本發(fā)明屬于污泥處理領(lǐng)域，涉及一種通過添加鈣離子調(diào)理回流污泥快速促進(jìn)好氧污泥顆?；姆椒ā?/p>

技術(shù)背景

好氧顆粒污泥技術(shù)相較普通活性污泥由于具有良好的沉降性能，高污泥濃度，能夠承受高有機(jī)負(fù)荷、負(fù)荷沖擊和有毒物質(zhì)等特性，正成為各界研究和報(bào)道的熱點(diǎn)。一般來說，好氧顆粒污泥的形成是一個(gè)包含物理、化學(xué)和生物作用的復(fù)雜過程，主流看法將這個(gè)過程描述為在一定的流體動(dòng)力條件下，微生物自凝聚作用形成的生物體聚團(tuán)現(xiàn)象。國內(nèi)外學(xué)者根據(jù)不同的反應(yīng)器、實(shí)驗(yàn)方法、研究目的等在各自實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上提出了各種好氧顆粒污泥形成機(jī)理。目前，好氧顆粒污泥形成的主流機(jī)理主要有胞外多聚物假說、自凝聚原理、絲狀菌假說和凝結(jié)核機(jī)理。最新研究表明，好氧污泥顆?；^程中，微生物之間的信號(hào)交流也有重要作用。

凝結(jié)核機(jī)理就是好氧顆粒污泥的形成首先要有一個(gè)凝結(jié)核來為微生物的聚集和生長提供場所，如懸浮顆粒、接種的厭氧或好氧顆粒污泥、反應(yīng)器壁上形成的生物膜、較大的絲狀菌等等。水中的無機(jī)小顆粒在水力剪切力的作用下會(huì)帶有少量正電荷，會(huì)吸附一定量的細(xì)菌等帶負(fù)電荷的微生物：水中的有機(jī)小顆粒在水力剪切力作用下會(huì)分泌胞外聚合物，提高細(xì)胞表面的疏水性，降低細(xì)胞表面吉布斯自由能，為細(xì)胞間相互作用及黏附提供有利條件。在反應(yīng)器中控制一定的沉降時(shí)間、沉降深度等工況創(chuàng)造一定的選擇壓，將較大顆粒留在反應(yīng)器內(nèi)，從而使凝結(jié)核及黏附其上的微生物有充足的時(shí)間和養(yǎng)料來生長，并進(jìn)一步黏附更多的微生物，形成外形不規(guī)則的污泥顆粒，即胚胎顆粒污泥。胚胎顆粒污泥在水力剪切力的作用下逐漸形成具有規(guī)則外形及豎實(shí)三維立體結(jié)構(gòu)的好氧顆粒污泥，當(dāng)顆粒達(dá)到一定尺寸后由于氧傳質(zhì)及基質(zhì)傳質(zhì)的限制，顆粒尺寸停止增長，此時(shí)形成的好氧顆粒污泥為成熟的好氧顆粒污泥。鈣離子作為微生物生長不可或缺的微量元素已經(jīng)被研究證明對好氧污泥顆粒化有促進(jìn)作用。已有研究通過在反應(yīng)器內(nèi)部添加活性炭、硅藻土、磁粉、微粉等作為凝結(jié)核來促進(jìn)好氧污泥顆?；诜磻?yīng)器內(nèi)部添加由于受到凝結(jié)核轉(zhuǎn)化效率、物質(zhì)流失等問題整體效果不是很理想，不利于工程應(yīng)用中大量添加和成本控制。部分剩余污泥作為回流污泥返回至反應(yīng)器是很多污水處理工藝采用的技術(shù)措施，但在反應(yīng)器外部通過調(diào)理回流污泥來促進(jìn)好氧污泥顆?；难芯旷r有報(bào)道。同時(shí)研究表明，好氧污泥在顆?；袝?huì)產(chǎn)生明細(xì)的群感效應(yīng)，相關(guān)細(xì)胞信號(hào)分子在其中發(fā)揮著重要作用，群感效應(yīng)可以加快污泥胞外聚合物的合成、提高微生物表面附著能力，信號(hào)分子可以促進(jìn)微生物分泌胞外聚合物并影響生物膜的形成，如c-di-GMP信號(hào)分子等的增加可以促進(jìn)好氧顆粒污泥的形成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服目前好氧顆粒污泥培養(yǎng)的周期長、易失穩(wěn)、生物反饋機(jī)制缺失等問題，本發(fā)明提供一種簡單、經(jīng)濟(jì)、高效的通過添加鈣離子調(diào)理回流污泥快速促進(jìn)好氧污泥顆?；姆椒ā?/p>

為了解決前述問題提供如下的技術(shù)方案：

一種通過添加鈣離子調(diào)理回流污泥快速促進(jìn)好氧污泥顆?；姆椒?，包括以下步驟：

1)取利用活性污泥處理污水的反應(yīng)器，反應(yīng)器在正常運(yùn)行；

2)收集排出的剩余污泥，按10-500mg(Ca²⁺)/g(MLSS)的含量添加鈣離子，陰干至含水率為50％-70％，制備得到目標(biāo)污泥；

3)將步驟2)中所制備的目標(biāo)污泥作為回流污泥投入原反應(yīng)器中并正常運(yùn)行；

4)重復(fù)步驟3)和步驟4)，直至反應(yīng)器中的好氧污泥基本顆?；⒎€(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：本發(fā)明結(jié)合微生物群感效應(yīng)和細(xì)胞信號(hào)分子學(xué)，將較輕的被選擇排出反應(yīng)器的剩余污泥，通過添加鈣離子、適當(dāng)干化等調(diào)理處理手段后作為回流污泥返回反應(yīng)器，形成一種生物反饋機(jī)制，促使反應(yīng)器中的微生物趨向于集聚并顆?；焕迷谕獠刻砑逾}離子來刺激微生物大量釋放胞外聚合物等作為粘結(jié)劑，使得處理后的污泥具有大量的塊狀或絮凝團(tuán)等生物集聚體特性，返回反應(yīng)器后由于水力、曝氣等外力作用形成大量細(xì)微顆粒，利用凝結(jié)核機(jī)理，為好氧污泥的顆粒化提供一定的凝結(jié)核并加速好氧顆粒污泥的形成；同時(shí)利用鈣離子本身對好氧顆粒污泥形成的促進(jìn)作用；剩余污泥源于反應(yīng)器，微生物同源未有外來生物，對反應(yīng)器中的微生物不會(huì)造成生物入侵現(xiàn)象。陰干至含水率為50％-70％的污泥可以保持微生物活性而形成生物反饋，又能在鈣元素作用下或自凝結(jié)成塊或團(tuán)形成凝結(jié)核，確保前述機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)也將剩余污泥進(jìn)行資源化處理，獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)為：

(1)利用微生物群感效應(yīng)和細(xì)胞信號(hào)分子學(xué)，人為創(chuàng)造一種生物反饋機(jī)制促進(jìn)好氧污泥集聚并顆粒化。

(2)利用鈣離子對剩余污泥進(jìn)行調(diào)理，刺激其產(chǎn)生大量胞外聚合物等作為粘結(jié)劑，強(qiáng)化剩余污泥凝聚成團(tuán)狀或塊狀，投回反應(yīng)器后在外力作用下產(chǎn)生大量細(xì)微顆粒，為好氧顆粒污泥的形成提供凝結(jié)核。

(3)利用鈣離子本身對好氧顆粒污泥形成的促進(jìn)作用。

(4)不添加外源生物，不會(huì)造成生物入侵而影響反應(yīng)器內(nèi)菌種劇烈變化。

(5)廢物資源化，利用剩余污泥進(jìn)行資源化處理，減少產(chǎn)泥量。

(6)大大縮短好氧顆粒污泥的培養(yǎng)時(shí)間。

(7)操作簡單，僅需要添加鈣離子并適當(dāng)干化處理，工藝簡單，鈣離子比較常見、易獲取，方法可操作性強(qiáng)、成本低廉、易工程化應(yīng)用。

(8)誘導(dǎo)制備的好氧顆粒污泥與普通的活性污泥相比，具有密實(shí)、處理效率高、沉降性能好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)勢。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。

實(shí)例1

一種通過添加鈣離子調(diào)理回流污泥快速促進(jìn)好氧污泥顆粒化的方法，包括以下步驟：

1)取在正常運(yùn)行的反應(yīng)器，進(jìn)水COD濃度為500mg/L、NH₄⁺-N濃度為25mg/L、TP濃度為5mg/L；反應(yīng)器采用SBR法，設(shè)置主要運(yùn)行參數(shù)為靜置時(shí)間為lh，曝氣時(shí)間為3h；反應(yīng)器中活性污泥量為3000mg/L。

2)收集排出的剩余污泥，按500mg/(Ca²⁺)/g(MLSS)的含量添加氯化鈣并陰干至含水率為50％，制備得到目標(biāo)污泥。

3)將步驟3)中所制備的目標(biāo)污泥作為回流污泥投入原反應(yīng)器中并正常運(yùn)行，在水力作用下反應(yīng)器中出現(xiàn)大量大小不一的塊狀或團(tuán)狀污泥。

5)每天重復(fù)步驟3)和步驟4)一次，運(yùn)行4天后，反應(yīng)器中的顆?；_(dá)到90％，顆粒污泥的SVI<45ml/g，沉降性能良好。

本發(fā)明利用剩余污泥反饋機(jī)制形成的顆粒污泥具有密實(shí)、處理效率高，沉降性能好等優(yōu)勢。COD的去除率在95％左右，氨氮的去除率基本保持在99％左右，沉降速度20～30m/h，污泥容積指數(shù)(SVI)從接種污泥的80ml/g下降到45ml/g以下，MLSS增長至6200mg/L。

實(shí)例2

一種通過添加鈣離子調(diào)理回流污泥快速促進(jìn)好氧污泥顆?；姆椒ǎㄒ韵虏襟E：

1)取在正常運(yùn)行的反應(yīng)器，進(jìn)水COD濃度為500mg/L、NH₄⁺-N濃度為25mg/L、TP濃度為5mg/L；反應(yīng)器采用SBR法，設(shè)置主要運(yùn)行參數(shù)為靜置時(shí)間為lh，曝氣時(shí)間為3h；反應(yīng)器中活性污泥量為2000mg/L。

2)收集排出的剩余污泥，按300mg/(Ca²⁺)/g(MLSS)的含量添加氯化鈣并陰干至含水率為60％，制備得到目標(biāo)污泥。

3)將步驟3)中所制備的目標(biāo)污泥作為回流污泥投入原反應(yīng)器中并正常運(yùn)行，在水力作用下反應(yīng)器中出現(xiàn)大量大小不一的塊狀或團(tuán)狀污泥。

5)每天重復(fù)步驟3)和步驟4)一次，運(yùn)行4天后，反應(yīng)器中的顆粒化達(dá)到86％，顆粒污泥的SVI<45ml/g，沉降性能良好。

本發(fā)明利用剩余污泥反饋機(jī)制形成的顆粒污泥具有密實(shí)、處理效率高，沉降性能好等優(yōu)勢。COD的去除率在95％左右，氨氮的去除率基本保持在99％左右，沉降速度20～30m/h，污泥容積指數(shù)(SVI)從接種污泥的92ml/g下降到45ml/g以下，MLSS增長至5400mg/L。

實(shí)例3

一種通過添加鈣離子調(diào)理回流污泥快速促進(jìn)好氧污泥顆?；姆椒ǎㄒ韵虏襟E：

1)取在正常運(yùn)行的反應(yīng)器，進(jìn)水COD濃度為500mg/L、NH₄⁺-N濃度為25mg/L、TP濃度為5mg/L；反應(yīng)器采用合建式氧化溝工藝，水利停留時(shí)間10小時(shí)；反應(yīng)器中活性污泥量為2500mg/L。

2)收集排出的剩余污泥，按10mg/(Ca²⁺)/g(MLSS)的含量添加氯化鈣并陰干至含水率為70％，制備得到目標(biāo)污泥。

3)將步驟3)中所制備的目標(biāo)污泥作為回流污泥投入原反應(yīng)器中并正常運(yùn)行，在水力作用下反應(yīng)器中出現(xiàn)大量大小不一的塊狀或團(tuán)狀污泥。

5)每天重復(fù)步驟3)和步驟4)一次，運(yùn)行10天后，反應(yīng)器中的顆?；_(dá)到88％，顆粒污泥的SVI<48ml/g，沉降性能良好。

本發(fā)明利用剩余污泥反饋機(jī)制形成的顆粒污泥具有密實(shí)、處理效率高，沉降性能好等優(yōu)勢。COD的去除率在95％左右，氨氮的去除率基本保持在99％左右，沉降速度20～30m/h，污泥容積指數(shù)(SVI)從接種污泥的90ml/g下降到48ml/g以下，MLSS增長至5400mg/L。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。