一種厭氧顆粒污泥及其工程化快速培養(yǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種厭氧顆粒污泥及其工程化快速培養(yǎng)方法，培養(yǎng)得到的PVA厭氧顆粒污泥，直徑為3.5～5mm，比重為1.03～1.08，是以PVA凝膠小球為載體，厭氧顆粒污泥剖面以及表面顏色為黑色。具體按照以下步驟實施：首先將市政污泥與PVA凝膠小球按一定比例混勻后裝入工業(yè)厭氧反應(yīng)器，然后進市政廢水并保持出水回流。本發(fā)明的顯著效果是，能夠大大縮短工程條件下厭氧污泥顆粒化過程的時間。按照本發(fā)明所述方法得到的PVA顆粒污泥具有良好的性能，可使厭氧反應(yīng)器的容積負荷、COD去除效率以及運行穩(wěn)定性等方面都得到很大的提高。
【專利說明】一種厭氧顆粒污泥及其工程化快速培養(yǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水生物處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種厭氧顆粒污泥及其工程化快速培養(yǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸多廢水處理技術(shù)中，厭氧反應(yīng)器技術(shù)以其高效的處理能力，同時產(chǎn)生生物能源沼氣，近年來成為一項特別適合發(fā)展中國家、極具吸引力的廢水資源化處理技術(shù)。
[0003]高效厭氧反應(yīng)器的快速啟動和高負荷穩(wěn)定運行以高品質(zhì)顆粒污泥的形成與長期穩(wěn)定保持為重要標志。而厭氧微生物世代時間長，增殖較慢，導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器在工程條件下啟動時間很長，甚至長達I~2年之久。因此如何在短時間內(nèi)培養(yǎng)出活性高、沉降性能優(yōu)良，并適用于處理各種廢水水質(zhì)的高品質(zhì)厭氧顆粒污泥成為高效厭氧反應(yīng)器推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。
[0004]惰性顆粒載體可以加快微生物的固定化過程，成為顆粒污泥形成的核心與載體。然而目前所采用的絕大多數(shù)載體為實心載體，這不僅無法實現(xiàn)微生物的高效富集，也大大地降低了反應(yīng)器的有效容積，工程應(yīng)用效果極差。
[0005]PVA (聚乙烯醇)凝膠小球是一種以生物親和性高，直徑為3~4mm，比重為1.025，20 μ m左右的孔徑從表面貫穿到中心的白色凝膠小球。與厭氧顆粒污泥相比，兩者具有相似的物理性質(zhì)，因此PVA凝膠小球非常適宜用作厭氧污泥顆?；^程的載體。以PVA凝膠小球為載體的厭氧污泥顆?；^程中各種微生物不僅可以大量粘附在PVA凝膠小球表面，還可以在其內(nèi)部快速生長富集，從而在短時間內(nèi)迅速形成與顆粒污泥性質(zhì)相似的高濃度厭氧微生物聚合體。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的是提供一種厭氧顆粒污泥，解決現(xiàn)有厭氧顆粒污泥很難在短時間內(nèi)完成工程化培養(yǎng)，即高效厭氧反應(yīng)器無法快速啟動以及高負荷穩(wěn)定運行等實際工程技術(shù)問題。該厭氧顆粒污泥是以白色PVA凝膠小球為載體的黑色顆粒污泥，PVA凝膠小球直徑為3~4mm，比重為1.025，表面密布微孔，20 μ m左右孔徑的微孔從表面貫穿到凝膠小球的中心；厭氧微生物密集分布在凝膠小球的表面和內(nèi)部微孔中。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供上述厭氧顆粒污泥的工程化快速培養(yǎng)方法。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種厭氧顆粒污泥，直徑為3.5~5mm，比重為1.03~1.08，是以PVA凝膠小球為載體，顆粒污泥剖面及表面顏色為黑色。
[0009]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種厭氧顆粒污泥的工程化快速培養(yǎng)方法，培養(yǎng)得到的厭氧顆粒污泥，直徑為3.5~5mm，比重在1.03~1.08，是以PVA凝膠小球為載體，顆粒污泥剖面及表面顏色為黑色。
[0010]具體按照以下步驟實施:
[0011]步驟1:將市政污泥與白色PVA凝膠小球按一定比例混勻后裝入工業(yè)厭氧反應(yīng)器；進市政廢水并保持出水回流，反應(yīng)器水力停留時間為3-4h，運行溫度為室溫；連續(xù)運行10-14天，白色PVA凝膠小球變?yōu)樽睾稚蜃睾谏?停止運行；
[0012]步驟2:將步驟I停止運行后的反應(yīng)器水力停留時間重新設(shè)置為8_12h，控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度為34~36°C，pH值為6.8~7.5，ORP值為-400~-1OOmV,連續(xù)運行30-40天，棕褐色或棕黑色凝膠小球變?yōu)楹谏?，即得到PVA厭氧顆粒污泥。
[0013]本發(fā)明的特點還在于，
[0014]其中的市政污泥與PVA凝膠小球的混合比例優(yōu)選為2~2.5:1。
[0015]其中的市政廢水中添加適量的氮源、磷源以確保廢水營養(yǎng)物質(zhì)配比COD:N:P為200:5:1，還添加了適量的微量元素從而保證微生物的正常生長。
[0016]其中氮源為CO(NH2)2 或 NH4Cl 中的一種，磷源為 K2HP04、KH2PO4, Na2HPO4 或 NaH2PO4中的一種或幾種，微量元素為Zn、Co、Mn、Cu、Mo、Ca、Mg、B、N1、Al和Fe等。
[0017]本發(fā)明的顯著效果是，能夠大大縮短工程條件下厭氧污泥顆粒化過程的時間。按照本發(fā)明所述方法培養(yǎng)得到的PVA顆粒污泥具有良好的性能，可使厭氧反應(yīng)器的容積負荷、COD去除效率以及運行穩(wěn)定性等方面都得到很大的提高。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0019]本發(fā)明厭氧顆粒污泥，具備以下特征:直徑為3.5~5mm，比重為1.03~1.08，是以PVA凝膠小球為載體 ，顆粒污泥剖面及表面顏色為黑色。
[0020]本發(fā)明厭氧顆粒污泥的工程化快速培養(yǎng)方法，具體按照以下步驟實施:
[0021]首先將市政污泥與PVA凝膠小球按一定比例混勻后裝入工業(yè)厭氧反應(yīng)器，市政污泥與PVA凝膠小球的混合比例優(yōu)選為(2~2.5):1。
[0022]然后進市政廢水并保持出水回流，水力停留時間為3_4h，運行溫度為室溫。添加適量的氮源、磷源以確保廢水營養(yǎng)物質(zhì)配比COD:N:P為200:5:1 (其中COD為化學(xué)需氧量)，還添加了適量的微量元素以保證微生物的正常生長。其中氮源為⑶(NH2)2或NH4Cl中的一種，磷源為K2HP04、KH2PO4, Na2HPO4或NaH2PO4中的一種或幾種，微量元素為Zn、Co、Mn、Cu、Mo、Ca、Mg、B、N1、Al和Fe等。氮元素在市政廢水的濃度為0.025~0.2g/L，磷元素在市政廢水的濃度為0.005~0.03g/L, Zn、Co、Mn、Cu、Mo、Ca、Mg、B、N1、Al和Fe等微量元素在市政廢水的濃度為0.0005~0.005g/L。
[0023]待10-14天后，白色PVA凝膠小球變?yōu)樽睾稚蜃睾谏珪r反應(yīng)器停止運行；這時反應(yīng)器水力停留時間重新設(shè)置為8-12h，從反應(yīng)器底部泵入所述市政廢水，為保證反應(yīng)器的穩(wěn)定運行，對下列運行參數(shù)進行控制:溫度34~36°C，pH值6.8~7.5，ORP值-400~-lOOmV。穩(wěn)定運行30-40天后，PVA顆粒幾乎全部變成黑色，通過對其進行剖面觀察發(fā)現(xiàn)小球內(nèi)外部顏色均為黑色，即表明污泥顆粒化過程完成。
[0024]實施例1
[0025]將市政污泥與PVA凝膠小球按2:1的比例混合均勻，裝入某工程化UASB反應(yīng)器(接種量為反應(yīng)器總體積的30~40%)，進市政廢水并保持出水回流，水力停留時間為3h，運行溫度為室溫。經(jīng)過10天培養(yǎng)，觀察到大部分PVA凝膠小球由原先的白色變?yōu)樽睾谏?，通過對PVA凝膠小球剖面進行觀察，發(fā)現(xiàn)小球內(nèi)外部顏色一致為棕黑色，認為微生物已附著于PVA顆粒表面及內(nèi)部，停止培養(yǎng)。直接在上述反應(yīng)器中啟動運行，控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度為34~36°C，pH值為6.8~7.5，ORP值為-400~-lOOmV。連續(xù)運行36天，觀察到PVA顆粒幾乎全部變?yōu)楹谏?，此時COD去除率高達95%。
[0026]果汁行業(yè)作為新興起的行業(yè)，其果汁廢水是C0D&、懸浮物和膠體濃度極高的有機廢水，進水水量受生產(chǎn)周期影響較大，水質(zhì)波動性大；果汁生產(chǎn)具有明顯的季節(jié)性，每年僅生產(chǎn)4~6個月。利用上述方法培養(yǎng)出的PVA顆粒污泥大大縮短了厭氧污泥顆粒化過程的時間，從培養(yǎng)到反應(yīng)器啟動完成僅需46天即獲得了所需的PVA厭氧顆粒污泥。經(jīng)過15天實際果汁廢水馴化，反應(yīng)器對實際果汁廢水進行處理，運行30天左右COD去除率達到80%以上。微生物附著量達到1.02g VSS/g PVA-gel，PVA顆粒污泥沉降速度達到280m/h。
[0027]實施例2
[0028]將市政污泥與PVA凝膠小球按2:1的比例混合均勻，裝入某工程化UASB反應(yīng)器(接種量為反應(yīng)器總體積的30~40%)，進市政廢水并保持出水回流，水力停留時間為3h，運行溫度為室溫。經(jīng)過14天培養(yǎng)，觀察到大部分PVA凝膠小球由原先的白色變?yōu)樽睾稚?，通過對PVA凝膠小球剖面進行觀察，發(fā)現(xiàn)小球內(nèi)外部顏色均為棕褐色，認為微生物已附著于PVA顆粒表面及內(nèi)部，停止培養(yǎng)。直接在上述反應(yīng)器中啟動運行，控制條件與實施例1中相同，連續(xù)運行30天，觀察到PVA顆粒幾乎全部變?yōu)楹谏?，此時COD去除率高達90%。 [0029]我國造紙業(yè)正處于高速發(fā)展時期，造紙廢水成分復(fù)雜，處理難度較大。利用上述方法培養(yǎng)得到的PVA顆粒污泥大大縮短了厭氧污泥顆?；^程的時間，從培養(yǎng)到反應(yīng)器啟動完成僅需44天即獲得了所需的PVA顆粒污泥。經(jīng)過15天實際造紙廢水馴化，反應(yīng)器對實際造紙廢水進行處理，運行20天左右COD去除率達到85%以上。微生物附著量達到0.92gVSS/g PVA-gel，PVA顆粒污泥沉降速度達到219m/h。
[0030]實施例3
[0031 ] 將市政污泥與PVA凝膠小球按2.5:1的比例混合均勻，裝入某工程化EGSB反應(yīng)器(接種量為反應(yīng)器總體積的30~40%)，進市政廢水并保持出水回流，水力停留時間為4h，運行溫度為室溫。經(jīng)過12天培養(yǎng)，觀察到大部分PVA凝膠小球由原先的白色變?yōu)樽睾谏?，通過對PVA凝膠小球剖面進行觀察，發(fā)現(xiàn)小球內(nèi)外部顏色均為棕黑色，認為微生物已附著于PVA顆粒表面及內(nèi)部，停止培養(yǎng)。直接在此反應(yīng)器中啟動運行，控制條件與實施例1中相同，連續(xù)運行40天，觀察到PVA顆粒幾乎全部變?yōu)楹谏藭rCOD去除率高達96%。
[0032]印染業(yè)是我國傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一，其印染廢水是一種色度深、有機污染濃度高、pH值高、排水量大、可生化性差的工業(yè)廢水。利用上述方法培養(yǎng)得到的PVA顆粒污泥大大縮短了厭氧污泥顆?；^程的時間，從培養(yǎng)到反應(yīng)器啟動完成僅需52天即獲得了所需的PVA顆粒污泥。經(jīng)過18天實際印染廢水馴化，反應(yīng)器對實際印染廢水進行處理，運行30天左右COD去除率高達80%以上。微生物附著量達到0.90g VSS/g PVA-gel,PVA顆粒污泥沉降速度達到201m/h。
[0033]采用其它實際工業(yè)廢水也能達到相近效果。
【權(quán)利要求】
1.一種厭氧顆粒污泥，其特征在于，直徑為3.5~5mm，比重為1.03~1.08，是以PVA凝膠小球為載體，顆粒污泥剖面以及表面顏色為黑色。
2.一種厭氧顆粒污泥的工程化快速培養(yǎng)方法，其特征在于，培養(yǎng)得到的厭氧顆粒污泥，直徑為3.5~5mm，比重在1.03~1.08，是以PVA凝膠小球為載體，厭氧顆粒污泥剖面以及顆粒污泥表面顏色為黑色； 具體按照以下步驟實施: 步驟1:將市政污泥與白色PVA凝膠小球按一定比例混勻后裝入工業(yè)厭氧反應(yīng)器；進市政廢水并保持出水回流，反應(yīng)器水力停留時間為3-4h，運行溫度為室溫；連續(xù)運行10-14天，白色PVA凝膠小球變?yōu)樽睾稚蜃睾谏?，停止運行； 步驟2:將步驟I停止運行后的反應(yīng)器水力停留時間重新設(shè)置為8-12h，控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度為34~36°C，pH值為6.8~7.5，ORP值為-400~-1OOmV,連續(xù)運行30-40天，棕褐色或棕黑色凝膠小球變?yōu)楹谏?，即得到PVA厭氧顆粒污泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厭氧顆粒污泥的工程化快速培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的市政污泥與PVA凝膠小球的混合比例優(yōu)選為2~2.5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厭氧顆粒污泥的工程化快速培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的市政廢水中添加適量的氮源、磷源以確保廢水營養(yǎng)物質(zhì)配比COD:N:P為200:5:1，還添加了適量的微量元素以保證微生物的正常生長。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厭氧顆粒污泥的工程化快速培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的氮源為CO(NH2)2或NH4Cl中的一種，磷源為K2HPO4、KH2PO4、Na2HPO4或NaH2PO4中的一種或幾種，微量元素為 Zn、Co、Mn、C`u、Mo、Ca、Mg、B、N1、Al 和 Fe 等。
【文檔編號】C02F3/28GK103771584SQ201410025387
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】劉永紅, 李婷, 賀超, 王利娜 申請人:西安工程大學(xué)