一种好氧颗粒污泥培养方法及培养装置与流程

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种污水处理过程中的好氧颗粒污泥培养方法及培养装置。

背景技术：

与传统的活性污泥相比，好氧颗粒污泥具有以下优点：(1)结构紧凑，可以抵抗有毒有害物质，沉降性能好、微生物浓度高，能够承受高有机负荷和水质波动带来的冲击；(2)好氧颗粒污泥是由多种不同功能的微生物组成，具备同时脱氮除磷的能力。

目前的好氧颗粒污泥反应器采用絮状活性污泥为接种污泥，好氧颗粒污泥的培养时间普遍在3个月以上，较长的培养时间给好氧颗粒污泥的实际应用带来诸多问题，例如运行成本增加、培养过程中出水水质无法达标等，一些企业采用投加诱导核或者二价金属离子的方式来加快絮状污泥的颗粒化进程，然而其效果并不理想。

因此，如何能够实现好氧颗粒污泥的快速培养依然是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种好氧颗粒污泥培养方法，以便能够有效提高好氧颗粒污泥的培养速度。

本发明的另一目的是提供一种能够实现上述好氧颗粒污泥培养方法的好氧颗粒污泥培养装置。

为达到上述目的，本发明提供的好氧颗粒污泥培养方法为：

将接种污泥置于反应器中后，向所述反应器中通入废水并空曝20～25h，然后使所述反应器按照进水-曝气-沉淀-排水的顺序周期性运行，直至成熟好氧颗粒污泥形成，其中，进水时间为5～8min，曝气时间为337～347min，沉淀时间为5～15min，排水时间为2～3min。

优选的，所述接种污泥为取自污水处理厂脱水处理后的泥饼，其含水量为75％～85％。

优选的，所述废水的cod为100～1000mg/l，总氮10～65mg/l，总磷5～7mg/l。

优选的，所述反应器每完成一次进水-曝气-沉淀-排水的过程即为一个运行周期，且所述反应器每天运行4个周期，每个周期的运行时间为6h。

优选的，随着所述运行周期的增加，所述沉淀时间由15min逐步减少至5min。

优选的，第1～7天，所述沉淀时间为15min；第8～15天，所述沉淀时间为10min，第16～22天，所述沉淀时间为7min，第22～30天，所述沉淀时间为5min。

优选的，所述反应器曝气阶段的气体上升流速为0.42～1.07cm/s，排水阶段的换水比为50％。

本发明中所公开的好氧颗粒污泥培养装置，包括柱状ags反应器、进水泵、排水泵、曝气系统和控制系统，所述排水泵连接在所述柱状ags反应器的中部，所述进水泵与所述柱状ags反应器的连接位置高于所述排水泵，在接种污泥置于反应器中后，所述控制系统控制所述进水泵向所述柱状ags反应器内泵入废水并空曝第一预设时间，然后所述控制系统控制所述反应器按照进水-曝气-沉淀-排水的顺序周期性运行，直至成熟好氧颗粒污泥形成，其中，进水时间为5～8min，曝气时间为337～347min，沉淀时间为5～15min，排水时间为2～3min。

优选的，所述曝气系统包括串接相连的空气压缩机、气体流量计、止回阀以及曝气盘。

优选的，所述曝气盘悬空安装于靠近所述柱状ags反应器底部的位置，且所述曝气盘包括与所述ags反应器的内腔形状适配的曝气环以及过所述曝气环的中心且两端与所述曝气环连通的横柱，所述曝气环以及所述横柱的表面开设有多个气孔。

本发明中所公开的好氧颗粒污泥培养方法中，在启动阶段时，先向放入接种污泥的反应器中通入废水并进行空曝，经过第一预设时间的空曝之后，微生物处于饥饿状态，生存能力低的微生物被淘汰，生存下来的微生物不断提高自身的凝聚能力，趋向于抱团生长，然后以序批的方式重复进水-曝气-沉淀-排水，直至成熟好氧颗粒污泥形成，培养过程中控制进水时间为5～8min，曝气时间为337～347min，沉淀时间为5～15min，排水时间为2～3min，在短时进水和短时沉降模式下沉降性能差的污泥被大量排出，仅沉降性能好的污泥被保存在反应器内，配合较长时间的曝气可以在7天初步形成平均粒径在0.2mm的好氧颗粒污泥，在30天形成平均粒径为0.5mm，外观呈球形或椭球型，表面光滑且具有清晰外轮廓的成熟好氧颗粒污泥。

由此可见，本发明中所公开的好氧颗粒污泥培养方法，经过30天即可培养出成熟好氧颗粒污泥，大大缩短了好氧颗粒污泥的培养时间。

附图说明

图1为本发明实施例中所公开的好氧颗粒污泥培养装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中曝气盘的结构示意图；

图3为第一实施例中成熟好氧颗粒污泥的照片；

图4为第一实施例中所形成的成熟好氧颗粒污泥的电镜图；

图5为第一实施例中好氧颗粒污泥培养时对废水处理的效果图；

图6为第二实施例中所形成的成熟好氧颗粒污泥的电镜图；

图7为图6的放大图；

图8为第二实施例中培养至第7天时好氧颗粒污泥的粒径分布图；

图9为第二实施例中培养至第30天时好氧颗粒污泥的粒径分布图；

图10为第二实施例中好氧颗粒污泥培养时对废水处理的效果图。

其中，1为柱状ags反应器，2为进水泵，3为排水泵，4为调节池，5为蓄水池，6为空气压缩机，7为气体流量计，8为止回阀，9为曝气盘，91为曝气环，92为横柱。

具体实施方式

本发明的核心之一是供一种好氧颗粒污泥培养方法，以便能够有效提高好氧颗粒污泥的培养速度。

本发明的另一核心是提供一种能够实现上述好氧颗粒污泥培养方法的好氧颗粒污泥培养装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例中所公开的好氧颗粒污泥的培养方法，包括如下步骤：

1)接种污泥的获取

以污水处理厂脱水处理后的泥饼作为接种污泥，该种泥饼的含水量为75％～85％，污泥颜色呈黄褐色，压缩后泥饼结实紧密，可以为最初污泥颗粒化提供“晶核”，有利于形成颗粒污泥；

2)空曝处理

将接种污泥放置于反应器中，然后向反应器内通入废水并空曝20～25小时，废水可自行配置，也可直接采用污水处理厂调节池内的废水，污水处理厂调节池内的水质较为复杂，大部分为生活污水，含少量工业废水，废水中的cod为100～1000mg/l，优选为500mg/l，总氮含量为10～65mg/l，优选为60mg/l，总磷含量为5～7mg/l，优选为6mg/l，固体悬浮物浓度为100～500mg/l，ph值为7～9；

3)序批式运行

使反应器按照进水-曝气-沉淀-排水的顺序周期性运行，反应器每完成一次进水-曝气-沉淀-排水的过程即为一个运行周期，反应器每天运行四个周期，每个周期运行6小时；进水时间为5～8min，曝气时间为337～347min，沉淀时间为5～15min，排水时间为2～3min，每个周期开始时，废水从反应器的上部进水，进水时间较短，进水完成后开始曝气，曝气量控制在2～5l/min，即气体的上升流速保持在0.42～1.07cm/s的范围内，通过曝气盘产生大量的细微气泡，提供一定的上升流速和水剪切力，以使污泥处于悬浮状态并相互摩擦，最终形成致密的成熟好氧颗粒污泥，沉降时间较短，在较短的沉降时间下，仅沉降性能好的污泥被保存下来，并且随着培养过程的进行以及污泥沉降性能的变化，每个周期中的沉淀时间逐渐缩短，由最初的15min逐渐缩短至5min，以便充分淘汰沉降性能差的污泥颗粒，出水时间较短，出水完毕后下一个运行周期立即开始，使反应器序批式运行，直至培养出成熟好氧颗粒污泥。

以下分别通过具体实施例来对本发明所公开的方案进行更为具体的说明：

实施例1

将污水处理厂脱水处理后的泥饼作为接种污泥，该泥饼呈黄褐色，含水率为80％，压缩后泥饼结构密实；废水取自污水处理厂调节池，废水的cod为500mg/l，总氮60mg/l，总磷6mg/l，固体悬浮物浓度为200mg/l，ph值为7.8，反应器高度为1000mm，内径为90mm，有效容积3l，将接种污泥放入反应器中后向反应器内通入废水，空曝24h，然后时反应器按照进水-曝气-沉淀-排水的顺序运行，每天分4个运行周期，每个周期运行6h，在第1～7天，进水时间为6min，曝气时间为337min，曝气量为2l/min，沉淀时间为15min，排水时间为2min，换水率为50％，在第7天的时候，反应器内初步形成好氧颗粒污泥，平均粒径为0.2mm；在第8～15天时，进水时间为6min，曝气时间为342min，曝气量为2l/min，沉淀时间为10min，排水时间为2min，换水率为50％，好氧颗粒污泥的粒径逐渐增大，沉降性能进一步提升；在第16～22天时，进水时间为6min，曝气时间为345min，曝气量为2l/min，沉淀时间为7min，排水时间为2min，换水率为50％，好氧颗粒污泥的粒径进一步增大，在第23～30天，进水时间为6min，曝气时间为347min，曝气量为2l/min，沉淀时间为5min，排水时间为2min，换水率为50％，在第30天的时候，反应器内形成成熟好氧颗粒污泥，平均粒径为0.5mm，并且粒径在0.5～0.84mm之间的颗粒污泥占污泥总量的41％。

如图3和图4中所示，成熟好氧颗粒污泥呈圆形或椭圆形，表面有丝状菌缠绕，为颗粒污泥形成搭建了骨架结构，颗粒污泥表面充满孔隙，有利于营养物质的传递和微生物的新陈代谢，氧气从颗粒污泥外表面通过传质进入颗粒内部，形成氧梯度，在颗粒污泥外部形成好氧区，内部形成兼氧或缺氧区，有利于微生物同步硝化反硝化，增强脱氮性能。

在好氧污泥颗粒培养过程中，进入反应稳定期之后，废水cod的去除率维持在90％，氨氮去除率维持在98％，如图5中所示。

实施例2

将污水处理厂脱水处理后的泥饼作为接种污泥，该泥饼呈黄褐色，含水率为85％，压缩后泥饼结构密实；废水取自污水处理厂调节池，废水的cod为490mg/l，总氮62mg/l，总磷6mg/l，固体悬浮物浓度为320mg/l，ph值为8.2，反应器高度为1000mm，内径为90mm，有效容积3l，将接种污泥放入反应器中后向反应器内通入废水，空曝22h，然后时反应器按照进水-曝气-沉淀-排水的顺序运行，每天分4个运行周期，在第1～7天，进水时间为5min，曝气时间为337min，曝气量为5l/min，沉淀时间为15min，排水时间为3min，换水率为50％，在第7天的时候，反应器内初步形成好氧颗粒污泥，平均粒径为0.25mm，如图8中所示；在第8～15天时，进水时间为5min，曝气时间为342min，曝气量为5l/min，沉淀时间为10min，排水时间为3min，换水率为50％，好氧颗粒污泥的粒径逐渐增大，沉降性能进一步提升；在第16～22天时，进水时间为5min，曝气时间为345min，曝气量为5l/min，沉淀时间为7min，排水时间为3min，换水率为50％，好氧颗粒污泥的粒径进一步增大，在第23～30天，进水时间为5min，曝气时间为347min，曝气量为5l/min，沉淀时间为5min，排水时间为3min，换水率为50％，在第30天的时候，反应器内形成成熟好氧颗粒污泥，平均粒径为0.5mm，并且粒径在0.5～0.84mm之间的颗粒污泥占污泥总量的48％，如图9中所示。

图6为本实施例中培养形成的成熟好氧颗粒污泥的电镜图，图7为图6中好氧颗粒污泥的放大图。

在好氧污泥颗粒培养过程中，进入反应稳定期之后，废水cod的去除率维持在93.6％，氨氮去除率维持在98％以上，如图10中所示，图中的时间单位d代表天数。

除此之外，本发明中还公开了一种好氧颗粒污泥培养装置，如图1中所示，包括柱状ags反应器1、进水泵2、排水泵3、曝气系统和控制系统，进水泵用于将调节池4中的废水泵入柱状ags反应器1中，排水泵用于将柱状ags反应器1的水排出至蓄水池5中，排水泵3连接在柱状ags反应器1的中部(有效容积的50％高度位置)，进水泵2与柱状ags反应器1的连接位置高于排水泵3，在接种污泥置于反应器中后，控制系统控制进水泵2向柱状ags反应器1内泵入废水并空曝第一预设时间，然后控制系统控制反应器按照进水-曝气-沉淀-排水的顺序周期性运行，直至成熟好氧颗粒污泥形成，其中，进水时间为5～8min，曝气时间为337～347min，沉淀时间为5～15min，排水时间为2～3min。

为了精确控制曝气量并防水污水回流，本实施例中所公开的曝气系统包括串接相连的空气压缩机6、气体流量计7、止回阀8以及曝气盘9，如图1中所示，气体流量计7优选的为转子流量计。

请参考图2，为了能够使曝气盘9更加均匀地朝向上、下、左、右进行均匀的曝气，防止反应器底部污泥沉积，本实施例中的曝气盘9悬空安装在靠近柱状ags反应器1底部的位置，并且曝气盘9包括与柱状ags(aerobicgranularsludge好氧颗粒污泥)反应器的内腔形状适配的曝气环91以及过曝气环91的中心且两端与所述曝气环91连通的横柱92，曝气环91以及横柱92的表面均开设有多个气孔。

该好氧颗粒污泥培养装置通过plc程序控制，自动化程度高，运维管理方便，并且无需搅拌装置和加热装置，节能降耗。

以上对本发明所提供的好氧颗粒污泥培养方法及培养装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。