一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法

摘要

本发明涉及一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法，其特征是：采用序批式反应器驯化培养好氧颗粒污泥，反应器高径比为6～10，采用底部进水，底部采用微孔和穿孔两种曝气方式调节溶解氧，在好氧颗粒污泥培养的不同阶段，分别采用2～4步分步进水运行模式，进水过程与厌氧过程间隔运行，通过控制进水后间隔5～40min厌氧过程进行下一步进水，厌氧过程结束后进行曝气、沉降和出水。本发明可利用分步进水冲击有效增强泥水混合性并促进反硝化作用，同时利用好氧颗粒污泥的优良沉降性能，通过分步进水控制使其优先接触下一步进水基质，保证其曝气阶段的营养基质，从而实现快速成长，增强反应器的有机物去除率和脱氮除磷能力。

权利要求

1.一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法，其特征是：采用序批式反应器SBR驯化培养好氧颗粒污泥，反应器采用进水1-厌氧1-进水2-厌氧2……进水n-厌氧n-曝气-沉降-出水的运行模式，其中n≤4，n为进水次数，进水与厌氧过程间隔交替运行，直至进水过程结束，在好氧颗粒污泥驯化的不同阶段，分别采用2～4步分步进水；

所述的序批式反应器高径比为6～10，反应器采用底部进水，底部采用微孔和穿孔两种曝气方式调节溶解氧为2～6mg/L，采用体积比为50％的排水比，接种污泥体积占反应器总体积的30～50％；

所述的运行模式是进水总时长为10～30min，进水和厌氧时间总时长60～100min，通过控制进水后间隔5～40min厌氧过程进行下一步进水，曝气时间240～300min，沉降时间

3～30min，排水时间3～30min；

好氧颗粒污泥的接种阶段采用2步进水运行模式，形成阶段采用2～3步进水运行模式，成熟阶段采用3～4步运行模式；

所述的分步进水运行模式中第1步进水体积占总进水体积的60～80％，第2步进水体积占总进水体积的20～40％，第3步进水体积占总进水体积的10～20％，第4步进水体积占总进水体积的5～10％，进水体积之和为100％；

所述的进水与厌氧过程间隔交替运行是第1～2步进水间隔厌氧1时间为20～40min，第2～3步进水间隔厌氧2时间为10～30min，第3～4步进水间隔厌氧3时间为5～

10min。

说明书

一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

[0002] 好氧颗粒污泥是通过微生物的自凝聚作用形成的具有规则结构的颗粒状微生物聚合体，是在厌氧颗粒污泥的基础之上发展起来的一种新型高效的生物脱氮颗粒污泥技术。利用好氧颗粒污泥进行新一代的污水生物处理技术一直是国内外学者研究的热点问题。好氧颗粒污泥根据自身的结构特点以及溶解氧传递的限制，可以由外到内，依次形成好氧区、兼氧区和厌氧区，通过不同的定向培养，可以在三个区域中培养出不同的微生物菌群，如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌、反硝化聚磷菌等，可用于不同特点废水的处理。

[0003] 与普通活性污泥相比，好氧颗粒污泥生物结构规则致密、具有沉降性能好、受有机负荷高、生物量和生物活性较高等优点，可使反应器中保持有较高的污泥浓度和容积负荷，并可大大缩小或省去污泥二沉池。相比于厌氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥形成较快，生长环境温度要求相对宽松，去除氮、磷等营养物质效果理想，在有机物浓度较低时也能生存，避免了厌氧颗粒污泥因自身厌氧菌组分所固有的缺陷。由此可见，好氧颗粒污泥技术工程化应用潜景巨大。然而目前好氧颗粒污泥的培养技术还不成熟，实现反应器的颗粒化多采用缩短沉降时间逐步淘汰絮状污泥，这种调控方法实现反应器的颗粒化时间需要至少50～70天，时间较为漫长，并且曝气阶段产生的絮状污泥同反应器形成的好氧颗粒污泥竞争基质，致使反应器好氧颗粒污泥增长缓慢，这限制了好氧颗粒污泥技术的推广。

[0004] 针对此问题，本发明提出了一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法，充分利用好氧颗粒污泥比表面积大和沉降性能好的优势，增强好氧颗粒污泥在厌氧时间段对基质的吸附作用，降低曝气阶段絮状污泥对基质的利用率，保证颗粒的生长速度，同时亦可增强泥水混合性，增强前置反硝化作用。利用本发明可在短期内培养出大粒径的好氧颗粒污泥，有效提高反应器的颗粒化程度，并且增强系统的去除有机物和脱氮除磷的能力。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法，其具体步骤如下：

[0006] (1)采用序批式反应器SBR驯化培养好氧颗粒污泥，序批式反应器的高径比为6～10，反应器采用底部进水，底部采用微孔和穿孔两种曝气方式进行调节溶解氧为2～6mg/L，采用体积比为50％排水比，接种普通活性污泥进行驯化培养好氧颗粒污泥，接种污泥体积占反应器总体积的30～50％；

[0007] (2)反应器按照进水1-厌氧1-进水2-厌氧2……进水n-厌氧n-曝气-沉降-出水的运行模式培养好氧颗粒污泥，其中n≤4，n为进水次数，进水过程与厌氧过程间隔交替运行，直至进水过程结束，通过控制进水后间隔5～40min厌氧过程进行下一步进水，其中进水总时长为10～30min，进水和厌氧时间总时长60～100min，曝气时间240～300min，沉降时间3～30min，排水时间3～30min，在好氧颗粒污泥驯化的不同阶段，分别采用2～4步分步进水运行模式；

[0008] (3)反应器接种污泥接种阶段，控制反应器污泥沉降比SV30＝25～35％，反应器分1～2步进水，其中第1步进水体积占总进水体积的60～80％，第1～2步进水间隔厌氧1时间为200～40min，第2步进水体积占总进水体积的20～40％，此运行模式可利用进水冲击充分增强系统的泥水混合性，促进反应器前置反硝化作用，同时，沉降性能相对良好的好氧小颗粒污泥优先沉降到反应器底部，在实行分步进水的第2步进水时，处于底部的好氧颗粒污泥优先接触进水基质，利用其颗粒表面积大的优势对进水基质进行最大吸附作用，使得反应器内好氧颗粒污泥在曝气阶段快速成长；

[0009] (4)好氧颗粒污泥形成阶段，反应器分2～3步进水，其中第3步进水体积占总进水体积的10～20％，第2～3步进水间隔厌氧2时间为10～30min，此时进一步利用好氧颗粒污泥的沉降性能和吸附作用，实现反应器的进一步颗粒化，同时形成的好氧颗粒污泥可以有效改善反应器内对有机物COD和氨氮NH3-N等营养元素的去除能力；

[0010] (5)好氧颗粒污泥成熟阶段，反应器分3～4步进水，其中第4步进水体积占总进水体积的5～10％，第3～4步进水间隔厌氧3时间为5～10min，此步骤可进一步强化好氧颗粒污泥对基质的吸附作用，并且分步进水提供更大的基质贫富交替形成的驱动力使得污泥团聚。因此，利用本发明可以在短期内实现反应器的好氧颗粒污泥的快速启动和颗粒化。

[0011] 一种分步进水运行模式培养好氧颗粒污泥的方法，其体现的优势和特点是：

[0012] (1)本发明的优势和特点之一：即使反应器在无搅拌装置的情况下，通过分步进水模式，有效的利用进水动力冲击，增强反应器的泥水混合性，保证反应器的前置反硝化作用，可充分利用系统原动力；

[0013] (2)本发明的优势和特点之二：可以充分利用好氧颗粒污泥优良的沉降性能，每一步的进水结束后，由于好氧颗粒污泥和絮状污泥的沉降性能不同，好氧颗粒污泥优先回到反应器底部，后一步进水过程中好氧颗粒污泥可以优先接触进水基质，并且充分发挥的比表面积大的优势，使得颗粒对基质的最大吸附作用，保证好氧颗粒污泥的生长速度，此进水模式可在短期内培养出粒径1～3mm的成熟好氧颗粒污泥；

[0014] (3)本发明的优势和特点之三：通过前置厌氧段内的分步进水，可强化系统基质贫富交替形成更大的驱动力，促进反应器的颗粒化程度。利用此发明培养好氧颗粒污泥，即可保证小颗粒的粒径迅速提升，又可有效地促进絮状污泥的团聚形成新的好氧颗粒污泥，大大缩短反应器的颗粒化时间。此发明可有效用于好氧颗粒污泥的培养调试，短期内达到令人满意的效果。

附图说明

[0015] 附图1是本发明分步进水运行模式示意图，反应器按照进水1-厌氧1-进水2-厌氧2……进水n-厌氧n-曝气-沉降-出水的运行模式，n≤4，n为进水次数，其中进水和厌氧时间总时长60～100min，曝气时间240～300min，沉降时间3～30min，排水时间3～30min；

[0016] 附图2是实施例1中培养成功的好氧颗粒污泥宏观照片，培养成熟的好氧颗粒污泥粒径处于1.5～2.5mm；

[0017] 附图3是实施例2中培养成功的好氧颗粒污泥环境扫描电镜照片。

具体实施方式

[0018] 实施例1：

[0019] 采用高径比为8∶1的SBR小试实验反应器进行培养好氧颗粒污泥，其中反应器内径9cm，接种污泥采用普通活性污泥，接种污泥体积占反应器总体积的35％，进水采用人工模拟废水，葡萄糖为模拟碳源，氯化铵为模拟氮源，利用碳酸钠和碳酸氢钠调节碱度和进水pH。进水基质中有机物COD浓度为1000mg/L，氨氮浓度为150mg/L，进水pH控制在7.0～7.2，同时补充好氧颗粒污泥生长所必须的微量元素。采用进水时间长10min，进水和厌氧时间共计80min，曝气时长300min，沉降时间最初设定为20min，视反应器的污泥沉降性能，每天减少1min沉降时间以淘汰沉降性能差的絮状污泥，直至沉降时间降低为3min为止，出水
10min的运行模式。

[0020] 运行前15天，分2步进水运行模式培养好氧颗粒污泥，第1步进水时间为6min，进水体积占总进水体积的60％，间隔厌氧1时间为40min，第2步进水时间为4min，进水体积占总进水体积的40％，后续厌氧30min后曝气、沉降、出水；运行15天后，改为3步进水运行模式，第1步进水时间为6min，进水体积占总进水体积的60％，间隔厌氧1时间为40min，第2步进水时间为3min，进水体积占总进水体积的30％，间隔厌氧2时间为20min，第3步进水时间为1min，进水体积占总进水体积的10％，后续厌氧10min后曝气、沉降、出水；

[0021] 经过38大培养运行，反应器出现粒径1.0～2.0mm的不同粒径的成熟好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥宏观照片见附图2，驯化调试时间低于传统运行模式的50～80天。好氧颗粒污泥形成以后，反应器出水COD浓度稳定在80mg/L以下，出水氨氮浓度稳定在5mg/L以下，总氮去除率达70％以上，反应器运行良好，具有优良的有机物去除和脱氮能力。

[0022] 实施例2：

[0023] 采用高径比为6∶1的SBR小试实验反应器进行培养好氧颗粒污泥，其中反应器内径10cm，接种污泥采用具有生物脱氮功能的普通活性污泥，接种污泥体积占反应器总体积的30％，其中进水采用实际蛋白废水，上水质采用厌氧颗粒污泥生物反应器出水，COD浓度为800mg/L，总氮浓度为200mg/L，进水pH为6.9～7.2，利用蛋白原水有机物COD浓度为12000～14000mg/L、总氮浓度为350mg/L进行培养基质配比驯化培养好氧颗粒污泥。采用进水时间长10min，进水和厌氧时间共计90min，曝气时长270min，沉降时间最初设定为25min，视反应器的污泥沉降性能，每天减少1min沉降时间以淘汰沉降性能差的絮状污泥，直至沉降时间降低为3min为止，出水10min的运行模式。

[0024] 运行前10天，分2步进水运行模式培养好氧颗粒污泥，第1步进水时间为6min，进水体积占总进水体积的60％，间隔厌氧1时间为40min，第2步进水时间为4min，进水体积占总进水体积的40％，后续厌氧40min后曝气、沉降、出水；运行10天后，改为3步进水运行模式，第1步进水时间为6min，进水体积占总进水体积的60％，间隔厌氧1时间为40min，进行第2步进水，进水时间为2min，进水体积占总进水体积的20％，间隔厌氧2时间为30min，进行第3步进水，进水时间为2min，进水体积占总进水体积的20％，后续厌氧20min后曝气、沉降、出水。

[0025] 经过36天培养运行，反应器存在大量粒径1.0～1.5mm的成熟好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥环境扫描电镜照片见附图3，出现好氧颗粒污泥后的反应器污泥浓度在40天内达到6.0g/L，污泥体积指数SVI为55mL/g，反应器运行稳定，出水水质稳定。