一種反硝化除磷污泥的保存方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境保護【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種反硝化除磷污泥的保存方法，包括如下步驟：（1）取好氧反應(yīng)末污泥或剩余污泥，置于反應(yīng)器中，用N2吹脫以保證厭氧環(huán)境；（2）然后，向步驟（1）的反應(yīng)器加入含C、P、N的生活污水，進行厭氧反應(yīng)，靜置后取出反應(yīng)器內(nèi)厭氧末污泥，于冰箱中保存?zhèn)溆?。通過增加厭氧吸碳釋磷步驟（2），提高了活性污泥的胞內(nèi)聚β羥基烷酸酯水平，降低了活性污泥的維持能量。它解決了傳統(tǒng)反硝化除磷污泥保存方法遇到的污泥活性低、衰減速度快等問題。保存后的污泥活性恢復(fù)快，及時補充到污泥系統(tǒng)后，有利于應(yīng)對反硝化除磷工藝中污泥流失和污泥中毒等突發(fā)事故。
【專利說明】一種反硝化除磷污泥的保存方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種反硝化除磷污泥的保存方法。
【背景技術(shù)】
[0002]反硝化除磷技術(shù)是利用反硝化聚磷菌以硝酸鹽/亞硝酸鹽為電子受體，以胞內(nèi)儲存物聚β羥基烷酸酯為電子供體，通過“一碳兩用”原則來同步實現(xiàn)反硝化脫氮和過量吸磷的。反硝化聚磷技術(shù)具備節(jié)省碳源和曝氣量及污泥產(chǎn)量低等諸多優(yōu)勢，因此被譽為一種可持續(xù)的污水處理新技術(shù)，業(yè)已成為污水處理領(lǐng)域競相研究的熱點之一。
[0003]然而，在實際污水廠運行中，由于進水水質(zhì)水量的波動、環(huán)境影響因素的變化及工藝流程控制不當?shù)仍?，常會造成污泥中毒與污泥流失等事故。例如，在厭氧反應(yīng)器中，由于有機負荷過高，常會出現(xiàn)厭氧污泥的膨脹流失和沖刷流失。若不及時采取控制措施與對策，有可能導(dǎo)致整個污水處理系統(tǒng)的崩潰。解決辦法之一是重新馴化培養(yǎng)活性污泥，但其耗時較長(至少20d)。這為污水廠的正常運行帶來了困難。此外，向系統(tǒng)中投加適量的活性污泥也是一種快速、有效的解決辦法。然而，針對反硝化除磷技術(shù)，操作方便、成本低且活性高的反硝化除磷污泥保存方法尚未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)中反硝化除磷工藝中污泥流失與污泥中毒等問題而提供一種有效的反硝化除磷污泥的保存方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本法采用以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明主要是針對目前的主流強化生物除磷工藝(AO、A2O等)的。這些工藝的末端多為好氧處理，如AO即為厭氧-好氧，A2O即為厭氧-缺氧-好氧。那么，無論是正常運行周期結(jié)束后工藝主線上的污泥，或是剩余污泥均為好氧末污泥。若此時需要對其進行保存，便會面臨污泥活性低、衰減速度快等問題。本發(fā)明通過對此類反硝化除磷污泥進行厭氧預(yù)處理后低溫保存，削減了其維持能量，降低了其衰減速度，可實現(xiàn)污泥高活性保存。此外，厭氧預(yù)處理后保存的污泥活性恢復(fù)快，及時補充到污泥系統(tǒng)后，可快速使事故反硝化除磷系統(tǒng)重新啟動。
[0007]傳統(tǒng)菌種保存方法主要采用低溫保存，其目的也是為降低菌種的維持能量，進而降低其衰減速率，保持其活性。而本方法結(jié)合傳統(tǒng)低溫保存方法和新型的厭氧預(yù)處理步驟，提供反硝化除磷污泥的保存方法。
[0008]一種反硝化除磷污泥的保存方法，包括如下步驟:
[0009](I)取好氧反應(yīng)末污泥(或剩余污泥)，置于反應(yīng)器中，用N2吹脫以保證厭氧環(huán)境；
[0010](2)然后，向步驟(1)的反應(yīng)器加入生活污水，進行厭氧反應(yīng)，靜置后傾去上清液，取出反應(yīng)器內(nèi)厭氧末污泥，于冰箱中保存?zhèn)溆谩?br> [0011]所述的步驟(1)和中(2 )反應(yīng)器為序批式反應(yīng)器。
[0012]所述的步驟(1)中，好氧反應(yīng)末污泥在反應(yīng)器中的溫度為10~15°C，pH為7.5±0.I。
[0013]所述的步驟(1)中，N2吹脫時間為5~lOmin。
[0014]所述的步驟(2)中，生活污水為含C、P、N，其濃度分別為250~400C0D mg/L、5~15mg PO廣-P/L 和 15 ~60mg NH/-N/L。
[0015]所述的步驟(2)中厭氧反應(yīng)溫度為10~15°C，pH為7.5±0.1，反應(yīng)時間為3~5h。
[0016]所述的步驟(2)中靜置時間為30~45min。
[0017]所述的步驟(2)中，冰箱溫度為4°C。
[0018]步驟(2)中的厭氧反應(yīng)時間主要是為了盡可能提高胞內(nèi)碳源(即聚β羥基烷酸酯，簡稱PHA)的水平。時間太短，PHA的合成不充分；時間太長，反硝化除磷污泥會消耗胞外糖類物質(zhì)以維持所需能量，破壞了污泥絮體的結(jié)構(gòu)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，厭氧反應(yīng)3~5h是適宜的。此外，由于活性污泥經(jīng)30min沉淀后，一般可以接近最大密度，因此靜置30~45min可實現(xiàn)本發(fā)明。 [0019]本發(fā)明采用了對常規(guī)強化生物除磷好氧末污泥(功能菌為反硝化聚磷菌)厭氧反應(yīng)3~5h預(yù)處理后低溫(4°C)保存的方法。該發(fā)明提高了反硝化除磷污泥的胞內(nèi)PHA水平，降低了反硝化除磷污泥的維持能量，成功解決了傳統(tǒng)反硝化除磷污泥保存方法遇到的污泥活性低、衰減速度快等問題。此外，保存后的污泥活性恢復(fù)快，及時補充到污泥系統(tǒng)后，有利于應(yīng)對反硝化除磷工藝中污泥流失和污泥中毒等突發(fā)事故。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021](I)本發(fā)明反硝化除磷污泥的保存方法，增加了厭氧吸碳釋磷的步驟，提高了反硝化除磷污泥的胞內(nèi)PHA水平，降低了反硝化除磷污泥的維持能量，可成功解決傳統(tǒng)反硝化除磷污泥保存方法遇到的微生物衰減速度快等問題。
[0022](2)本發(fā)明不同于常規(guī)的反硝化除磷污泥保存方法，厭氧處理后低溫(4°C)保存可促使污泥活性快速恢復(fù)，及時補充到事故污泥系統(tǒng)后，有利于應(yīng)對反硝化除磷工藝中污泥流失和污泥中毒等突發(fā)事故。
[0023](3)本發(fā)明反硝化除磷污泥的保存方法，可用于強化生物除磷工藝中污泥流失與中毒等事故的應(yīng)急措施；也可用作剩余污泥資源化的一種有效途徑與手段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1 (a)為本發(fā)明實施例中厭氧饑餓期糖原和PHA的變化，厭氧末污泥。
[0025]圖1 (b)為本發(fā)明實施例中厭氧饑餓期糖原和PHA的變化，好氧末污泥。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0027]實施例1:厭氧預(yù)處理后的污泥(厭氧末污泥)與常規(guī)反硝化除磷工藝中的好氧末污泥細胞衰減和維持能量的對比分析
[0028](I)實驗用污泥
[0029]實驗所用接種污泥取自實驗室穩(wěn)定運行的連續(xù)流A2O工藝好氧區(qū)排泥和上海曲陽污水處理廠二沉池回流污泥，以體積比1:1混合而成。[0030](2)實驗用水
[0031 ] 實驗用水主要采用人工合成污水。通過NaAc、KH2PO4、K2HPO4和NH4Cl，調(diào)節(jié)C0D、P和N的濃度分別為250mg/L、60mg/L和15mg/L，并通過NaHCO3調(diào)節(jié)進水pH為7.5±0.I。此外，合成污水中還包括10mg/L CaCl2,85mg/L MgSO4.7Η20,及適量的微量元素。微量元素的配方為=FeCl3.6Η201.5g/L, H3BO30.15g/L, CuSO4.5Η200.03g/L, ΚΙΟ.18g/L, MnCl2.4Η200.12g/L, NaMoO4.2Η200.06g/L, CoCl2.6Η200.15g/L, EDTA10g/L，投加量為 0.3mL/L。
[0032]( 3 )厭氧饑餓實驗方案
[0033]自實驗室內(nèi)正常運行的A2O-SBR反應(yīng)器排水期末取1.4L反硝化除磷活性污泥。污泥首先用0.154M NaCl溶液洗3次，然后平均分為2份，并分別轉(zhuǎn)移至兩個相同的SBR反應(yīng)器(A和B)中。接著，向兩反應(yīng)器分別加入1.7L合成污水，使其MLVSS均維持為2.4g/L左右。
[0034]反應(yīng)器A運行方式:5h厭氧反應(yīng)(即得厭氧末污泥)。反應(yīng)器溫度控制為10~15。。。添加HCl和NaOH (濃度均為0.3M),以調(diào)節(jié)pH為7.5±0.I。
[0035]反應(yīng)器B運行方式:5h厭氧反應(yīng),3.5h缺氧反應(yīng)和0.5h好氧反應(yīng)(即得好氧末污泥)。反應(yīng)器溫度控制為10~15°C。添加HCl和NaOH (濃度均為0.3M)，以調(diào)節(jié)pH為
7.5±0.I。
[0036]當反應(yīng)周期結(jié)束后,用N2吹脫A和B兩反應(yīng)器lOmin，以驅(qū)除反應(yīng)器中的溶解氧，保證厭氧環(huán)境。之后，兩個反應(yīng)器閑置7d，進入?yún)捬躔囸I期。在閑置期內(nèi)，每天用N2吹脫兩反應(yīng)器lOmin。每天從兩個反應(yīng)器取固相和液相樣品，檢測MLSS和MLVSS，COD、NH4+_N和P0/--P濃度以及PHB (聚β羥基丁酸酯)、PHV (聚β羥基戊酸酯)和PH2MV (聚二甲基三羥基戊酸酯)含量。
[0037]( 4 )厭氧饑餓實驗結(jié)果
[0038]實驗數(shù)據(jù)結(jié)果如表1和圖1 (a)和(b)所示。通常，NH4+-N濃度的增加主要是由于微生物的細胞衰亡。因此，根據(jù)nh4+-n濃度的增加速率可以計算出反硝化聚磷菌的細胞衰減速率。由表1可知，厭氧末污泥和好氧末污泥的細胞衰減速率分別為0.0OOScr1和0.0OlOcf1。很明顯，厭氧末污泥的細胞衰減速率要低于好氧末污泥的細胞衰減速率。
[0039]另外，對于典型的反硝化除磷工藝而言，功能微生物(主要為反硝化聚磷菌)的能量代謝過程主要涉及多聚磷酸鹽(poly_P)、PHA和糖原三種胞內(nèi)聚合物。由圖1 (a)和(b)可知，厭氧末污泥比好氧末污泥含有更少的糖原和poly-P，但有更高含量的PHA。據(jù)報道，糖原和poly-P將提供厭氧內(nèi)源條件下PAOs的維持能量。Imol poly-P產(chǎn)生Imol ATP,而Imol-C的糖原產(chǎn)生0.5mol ATP。在本研究中，厭氧末污泥和好氧末污泥厭氧內(nèi)源過程，糖原降解都是利用“琥珀酸-丙酸”途徑，即-lglycogen+5/6PHV+l/6C02+l/2ATP=0。結(jié)合表I計算可得厭氧末污泥的維持能量為1.55父10_4!11。1 ATP/C-mol MLVSS.h，而好氧末污泥為
2.llX10_4mol ATP/C-mol MLVSS.h。顯然，厭氧末污泥所需的維持能量要低于好氧末污泥。
[0040]實際上，微生物需要一定的能量來保障其基本生命活動。這一能量即細胞維持能量，在底物利用的過程中應(yīng)首先滿足。而對于保存微生物而言，低維持能量意味著長保存期、高活性維持。綜合上述實驗結(jié)果可知，厭氧饑餓過程中，厭氧末污泥所需維持能量要低于好氧末污泥，從而決定了厭氧末污泥具有較低的細胞衰減速率，最終使其能夠較高活性地長期保存。
[0041]表1厭氧末污泥和好氧末污泥液相和固相物質(zhì)的轉(zhuǎn)化
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種反硝化除磷污泥的保存方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)取好氧反應(yīng)末污泥，置于反應(yīng)器中，用N2吹脫以保證厭氧環(huán)境； (2)然后，向步驟(1)的反應(yīng)器加入含C、P、N的生活污水，進行厭氧反應(yīng)，靜置后取出反應(yīng)器內(nèi)厭氧末污泥，于冰箱中保存?zhèn)溆谩?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟(1)中，好氧反應(yīng)末污泥在反應(yīng)器中的溫度為10~15°C，pH為7.5±0.1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟(1)中，N2吹脫時間為5~IOmin0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，C、P和N的濃度分別為 250 ~400C0D mg/L、5 ~15mg PO43-P/L 和 15 ~60mg NH4+_N/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中厭氧反應(yīng)溫度為10~15°C，pH為7.5±0.1，反應(yīng)時間為3~5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中靜置時間為30~45min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，冰箱溫度為4°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的反應(yīng)器為序批式反應(yīng)器。
【文檔編號】C02F11/04GK103922556SQ201410106032
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】王亞宜, 周帥, 宋成康, 黎力, 陳玉 申請人:同濟大學(xué)