本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于f/m調(diào)控的好氧顆粒污泥穩(wěn)定運(yùn)行工藝。

背景技術(shù)：

上世紀(jì)九十年代初，研究者在好氧升流式反應(yīng)器中發(fā)現(xiàn)了好氧顆粒污泥，其是一種以胞外多聚物、惰性無(wú)機(jī)物和和多種礦物質(zhì)為骨架，多種功能菌群自凝聚形成的顆粒狀污泥。與活性污泥相比，好氧顆粒污泥具有規(guī)則的形狀和緊實(shí)致密的結(jié)構(gòu)，良好的沉降性能、豐富的功能菌群和高濃度的生物量，對(duì)沖擊負(fù)荷和有毒物質(zhì)具有較強(qiáng)的抵抗力，是一項(xiàng)極具潛力的廢水生物處理新技術(shù)。但在長(zhǎng)期運(yùn)行中，好氧顆粒污泥易因絲狀菌增生、功能菌流失、eps組分變化、內(nèi)核厭氧水解等原因發(fā)生解體，導(dǎo)致反應(yīng)器失穩(wěn)。因此，本發(fā)明通過(guò)調(diào)控有機(jī)負(fù)荷率(f/m，也叫污泥負(fù)荷)，維持好氧顆粒污泥反應(yīng)器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中好氧反應(yīng)器容易失穩(wěn)導(dǎo)致顆粒污泥解體的問(wèn)題，并提供一種基于f/m調(diào)控的好氧顆粒污泥穩(wěn)定運(yùn)行工藝。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種基于f/m調(diào)控的好氧顆粒污泥穩(wěn)定運(yùn)行工藝，采用序批式方式運(yùn)行sbr反應(yīng)器，一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)包括進(jìn)水、曝氣、沉淀和出水四個(gè)階段，反應(yīng)過(guò)程中，根據(jù)污泥濃度的變化控制反應(yīng)器中f/m在0.4-0.5kgcod·kgmlss^-1·d^-1范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選，運(yùn)行周期4-6h，一個(gè)周期內(nèi)包括進(jìn)水—曝氣—沉淀—出水四個(gè)階段，其中進(jìn)水5min、曝氣225-345min、沉淀5min、出水5min。

作為優(yōu)選，接種污泥濃度為2000-4000mg·l^-1，進(jìn)水cod負(fù)荷0.9-6.0kgcod·kgmlss^-1·d^-1。

作為優(yōu)選，反應(yīng)器高徑比5-10，體積交換率30％-70％，運(yùn)行周期4-6h，表面氣速1.0-2.5cm·s^-1。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下有益效果：

1)由于反應(yīng)器內(nèi)的f/m始終維持在0.4-0.5kgcod·kgmlss^-1·d^-1的范圍內(nèi)，使得cod平均去除率達(dá)99％以上，氨氮平均去除率達(dá)95％以上，系統(tǒng)對(duì)污染物具有高效的去除能力。

2)本發(fā)明所培養(yǎng)的好氧顆粒污泥性狀穩(wěn)定，不容易解體。顆粒為淡黃色球狀，平均粒徑為500μm，大小均勻，粒徑呈正態(tài)分布，結(jié)構(gòu)緊實(shí)，沉降性優(yōu)異，大量桿菌、球菌在顆粒表面交聯(lián)，功能菌群豐富。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中：曝氣機(jī)1、流量計(jì)2、plc自動(dòng)控制裝置3、蠕動(dòng)泵4、進(jìn)水桶5、電磁閥6、出水桶7。

圖2為各實(shí)施例中污泥顆?；^(guò)程中mlss變化曲線圖。

圖3為各實(shí)施例中污泥顆?；^(guò)程中svi5/svi30變化曲線圖。

圖4為各實(shí)施例中污泥顆?；^(guò)程中污染物去除性能變化曲線圖。

圖5為各實(shí)施例中污泥顆粒化過(guò)程中pn/ps變化曲線圖。

圖6為各實(shí)施例中顆粒污泥的顯微鏡下顆粒形態(tài)圖。

圖7為實(shí)施例1中顆粒污泥掃描電鏡圖。其中：(a)為顆粒外觀；(b)為顆粒表面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說(shuō)明。本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒(méi)有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例所采用的反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。裝置除sbr反應(yīng)器本體之外，主要包括曝氣機(jī)1、流量計(jì)2、plc自動(dòng)控制裝置3、蠕動(dòng)泵4、進(jìn)水桶5、電磁閥6、出水桶7。曝氣機(jī)1通過(guò)流量計(jì)2后連接sbr反應(yīng)器本體中的曝氣頭。sbr反應(yīng)器本體的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)多個(gè)進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口通過(guò)蠕動(dòng)泵4連接進(jìn)水桶5；出水口連接出水桶7，并通過(guò)電磁閥6控制管路開(kāi)閉。各設(shè)備由plc自動(dòng)控制裝置3進(jìn)行自動(dòng)化控制。反應(yīng)器高徑比(h/d)5:1，體積交換率50％，表面氣速控制在2.0cm·s^-1。采用序批式方式運(yùn)行sbr反應(yīng)器，一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)包括進(jìn)水、曝氣、沉淀和出水四個(gè)階段。一個(gè)運(yùn)行周期為4小時(shí)，運(yùn)行周期內(nèi)各階段的運(yùn)行時(shí)間為：進(jìn)水5min、曝氣225min、沉淀5min、出水5min。反應(yīng)器內(nèi)接種污泥濃度為2000-4000mg·l^-1，f/m始終保持在0.4-0.5kgcod·kgmlss^-1·d^-1，進(jìn)水負(fù)荷根據(jù)污泥濃度的變化而變化。

基于上述反應(yīng)器和運(yùn)行方式，以下通過(guò)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例記為r1：反應(yīng)器在接種污泥濃度2000mg·l^-1，初始cod為330mg·l^-1(有機(jī)負(fù)荷為1kgcod·m^-3·d^-1)的條件下啟動(dòng)。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)的f/m始終維持在0.4-0.5kgcod·kgmlss^-1·d^-1的范圍內(nèi)，進(jìn)水負(fù)荷隨污泥濃度的變化而變化。

實(shí)施例2

本實(shí)施例記為r2：本實(shí)施例與實(shí)施例相比，區(qū)別僅在于在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)的f/m始終保持在0.1-0.3kgcod·kgmlss^-1·d^-1的范圍內(nèi)，其余一致。

實(shí)施例3

本實(shí)施例記為r3：本實(shí)施例與實(shí)施例相比，區(qū)別僅在于在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)的f/m始終保持在0.6-0.9kgcod·kgmlss^-1·d^-1的范圍內(nèi)，其余一致。

下面對(duì)實(shí)施例1-3的效果進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明。

1.污泥濃度比較

如圖2所示，r1、r2中mlss一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)且mlssr1高于r2，而第25天開(kāi)始r3中mlss開(kāi)始下降，這是由于在高f/m下r3中污泥沉降性變差，系統(tǒng)大量出泥導(dǎo)致。

2.mlvss/mlss(表征生物量占比)、svi5/svi30(表征顆粒穩(wěn)定性，值越大污泥穩(wěn)定性越差)。

如圖3所示，第15天開(kāi)始r3中mlvss/mlss下降至0.67，第30天開(kāi)始svi5/svi30上升至1.43。說(shuō)明r3的沉降性變差。

3.污染物去除率

如圖4所示，從去除率上看，r1一直上升，r2中tn去除率因碳源不足低于r1，r3因f/m過(guò)高穩(wěn)定性變差，功能菌被大量洗出，因此tn去除率第20天開(kāi)始逐漸下降，低于r1。

4.pn/ps比較(表征顆粒疏水性，比值較大的疏水性越好)

如圖5所示，疏水性r1＞r2＞r3，說(shuō)明r1顆粒穩(wěn)定性更高。

5.顆粒形態(tài)比較

如圖6所示，r1中顆粒大小均勻，光滑規(guī)則，r2中結(jié)構(gòu)松散且大小不一形狀不規(guī)則，r3中顆粒與絮體粘連較多。

綜上所述，實(shí)施例1中，由于反應(yīng)器內(nèi)f/m始終維持在0.4-0.5kgcod·kgmlss^-1·d^-1的范圍內(nèi)，反應(yīng)器中培養(yǎng)的好氧顆粒污泥具有光滑的外觀，顆粒大小均勻，粒徑呈正態(tài)分布，結(jié)構(gòu)緊實(shí)(如圖7所示)。而且有大量的桿菌、球菌在顆粒表面交聯(lián)。且好氧顆粒污泥能夠長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行，顆粒性狀穩(wěn)定，系統(tǒng)對(duì)污染物具有良好的去除效果。直至運(yùn)行第45天時(shí)，顆粒svi30為42ml·g^-1，平均粒徑達(dá)500μm。cod、nh4⁺-n的平均去除分別為99％、97％。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發(fā)明。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。