一种好氧颗粒污泥的快速培养方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102219297 A (43)申请公布日 2011.10.19 CN 102219297 A *CN102219297A* (21)申请号 201010149386.4 (22)申请日 2010.04.16 C02F 3/12(2006.01) (71)申请人 复旦大学 地址 200433 上海市邯郸路 220 号 (72)发明人 郑俊华 刘永强 (74)专利代理机构 上海正旦专利代理有限公司 31200 代理人 吴桂琴 (54) 发明名称 一种好氧颗粒污泥的快速培养方法 (57) 摘要 本发明属于废水生物处理技术领域， 具体涉 及一种好氧颗粒污泥的快速培养方法。该。

2、方法包 括在序批式反应器中接种活性污泥 ； 将污水通过 反应器底部的进水口泵入反应器中 ； 通过反应器 底部设置的曝气装置进行曝气工序 ； 设置沉淀时 间， 反应器进入污泥沉淀工序 ； 位于出水口以上 位置的污水通过排水泵排出反应器几个步骤。其 中， 沉淀时间大于 0 小于 15 分钟， 有机负荷高于 1.5gl-1d-1， 步骤进水至步骤排水在反应器中按周 期反复运行， 操作周期范围可以是 0.5-12 小时， 进水时间和排水时间范围可以在 1-120 分钟， 曝 气强度可以在 0.1-5vvm。该方法能有效的缩短颗 粒污泥的培养时间。并且这种快速培养的好氧颗 粒污泥具有保持长期稳定运行的能。

3、力。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102219306 A1/1 页 2 1. 一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于， 该方法包括下列步骤 ： (1) 接种 ： 在序批式反应器中接种活性污泥 ； (2) 进水 ： 将污水通过序批式反应器底部的进水口泵入反应器中 ； (3) 曝气 ： 通过反应器底部设置的曝气装置进行曝气工序， 使污泥和接入反应器的污 水充分反应 ； (4) 沉淀 ： 设置沉淀时间， 反应器进入污泥沉淀工序 ； (5) 排水 ： 位于出水口以上位置的污水通过排水泵。

4、排出反应器 ； 其中， 沉淀时间大于 0 小于 15 分钟， 有机负荷高于 1.5gl-1d-1， 步骤 (2) 至 (5) 在反应 器中按周期反复运行。 2.根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于， 在步骤(2) 和步骤 (3) 之间增加一步骤 ： 将泥水静置或混合， 使反应器处于缺氧或厌氧状态。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于 ： 反应 器的运行周期为 0.5-12 小时。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于 ： 反应 器运行时的进水时间和排水时间为 1-120 分。

5、钟。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于 ： 曝气 强度为 0.1-5vvm。 6. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于 ： 通过 控制操作周期使反应器的有机负荷高于 1.5g l-1 d-1。 7. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于 ： 通过 控制交换比使反应器的有机负荷高于 1.5g l-1 d-1。 8. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于 ： 沉淀 时间大于 0 分钟小于 10 分钟。 9. 根据权利要求 1 或。

6、 2 所述的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 其特征在于 ： 反应 器的有机负荷低于 10g l-1 d-1。 权 利 要 求 书 CN 102219297 A CN 102219306 A1/4 页 3 一种好氧颗粒污泥的快速培养方法 技术领域 0001 本发明属于废水生物处理技术领域， 具体涉及一种好氧颗粒污泥的快速培养方 法。 背景技术 0002 活性污泥法是目前普遍应用的污水生物处理技术， 但是传统活性污泥法往往有着 处理效果不佳， 沉降性能差影响出水水质， 容易发生污泥膨胀等问题。而好氧颗粒污泥是 近年来新出现的一种新型污水高效生物处理技术。与传统活性污泥法相比， 好氧颗粒污泥 技术。

7、因其具有更好的沉降性能， 反应器中更高的生物量截留量 ( 污泥浓度 )， 更高的处理能 力， 以及可处理的污水类型更多样， 对不良环境有更强的抵抗能力而具有极好的应用前景。 0003 和厌氧颗粒污泥在升流式厌氧生物反应器 (Up-flow Anaerobic Sludge Bed， UASB) 的形成和启动时间相比， 好氧颗粒污泥在序批式反应器 (Sequencing Batch Reactor， SBR) 中的形成和启动时间会短很多。但是即便这样， 在实验室中利用容易降解的 合成废水培养成熟的好氧颗粒污泥仍旧需要 1 个月左右的时间。而在用实际城市废水或工 业废水在中试反应器中培养好养颗粒的。

8、启动时间达到半年或更久。 这成为限制好氧颗粒污 泥进一步走向实际应用的瓶颈之一。在以前的研究中， 人们发现在好氧颗粒污泥的培养中 多加入钙离子 (Ca2+) 能强化颗粒污泥的形成以缩短培养时间， 但是这种培养方法还是需要 大概 16 天的时间。尽管在活性污泥中加入具有自凝聚能力的纯种细菌的方法也可以进一 步强化颗粒的形成， 用这种方法8天就能培养出平均粒径446um的好氧颗粒污泥， 但是在实 际应用中这种方法需要先进行大量的纯种细菌培养， 操作步骤复杂， 成功率难以保证， 可操 作性差， 实际应用价值较低。 0004 因此， 缩短好氧颗粒污泥反应器的启动时间来进一步促进好氧颗粒污泥技术的广 泛。

9、应用是非常重要的课题， 也具有非常重要的现实意义和经济价值。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 这种快速培养方法能 有效地缩短培养好氧颗粒污泥需要的时间， 克服好氧颗粒污泥在实际推广应用中的瓶颈。 0006 本发明公开了一种好氧颗粒污泥的快速培养方法， 该方法包括下列步骤 ： 0007 (1) 接种 ： 在序批式反应器中接种活性污泥 ； 0008 (2) 进水 ： 将污水通过序批式反应器底部的进水口泵入反应器中 ； 0009 (3) 曝气 ： 通过反应器底部设置的曝气装置进行曝气工序， 使污泥和接入反应器 的污水充分反应 ； 0010 (4) 沉淀 ： 。

10、设置沉淀时间， 反应器进入污泥沉淀工序 ； 0011 (5) 排水 ： 位于出水口以上位置的污水通过排水泵排出反应器 ； 0012 其中， 沉淀时间大于0小于15分钟， 有机负荷高于1.5g l-1 d-1， 步骤(2)至(5)在 反应器中按周期反复运行。 说 明 书 CN 102219297 A CN 102219306 A2/4 页 4 0013 在步骤(2)和步骤(3)之间可以增加步骤 ： 将泥水静置或混合， 使反应器处于缺氧 或厌氧状态。 0014 本发明的一种好氧颗粒污泥的快速培养方法是在一个以序批式方式运行的反应 器 (Sequencing Batch Reactor， SBR) 。

11、中完成的， 如附图 1 所示， 好氧颗粒污泥快速培养方 法涉及到的装置是由曝气气泵 1、 气体流量计 2、 序批式反应器 SBR3、 进水泵 4、 进水口 5、 系 统时间控制器 6、 出水泵 7、 出水口 8 等构成。在主体反应器中， 进水由进水泵 4 通过进水口 5 进入到反应器 3 中， 气体由气泵 1 提供并由气体流量计 2 控制其流量。污水经过好氧曝 气反应， 污泥按照设定的时间沉淀， 之后处理完的污水通过出水泵7经由出水口8排出反应 器， 该套系统由时间控制器 6 来控制各个泵的开关启动。 0015 以上步骤进水 - 排水在反应器中按周期反复操作， 操作周期可以视进水水质决 定。该。

12、方法运行时采用小于 15 分钟的沉淀时间和高于 1.5g l-1 d-1的污泥有机负荷， 而操 作周期范围可以是 0.5-12 小时， 进水时间和排水时间范围可以在 1-120 分钟， 曝气强度可 以在0.1-5vvm， 曝气阶段前的厌氧或是缺氧阶段可有可无。 以上所指活性污泥， 是指各种广 泛用于处理污水中的污泥。 0016 更进一步地， 本发明提供了一种维持好氧颗粒污泥反应器的长期稳定运行的方 法， 这种方法要点包括 ： 0017 A. 通过延长操作周期或者降低进水的化学需氧量 (COD) 浓度或者减少交换比的 方法来降低有机负荷到 10g l-1 d-1以下 ； 0018 B. 将稳态运。

13、行时的污泥沉淀时间维持在 10 分钟以下。 0019 在本发明中， 实验室条件下利用容易降解的合成废水 1 天内就能培养出好氧颗粒 污泥， 且反应器在 1-2 周时间内就能达到稳定运行状态， 并且这种快速培养的好氧颗粒污 泥具有保持长期稳定运行的能力。在中试规模研究中， 反应器能在 14 天内就出现好氧颗粒 污泥， 30 天之内颗粒特征达到稳态， 系统在运行 50 天左右反应器性能进入稳定状态并表现 出长期稳定运行的能力。 0020 本发明涉及的方法和一般方法相比的优势在于， 传统的好氧颗粒污泥培养方法大 都采用逐步降低沉淀时间和固定的反应器有机负荷的方法来实现好氧颗粒污泥的培养， 而 本发明。

14、中涉及到的方法在反应器启动时采用的是较高的反应器有机负荷和固定的比较短 的沉淀时间。 0021 本发明涉及的方法和一般方法相比的优势还在于， 在反应器启动时采用的较高的 反应器有机负荷不会对好氧污泥颗粒化过程造成不利影响。 0022 本发明涉及的方法和一般方法相比的优势还在于， 污泥完成颗粒化需要的时间大 为缩短， 只需 1-2 周。 附图说明 0023 图 1 好氧颗粒污泥快速培养装置示意图 0024 图中标号为 ： 1.曝气气泵 ； 2.气体流量计 ； 3.序批式反应器SBR ； 4.进水泵 ； 5.进 水口 ； 6. 系统时间控制器 ； 7. 出水泵 ； 8. 出水口 具体实施方式 说 。

15、明 书 CN 102219297 A CN 102219306 A3/4 页 5 0025 下面的实施例是对本发明的进一步说明， 而不是限制本发明的范围。 0026 实施例 1 ： 实验室中利用合成废水培养好氧颗粒 0027 材料和方法 0028 反应器启动 0029 污泥来自一般市政污水处理厂， 经过 4 天人工合成配水的驯化后进入反应器中。 反应器的工作体积 2.0L， 以序批式的方式周期运行。合成污水通过反应器底部的进水口泵 入反应器中， 进水时间每周期 5 分钟。曝气通过气泵经由反应器底部进气实现， 反应器进行 生化反应。在曝气停止后， 反应器系统进入沉淀阶段。采用 5 分钟较短的沉淀。

16、时间可以使 沉降性能良好的污泥截留在反应器中。反应后的出水通过排水泵经由位于反应器中部 ( 交 换比 50 ) 的出水口排出， 排水时间每周期 5 分钟。系统运行通过一个时间控制器来实现 控制。本实施例涉及 7 个反应器的运行， 各个反应器的运行参数详见下表 1。 0030 表 17 反应器的运行参数 0031 0032 0033 合成污水成分组成 0034 本实施例中采用的合成污水主要由以下成分组成 ： COD(CH3COONa)1000mg l-1， NH4Cl50mg l-1， K2HPO4 45mg l-1， CaCl22H2O 30mg l-1， MgSO47H2O 25mg l-1。

17、， FeSO47H2O 20mg l-1， H3BO3 0.05mg l-1， ZnCl2 0.05mg l-1， CuCl2 0.03mg l-1， MnSO4H2O 0.05mg l-1， (NH4)6Mo7O244H2O 0.05mg l-1， AlCl3 0.05mg l-1， CoCl26H2O 0.05mg l-1， NiCl20.05mg l-1。 0035 分析方法 0036 污泥体积指数 (SVI) 和污泥浓度 (MLSS) 按照标准方法测定， 颗粒污泥粒径大小 通过激光粒子尺寸分析系统 ( 型号 ： Malvern MasterSizer 2600) 以及由显微镜 ( 型号。

18、 ： Olympus SZX9) 结合图像分析系统 ( 型号 ： Image-Pro Plus， V4.0， Media Cybernetics) 测 量。对颗粒污泥的形态学分析通过上述图像分析系统完成并拍摄照片。 0037 在本实施例涉及的 7 个反应器中， 颗粒污泥全部都在 1 天之内形成。实际上， 有些 反应器在启动 6 小时后用图像分析系统观察污泥时就发现该反应器中只有颗粒污泥而没 有絮体污泥。形成的颗粒污泥浓度经过了延迟期和指数生长期后， 12 天内就达到了稳定状 说 明 书 CN 102219297 A CN 102219306 A4/4 页 6 态。到目前为止， 和已有报道相比，。

19、 本实施例涉及的污泥快速颗粒化速度是最快的， 同时好 氧颗粒污泥反应器达到稳定状态需要的时间也是最短的。研究发现， 通过本发明涉及的这 种快速培养技术培养的好氧颗粒污泥在半年的运行时间里均能保持稳定状态， 以及良好的 处理能力和沉降性能。 0038 实施例 2 ： 中试规模反应器中利用城市污水快速培养好氧颗粒污泥 0039 对于好氧颗粒污泥的研究最终目的是实现好氧颗粒污泥的实际应用。但是到目 前为止好氧颗粒污泥的研究一般主要还是基于实验室规模的培养， 中试或者中试规模以上 的实际情况下的研究还很少。同时， 中试或者中试以上规模存在更多影响好氧颗粒污泥培 养的因素， 所以中试或者中试以上规模条件。

20、下， 需要的培养时间往往比实验室培养更长。 目 前， 报道中试规模培养好氧颗粒污泥的实例中， 需要的颗粒污泥培养和启动时间有时长达 一年多之久， 这给好氧颗粒污泥的进一步实际应用推广带来了很大的困难。本发明涉及的 技术方法也同样可以应用于实际情况下的好氧颗粒污泥的快速培养和稳定运行。 0040 本实施例涉及的反应器主体为一个直径 20cm， 有效体积 40L 的有机玻璃柱。反应 器采用序批式方式运行， 工艺包括进水、 曝气、 沉淀和出水等四个步骤， 以 4 个小时为一个 运行周期。反应器从底部进水， 进水时间为 5 分钟。反应器通过排水泵中部排水， 排水时间 为 5 分钟。气体从反应器底部由气。

21、泵提供。 0041 具体工艺步骤为 ： 0042 1. 将来自同一废水厂的活性污泥接种入该反应器中， 接种后反应器的污泥浓度在 4-6g/L。污水在 5 分钟内从反应器底部通过水泵打入反应器 ； 0043 2. 进水完成后通过反应器底部设置的曝气装置开始进行曝气工序， 使污泥和接入 反应器的污水充分反应 ； 0044 3. 曝气结束后， 反应器进入污泥沉淀时间。沉淀时间设定为 15 分钟， 较短的沉淀 时间产生较大的选择压力， 使沉降性能好的污泥截留在反应器中， 而沉降性能差的污泥将 在排水过程中被排出反应器 ； 0045 4. 沉淀后， 位于出水口以上位置的污水通过排水泵排出反应器， 同时也。

22、将沉降性 能差的污泥排出。 0046 采用以上工艺， 反应器在接种污泥 30 天左右， 颗粒污泥的特征指标均进入稳定状 态。在 50 天左右， 反应器性能比如氨氮的脱除也进入稳定运行阶段。在稳定运行期内， 反 应器中好氧颗粒污泥浓度约为 6-8g l-1， 污泥体积指数为 30-40ml g-1， 颗粒污泥平均粒径 1800m。同时， COD 去除效率为 85-95， NH4+-N 去除效率为 95以上。此结果表明这种 快速培养技术培养出来的好氧颗粒具有较高的降解活性和稳定性。 在之后半年多的运行时 间内， 该系统表现出很好的稳定运行能力。 0047 与传统的培养方法不同的是， 该技术同时采用较短的沉淀时间 ( 本例中是少于 15 分钟 ) 和较大的污泥负荷 ( 本例中是大于 1.5g l-1 d-1) 来强化污泥的选择压力。本发明涉 及的快速培养技术在一个月的时间内就培养出沉降性能优越处理能力极好的颗粒污泥， 大 大缩短了培养好氧颗粒污泥需要的时间。 说 明 书 CN 102219297 A CN 102219306 A1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102219297 A 。