一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物膜法污水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物膜法污水處理技術(shù)通過填料表面生長的生物膜凈化污水，具有水量水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)有機(jī)物的去除效果好并具良好硝化與反硝化功能、動(dòng)力費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)，在污廢水處理中獲得廣泛應(yīng)用。生物膜在填料表面歷經(jīng)附著生長、成熟和老化膜脫落、新生膜生長等動(dòng)態(tài)循環(huán)過程，對(duì)污染物進(jìn)行好氧、兼氧及厭氧代謝。生物膜反應(yīng)器中的填料分為固定式和懸浮式兩種類型，其中，采用懸浮式填料構(gòu)建的移動(dòng)床/流化床生物膜反應(yīng)器，集合傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行管理方便，是近年來國內(nèi)外生物膜法污水處理技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)。然而，移動(dòng)床/流化床生物膜反應(yīng)器處理實(shí)際廢水時(shí)，隨著時(shí)間的推移，常常出現(xiàn)填料表面的老化生物膜難以自然脫落更新的現(xiàn)象，生物膜層不斷加厚形成“粘泥”，代謝污染物的能力及廢水處理效率大幅降低，影響處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須進(jìn)行活化再生。
[0003]因懸浮填料密度較小，易收集，其表面生物膜的活化適宜采用異位活化的方法，即將懸浮填料引入單獨(dú)的裝置進(jìn)行活化。如中國專利“一種懸浮老化生物膜填料修復(fù)再生方法”(申請(qǐng)?zhí)?01410734593.4)，公開了一種老化懸浮生物膜填料修復(fù)再生方法，該申請(qǐng)案包括:1)將生物膜反應(yīng)器中的老化生物膜懸浮生物填料取出晾干；2)啟動(dòng)振動(dòng)篩，使老化且松動(dòng)的生物膜和在此積聚生成的污泥脫落并隨后排出；3)酸堿化學(xué)洗脫；采用先混合酸洗，后堿洗；4)酶制劑進(jìn)一步洗脫；所述酶制劑為蛋白酶；5)將步驟4)處理后的填料晾干，并將填料放回生物膜反應(yīng)器；6)生物膜再生；通入空氣或者氧氣，同時(shí)加入微量元素營養(yǎng)液實(shí)現(xiàn)對(duì)生物膜的最終更新。該申請(qǐng)案可以去除懸浮填料表面老化、結(jié)垢的生物膜，有效、快速地實(shí)現(xiàn)生物填料的更新再利用，然而其直接對(duì)老化生物膜進(jìn)行一系列化學(xué)、生物和物理處理，所需成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明為進(jìn)一步優(yōu)化填料生物膜的異位活化，提供了一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法；本發(fā)明根據(jù)老化生物膜特性的差異，選擇性地采用優(yōu)選組合方案，并采用生物可降解、環(huán)境友好型生物表面活性劑，避免二次污染，能最大限度減輕生物膜中污染物降解相關(guān)微生物的流失或滅活，縮短更新活化的時(shí)間，同時(shí)降低活化成本。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0008]本發(fā)明的一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法，其步驟為:
[0009]步驟一、從污廢水處理反應(yīng)器中取出包含老化生物膜的懸浮填料；
[0010]步驟二、對(duì)生物膜揮發(fā)性固體含量進(jìn)行測定；
[0011]步驟三、根據(jù)步驟二所得揮發(fā)性固體含量數(shù)值分別選擇不同的處理方案，對(duì)老化生物膜進(jìn)行處理；
[0012]步驟四、水洗去除填料表面已松動(dòng)卻未脫離的生物膜；
[0013]步驟五、將含有少量生物膜的懸浮填料返投至反應(yīng)器，完成異位活化。
[0014]更進(jìn)一步地，步驟一中的污廢水處理反應(yīng)器是指應(yīng)用于市政污水、工業(yè)廢水、微污染水源水等污廢水處理的生物膜法處理單元，其類型包括好氧和缺氧。
[0015]更進(jìn)一步地，步驟一中將懸浮填料置于收集瓶，并加入無水乙醇，收集瓶中乙醇的質(zhì)量百分比濃度為48% -52%。
[0016]更進(jìn)一步地，步驟二中生物膜揮發(fā)性固體含量測定過程如下:
[0017](I)從步驟一中的收集瓶取出懸浮填料，用蒸餾水潤洗，采用機(jī)械刮落或超聲剝落使生物膜從填料表面剝離，制得生物膜懸浮液，記錄懸浮液體積V ;
[0018](2)將步驟(I)所得懸浮液經(jīng)事先烘干、恒重的0.45 μ m濾膜過濾；并將帶有生物膜的濾膜置于105°C的烘箱內(nèi)，烘干至恒重；
[0019](3)將步驟(2)所得濾膜置于干燥器中干燥0.5h，稱量后減去原濾膜重量，即為剝落的生物膜干物質(zhì)量M1，干物質(zhì)量Ml與懸浮液體積V之比即為總固體含量TS ；
[0020](4)將步驟(2)所得濾膜置于550°C的馬弗爐內(nèi)灼燒至恒重，取出濾膜置于干燥器中干燥0.5h后稱重，經(jīng)灼燒后的失重即為可揮發(fā)性生物膜質(zhì)量M2，可揮發(fā)性生物膜質(zhì)量M2與懸浮液體積V之比即為揮發(fā)性固體含量VS ;揮發(fā)性固體含量VS與總固體含量TS之比即為生物膜揮發(fā)性固體含量VS/TS。
[0021]更進(jìn)一步地，步驟三中，當(dāng)VS/TS彡0.7時(shí)，采用處理方案I，即以質(zhì)量百分比濃度為0.5% -2.5%的鼠李糖脂或烷基糖苷溶液浸泡步驟一所得懸浮填料，同時(shí)進(jìn)行超聲處理10-25min ;當(dāng)VS/TS〈0.7時(shí)，采用處理方案II，即以質(zhì)量百分比濃度為0.5% -1.5%的稀鹽酸溶液浸泡步驟一所得懸浮填料，同時(shí)進(jìn)行超聲處理15-30min。
[0022]更進(jìn)一步地，所述處理方案I和處理方案II中超聲強(qiáng)度均為25_35kHz，懸浮填料和浸泡溶液的體積比均為0.4-1.0。
[0023]更進(jìn)一步地，步驟四采用壓力為0.2-0.3MPa的水沖洗填料，去除填料表面已松動(dòng)卻未脫離的生物膜。
[0024]3.有益效果
[0025]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0026](I)本發(fā)明的一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法，根據(jù)老化生物膜性質(zhì)的差異，以生物膜揮發(fā)性固體含量為判據(jù)，區(qū)分有機(jī)質(zhì)積累型和無機(jī)鹽沉積型等兩類老化生物膜，采用針對(duì)性的組合優(yōu)選方案，時(shí)間短、效率高，洗脫液可重復(fù)使用，成本低；
[0027](2)本發(fā)明的一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法，對(duì)于有機(jī)質(zhì)積累型老化生物膜，采用生物可降解、環(huán)境友好型生物表面活性劑，避免二次污染，且能最大限度減輕處理過程對(duì)生物膜中污染物降解相關(guān)微生物的滅活，縮短更新活化的時(shí)間；
[0028](3)本發(fā)明的一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法，有效解決了懸浮填料老化生物膜難以自然脫落更新活化的難題，操作簡便，且環(huán)境友好，具有廣泛應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0029]圖1為采用本發(fā)明的方法進(jìn)行懸浮填料老化生物膜異位活化的操作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例1
[0032]本實(shí)施例的一種懸浮填料老化生物膜的異位活化方法，進(jìn)行某好氧移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器懸浮填料老化膜的異位活化。懸浮填料為空心圓柱，內(nèi)部為支架支撐構(gòu)造，外徑和高度分別為25mm和10mm，密度約為0.96g/cm3，有效比表面積約為520m2/m3。該反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)為:pH7.17?7.85，化學(xué)需氧量340?520mg/L，氨氮30?50mg/L，總氮60?90mg/L，總磷3.2?6.6mg/L，電導(dǎo)率580?730 μ S/cm。當(dāng)運(yùn)行至第86天時(shí)，填料表面出現(xiàn)“粘泥”，廢水化學(xué)需氧量和氨氮的去除率降低15%以上，生物膜需進(jìn)行活化。
[0033]本實(shí)施例的具體活化過程為:
[0034]步驟一、從反應(yīng)器中取出若干包含老化生物膜的懸浮填料，置于收集瓶，加入無水乙醇，使得收集瓶中乙醇質(zhì)量百分比濃度為50%。
[0035]步驟二、對(duì)生物膜揮發(fā)性固體含量進(jìn)行測定；從步驟一中的收集瓶取出一定量的懸浮填料，用蒸餾水輕輕潤洗，采用機(jī)械刮落使生物膜從填料表面剝離，制得2份生物膜懸浮液，記錄每份懸浮液體積V。上述懸浮液經(jīng)事先烘干、恒重的0.45 μ m濾膜過濾(真空抽濾)，將帶有生物膜的濾膜置于105°C的烘箱內(nèi)，烘干至恒重(2h)，取出濾膜置于干燥器中放置0.5h，稱量后減去原濾膜重量，即為剝落的生物膜干物質(zhì)量Ml。總固體含量(TS)即為干物質(zhì)量Ml與懸浮液體積V之比，轉(zhuǎn)化成mg/L。將上述另一份恒重的濾膜樣品再置于5500C的馬弗爐內(nèi)灼燒至恒重(Ih)，取出濾膜置于干燥器中放置0.5h后稱重，經(jīng)灼燒后的失重即為可揮發(fā)性生物膜質(zhì)量M2，M2與懸浮液體積V之比，即為揮發(fā)性固體含量(VS)，轉(zhuǎn)化成 mg/L。計(jì)算 VS/TS，為 0.82 ±0.068。
[0036]步驟三、由于揮發(fā)性固體含量(VS/TS)大于0.7，采用處理方案I，即生物表面活性劑和超聲聯(lián)用，具體為:同時(shí)以質(zhì)量百分比濃度為1%的鼠李糖脂溶液浸泡和超聲(30kHz)處理包含老化生物膜的懸浮填料20min，填料和浸泡液的體積比為0.6。
[0037]步驟四、采用壓力為0.2MPa的水沖洗經(jīng)步驟三處理后的填料，水洗去除填料表面已松動(dòng)卻未脫離的生物膜。經(jīng)過此步驟處理后，老化生物膜脫落率達(dá)85%左右(濕重)；
[0038]步驟五、將含有少量生物膜的懸浮填料返投至反應(yīng)器，完成異位活化:將懸浮填料分批次重復(fù)進(jìn)行步驟三、步驟四，之后一并返投至反應(yīng)器。2天后，廢水化學(xué)需氧量和氨氮的去除率較活化前提高12 %左右，表明生物膜初步完成更新生長。
[0039]發(fā)明人指出，傳統(tǒng)的化學(xué)處理(酸、堿、氧化劑等)方法，雖然成本較低、效果較好，但其無選擇性，能對(duì)生物膜中污染物降解相關(guān)微生物產(chǎn)生滅活，且易產(chǎn)生二次污染；生物處理中的酶處理能選擇性地降解特性成分(蛋白質(zhì)、多糖等)、促進(jìn)老化生物膜剝離，但受水質(zhì)影響(