本发明涉及一种利用高铁酸盐活化微生物絮体的方法。
背景技术：
随着目前社会和经济的发展，国家对环境保护的要求日益严格。水污染治理日渐成为关系人们生活水平的重大方面。目前比较常用而且经济的污水处理技术是活性污泥法。传统的活性污泥法是将废水与活性污泥微生物混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解,生物固体随后从已处理废水中分离,并可根据需要将部分回流到曝气池中，由生化池、沉淀池、污泥回流系统和曝气系统构成。传统的活性污泥法作为污水处理领域的成熟处理工艺,应用非常广泛,但是一般存在污泥絮体或生物膜难以培养形成,曝气能耗浪费较大,出水效果难以保证。
其中,活性污泥含有大量的微生物和有机物,但该污泥的驯化培养时间较长,回流最主要是起到接种的作用,而且如果不采用污泥回流,新污泥的处理能力就十分有限,回流本身也是一个让微生物加速繁殖的过程。根据物理化学中的界面张力和表面势能分布原理，絮体粒径越小，反应活性越高，传质效率越高。但是传统活性污泥中的曝气生物反应池中主体生物絮体粒径约500um～3mm，极大地限制了传质效率和反应活性，抑制了生化传质与生化反应效率，运行过程能耗高，对污染物的去除效果低，出水水质不稳定，且易出现污泥膨胀。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有的活性污泥法活性低，污染物去除效果较低的问题，而提供一种利用高铁酸盐活化微生物絮体以提高凝聚及脱磷性能的方法。
本发明利用高铁酸盐活化微生物絮体以提高凝聚及脱磷性能的方法按以下步骤实现：
一、制备高铁酸盐溶液；
二、将步骤一得到的高铁酸盐溶液与污泥絮体分别通过两管路喷射混合进行接触反应，控制接触反应时间为1～3min内，通过高铁酸盐活化污泥后得到具有新生态界面活性的污泥絮体；
三、将步骤二得到的具有新生态界面活性的污泥絮体回流至生物处理反应器内进行生化处理。
高铁酸盐是一种氧化还原电势高，与有机物反应选择性强，还原产物三价铁绿色无毒且具有较强的凝聚絮凝效能的水处理药剂。在高铁酸盐与污泥快速接触的瞬间，仅仅会破坏胞外多聚物，产生对污泥絮体的切割效果，使污泥絮体粒径变小，但对污泥细菌的完整性几乎没有影响的效能。由于高铁酸盐对污泥絮体的原位切割效果，可使新生态界面生物微絮体的形成，因此大幅度提高了生物微絮体活性以及城镇污水生化处理效果。
利用本发明制备的高铁酸盐活化微生物絮体，在生物处理反应器中污泥停留时间可减少至常规处理工艺的1/2～1/4；cod去除率可达80％～98％，总磷去除率达20％～50％。
附图说明
图1为高铁酸盐溶液与污泥絮体混合进行接触反应的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式利用高铁酸盐活化微生物絮体以提高凝聚及脱磷性能的方法按以下步骤实施：
一、制备高铁酸盐溶液；
二、将步骤一得到的高铁酸盐溶液与污泥絮体分别通过两管路(快速)喷射混合进行接触反应，控制接触反应时间为1～3min内，通过高铁酸盐活化污泥后得到具有新生态界面活性的污泥絮体；
三、将步骤二得到的具有新生态界面活性的污泥絮体回流至生物处理反应器内进行生化处理。
本实施方式步骤二高铁酸盐溶液与污泥混合接触反应的结构示意图如图1所示，微生物污水处理装置1中的污泥及生物絮体经排放口1-1流入混合装置2(如水泵)，高铁酸盐溶液储存装置3中的高铁酸盐溶液经水管流入混合装置2中，污泥及生物絮体和高铁酸盐溶液在混合装置2内接触反应，然后通过回流管4回流到微生物污水处理装置1中。步骤二中高铁酸盐溶液与污泥絮体分两管路实现完全混合即可，不限制喷射混合的具体条件，通过喷射混合能够更好的起到污泥絮体的原位切割效果。
本实施方式步骤二中，高铁酸盐活化污泥絮体后，反应混合液中溶解氧浓度迅速增加至2～20mg/l。该溶解氧一部分来自于高铁酸盐自分解后产生的氧气，另一部分是反应后产生的微絮体具有很强的界面活性和吸附能力，在喷射反应后的瞬间从空气中吸入大量的氧气。
本实施方式利用高铁酸盐具有较高的氧化还原电势，与有机物反应选择性强，反应产物三价铁助凝效果佳，同时具有良好的除磷效能等特点，开发了一种活化微生物絮体并提高其凝聚及脱磷性能的方法，解决了现有的活性污泥法活性低，耗能高，污染物去除效果不稳定，易出现污泥膨胀的问题。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一高铁酸盐溶液的浓度为80～150mmol/l。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一高铁酸盐溶液的浓度为90～140mmol/l。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一所述的高铁酸盐为高铁酸钾复合药剂、高铁酸钠复合药剂、高铁酸钙复合药剂中的一种或多种混合药剂。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二高铁酸盐溶液与污泥絮体接触反应的混合液中高铁的浓度为5～50mg/l。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二高铁酸盐溶液与污泥接触反应的混合液中高铁(高价铁盐)的浓度为5～15mg/l。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中所述的污泥絮体为二沉池中污泥絮体。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二得到的具有新生态界面活性的污泥絮体的粒径为5um～85um。
本实施方式高铁酸盐活化污泥后形成具有新生态界面活性的生物絮体，其粒径在5～85um范围呈正态分布，具有巨大的吸附能力和反应活性。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三所述的生物处理反应器为混合流式生物反应器、推流式生物反应器或sbr反应器。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤三所述的生物处理反应器内污泥絮体的粒径为65um～2mm。
本实施方式污泥絮体具有很高的传质界面和反应速率，微絮体生物处于高活性状态，整体代谢效率提高。
实施例一：本实施例利用高铁酸盐活化微生物絮体以提高凝聚及脱磷性能的方法按以下步骤实施：
一、制备高铁酸钠复合药剂溶液，其中高铁酸钠的浓度为140mmol/l；
二、将步骤一得到的高铁酸钠溶液与污泥絮体分别通过两管路快速喷射混合进行接触反应，控制反应时混合液中高铁的浓度为10mg/l，接触反应时间为1min内，通过高铁酸钠活化污泥后得到具有新生态界面活性的污泥絮体，其粒径在45～55um范围呈正态分布，具有巨大的吸附能力和反应活性；
三、将步骤二得到的具有新生态界面活性的污泥絮体回流至生物处理反应器内进行生化处理，反应器内絮体粒径为95um～1mm左右，具有很高的传质界面和反应速率，微絮体生物处于高活性状态，整体代谢效率提高。
本实施例步骤二中，高铁酸钠复合药剂活化污泥絮体后，反应混合液中溶解氧浓度迅速增加至5mg/l。
本实施例步骤二中,高铁酸钠复合药剂活化污泥絮体后，不仅污泥絮体对有机物的代谢速率得到显著提高，而且由于高铁酸盐被还原后形成的铁氧化物具有良好的絮凝特性，其与活性污泥絮体混合后，可提高污泥絮体的沉降性。常规处理工艺中产生的污泥(含水率在98％以上)静置30min后，污泥沉降比(sv30)在20％～35％；本实施例中被高铁酸钠复合药剂活化的污泥絮体，其沉降比(sv30)在10％～30％。
本实施例步骤三中的生物处理反应器是混合流式生物反应器，污泥停留时间可减少至常规处理工艺的1/2，cod去除率可达95％，总磷去除率达45％。
实施例二：本实施例利用高铁酸盐活化微生物絮体以提高凝聚及脱磷性能的方法按以下步骤实施：
一、制备高铁酸钾复合药剂溶液，其中高铁酸钾的浓度为110mmol/l；
二、将步骤一得到的高铁酸钾溶液与污泥絮体分别通过两管路快速喷射混合进行接触反应，控制反应时混合液中高铁的浓度为7mg/l，接触反应时间为2.5min内，通过高铁酸钾活化污泥后得到具有新生态界面活性的污泥絮体，其粒径在65～85um范围呈正态分布，具有巨大的吸附能力和反应活性；
三、将步骤二得到的具有新生态界面活性的污泥絮体回流至生物处理反应器内进行生化处理，反应器内絮体粒径为95um～1mm左右，具有很高的传质界面和反应速率，微絮体生物处于高活性状态，整体代谢效率提高。
本实施例步骤二中，高铁酸钾复合药剂活化污泥絮体后，反应混合液中溶解氧浓度迅速增加至10mg/l。
本实施例步骤三中的生物处理反应器是推流式生物反应器，污泥停留时间可减少至常规处理工艺的1/3；cod去除率可达90％，总磷去除率达40％。
实施例三：本实施例利用高铁酸盐活化微生物絮体以提高凝聚及脱磷性能的方法按以下步骤实施：
一、制备高铁酸钙复合药剂溶液，其中高铁酸钙的浓度为90mmol/l；
二、将步骤一得到的高铁酸钙溶液与污泥絮体分别通过两管路快速喷射混合进行接触反应，控制反应时混合液中高铁的浓度为5mg/l，接触反应时间为2min内，通过高铁酸钙活化污泥后得到具有新生态界面活性的污泥絮体，其粒径在85～95um范围呈正态分布，具有巨大的吸附能力和反应活性；
三、将步骤二得到的具有新生态界面活性的污泥絮体回流至生物处理反应器内进行生化处理，反应器内絮体粒径为120um～1.5mm左右，具有很高的传质界面和反应速率，微絮体生物处于高活性状态，整体代谢效率提高。
本实施例步骤二中，高铁酸钙复合药剂活化污泥絮体后，反应混合液中溶解氧浓度迅速增加至6mg/l。
本实施例步骤三中的生物处理反应器是推流式生物反应器，污泥停留时间可减少至常规处理工艺的1/3；cod去除率可达95％，总磷去除率达50％。
实施例四：本实施例利用高铁酸盐活化微生物絮体以提高凝聚及脱磷性能的方法按以下步骤实施：
一、制备高铁酸钾复合药剂溶液，其中高铁酸钾的浓度为100mmol/l；
二、将步骤一得到的高铁酸钾复合药剂溶液与污泥絮体分别通过两管路快速喷射混合进行接触反应，控制反应时混合液中高铁的浓度为12mg/l，接触反应时间为3min内，通过高铁酸钾活化污泥后得到具有新生态界面活性的污泥絮体，其粒径在85～95um范围呈正态分布，具有巨大的吸附能力和反应活性；
三、将步骤二得到的具有新生态界面活性的污泥絮体回流至生物处理反应器内进行生化处理，反应器内絮体粒径为120um～1.5mm左右，具有很高的传质界面和反应速率，微絮体生物处于高活性状态，整体代谢效率提高。
本实施例步骤二中，高铁酸钾复合药剂活化污泥絮体后，反应混合液中溶解氧浓度迅速增加至15mg/l。
本实施例步骤三中的生物处理反应器是sbr生物反应器，污泥停留时间可减少至常规处理工艺的1/2；cod去除率可达95％，总磷去除率达40％。