量，而亲水性的多糖（ps）能够和ca²⁺等形成螯合物而减少，pn/ps比值的降低使得污泥沉降性能得到恢复。

实施例1

（1）黏性膨胀的颗粒污泥：反应器进水cod为1000mg/l，有机负荷为3.0kgcod/m³·d，cod：n：p=100:7:1，ph=7.2，cacl2100mg/l、mgso430mg/l、feso43mg/l，微量元素投加浓度分别为:h3bo30.05mg/l，cuso4·5h2o0.05mg/l，znso4·7h2o0.05mg/l，alcl3·6h2o0.09mg/l，cocl2·6h2o0.05mg/l，mnso4·h2o0.05mg/l，(nh4)2mo7o240.05mg/l，nicl2·6h2o0.09mg/l。发生黏性膨胀问题时颗粒污泥平均粒径为1.2mm，svi为82ml/g，污泥浓度为4.33gss/l，镜检下颗粒污泥表面粗糙、结构松散，如图2（a）部分所示。

（2）生物反应器：反应器由有机玻璃制成，高70cm，内径10cm，有效体积4l，采用序批式运行模式，进水、搅拌、曝气、沉淀、出水均由可编程自动化时间控制器（plc）进行控制，整个实验装置如图2所示。反应器运行周期4h，具体为：进水8min，缺氧搅拌45min，曝气179min，静置沉淀5min，排水3min。废水由反应器底部泵入，空气由气泵通过反应器底部安装的多孔曝气头引入，曝气强度实现表面气速为2.5cm/s，体积交换比为50%。

（3）修复措施：增加进水ca²⁺、mg²⁺、fe²⁺金属离子浓度，即cacl2、mgso4、feso4的浓度分别由100mg/l、30mg/l、3mg/l增加至200mg/l、60mg/l、6mg/l，以此恢复污泥的沉降性能、延长污泥龄。

（4）修复后的颗粒污泥：在修复过程中检测颗粒污泥形态、浓度、沉降性能和污染物去除能力。运行20d后，反应器内颗粒污泥浓度增加至8.2gss/l，颗粒粒径恢复至2mm，沉降性能明显改善，svi降至30mg/l左右，如图3所示。镜检结果表明，颗粒表面光滑、形状规则、结构紧实，如图2（b）部分所示。修复后的颗粒污泥在修复前的条件下继续运行1个月以上，颗粒粒径及沉降性能稳定，cod及氨氮去除率均达98%以上，证实该方法适用于已发生黏性膨胀的好氧颗粒污泥修复。

实施例2

（1）黏性膨胀的颗粒污泥：sbr反应器进水cod为500mg/l左右、氨氮30-50mg/l，添加kh2po4和k2hpo4·3h2o分别为34mg/l和45mg/l，控制体系ph=7.3，cacl2、mgso4、feso4的浓度分别为80mg/l、20mg/l、6mg/l，其他微量元素投加量分别为:h3bo30.1mg/l，cuso4·5h2o0.1mg/l，znso4·7h2o0.1mg/l，alcl3·6h2o0.18mg/l，cocl2·6h2o0.1mg/l，mnso4·h2o0.1mg/l，(nh4)2mo7o240.1mg/l，nicl2·6h2o0.18mg/l。运行过程中出现黏性膨胀问题，颗粒污泥平均粒径0.9mm，svi增至90ml/g，污泥浓度降至3.6gss/l（其中，1.8gss/l为对照组），出水浊度增加，呈现浑浊的乳白色。镜检下颗粒污泥如图4（a）部分所示。

（2）颗粒污泥反应器：反应器由有机玻璃制成，高90cm，内径14cm，有效体积10l，采用序批式运行模式，进水、搅拌、曝气、沉淀、出水由可编程自动化时间控制器（plc）控制，整个实验装置如图1所示。反应器运行周期4h，具体为：进水10min，缺氧搅拌45min，曝气173min，静置沉淀5min，排水7min。废水由反应器底部泵入，空气由气泵通过反应器底部安装的多孔曝气头引入，表面气速控制在1.2cm/s，体积交换比为70%。

（3）修复措施：增加进水ca²⁺、mg²⁺、fe²⁺金属离子浓度，即cacl2、mgso4、feso4的浓度分别由80mg/l、20mg/l、6mg/l增加至200mg/l、50mg/l、12mg/l，以此恢复污泥的沉降性能、延长污泥龄。

（4）修复后的颗粒污泥：在修复过程中检测系统颗粒污泥形态、浓度、沉降性能和污染物去除能力，图5为实施案例2中的修复过程颗粒污泥特性变化。运行30d后，反应器内颗粒污泥浓度增至5.8gss/l，颗粒污泥平均粒径增至1.5mm，沉降性能明显改善，svi降至27mg/l左右。如图4（b）部分所示，镜检结果表明，颗粒表面光滑、形状规则、结构紧实，而对照组反应器内黏性膨胀的好氧颗粒污泥性能持续恶化，svi增至100mg/l以上。修复后的颗粒污泥在修复前的条件下继续运行1个月以上，颗粒粒径及沉降性能稳定，cod及氨氮去除率均达96%以上，证实该方法适用于修复已发生黏性膨胀的好氧颗粒污泥。