专利名称：一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法。
背景技术：
反硝化聚磷被认为是一种可持续的污水处理工艺。这种工艺利用反硝化聚磷菌同时完成脱氮和除磷两个过程，除磷和脱氮的结合不仅降低了脱氮对碳源的需要，而且缺氧条件下完成除磷，可节省好氧聚磷曝气所需能源和池容。目前反硝化聚磷菌的培养还停留在絮状污泥的阶段。由于反硝化对氧气的需求量低，所以反硝化聚磷菌不宜生长在溶解氧高的环境中，而在较低溶解氧的系统中，好氧颗粒内部会出现厌氧无机化，并且有助于丝状菌的过度生长，从而易导致污泥结构松散或膨胀，不利于污泥的颗粒化以及颗粒污泥的稳定运行，所以反硝化聚磷菌的培养还停留在絮状污泥的阶段，难形成颗粒状。
发明内容
本发明要解决现有反硝化聚磷菌的培养还停留在絮状污泥的阶段，难形成颗粒状的技术问题；而提供了一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法。为解决上述 技术问题，本发明反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法是将以污水处理厂排放的具有生物除磷功能的絮状污泥为接种污泥，接种于SBR反应器内，接种量为3000mg/L 3200mg/L，培养分三个阶段完成:第一阶段采用厌氧/好氧的运行方式进行，进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为300mg/L 400mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行15天,每天两个周期，单位周期内厌氧时间为150min、好氧时间为270min,好氧段溶解氧的量在4 5mg/L ；第二阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式进行，在厌氧结束后向SBR反应器中按30mg/L的投加量投加硝酸钠，进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为200mg/L 300mg/L、10mg/L、10mg/L，共运行20天，每天两个周期，单位周期内厌氧时间为3小时、缺氧时间为3小时、好氧时间为I小时，缺氧段的溶解氧在0.5 0.7mg/L，好氧段的溶解氧在2.5 3.5mg/L ；第三阶段采用厌氧/缺氧的运行方式进行，进水的COD、总氮、总磷浓度分别为200mg/L 300mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行10天,每天两个周期，单位周期内厌氧时间为150min、缺氧时间为270min,缺氧段的溶解氧在0.5mg/L 0.7mg/L ；其中三个阶段的污泥龄均为8天。本发明方法采用的是逐渐降低溶解氧的方法:开始的厌氧好氧阶段溶解氧较高，到中间厌氧缺氧好氧阶段溶解氧有所降低，到最后的厌氧缺氧阶段溶解氧最低。这种逐渐降低溶解氧的方法使得颗粒化的速度快，而且还在培养的最后阶段提供适合反硝化聚磷菌生长的缺氧环境，从而使反硝化聚磷菌在这个阶段大量繁殖，成为颗粒污泥的优势菌群，并能稳定运行；将普通的具有生物除磷功能的絮状污泥培养成反硝化聚磷菌颗粒污泥，实现了反硝化聚磷菌污泥的颗粒化。三个阶段共用45天，制备时间短，效果理想。本发明方法培养的反硝化聚磷菌颗粒污泥呈红棕色，呈球形或椭球形，表面光滑，边界清晰，在光学显微镜下能看见清晰的颗粒结构，而接种污泥多为菌胶团的形式存在，颜色发黑；均粒径在1.0 2.0mm之间，约占颗粒总数的60.7%,粒径在0.8mm以下的和
0.8 Imm之间的分别占13.6%和18.3%，粒径在2mm以上的约占7.4%。本发明培养的反硝化聚磷菌颗粒污泥具有良好的沉降性能，沉降速度在50 70m/s之间的颗粒占全部颗粒的51.8%，沉降速度在10 30m/s之间的颗粒占15.6%，沉沉降速度分别为30 50m/s和70 80m/s之间的颗粒分别占20.9% 11.7%，能保证污水生物处理系统长期有效运行。与接种污泥相比，污泥颗粒化后，污泥的湿密度由1.0038g/cm3上升至1.0448g/cm3,由此可见，颗粒污泥具有更致密，紧凑的结构，这有利于反应器内的固液分离和微生物的停留。而污泥的含水率由98%下降为86%，采用颗粒污泥会大大节约污泥浓缩、消化等剩余污泥处理成本。接种污泥与颗粒化污泥VSS/SS值分别为70 %和96%，污泥中生物质含量提高，即相同干重的污泥中，颗粒污泥微生物数量要高于接种絮状污泥，因此具有更高的生物代谢活性。反硝化聚磷菌颗粒污泥和反硝化聚磷菌絮状污泥相比，颗粒化程度明显，沉降速度明显加快，污泥的平均沉降速度由4-lOm/s升高到44-72m/s，颗粒粒径增大，絮状污泥很难测出粒径，而颗粒化以后，平均粒径在l_2mm之间，同时脱氮除磷效果也有所增强，磷和氨氮的去除率由原来的84.32%和89.39%增加到91.19%和95.72%，而且二者的固有特性决定了，颗粒污泥的抗冲击负荷的能力强于絮状污泥。初始污泥和反硝化聚磷菌絮状污泥脱氮除磷效果的对比；初始污泥的氮磷去除率分别为64.59%和29.88%，反硝化聚磷菌絮状污泥的分别为84.32 %和89.39%。利用培养成功后的反硝化聚磷菌颗粒污泥处理模拟生活废水时，体系中的出水Ρ043_-Ρ和Ν03_-Ν浓度都在lmg/L左右，消耗单位Ν03__Ν吸收的磷量达到0.876mg/mg,缺氧除磷效率为96.18%.氨氮、COD的去除率都在95%左右。反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例为74.36%。以上数 据都表明，本发明具有较好的脱氮除磷效果。本发明具有沉降时间短，运行周期短，抗冲击负荷能力强，污泥不易流失，剩余污泥产量小的缺点。
图1是接种污泥的外观形态图；图2是颗粒污泥的外观形态图；图3是接种污泥100倍下的光学显微成像图；图4是颗粒污泥100倍下的光学显微成像图。
具体实施例方式具体实施方式
一:本实施方式中一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法是将以污水处理厂排放的具有生物除磷功能的絮状污泥为接种污泥，接种于SBR反应器内，接种量为3000mg/L 3200mg/L，培养分三个阶段完成:第一阶段采用厌氧/好氧的运行方式进行，进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为300mg/L 400mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行15天,每天两个周期，单位周期内厌氧时间为150min、好氧时间为270min，好氧段溶解氧的量在4 5mg/L ;溶解氧对好氧颗粒污泥的形成和稳定起着重要的作用，而聚磷菌必须经历厌氧释磷和好氧吸磷两个阶段才能完成对磷的吸收，所以这一阶段的目的是提高系统的好氧除磷性能，实现聚磷菌的富集和污泥的初步颗粒化；第二阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式进行，在厌氧结束后向SBR反应器中按30mg/L的投加量投加硝酸钠，进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为200mg/L 300mg/L、10mg/L、10mg/L，共运行20天，每天两个周期，单位周期内厌氧时间为3小时、缺氧时间为3小时、好氧时间为I小时，缺氧段的溶解氧在0.5 0.7mg/L，好氧段的溶解氧在2.5
3.5mg/L ;在厌氧结束后向SBR反应器中投加硝酸钠，作为反应的电子受体，以提高反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例，同时在好氧阶段曝气以继续实现污泥的颗粒化；第三阶段采用厌氧/缺氧的运行方式进行，进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为200mg/L 300mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行10天,每天两个周期，单位周期内厌氧时间为150min、缺氧时间为270min，缺氧段的溶解氧在0.5mg/L 0.7mg/L ;在第二阶段结束后污泥基本实现颗粒化，其对溶解氧的需求量大大降低，而且随着反硝化聚磷的实现，溶解氧也可以逐步降低。这样就可以在脱氮除磷的同时达到节约能源的目的；其中三个阶段的污泥龄均为8天。三个阶段共用45天，制备时间短，效果理想。本实施方式方法培养的反硝化聚磷菌颗粒污泥呈红棕色，呈球形或椭球形，表面光滑，边界清晰，在光学显微镜下能看见清晰的颗粒结构，而接种污泥多为菌胶团的形式存在，颜色发黑；均粒径在1.0 2.0mm 之间，约占颗粒总数的60.7%,粒径在0.8mm以下的和
0.8 Imm之间的分别占13.6%和18.3%，粒径在2mm以上的约占7.4%。本发明培养的反硝化聚磷菌颗粒污泥具有良好的沉降性能，沉降速度在50 70m/s之间的颗粒占全部颗粒的51.8%，沉降速度在10 30m/s之间的颗粒占15.6%，沉沉降速度分别为30 50m/s和70 80m/s之间的颗粒分别占20.9% 11.7%，能保证污水生物处理系统长期有效运行。与接种污泥相比，污泥颗粒化后，污泥的湿密度由1.0038g/cm3上升至1.0448g/cm3,由此可见，颗粒污泥具有更致密，紧凑的结构，这有利于反应器内的固液分离和微生物的停留。而污泥的含水率由98%下降为86%，采用颗粒污泥会大大节约污泥浓缩、消化等剩余污泥处理成本。接种污泥与颗粒化污泥VSS/SS值分别为70 %和96%，污泥中生物质含量的提高，即相同干重的污泥中，颗粒污泥微生物数量要高于接种絮状污泥，因此具有更高的生物代谢活性。利用培养成功后的反硝化聚磷菌颗粒污泥处理模拟生活废水时，体系中的出水Ρ043_-Ρ和Ν03_-Ν浓度都在lmg/L左右，消耗单位Ν03__Ν吸收的磷量达到0.876mg/mg,缺氧除磷效率为96.18%。氨氮、COD的去除率都在95%左右。反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例为74.36%。以上数据都表明，本实施方式具有较好的脱氮除磷效果。
具体实施方式
二:本实施方式与具体实施方式
一不同的是:第一阶段所述好氧段溶解氧的量在4.5mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三:本实施方式与具体实施方式
二不同的是？:第二阶段所述缺氧段的溶解氧在0.6mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四:本实施方式与具体实施方式
三不同的是第二阶段所述好氧段的溶解氧在3.0mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
四不同的是:第三阶段所述缺氧段的溶解氧在0.6mg/L。其它步骤和参数与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六:本实施方式中培养用SBR反应器，反应器为有机玻璃制成，呈圆柱体，高60cm，直径22cm，有效容积12L。反应器采用鼓风曝气，应用转子流量计调节流量使污泥处于好氧、缺氧以及厌氧状态。反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法是将以污水处理厂排放的具有生物除磷功能的絮状污泥为接种污泥，接种于SBR反应器内，接种量为3200mg/L，培养分三个阶段完成:第一阶段采用厌氧/好氧的运行方式进行，进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为350mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行15天，每天两个周期，单位周期内厌氧时间为150min、好氧时间为270min，好氧段溶解氧的量在4.5mg/L ；第二阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式进行，在厌氧结束后向SBR反应器中按30mg/L的投加量投加硝酸钠，进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为250mg/L、I Omg/L, IOmg/L共运行20天，每天两个周期(每个周期内厌氧/缺氧/好氧是连续进行的)，单位周期内厌氧时间为3小时、缺氧时间为3小时、好氧时间为I小时，缺氧段的溶解氧在0.6mg/L，好氧段的溶解氧在3.0mg/L ；第三阶段采用厌氧/缺氧的运行方式进行，进水的COD、总氮、总磷浓度分别为250mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行10天，每天两个周期，单位周期内厌氧时间为150min、缺氧时间为270min，缺氧段的溶解氧在0.6mg/L ；其中三个阶段的污泥龄均为8天。接种污泥结构松散，边界不清晰，呈深棕色，如图1和3所示，运行46d后，实现了较理想的污泥颗粒化，颗·看见清晰的颗粒结构，而接种污泥多为菌胶团的形式存在，颜色发黑。反应器内颗粒污泥的粒径分布与沉降时间和水流剪切有关，本发明以逐渐降低沉降时间以促进污泥颗粒化，污泥平均粒径在1.0 2.0mm之间，约占颗粒总数的60.7%，粒径在
0.8mm以下的和0.8 Imm之间的分别占13.6%和18.3%，粒径在2mm以上的约占7.4%。与接种污泥相比，污泥颗粒化后，污泥的湿密度由1.0038g/cm3上升至1.0448g/cm3，由此可见，颗粒污泥具有更致密，紧凑的结构，这有利于反应器内的固液分离和微生物的停留。而污泥的含水率由98%下降为86%，采用颗粒污泥会大大节约污泥浓缩、消化等剩余污泥处理成本。接种污泥与颗粒化污泥VSS/SS值分别为70%和96%，污泥中生物质含量的提高，即相同干重的污泥中，颗粒污泥微生物数量要高于接种絮状污泥，因此具有更高的生物代谢活性。试验结束，考察成熟颗粒污泥的沉降速度，沉速在50 70m/s之间的颗粒占全部颗粒的51.8%，沉速在10 30m/s之间的颗粒占15.6%，沉速分别为30 50m/s和70 80m/s之间的颗粒分别占20.9% 11.7%。由此可见，本发明培养的反硝化聚磷菌颗粒污泥具有良好的沉降性能，污泥的沉降性能决定着固液分离效果，良好的固液分离效果是保证污水生物处理系统长期有效运行。经过三个阶段的培养，反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例为74.36%，利用反硝化聚磷菌颗粒污泥处理模拟废水(进水的C0D、总氮、总磷浓度分别为250mg/L、10mg/L、10mg/L)时，磷的浓度由入水时的10mg/L降为lmg/L左右，磷的去除率在90%左右，硝酸盐浓度由30mg/L降为lmg/L左右，氨氮和COD的去除率稳定在90%以上，污泥沉降速度为44 72m/
S。反硝化聚磷菌颗粒污泥对目前广泛存在的C/N较低的高磷浓度废水具有较好的处理效果，且为颗粒污泥，具有其沉降速度快、抗冲击负荷能力强的优点。反硝化聚磷菌颗粒污泥培养成功后，取一个稳定周期进行测样，来监测体系反硝化脱氮的情况。从第150分钟开始投加硝酸盐，开始浓度为28.63mg/L,到这一个周期结束时，硝酸盐浓度减少到1.37mg/L，其消耗量为27.26mg/L，这一周期的缺氧吸磷量为23.88mg/L,单位硝态氮反硝化吸磷量达到0.876mg/mg。磷浓度由开始的11.02mg/L降为出水的1.28mg/L，去除率88.37%，氨氮由14.4mg/L降为1.lmg/L，去除率92.67%,COD由214mg/L 降为 10mg/L，去除率 95%。
权利要求
1.一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法，其特征在于一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法是将以污水处理厂排放的具有生物除磷功能的絮状污泥为接种污泥，接种于SBR反应器内，接种量为3000mg/L 3200mg/L，培养分三个阶段完成: 第一阶段采用厌氧/好氧的运行方式进行，进水的COD、总氮、总磷浓度分别为300mg/L 400mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行15天,每天两个周期,单位周期内厌氧时间为150min、好氧时间为270min，好氧段溶解氧的量在4 5mg/L ； 第二阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式进行，在厌氧结束后向SBR反应器中按30mg/L的投加量投加硝酸钠，进水的COD、总氮、总磷浓度分别为200mg/L 300mg/L、IOmg/L、10mg/L,共运行20天，每天两个周期，单位周期内厌氧时间为3小时、缺氧时间为3小时、好氧时间为I小时，缺氧段的溶解氧在0.5 0.7mg/L,好氧段的溶解氧在2.5 3.5mg/L ； 第三阶段采用厌氧/缺氧的运行方式进行，进水的COD、总氮、总磷浓度分别为200mg/L 300mg/L、10mg/L、10mg/L,共运行10天,每天两个周期,单位周期内厌氧时间为150min、缺氧时间为270min,缺氧段的溶解氧在0.5mg/L 0.7mg/L ； 其中三个阶段的污泥龄均为8天。
2.根据权利要求1所述一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法，其特征在于第一阶段所述好氧段溶解氧的量在4.5mg/L。
3.根据权利要求2所述一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法，其特征在于第二阶段所述缺氧段的溶解氧在0.6mg/L。
4.根据权利要求3所述一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法，其特征在于第二阶段所述好氧段的溶解氧在3.0mg/L。
5.根据权利要求4所述一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法，其特征在于第三阶段所述缺氧段的溶解氧在0.6mg/L`。
全文摘要
一种反硝化聚磷菌颗粒污泥的快速制备方法，它属于污水处理领域。本发明要解决现有反硝化聚磷菌的培养还停留在絮状污泥的阶段，难形成颗粒状的技术问题。方法是将以污水处理厂排放的具有生物除磷功能的絮状污泥为接种污泥，接种于SBR反应器内，接种量为3000mg/L～3200mg/L，培养分三个阶段完成第一阶段采用厌氧/好氧的运行方式进行；第二阶段采用厌氧/缺氧/好氧的运行方式进行；第三阶段采用厌氧/缺氧的运行方式进行；其中三个阶段的污泥龄均为8天。本发明方法应用于水处理领域。
文档编号C02F3/34GK103241915SQ20131019389
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月22日 优先权日2013年5月22日
发明者高大文, 何理 申请人:东北林业大学