專利名稱：一種活性污泥中聚磷菌的快速富集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活性污泥中聚磷菌的快速富集 方法。
背景技術(shù)：
活性污泥中聚磷菌的富集是生物強化除磷系統(tǒng)正常運行的主要條件。厭氧條件 下，聚磷菌把細胞中的聚磷水解為溶解性正磷酸鹽(soluble ortho-phosphorus，SOP)釋放 到胞外，并利用獲得的能量將揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids，VFAs)等碳源轉(zhuǎn)化為 聚羥基脂肪酸(poly-hydroxyalkanoates，PHAs)；好氧條件下，聚磷菌以PHAs為能量來源 實現(xiàn)生物生長，糖原合成以及磷的吸收，最終通過剩余污泥的排放實現(xiàn)污水中磷的有效去 除。有部分研究表明，聚磷菌也可以缺氧條件下以硝酸鹽為電子受體，實現(xiàn)反硝化除磷。據(jù) 估計，反硝化除磷可節(jié)省COD耗量30 %，降低氧氣耗量20 %，減少污泥產(chǎn)量30 %。因此， 聚磷菌對生物強化除磷工藝的研究具有重要意義，而實現(xiàn)聚磷菌的富集又是研究其除磷機 理，考察其除磷影響因素的必要條件，但傳統(tǒng)的直接連續(xù)培養(yǎng)方法耗時相對較長，不能滿足 聚磷菌快速富集的要求。SBR具有間歇式活性污泥法的典型特點，具有工藝簡單、運行控制靈活、占地面積 小、耐沖擊負荷等優(yōu)點。由于運行控制的靈活性，SBR能夠較好實現(xiàn)好氧、缺氧及厭氧狀態(tài) 的交替環(huán)境，為其實現(xiàn)脫氮除磷提供有利條件。為實現(xiàn)聚磷菌的快速富集，需要對溫度、進 水條件、污泥濃度、反應時間以及其他外部環(huán)境條件進行有效控制，因此可以利用SBR結(jié)合 PLC可編程在線控制，滿足聚磷菌培養(yǎng)馴化要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，采用聚磷菌富集 設(shè)備對活性污泥中的聚磷菌進行快速富集，所述聚磷菌富集設(shè)備包括進水水箱1、進水泵 2、反應器筒體3、空氣泵4-5、磁力攪拌器6、在線探頭7、PLC可編程控制器8、取樣口 /進出 水口 9、出水泵10和出水水箱11，其中進水水箱1通過進水泵2與反應器筒體3相連 ’第 一空氣泵4和第二空氣泵5分別通過管道深入反應器筒體3內(nèi)，反應器筒體3內(nèi)放置有轉(zhuǎn) 子，反應器筒體3位于磁力攪拌器6上方，位于反應器筒體3內(nèi)的轉(zhuǎn)子通過磁力攪拌器6進 行轉(zhuǎn)動；取樣口 /進出水口 9設(shè)置于反應器筒體3 —側(cè)；在線探頭3插入反應器筒體3內(nèi)， 分別用于對DO、pH以及溫度等進行實時監(jiān)測；PLC可編程控制器8分別與進水泵2、反應器 筒體3、第一空氣泵4、第二空氣泵5、磁力攪拌器6、在線探頭7以及取樣口 /進出水口相 連，自動控制SBR反應器的進水、曝氣、攪拌、沉淀、排水以及在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、分析等，并 可根據(jù)實際需要調(diào)整各反應階段的運行時間以及曝氣運行方式；具體步驟如下
反應周期開始時，進水由進水泵輸送至序批式反應器(SBR)內(nèi)，控制進水時間10-15 min，同時序批式反應器內(nèi)開始厭氧攪拌，厭氧段持續(xù)時間為100-180 min ；接著向序批式反 應器內(nèi)加入硝酸鹽進入缺氧段，缺氧段持續(xù)時間為100-180 min;然后進入好氧段，通過兩個空氣泵向序批式反應器內(nèi)曝氣，通過控制PLC可編程控制器控制其中的一個空氣泵定期 停開，以保持DO在2-4 mg/L的范圍內(nèi)，好氧段持續(xù)時間為100-180 min ；好氧結(jié)束后進入 沉淀段，污泥沉淀時間為60-70 min，上清液排放，排水時間為10-20 min ；最后進入閑置段， 控制閑置段時間為100-180 min。本發(fā)明中，缺氧段加入硝酸鹽，控制反應器內(nèi)缺氧初硝態(tài)氮含量為30_35mg/L。本發(fā)明中，所述進水水溫控制在20-22 °C;進水流量為8-10 L/d ；進水中有機酸 COD、NH+ 4-N、SOP 濃度及 pH 值分別控制在200-250 mg/L,20-30 mg/L、15_20 mg/L 和 7. 5-7. 8。本發(fā)明中，通過排泥控制活性污泥系統(tǒng)MLSS在3000-4000 mg/L。本發(fā)明中，進水利用SBR同時接種AAO工藝中曝氣池好氧聚磷活性污泥以及前置 預濃縮氧化溝工藝中預缺氧池的反硝化聚磷污泥。SBR連續(xù)接種富含好氧聚磷菌以及反硝 化聚磷菌的活性污泥，需要保證兩種微生物適應新的生長環(huán)境繼續(xù)生長，還要使其能互相 配合，反硝化聚磷菌以好氧產(chǎn)生的硝態(tài)氮為電子受體進行反硝化吸磷，同時硝態(tài)氮的降解 有利于好氧聚磷菌的厭氧釋磷。在好氧段末期通過排泥口排放泥水混合液以達到控制污泥齡的目的。污泥停留時 間為8-10 d，總水力停留時間為10 h。當聚磷菌占總菌大于60 %時認為其富集成功。通過查閱文獻資料，在了解好氧聚磷菌和反硝化聚磷菌的生物特性，確定合適的 進水水質(zhì)、最佳SRT、反應溫度、相應的DO、pH等條件，合理制定培養(yǎng)馴化方案、縮短富集 時間的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究與解決利用PLC在線控制SBR富集活性污泥中聚磷菌時，影響 兩種微生物生長和系統(tǒng)脫氮除磷效果的各項運行參數(shù)。系統(tǒng)運行時，所述活性污泥中聚 磷菌的快速富集方法根據(jù)活性污泥性狀，靈活調(diào)整進水量、排泥量以及進水水質(zhì)等條件， 并通過在線DO濃度、pH值等的實時變化以及熒光原位雜交技術(shù)(fluorescent in situ hybridization, FISH)觀測到的微生物種群結(jié)構(gòu)變化，準確地把握好氧聚磷菌與反硝化聚 磷菌的生長情況。本發(fā)明利用PLC可編程控制SBR同時接種AAO工藝中曝氣池好氧聚磷活性污泥 以及前置預濃縮氧化溝工藝中預缺氧池的反硝化聚磷污泥，其技術(shù)路線和試驗方案分述如 下
(1)總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究成果以及分析大量試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，確定培養(yǎng)馴化聚磷菌 的最佳方案。所述SBR運行流程包括進水、厭氧、好氧、缺氧、沉淀、閑置和出水，其中，厭氧/ 好氧有利于好氧聚磷菌富集；在缺氧段以及沉淀段，反硝化菌能以好氧段硝化菌產(chǎn)生的硝 態(tài)氮為電子受體進行缺氧反硝化除磷，滿足其富集要求。(2)利用SBR同時接種AAO工藝中曝氣池好氧聚磷活性污泥以及前置預濃縮氧化 溝工藝中預缺氧池的反硝化聚磷污泥。利用PLC可編程控制SBR連續(xù)接種富含好氧聚磷菌 以及反硝化聚磷菌的活性污泥，需要保證兩種微生物適應新的生長環(huán)境繼續(xù)生長，還要使 其能互相配合，反硝化聚磷菌以好氧產(chǎn)生的硝態(tài)氮為電子受體進行反硝化吸磷，同時硝態(tài) 氮的降解有利于好氧聚磷菌的厭氧釋磷。(3)根據(jù)在線監(jiān)測pH、D0以及各階段S0P、C0D等數(shù)據(jù)，及時調(diào)整運行參數(shù)，如當較 低的DO以及進水有機負荷造成絲狀菌膨脹時，可以通過及時排泥縮短SRT ；當pH值偏離設(shè) 定范圍時，可以加入緩沖溶液或者直接加酸、堿調(diào)節(jié)；FISH測試若PA0/EUB大于60%時，說明聚磷菌已經(jīng)富集成功，系統(tǒng)具備良好的除磷能力。


圖1為本聚磷菌富集及生物增強除磷系統(tǒng)流程圖。圖2為本聚磷菌富集及生物增強除磷系統(tǒng)典型周期pH、D0變化示意圖。圖3為本聚磷菌富集及生物增強除磷系統(tǒng)中活性污泥厭氧釋磷、好氧吸收磷示意 圖。圖4為本活性污泥中聚磷菌的快速富集方法中磷的釋放/VFA的吸收與聚磷菌/ EUB的線性關(guān)系。圖5為本活性污泥中聚磷菌的快速富集方法中聚磷菌占總菌百分比隨培養(yǎng)馴化 時間變化圖。圖中標號1為進水水箱，2為進水泵，3為反應器筒體，4、5分別為第一空氣泵、第 二空氣泵，6為磁力攪拌器，7為在線探頭，8為PLC可編程控制器，9為取樣口 /進出水口， 10為出水泵，11為出水水箱。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。實施例(1)利用PLC可編程控制SBR同時接種AAO工藝中曝氣池好氧聚磷活性 污泥以及前置預濃縮氧化溝工藝中預缺氧池的反硝化聚磷污泥。采用A/ A /0 (厭氧/好 氧/缺氧)的方式間歇運行。在SBR反應器中，加入種泥和人工配制的污水，進水總時間10 min，厭氧段時間100 min，好氧段時間180 min，沉淀時間80 min，排水總時間10 min，閑置 時間100 min。在好氧段末期通過排泥口排放泥水混合液以達到控制污泥齡的目的。污泥 停留時間約為8 d，總水力停留時間為10 h。好氧段DO控制在2-4 mg/L。試驗中，根據(jù)在 線監(jiān)測pH、D0以及各階段SOP、COD等數(shù)據(jù)，及時調(diào)整運行參數(shù)，如當較低的DO以及進水有 機負荷造成絲狀菌膨脹時，可以通過及時排泥縮短SRT;當pH值偏離設(shè)定范圍時，可以加入 緩沖溶液或者直接加酸/堿調(diào)節(jié)。(2)—種活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，該系統(tǒng)運行參數(shù)為系統(tǒng)水溫控制在 20-22 V ；進水流量為8-10 L/d ；進水有機酸COD、NH+ 4_N、SOP濃度及pH值分別控制在 200-250 mg/L,20-30 mg/L、15_20 mg/L 和 7. 5-7. 8 ；通過排泥控制活性污泥系統(tǒng) MLSS 在 3000-4000 mg/L ；利用PLC可編程控制系統(tǒng)控制好氧段DO控制在2_4 mg/L。(3)利用PLC可編程控制SBR連續(xù)接種富含好氧聚磷菌以及反硝化聚磷菌的活性 污泥，需要保證兩種微生物適應新的生長環(huán)境繼續(xù)生長，還要使其能互相配合，反硝化聚磷 菌以好氧產(chǎn)生的硝態(tài)氮為電子受體進行反硝化吸磷，同時硝態(tài)氮的降解有利于好氧聚磷菌 的厭氧釋磷。進水蠕動泵進人工配制的污水從進水水箱輸送至SBR反應器，隨后的厭氧段 中，聚磷菌利用環(huán)境中的有機物合成體內(nèi)的PHA，并釋放出大量的磷；在缺氧段，反硝化聚 磷菌利用硝態(tài)氮進行反硝化除磷；通過排水蠕動泵的排水以及定期的排泥，可以使得剩余 污泥被排出系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的有效除磷；最后在好氧段有機物得到進一步的降解。
權(quán)利要求
1.一種活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于具體步驟如下反應周期開 始時，進水由進水泵輸送至序批式反應器內(nèi)，控制進水時間10-15min，同時序批式反應器 內(nèi)開始厭氧攪拌，厭氧段持續(xù)時間為IOO-ISOmin ；接著向序批式反應器內(nèi)加入硝酸鹽進入 缺氧段，缺氧段持續(xù)時間為100-180 min;然后進入好氧段，通過兩個空氣泵向序批式反 應器內(nèi)曝氣，通過控制PLC可編程控制器控制其中的一個空氣泵定期停開，以保持DO在 2-4 mg/L的范圍內(nèi)，好氧段持續(xù)時間為IOO-ISOmin ；好氧結(jié)束后進入沉淀段，污泥沉淀時 間為60-70min，上清液排放，排水時間為10-20min ；最后進入閑置段，控制閑置段時間為 100-180min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于缺氧段加入 的硝酸鹽，控制反應器內(nèi)缺氧初硝態(tài)氮含量為30-35mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于所述進水水 溫控制在20-22°C ；進水流量為8-10 L/d;進水中有機酸COD、NH+ 4_N、SOP濃度及pH值分 別控制在:200-250 mg/L,20-30 mg/L、15_20 mg/L 和 7. 5-7. 8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性污泥中聚磷菌的快速富集方法，其特征在于通過排泥控 制活性污泥系統(tǒng)MLSS在3000-4000 mg/L。
全文摘要
本發(fā)明屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活性污泥中聚磷菌的快速富集方法。本發(fā)明利用SBR(sequencingbatchreactor)先后接種AAO工藝中曝氣池好氧聚磷活性污泥以及前置預濃縮氧化溝工藝中預缺氧池的反硝化聚磷污泥，反硝化聚磷菌能夠充分利用好氧產(chǎn)生的硝態(tài)氮進行反硝化吸磷，同時硝態(tài)氮的降解有利于好氧聚磷菌的厭氧釋磷。相對于傳統(tǒng)的直接連續(xù)培養(yǎng)方式，本發(fā)明可有效縮短聚磷菌的富集時間，實現(xiàn)生物增強除磷系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行。
文檔編號C02F3/30GK102079578SQ20101060142
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者盧文健, 楊殿海, 鄭翔, 郭云, 陳冠儒 申請人:同濟大學