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一种快速培养反硝化颗粒污泥的方法
    【技术领域】

    本发明属于水处理技术领域，具体地说，是关于一种快速培养反硝化颗粒污泥的方法。

    背景技术

    目前，无论在工业发达国家还是发展中国家，硝酸盐污染的问题都已迅速发展成为一个重要的环境问题。对此，科学家提出了众多解决方法，其中，生物反硝化法由于可将硝酸盐彻底还原为氮气，运行费用低，除氮效果高，并且可杜绝难以处置的化学污泥，因而被认为是最有前途的脱氮方法。但是，传统的生物反硝化法反硝化速率小，所需反应器体积庞大，建设费用高；不太适合于小规模及分散处理含硝酸盐(尤其是高浓度)的废水，为克服该缺陷，业内有人发明了上流式污泥床(Upflow Sludge Blanket，USB)，采用该设备可通过反应器内形成沉降性能良好的反硝化颗粒污泥，维持了反应器内高的污泥浓度，最终获得高的反硝化效率，并且可以减小反应器体积。

    对于厌氧颗粒污泥工艺，漫长的启动周期也已经成为其应用的主要问题之一。启动初期，接种污泥会出现上浮，造成有效菌种的大量流失，对于短期内污泥颗粒化进程影响很大，一般需要6-8个月才能培养出厌氧颗粒污泥。我们多次接种絮状活性污泥培养反硝化颗粒污泥过程后，发现了颗粒化过程的共同现象：反应器内污泥上浮、细颗粒污泥出现、细颗粒污泥长大至成熟颗粒污泥。培养初期由于活性污泥结构松散，大量微生物处于悬浮状态，造成絮状污泥流失。细颗粒污泥出现以后，漂浮现象消失，但是由于污泥活性不高，产气不足，污泥床容易出现短路沟流，故我们需解决这些问题。

    本发明成功解决了反硝化颗粒污泥培养过程中污泥漂浮、污泥床沟流的问题，在短时间内成功培养出性能良好的反硝化颗粒污泥。方法简单有效，采用的USB反应器结构简单，成本低廉。

    【发明内容】

    本发明的目的在于，提供一种快速培养反硝化颗粒污泥的方法，以减少颗粒污泥的形成时间，缩短反应器的启动周期。

    本发明提供的快速培养反硝化颗粒污泥的方法为：选取好氧或厌氧絮状活性污泥，进行发酵水解处理，同时投加硝酸盐进行驯化，提高反硝化活性；预处理后的污泥接入USB反应器后，进水负荷为0.5-5.0gNO₃-N·L^-1·d^-1，C/N为3.5-4.0，并通过空气搅拌管来解决培养过程中污泥上浮、污泥床沟流的问题。

    采用本发明提供的方法，既成功解决了反硝化颗粒污泥培养过程中污泥漂浮、污泥床沟流的问题，还能在短时间内成功培养出性能良好的反硝化颗粒污泥，并且该方法简单有效。本发明提供的USB反应器结构简单，成本低廉，利于推广。

    【附图说明】

    图1为本发明提供的上流式污泥床的结构示意图。

    【具体实施方式】

    以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

    如图1所示，本发明提供的上流式污泥床为：在上流式污泥床USB上部安装有一空气搅拌管1(见附图1)，用来解决污泥漂浮问题；在池子底部安装有一进水/进气管2，在培养初期系统产气不足时，通过该管进气，以进行搅拌，从而解决反应器沟流短路问题。

    在本发明的下述实施例中，污泥预处理主要包括以下步骤：对接种的好氧或厌氧絮状活性污泥进行发酵水解，控制温度为15-60℃，并适当加入硝酸盐进行驯化，如污泥大量水解，细颗粒污泥出现，并有产气，则表明污泥调配工作结束，具体过程参见实施例。

    在本发明的下述实施例中，检测方法参照《水和废水监测分析方法》(中国环境科学出版社，2002年，第四版)中的方法进行，具体为采用重铬酸钾法检测COD_Cr；采用紫外分光光度法检测NO₃-N；采用重量法检测MLSS和MLVSS。

     实施例1、反硝化颗粒污泥培养

    某化工企业生产氨氮废水，经检测，其C/N(COD/NO₃-N)比较低，二级生化后出水的硝酸盐浓度比较高，因此，需要对其二级出水进行反硝化处理，为能更好地进行反硝化处理，则需要先培养获得用于反硝化的颗粒污泥，具体培养过程如下：

    1.1、污泥预处理

    取20吨左右城市污水厂污泥倒进USB池内(有效容积为200m³)，于55℃进行水解发酵处理，同时每天投加硝酸钾7-8kg，甲醇2-3kg，进行预驯化。污泥成细颗粒状，表面出现产气迹象，表明预处理工作结束(下同)。

    1.2、颗粒污泥培养

    预处理工作结束后，USB反应器开始进水，处理水量为6000m³·d^-1，，NO₃-N浓度为10-50mg·L^-1，外加甲醇作为补充碳源，调节C/N为3.5-4.0，进水负荷为0.5-5.0gNO₃-N·L^-1·d^-1。

    启动系统进行颗粒污泥培养，在培养过程中，进行观测，结果如下：

    系统开始运行后，少量污泥出现上浮流失，但在USB上部气管鼓气后大部分返回至池底，污泥浓度(MLSS)由19.1g·L^-1降低至17.8g·L^-1；

    运行2周后，反应器内出现轻微沟流，之后适当通过进水管鼓气，破坏沟流；

    运行45天左右，池内出现成熟的颗粒污泥，出现的颗粒污泥粒径1-2mm，黄色，形体饱满，结构密实，测得此时MLSS达到38.1g·L^-1，N污泥去除速率可达到0.12gNO₃-N·gVSS^-1·d^-1。

     实施例2、反硝化颗粒污泥培养

    某地区地下水硝酸盐浓度高达150mg/L，严重超标，因此，需要对其进行反硝化处理，为能更好地进行反硝化处理，则需要先培养获得用于反硝化的颗粒污泥，具体培养过程如下：

    2.1、污泥预处理

    将3吨絮状污泥置于太阳下，盖上塑料棚，于40℃进行水解发酵，同时每天投加1kg硝酸钾、0.6kg葡萄糖进行驯化。

    2.2、颗粒污泥培养

    将预处理后的污泥接入USB(有效容积为20m³)内，处理水量为500m³·d^-1，进水负荷为0.5-5.0gNO₃-N·L^-1·d^-1，以葡萄糖作为碳源，调节C/N为3.5-4.0。

    启动系统进行颗粒污泥培养，在培养过程中，进行观测，结果如下：

    反应器进水后，污泥未出现上浮；

    运行半个月后，污泥产气明显，大气泡的搅动防止了污泥床沟流的发生；

    运行50天左右，池内出现成熟的颗粒污泥，粒径1-2mm，颜色为黄色；此时反应器运行稳定，经检测，污泥浓度(MLSS)达到39.2g·L^-1，N污泥去除速率达到0.13g NO₃-N·gVSS^-1·d^-1。

    根据上述实施例的结果，使用本发明提供的方法，只需要45-50天即可获得用于反硝化处理的成熟的颗粒污泥，远少于常规方法所需的培养时间。

    因此，使用本发明提供的方法，既成功解决了反硝化颗粒污泥培养过程中污泥漂浮、污泥床沟流的问题，还能在短时间内成功培养出性能良好的反硝化颗粒污泥，并且该方法简单有效。本发明提供的USB反应器结构简单，成本低廉，利于推广。