[發明專利]一種通過添加鈣離子調理回流污泥快速促進好氧污泥顆粒化的方法

在審

• 申請號: 201710022599.2
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106865749A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李軍;陳濤;劉俊;徐棟
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/34
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明屬于污泥處理領域，涉及一種通過添加鈣離子調理回流污泥快速促進好氧污泥顆粒化的方法。

技術背景

好氧顆粒污泥技術相較普通活性污泥由于具有良好的沉降性能，高污泥濃度，能夠承受高有機負荷、負荷沖擊和有毒物質等特性，正成為各界研究和報道的熱點。一般來說，好氧顆粒污泥的形成是一個包含物理、化學和生物作用的復雜過程，主流看法將這個過程描述為在一定的流體動力條件下，微生物自凝聚作用形成的生物體聚團現象。國內外學者根據不同的反應器、實驗方法、研究目的等在各自實驗研究基礎上提出了各種好氧顆粒污泥形成機理。目前，好氧顆粒污泥形成的主流機理主要有胞外多聚物假說、自凝聚原理、絲狀菌假說和凝結核機理。最新研究表明，好氧污泥顆粒化過程中，微生物之間的信號交流也有重要作用。

凝結核機理就是好氧顆粒污泥的形成首先要有一個凝結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、反應器壁上形成的生物膜、較大的絲狀菌等等。水中的無機小顆粒在水力剪切力的作用下會帶有少量正電荷，會吸附一定量的細菌等帶負電荷的微生物：水中的有機小顆粒在水力剪切力作用下會分泌胞外聚合物，提高細胞表面的疏水性，降低細胞表面吉布斯自由能，為細胞間相互作用及黏附提供有利條件。在反應器中控制一定的沉降時間、沉降深度等工況創造一定的選擇壓，將較大顆粒留在反應器內，從而使凝結核及黏附其上的微生物有充足的時間和養料來生長，并進一步黏附更多的微生物，形成外形不規則的污泥顆粒，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則外形及豎實三維立體結構的好氧顆粒污泥，當顆粒達到一定尺寸后由于氧傳質及基質傳質的限制，顆粒尺寸停止增長，此時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被研究證明對好氧污泥顆粒化有促進作用。已有研究通過在反應器內部添加活性炭、硅藻土、磁粉、微粉等作為凝結核來促進好氧污泥顆粒化，但在反應器內部添加由于受到凝結核轉化效率、物質流失等問題整體效果不是很理想，不利于工程應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器是很多污水處理工藝采用的技術措施，但在反應器外部通過調理回流污泥來促進好氧污泥顆粒化的研究鮮有報道。同時研究表明，好氧污泥在顆粒化中會產生明細的群感效應，相關細胞信號分子在其中發揮著重要作用，群感效應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，信號分子可以促進微生物分泌胞外聚合物并影響生物膜的形成，如c-di-GMP信號分子等的增加可以促進好氧顆粒污泥的形成。

發明內容

為了克服目前好氧顆粒污泥培養的周期長、易失穩、生物反饋機制缺失等問題，本發明提供一種簡單、經濟、高效的通過添加鈣離子調理回流污泥快速促進好氧污泥顆粒化的方法。

為了解決前述問題提供如下的技術方案：

一種通過添加鈣離子調理回流污泥快速促進好氧污泥顆粒化的方法，包括以下步驟：

1)取利用活性污泥處理污水的反應器，反應器在正常運行；

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％，制備得到目標污泥；

3)將步驟2)中所制備的目標污泥作為回流污泥投入原反應器中并正常運行；

4)重復步驟3)和步驟4)，直至反應器中的好氧污泥基本顆粒化并穩定運行。

本發明的技術構思為：本發明結合微生物群感效應和細胞信號分子學，將較輕的被選擇排出反應器的剩余污泥，通過添加鈣離子、適當干化等調理處理手段后作為回流污泥返回反應器，形成一種生物反饋機制，促使反應器中的微生物趨向于集聚并顆粒化；利用在外部添加鈣離子來刺激微生物大量釋放胞外聚合物等作為粘結劑，使得處理后的污泥具有大量的塊狀或絮凝團等生物集聚體特性，返回反應器后由于水力、曝氣等外力作用形成大量細微顆粒，利用凝結核機理，為好氧污泥的顆粒化提供一定的凝結核并加速好氧顆粒污泥的形成；同時利用鈣離子本身對好氧顆粒污泥形成的促進作用；剩余污泥源于反應器，微生物同源未有外來生物，對反應器中的微生物不會造成生物入侵現象。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成塊或團形成凝結核，確保前述機制的實現。同時也將剩余污泥進行資源化處理，獲得一定的經濟效益。

本發明的有益效果主要體現為：

(1)利用微生物群感效應和細胞信號分子學，人為創造一種生物反饋機制促進好氧污泥集聚并顆粒化。