專利名稱：饑餓處理快速解決絲狀菌污泥膨脹問(wèn)題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種快速、經(jīng)濟(jì)地解決活性污泥法污水處理工藝中常見(jiàn)的絲狀菌污泥膨脹問(wèn)題的方法，適用于采用活性污泥法的大、中、小型城鎮(zhèn)生活污水及エ業(yè)廢水處理廠。
背景技術(shù)：
活性污泥法是城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)用最廣泛的污水處理方法，具有經(jīng)濟(jì)、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。活性污泥主要由能吸附和降解污水中的有機(jī)物及氮、磷等污染物質(zhì)的微生物組成。在污水處理廠的生化池中，活性污泥與進(jìn)入生化池的污水混合，呈懸浮的狀態(tài)，處理后 的泥水混合物進(jìn)入ニ沉池中實(shí)現(xiàn)泥水分離，以防止活性污泥隨出水流失，達(dá)到排放清水的同時(shí)回收利用活性污泥的目的。由此可見(jiàn)，良好的污泥沉降性能有利于泥水迅速分離，是污水處理廠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。但是在污水處理廠的日常運(yùn)行過(guò)程中，溶解氧不足、有機(jī)負(fù)荷低等原因，會(huì)導(dǎo)致絲狀菌的過(guò)量増殖，使污水廠面臨絲狀菌污泥膨脹的問(wèn)題。發(fā)生膨脹后的污泥沉降速率緩慢，ニ沉池泥水分離效果不佳，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)泥水分離，導(dǎo)致活性污泥隨出水大量流失，生化池因無(wú)法持留活性污泥而喪失處理污水的能力。從微觀上看，構(gòu)成活性污泥的微生物可分為絲狀菌和菌膠團(tuán)菌。沉降性能良好的活性污泥(SVI ^ 150 ml/g)，菌膠團(tuán)菌與絲狀菌共存，共同爭(zhēng)奪環(huán)境中的有機(jī)底物和溶解氧，但是菌膠團(tuán)菌在數(shù)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，絲狀菌僅起到骨架支撐作用，兩種菌在數(shù)量上趨于動(dòng)態(tài)平衡。發(fā)生膨脹的污泥(SVI > 150 ml/g)，絲狀菌數(shù)量較沉降性能良好時(shí)明顯增多，且在種群競(jìng)爭(zhēng)中呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)地位。據(jù)已有的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的絲狀菌脫氮除磷的能力遠(yuǎn)不及菌膠團(tuán)菌，因此污泥膨脹的發(fā)生影響泥水分離的同時(shí)，也會(huì)使得污水處理廠的處理水質(zhì)惡化。工程實(shí)踐中對(duì)于絲狀菌污泥膨脹的處理措施多祥，其中應(yīng)用較廣泛的主要有加藥法和生物選擇器法。加藥法能取得立竿見(jiàn)影的效果，但是也存在ー些不足的地方。如C12、O3等氧化劑雖然能夠殺死絲狀菌，同時(shí)也對(duì)菌膠團(tuán)菌造成了較大的損害，處理后恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)；增重劑和絮凝劑則是依靠增加污泥絮體比重的方式使得ニ沉池泥水分離效果暫時(shí)得到改善，并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題(未能消滅絲狀菌)，污泥膨脹問(wèn)題的復(fù)發(fā)率高。此外，カロ藥法還有ー個(gè)最主要的不足是藥劑的經(jīng)濟(jì)成本高，且使用次數(shù)過(guò)多，絲狀菌容易產(chǎn)生抗藥性而導(dǎo)致該法失效。生物選擇器是指設(shè)置在生化池前面，具有較高底物濃度梯度的池體。生物選擇器有利于菌膠團(tuán)菌對(duì)底物的貯存，從而使其種群競(jìng)爭(zhēng)能力得到提升，抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。但是，生物選擇器一般用于對(duì)污泥膨脹的預(yù)防，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生污泥膨脹的系統(tǒng)再設(shè)置生物選擇器，不僅大大增加基建和改造費(fèi)用，而且由于微生物適應(yīng)新的生長(zhǎng)環(huán)境需要較長(zhǎng)時(shí)間，使得解決污泥膨脹問(wèn)題的周期較長(zhǎng)。此外，生物選擇器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不穩(wěn)定，對(duì)于最優(yōu)水力停留時(shí)間等設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇目前仍無(wú)定論?；钚晕勰嘀?，絲狀菌和菌膠團(tuán)菌雖然處于相互競(jìng)爭(zhēng)的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，但是兩者的生理特性是存在明顯差異的。菌膠團(tuán)菌一般都是比表面積小的球菌或者桿菌，這些細(xì)菌通過(guò)胞外聚合物粘結(jié)在一起，大部分屬于異氧型菌種，當(dāng)外界有機(jī)底物充足時(shí)，能夠分解利用有機(jī)物并將過(guò)剩的有機(jī)物以胞內(nèi)聚合物的形式貯存于菌體內(nèi)部；當(dāng)外界底物受限時(shí)，這些細(xì)菌則能夠通過(guò)分解體內(nèi)貯存的聚合物維持自身的活性。作為菌膠團(tuán)的另一個(gè)組成成員，絲狀菌的形態(tài)一般呈細(xì)長(zhǎng)的絲狀，長(zhǎng)度分布從幾十到幾百微米不等，與菌膠團(tuán)菌相比，絲狀菌的比表面積巨大。絕大部分的絲狀菌都是絕對(duì)好氧、異氧型微生物，雖然絲狀菌比表面積大，與菌膠團(tuán)菌相比更容易在低底物濃度的條件下生存，但是大多數(shù)種類的絲狀菌都不具備貯存有機(jī)物的能力或者貯存能力微弱。因此，當(dāng)外界缺乏底物供給時(shí)，絲狀菌無(wú)法從外界攝取有機(jī)物，也無(wú)胞內(nèi)聚合物供自身分解利用，必然會(huì)遭受很大的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以上所述絲狀菌和菌膠團(tuán)菌不同的生理特性，對(duì)膨脹污泥采用饑餓處理的方式，使得比表面積大、貯存能力弱的絲狀菌大量死亡，比表面積小、貯存能力強(qiáng)的菌膠團(tuán)菌得以存活，實(shí)現(xiàn)膨脹污泥沉降性能的迅速改善，并在饑餓處理后輔以缺/好氧交替的運(yùn)行方式，保證菌膠團(tuán)菌的活性得到快速恢復(fù)，達(dá)到低成本、高效解決污泥膨脹問(wèn)題的目的。
饑餓處理快速解決絲狀菌污泥膨脹問(wèn)題的方法，其特征在于它包括以下步驟第一歩預(yù)處理，對(duì)已經(jīng)發(fā)生絲狀菌污泥膨脹的系統(tǒng)，切斷生化池的進(jìn)水來(lái)源，停止溶解氧的供給；第二步饑餓期，對(duì)生化池活性污泥施行持續(xù)厭氧攪拌，使活性污泥處于無(wú)有機(jī)物及溶解氧供給的厭氧饑餓狀態(tài)，對(duì)饑餓處理過(guò)程中的污泥，每天測(cè)定一次SVI，當(dāng)SVI ( 150ml/g吋，即完成饑餓處理，不同程度的污泥膨脹所需饑餓周期為3-10天；第三步恢復(fù)期，饑餓處理完成后，恢復(fù)生化池的正常進(jìn)水及溶解氧供給，對(duì)生化池實(shí)行缺/好氧交替的運(yùn)行模式，設(shè)定缺/好氧的停留時(shí)間比為2: 3，維持好氧條件下溶解氧濃度在2. 0 mg/L以上，維持溫度在20-25°C，保證進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷高于0. 2 kgCOD/KgMLSS/d，使污泥的活性及脫氮除磷能力得到迅速恢復(fù)；由于饑餓處理會(huì)使得活性污泥微生物量降低，因此在污泥濃度低于2000 mg/L前，不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排泥，間隔2-3天測(cè)定污泥濃度，待系統(tǒng)的污泥濃度高于2000 mg/L后再排泥，并維持8-15天的污泥齡。本發(fā)明與現(xiàn)有的解決污泥膨脹問(wèn)題的方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(一)利用饑餓處理的方式來(lái)解決膨脹問(wèn)題，依據(jù)的是絲狀菌和菌膠團(tuán)菌兩者生理特性的差異，因此饑餓處理對(duì)微生物種群的損害具有更顯著的選擇性，能夠保證絲狀菌大量凋亡的同時(shí)最大程度地維持菌膠團(tuán)菌的活性。(ニ)本方法解決污泥膨脹問(wèn)題處理方式簡(jiǎn)單，不需要額外的配套設(shè)施，可以對(duì)多組生化池進(jìn)行分組處理，對(duì)污水處理廠繼續(xù)執(zhí)行污水處理任務(wù)影響較小。(三)本方法不需要投加藥劑，不會(huì)導(dǎo)致新的污染及有害物質(zhì)生成，對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響。(四)本方法解決污泥膨脹問(wèn)題經(jīng)濟(jì)成本很低，在饑餓處理以后，只需要按照正常的缺/好氧方式運(yùn)行，即能使活性污泥的性能得到恢復(fù)，恢復(fù)周期較短，運(yùn)行操控簡(jiǎn)単。


圖1為本發(fā)明在SBR中實(shí)施的裝置示意圖2為饑餓處理后SVI及MLSS的變化；圖3為饑餓處理后系統(tǒng)污染物去除能力的恢復(fù)情況；圖1中1_污水水箱；2_SBR反應(yīng)器；3_控制電腦；4-PLC;5-進(jìn)水泵；6-攪拌器；7_空氣泵；8_進(jìn)水閥；9_出水閥；10-D0儀；I1-DO探頭；12_曝氣頭；13-空氣流量計(jì)；14-進(jìn)水管；15_空氣閥；16_空氣管路；17_出水管；18_控制線路；19_通訊總線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明 當(dāng)如圖1所示的SBR發(fā)生污泥膨脹吋，按照如下所述步驟來(lái)解決污泥膨脹問(wèn)題第一歩預(yù)處理，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生污泥膨脹的SBR系統(tǒng)，關(guān)閉進(jìn)水閥8、空氣閥15及出水閥9，關(guān)閉進(jìn)水泵5及空氣泵7 ；第二步饑餓期，啟動(dòng)攪拌器6，使系統(tǒng)處于厭氧饑餓攪拌狀態(tài)，每天測(cè)定SBR反應(yīng)器2中的SVI，當(dāng)SVI降低到150 ml/g時(shí)，關(guān)閉攪拌器6。饑餓周期不小于3天，防止饑餓期過(guò)短無(wú)法消除大部分絲狀菌；饑餓周期不大于10天，防止饑餓期過(guò)長(zhǎng)對(duì)菌膠團(tuán)菌造成較大傷害，當(dāng)?shù)?0天SVI仍然高于150 ml/g時(shí)，也應(yīng)停止饑餓處理，此時(shí)大部分絲狀菌已死亡，污泥的沉降性能可在后續(xù)的恢復(fù)期中得到進(jìn)ー步提高；第三步恢復(fù)期，開(kāi)啟進(jìn)水泵5和空氣泵7，以及進(jìn)水閥8、空氣閥15、出水閥9，通過(guò)計(jì)算機(jī)3設(shè)定SBR的運(yùn)行方式為缺/好氧交替模式，通過(guò)DO儀10及PLC4維持好氧階段的DO在2. 0 mg/L,通過(guò)加熱棒維持溫度恒定在20-25°C，維持進(jìn)水的有機(jī)負(fù)荷高于0. 2kgCOD/KgMLSS/d，對(duì)污泥的活性、濃度及污染物去除能力進(jìn)行恢復(fù)，每?jī)商毂O(jiān)測(cè)一次SVI及MLSS,每2-3天監(jiān)測(cè)一次出水水質(zhì)，當(dāng)污泥濃度達(dá)到2000 mg/L以上時(shí)開(kāi)始排泥，并維持污泥齡為8-15天。系統(tǒng)的污泥濃度、有機(jī)物及氮、磷去除能力都恢復(fù)后即視為恢復(fù)期結(jié)束。實(shí)例ー饑餓處理試驗(yàn)前，以人工合成廢水為處理對(duì)象(進(jìn)水以こ酸鈉、氯化銨、磷酸ニ氫鉀分別提供碳源、氮和磷，C0D=300 mg/L, NH4-N=15 mg/L, P04_P=3 mg/L)，進(jìn)水負(fù)荷為1. 2kgCOD/KgMLSS/d,在有效容積為5L的SBR中養(yǎng)泥(圖1)，維持污泥濃度在2000-2500 mg/L，污泥齡為15天，控制溫度在20°C，排水比為50%，反應(yīng)器每天運(yùn)行4個(gè)周期，每個(gè)周期6小時(shí)，每個(gè)周期包括5分鐘的缺氧進(jìn)水和115分鐘的缺氧攪拌(缺氧時(shí)間為120分鐘)、180分鐘的好氧曝氣(好氧時(shí)間為180分鐘)、50分鐘的沉淀、10分鐘的排水及閑置。饑餓處理前，污泥具有良好的沉降性能及脫氮除磷能力，污泥的SVI在120 ml/g左右，C0D、NH4-N及P04-P去除率分別在86%、98%及96%以上。通過(guò)延長(zhǎng)進(jìn)水時(shí)間至120分鐘、其他條件不變的方式人為使系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的污泥膨脹，SVI達(dá)到600 ml/g以上，開(kāi)始饑餓試驗(yàn)。第一歩停止SBR進(jìn)水及曝氣，使系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)；第二步開(kāi)啟攪拌裝置進(jìn)行饑餓處理，每天測(cè)定SVI，經(jīng)過(guò)6天的饑餓處理，污泥的SVI值即降低到了 140 ml/g (圖2);第三步恢復(fù)期仍然采用5分鐘缺氧進(jìn)水和115分鐘缺氧攪拌、180分鐘好氧曝氣、50分鐘沉淀、10分鐘排水及閑置的缺/好氧交替運(yùn)行方式，缺/好氧停留時(shí)間為2:3，維持好氧條件下溶解氧濃度在2.0 mg/L，維持溫度在20°C，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷為1.2 kgCOD/KgMLSS/d?；謴?fù)期共進(jìn)行10天，試驗(yàn)結(jié)果表明，恢復(fù)期內(nèi)，污泥的活性得到較快恢復(fù)，COD去除率5天左右即能恢復(fù)到膨脹前的85%左右，而NH4-N及P04-P去除率在10天內(nèi)即都恢復(fù)到了 96%以上的水平(圖3)，污泥濃度10天即達(dá)到了 2000 mg/L,開(kāi)始排泥使污泥齡穩(wěn)定在15天、污泥濃度恒定在 2000-2500 mg/L。實(shí)例ニ饑餓處理試驗(yàn)前，以北京某高校下水道實(shí)際生活污水為處理對(duì)象(C0D=240±50mg/L，NH4-N=65. 2±21. 3 mg/L，P04_P=6. 4±2. 0 mg/L)，進(jìn)水負(fù)荷為 2. 3 kgCOD/KgMLSS/d,在有效容積為12L的SBR中養(yǎng)泥。維持污泥濃度在2500 mg/L左右，污泥齡為15天，溫度為室溫(約21°C)，好氧段溶解氧濃度維持在2.0 mg/L，排水比為50%。反應(yīng)器每天運(yùn)行4個(gè)周期，每個(gè)周期6小時(shí)，每個(gè)周期包括10分鐘的缺氧進(jìn)水、110分鐘的缺氧攪拌(缺氧時(shí)間為120分鐘)、180分鐘的好氧曝氣(好氧時(shí)間為180分鐘)、50分鐘的沉淀及10分鐘的排水及閑置。饑餓處理前，污泥具有良好的沉降性能及脫氮除磷能力，污泥的SVI在100 ml/g左 右，COD、NH4-N及P04-P去除率分別在83%、95%及99%以上。通過(guò)人為降低好氧段溶解氧至0.5 mg/L、其他條件不變的方式使得污泥的SVI上升到了 350 ml/g左右，發(fā)生了較嚴(yán)重的污泥膨脹。開(kāi)始饑餓試驗(yàn)。第一歩停止SBR進(jìn)水及曝氣，使系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)；第二步開(kāi)啟攪拌裝置進(jìn)行饑餓處理，每天測(cè)定SVI，經(jīng)過(guò)4天的饑餓處理，污泥的SVI值即降低到了 145 ml/g, MLSS降低到了 2100 mg/L ;第三步恢復(fù)期仍然采用10分鐘缺氧進(jìn)水和110分鐘缺氧攪拌、180分鐘好氧曝氣、50分鐘沉淀、10分鐘排水及閑置的缺/好氧交替運(yùn)行方式，缺/好氧停留時(shí)間為2:3，維持好氧條件下溶解氧濃度在2. 0 mg/L，維持溫度為室溫(約21°C)，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷為2. 3 kgCOD/KgMLSS/d?；謴?fù)期共進(jìn)行6天，結(jié)果顯示，C0D、NH4_N及P04-P去除率分別經(jīng)過(guò)2天、6天及5天恢復(fù)到了饑餓處理前的水平，由于饑餓期較短，饑餓期結(jié)束MLSS仍然在2000 mg/L以上，因此恢復(fù)期開(kāi)始即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排泥并維持污泥齡為15天。
權(quán)利要求
1.饑餓處理快速解決絲狀菌污泥膨脹問(wèn)題的方法，其特征在于它包括以下步驟 第一步預(yù)處理，對(duì)已經(jīng)發(fā)生絲狀菌污泥膨脹的系統(tǒng)，切斷生化池的進(jìn)水來(lái)源，停止溶解氧的供給；第二步 饑餓處理，對(duì)生化池活性污泥施行持續(xù)厭氧攪拌，使活性污泥處于無(wú)有機(jī)物及溶解氧供給的厭氧饑餓狀態(tài)，對(duì)饑餓處理過(guò)程中的污泥，每天測(cè)定一次SVI，當(dāng)SVI ( 150 ml/g時(shí)，即完成饑餓處理，不同程度的污泥膨脹所需饑餓周期為3-10天；第三步恢復(fù)處理，饑餓處理完成后，恢復(fù)生化池的正常進(jìn)水及溶解氧供給，對(duì)生化池施行缺/好氧交替的運(yùn)行模式，設(shè)定缺/好氧的停留時(shí)間比為2: 3，維持好氧條件下溶解氧濃度在2. O mg/L以上，維持溫度在20-25°C，保證進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷高于O. 2 kgCOD/KgMLSS/d, 使污泥的活性及脫氮除磷能力得到迅速恢復(fù)；在污泥濃度低于2000 mg/L前，不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排泥，間隔2-3天測(cè)定污泥濃度，待系統(tǒng)的污泥濃度高于2000 mg/L后再排泥，并維持污泥齡為8-15天。
全文摘要
饑餓處理快速解決絲狀菌污泥膨脹問(wèn)題的方法，屬于生化法污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用絲狀菌和菌膠團(tuán)菌不同的生理特性，采用對(duì)膨脹污泥進(jìn)行厭氧饑餓處理的方式，使得比表面積大但貯存能力弱的絲狀菌大量死亡，比表面積小但貯存能力強(qiáng)的菌膠團(tuán)菌在饑餓時(shí)通過(guò)降解利用胞內(nèi)聚合物的方式得以存活，從而實(shí)現(xiàn)污泥膨脹問(wèn)題的高效、低成本解決。包括以下步驟1、切斷進(jìn)水來(lái)源，停止溶解氧供給；2、使系統(tǒng)處于持續(xù)厭氧饑餓攪拌狀態(tài)3-10天；3、缺/好氧交替運(yùn)行系統(tǒng)，使污泥活性及脫氮除磷能力得到迅速恢復(fù)。本發(fā)明不需要額外的經(jīng)濟(jì)能耗，對(duì)絲狀菌具有顯著的選擇殺死性，后期菌膠團(tuán)菌活性恢復(fù)周期短，可作為一種快速解決絲狀菌污泥膨脹的方法。
文檔編號(hào)C02F3/34GK103011419SQ201210511268
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者彭永臻, 楊雄, 宋姬晨, 王淑瑩, 郭建華 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)