一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物膜法污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法。
【背景技术】
[0002]生物膜法污水处理技术通过填料表面生长的生物膜净化污水，具有水量水质适应性强、对有机物的去除效果好并具良好硝化与反硝化功能、动力费用省等优点，在污废水处理中获得广泛应用。生物膜在填料表面历经附着生长、成熟和老化膜脱落、新生膜生长等动态循环过程，对污染物进行好氧、兼氧及厌氧代谢。生物膜反应器中的填料分为固定式和悬浮式两种类型，其中，采用悬浮式填料构建的移动床/流化床生物膜反应器，集合传统流化床和生物接触氧化法两种工艺的优点，运行管理方便，是近年来国内外生物膜法污水处理技术应用的热点。然而，移动床/流化床生物膜反应器处理实际废水时，随着时间的推移，常常出现填料表面的老化生物膜难以自然脱落更新的现象，生物膜层不断加厚形成“粘泥”，代谢污染物的能力及废水处理效率大幅降低，影响处理系统的正常运行，必须进行活化再生。
[0003]因悬浮填料密度较小，易收集，其表面生物膜的活化适宜采用异位活化的方法，即将悬浮填料引入单独的装置进行活化。如中国专利“一种悬浮老化生物膜填料修复再生方法”(申请号201410734593.4)，公开了一种老化悬浮生物膜填料修复再生方法，该申请案包括:1)将生物膜反应器中的老化生物膜悬浮生物填料取出晾干；2)启动振动筛，使老化且松动的生物膜和在此积聚生成的污泥脱落并随后排出；3)酸碱化学洗脱；采用先混合酸洗，后碱洗；4)酶制剂进一步洗脱；所述酶制剂为蛋白酶；5)将步骤4)处理后的填料晾干，并将填料放回生物膜反应器；6)生物膜再生；通入空气或者氧气，同时加入微量元素营养液实现对生物膜的最终更新。该申请案可以去除悬浮填料表面老化、结垢的生物膜，有效、快速地实现生物填料的更新再利用，然而其直接对老化生物膜进行一系列化学、生物和物理处理，所需成本较高。
【发明内容】
[0004]1.发明要解决的技术问题
[0005]本发明为进一步优化填料生物膜的异位活化，提供了一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法；本发明根据老化生物膜特性的差异，选择性地采用优选组合方案，并采用生物可降解、环境友好型生物表面活性剂，避免二次污染，能最大限度减轻生物膜中污染物降解相关微生物的流失或灭活，缩短更新活化的时间，同时降低活化成本。
[0006]2.技术方案
[0007]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0008]本发明的一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法，其步骤为:
[0009]步骤一、从污废水处理反应器中取出包含老化生物膜的悬浮填料；
[0010]步骤二、对生物膜挥发性固体含量进行测定；
[0011]步骤三、根据步骤二所得挥发性固体含量数值分别选择不同的处理方案，对老化生物膜进行处理；
[0012]步骤四、水洗去除填料表面已松动却未脱离的生物膜；
[0013]步骤五、将含有少量生物膜的悬浮填料返投至反应器，完成异位活化。
[0014]更进一步地，步骤一中的污废水处理反应器是指应用于市政污水、工业废水、微污染水源水等污废水处理的生物膜法处理单元，其类型包括好氧和缺氧。
[0015]更进一步地，步骤一中将悬浮填料置于收集瓶，并加入无水乙醇，收集瓶中乙醇的质量百分比浓度为48% -52%。
[0016]更进一步地，步骤二中生物膜挥发性固体含量测定过程如下:
[0017](I)从步骤一中的收集瓶取出悬浮填料，用蒸馏水润洗，采用机械刮落或超声剥落使生物膜从填料表面剥离，制得生物膜悬浮液，记录悬浮液体积V ;
[0018](2)将步骤(I)所得悬浮液经事先烘干、恒重的0.45 μ m滤膜过滤；并将带有生物膜的滤膜置于105°C的烘箱内，烘干至恒重；
[0019](3)将步骤(2)所得滤膜置于干燥器中干燥0.5h，称量后减去原滤膜重量，即为剥落的生物膜干物质量M1，干物质量Ml与悬浮液体积V之比即为总固体含量TS ；
[0020](4)将步骤(2)所得滤膜置于550°C的马弗炉内灼烧至恒重，取出滤膜置于干燥器中干燥0.5h后称重，经灼烧后的失重即为可挥发性生物膜质量M2，可挥发性生物膜质量M2与悬浮液体积V之比即为挥发性固体含量VS ;挥发性固体含量VS与总固体含量TS之比即为生物膜挥发性固体含量VS/TS。
[0021]更进一步地，步骤三中，当VS/TS彡0.7时，采用处理方案I，即以质量百分比浓度为0.5% -2.5%的鼠李糖脂或烷基糖苷溶液浸泡步骤一所得悬浮填料，同时进行超声处理10-25min ;当VS/TS〈0.7时，采用处理方案II，即以质量百分比浓度为0.5% -1.5%的稀盐酸溶液浸泡步骤一所得悬浮填料，同时进行超声处理15-30min。
[0022]更进一步地，所述处理方案I和处理方案II中超声强度均为25_35kHz，悬浮填料和浸泡溶液的体积比均为0.4-1.0。
[0023]更进一步地，步骤四采用压力为0.2-0.3MPa的水冲洗填料，去除填料表面已松动却未脱离的生物膜。
[0024]3.有益效果
[0025]采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果:
[0026](I)本发明的一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法，根据老化生物膜性质的差异，以生物膜挥发性固体含量为判据，区分有机质积累型和无机盐沉积型等两类老化生物膜，采用针对性的组合优选方案，时间短、效率高，洗脱液可重复使用，成本低；
[0027](2)本发明的一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法，对于有机质积累型老化生物膜，采用生物可降解、环境友好型生物表面活性剂，避免二次污染，且能最大限度减轻处理过程对生物膜中污染物降解相关微生物的灭活，缩短更新活化的时间；
[0028](3)本发明的一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法，有效解决了悬浮填料老化生物膜难以自然脱落更新活化的难题，操作简便，且环境友好，具有广泛应用前景。
【附图说明】
[0029]图1为采用本发明的方法进行悬浮填料老化生物膜异位活化的操作流程图。
【具体实施方式】
[0030]为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0031]实施例1
[0032]本实施例的一种悬浮填料老化生物膜的异位活化方法，进行某好氧移动床生物膜反应器悬浮填料老化膜的异位活化。悬浮填料为空心圆柱，内部为支架支撑构造，外径和高度分别为25mm和10mm，密度约为0.96g/cm3，有效比表面积约为520m2/m3。该反应器进水水质为:pH7.17?7.85，化学需氧量340?520mg/L，氨氮30?50mg/L，总氮60?90mg/L，总磷3.2?6.6mg/L，电导率580?730 μ S/cm。当运行至第86天时，填料表面出现“粘泥”，废水化学需氧量和氨氮的去除率降低15%以上，生物膜需进行活化。
[0033]本实施例的具体活化过程为:
[0034]步骤一、从反应器中取出若干包含老化生物膜的悬浮填料，置于收集瓶，加入无水乙醇，使得收集瓶中乙醇质量百分比浓度为50%。
[0035]步骤二、对生物膜挥发性固体含量进行测定；从步骤一中的收集瓶取出一定量的悬浮填料，用蒸馏水轻轻润洗，采用机械刮落使生物膜从填料表面剥离，制得2份生物膜悬浮液，记录每份悬浮液体积V。上述悬浮液经事先烘干、恒重的0.45 μ m滤膜过滤(真空抽滤)，将带有生物膜的滤膜置于105°C的烘箱内，烘干至恒重(2h)，取出滤膜置于干燥器中放置0.5h，称量后减去原滤膜重量，即为剥落的生物膜干物质量Ml。总固体含量(TS)即为干物质量Ml与悬浮液体积V之比，转化成mg/L。将上述另一份恒重的滤膜样品再置于5500C的马弗炉内灼烧至恒重(Ih)，取出滤膜置于干燥器中放置0.5h后称重，经灼烧后的失重即为可挥发性生物膜质量M2，M2与悬浮液体积V之比，即为挥发性固体含量(VS)，转化成 mg/L。计算 VS/TS，为 0.82 ±0.068。
[0036]步骤三、由于挥发性固体含量(VS/TS)大于0.7，采用处理方案I，即生物表面活性剂和超声联用，具体为:同时以质量百分比浓度为1%的鼠李糖脂溶液浸泡和超声(30kHz)处理包含老化生物膜的悬浮填料20min，填料和浸泡液的体积比为0.6。
[0037]步骤四、采用压力为0.2MPa的水冲洗经步骤三处理后的填料，水洗去除填料表面已松动却未脱离的生物膜。经过此步骤处理后，老化生物膜脱落率达85%左右(湿重)；
[0038]步骤五、将含有少量生物膜的悬浮填料返投至反应器，完成异位活化:将悬浮填料分批次重复进行步骤三、步骤四，之后一并返投至反应器。2天后，废水化学需氧量和氨氮的去除率较活化前提高12 %左右，表明生物膜初步完成更新生长。
[0039]发明人指出，传统的化学处理(酸、碱、氧化剂等)方法，虽然成本较低、效果较好，但其无选择性，能对生物膜中污染物降解相关微生物产生灭活，且易产生二次污染；生物处理中的酶处理能选择性地降解特性成分(蛋白质、多糖等)、促进老化生物膜剥离，但受水质影响(