申请日2017.09.08
公开(公告)日2017.11.17
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置及方法，属于有机废水处理领域。其装置包括调节池、反应器本体和出水池，还包括进水泵、外循环泵、加药泵和集成在反应器本体内部的加药装置，能够有效提高高丝氨酸内酯(AHL)信号分子与厌氧污泥的接触效率，提高颗粒化速率。本发明公开的一种促进厌氧污泥颗粒化的方法，与现有技术相比，具有厌氧污泥颗粒化效率高、成本低的优点，可以大大缩短颗粒化所需时间，且形成的颗粒污泥稳定性好，操作方便。
权利要求书
1.一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置，包括调节池(1)、加药池(3)、保温层(5)、EGSB反应器(6)和出水池(8)，其特征在于，所述EGSB反应器(6)内下部集成有加药装置(9)，所述加药装置(9)包括加药管道(11)，加药进样口(12)，所述加药装置(9)上部设有加药进样口(12)，所述加药进样口(12)与加药管道(11)连接。
2.根据权利要求1所述的促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置，其特征在于：所述加药管道(11)为圆柱形，所述圆柱形加药管道(11)的外圆周表面嵌入所述的EGSB反应器(6)内壁，沿所述加药管道(11)的内壁圆周均匀分布有中空超滤纤维膜(10)。
3.根据权利要求2所述的促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置，其特征在于：所述的中空超滤纤维膜(10)与所述加药管道(11)相连通。
4.根据权利要求3所述的促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置，其特征在于：所述的中空超滤纤维膜(10)的截留分子量为400-500道尔顿。
5.一种促进厌氧污泥颗粒化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)接种絮状污泥至EGSB反应器(6)内，打开进水泵(2)，采用连续流进水方式，将有机废水输送至EGSB反应器(6)内，进行厌氧污泥的初步培养;
(B)在加药池(3)中配制信号分子溶液，随着厌氧污泥颗粒化启动，粒径逐渐增大，根据平均粒径的不同，相应调节加药池(3)中信号分子浓度，所述加药池(3)中信号分子浓度添加量按照如下方式控制：
当r≤200μm时，加入AHLs信号分子，控制c=50μmol/L;
当200μm 当r>500μm时，加入AHLs信号分子，控制c=0.5μmol/L; r为反应器中的厌氧污泥颗粒平均粒径，c为信号分子AHLs在加药池中总浓度; (C)加药泵(4)将加药池(3)中的信号分子泵入加药装置(9)中，再进入EGSB反应器(6)内，控制加药泵进水流速与进水泵进水流速比例为1:9。 6.根据权利要求5所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，所述步骤(B)中信号分子溶液为信号分子与水混合所得。 7.根据权利要求6所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，所述步骤(B)中信号分子为C4-HSL、C6-HSL、C7-HSL、C8-HSL、C10-HSL、C12-HSL、C14-HSL中的一种或多种。 8.根据权利要求7所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，所述步骤(B)中信号分子溶液每12小时配制一次。 9.根据权利要求5-8任一项所述的提高厌氧污泥颗粒化效率的方法，其特征在于，步骤(C)中所述信号分子进入所述EGSB反应器(6)中具体过程为：加药泵(4)将加药池(3)中的信号分子泵入所述加药装置(9)的加药进样口(12)，所述信号分子从所述加药进样口(12)进入加药管道(11)中，再进入中空超滤纤维膜(10)中，进入EGSB反应器(6)内。 说明书 一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置及方法 技术领域 本发明属于有机废水处理领域，具体的说，涉及一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置及方法，用于处理有机废水。 背景技术 从微生物在反应器中生长方式的角度，污水生物反应器分为两种：第一种为附着生长反应器，这类反应器的微生物在固体支撑物上以生物膜形式生长，缺点是填料昂贵，处理负荷相对较低，动力消耗大;第二种为悬浮生长反应器，该类反应器需要搅拌(或其他方式)以使微生物始终处于悬浮状态。悬浮生长反应器是颗粒流化床技术与生物反应器的完美结合，它以颗粒化污泥为生物相，克服了悬浮絮体型和附着型系统的缺点。它包括了生物膜流化床反应器(BFB)、上流式污泥床(UBF)、膨胀颗粒流化床(EGSB)、内循环反应器(IC)和厌氧序批式反应器(UASB)等。它们依靠很高的液体上升流速和所产大量生物气使得颗粒污泥始终处于良好的悬浮状态。 厌氧颗粒污泥自19世纪80年代Lettinga教授发现以来，由于其良好的沉降性能、高生物活性、低污泥产率、低能耗及耐水力、抗冲击负荷强、较小的反应器占地面积等优点，被广泛运用于各类有机废水的处理。厌氧颗粒污泥是大量微生物聚集与生长形成的颗粒状聚合体，其形成的四步论机理为：第一步，细胞与细胞相互粘合聚集(理化作用);第二步，初始吸引力保持多细胞接触(理化作用、生物作用);第三步，微生物聚集生长(生物作用);第四步，水力剪切形成稳定的三维结构(理化作用)。该理论明确了厌氧污泥颗粒化过程是理化作用与微生物协同作用的过程。 对于厌氧颗粒污泥反应器的运行来说，所面临的最有挑战性的问题就是较长的颗粒化启动周期，厌氧污泥颗粒化的影响因素研究对于加快颗粒化启动至关重要。颗粒化影响因素众多，主要包括以下几类：有机负荷、液体上升流速、水力停留时间(HRT)、底物特性、反应器pH、反应器温度、添加聚合物、添加阳离子等。已有的基于改变环境条件或外源添加聚合物或阳离子都是间接的改变微生物的生长环境来促进微生物的聚集生长，在目前理论指导下，厌氧污泥培养周期为2-8个月甚至更长，且成形的颗粒污泥的稳定培养还需一定的时间，期间需要长时间保持高有机负荷和高水力剪切等条件，导致其培养成本高居不下。 为加快颗粒污泥的形成过程和增大污泥粒径，目前多数的解决方法多是从增加反应区的剪切力或投加聚合中心着手，如：中国专利号：201410425118.9，公开日：2014年12月10日，公开了一份名称为用于增大颗粒污泥粒径的上升式厌氧颗粒污泥反应器的专利申请文件，该发明涉及一种升流式的厌氧反应器，设有升流式厌氧反应器、进水管、循环泵;升流式厌氧反应器的上部为三相分离器，三相分离器的侧壁上设有出水口和回流口，升流式厌氧反应器的底部设有进水口，进水管通过循环泵与进水口连通，循环管的一端与回流口连通，循环管的另一端与进水口连通，数个针头水平设置在升流式厌氧反应器的侧壁上，且针尖朝向反应器内腔。中国专利号：201410025387.6，公开日：2014年05月07日，公开了一份名称一种厌氧颗粒污泥及其工程化快速培养方法的专利申请文件，该发明将市政污泥与PVA凝胶小球按一定比例混合均匀后装入工业厌氧反应器，然后进市政废水并保持出水回流，得到的PVA颗粒污泥具有良好的性能。 高丝氨酸内酯类信号分子(AHLs)是一种革兰氏阴性菌用来进行通讯交流、协调群体性菌群行为的信号分子，受其调控的微生物群体行为包括特定有机物的降解、Ti质粒共轭转运、生物体发光、EPS分泌和生物膜的聚集与形成等，其中EPS分泌和生物膜的聚集与形成与污泥颗粒化密切相关。由于其广泛存在于多种微生物中，具有通用性，使得利用AHLs调控废水生物处理工程中的微生物群体行为成为可能。 尽管关于AHLs信号分子调控微生物生化行为的报道越来越多，但这些报道主要着眼于好氧污泥的颗粒化和促进生物膜形成，而对于信号分子在厌氧污泥颗粒化中的调控研究尚缺乏系统研究，通过信号分子精准的控制厌氧污泥颗粒化的成长更是需要进一步探索，同时用针筒等方式加入信号分子，加入方式随意，影响了信号分子与厌氧污泥颗粒接触效率。 发明内容 1.发明要解决的技术问题 针对现有厌氧污泥颗粒化技术存在的信号分子加入方式随意，信号分子与厌氧污泥颗粒接触效率低，信号分子不能精确的控制厌氧污泥颗粒的成长问题，本发明提供了一种促进厌氧颗粒化的一体化装置及方法。本发明能够提高信号分子与厌氧污泥颗粒接触效率，精确控制厌氧污泥颗粒成长，进而用于处理有机废水。 2.技术方案 为实现以上述目的，本发明通过以下技术方案实现： 一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置，包括调节池、加药池、保温层、EGSB反应器和出水池，其特征在于，所述EGSB反应器内下部集成有加药装置，所述加药装置包括加药管道，加药进样口，所述加药装置上部设有加药进样口，所述加药进样口与加药管道连接。 优选的，所述加药管道为圆柱形，所述圆柱形加药管道的外圆周表面嵌入所述的EGSB反应器内壁，沿所述加药管道的内壁圆周均匀分布有中空超滤纤维膜。 优选的，所述的中空超滤纤维膜与所述加药管道相连通。 优选的，所述的中空超滤纤维膜的截留分子量为400-500道尔顿。 一种促进厌氧污泥颗粒化的方法，其特征在于，包括以下步骤： (A)接种絮状污泥至EGSB反应器内，打开进水泵，采用连续流进水方式，将有机废水输送至EGSB反应器内，进行厌氧污泥的初步培养; (B)在加药池中配制信号分子溶液，随着厌氧污泥颗粒化启动，粒径逐渐增大，根据平均粒径的不同，相应调节加药池中信号分子浓度，所述加药池中信号分子浓度添加量按照如下方式控制： 当r≤200μm时，加入AHLs信号分子，控制c=50μmol/L; 当200μm 当r>500μm时，加入AHLs信号分子，控制c=0.5μmol/L; r为反应器中的厌氧污泥颗粒平均粒径，c为信号分子AHLs在加药池中总浓度; (C)加药泵将加药池中的信号分子泵入加药装置中，再进入EGSB反应器内，控制加药泵进水流速与进水泵进水流速比例为1:9。 优选的，所述步骤(B)中信号分子溶液为信号分子与水混合所得。 优选的，所述步骤(B)中信号分子为C4-HSL、C6-HSL、C7-HSL、C8-HSL、C10-HSL、C12-HSL、C14-HSL中的一种或多种。 优选的，所述步骤(B)中信号分子溶液每12小时配制一次。 优选的，步骤(C)中所述信号分子进入所述EGSB反应器中具体过程为：加药泵将加药池中的信号分子泵入所述加药装置的加药进样口，所述信号分子从所述加药进样口进入加药管道中，再进入中空超滤纤维膜中，进入EGSB反应器内。 3.有益效果 与现有技术相比，本发明具有以下显著优势： (1)本发明通过加药泵将加药池中的信号分子加入到加药进样口中，再进入到加药管道中，再进入中空超滤纤维膜中，进而进入EGSB反应器中与厌氧污泥混合，由于中空超滤纤维膜为均匀的分布在加药管道内壁，再结合加药泵和进水泵之间流速比例的控制，信号分子能够持续，均匀的流入厌氧污泥中，充分混合，大大提高接触效率，进而缩短厌氧污泥颗粒化周期，降低成本。 (2)本发明提供的方法明确了厌氧污泥颗粒粒径与加药池中信号分子浓度关系，在厌氧污泥颗粒成长的初期(r≤200μm)、中期(200μm 通过发明人的艰辛探索，以加入信号分子C8-HSL为例，加入C8-HSL为R1组，不加信号分子为R0组，厌氧污泥初始粒径均为92μm，在其他条件相同下，在初期阶段28天结束后，R1组平均粒径为224μm，R0组平均粒径为181μm;在中期阶段28天结束后，R1组平均粒径为558μm，R0组平均粒径为320μm;在末期阶段35天结束后，R1组平均粒径为1120μm，R0组平均粒径为680μm。通过上述数据可知，在其他条件相同下，相同天数，R1组平均粒径比R0组平均粒径大1.6倍，大大加快了颗粒化进程，缩短了颗粒化启动周期，形成的颗粒污泥活性高，稳定性好。 (3)通过本发明提供的装置和方法的结合，能够有效地促进厌氧污泥颗粒化效率，成本低，大大缩短颗粒化所需时间，且形成的颗粒污泥稳定性好，强化了污泥颗粒化效果。 (4)加药池中的信号分子用水溶解，成本低廉，溶解性好，利于保存信号分子活力，同时也方便与厌氧污泥的混合。 (5)加药池中的信号分子每12小时配制一次，保证了信号分子的活力。 (6)本发明所投加的信号分子是微生物自身的一种调控机制，因此基于AHLs的群体感应应用是一种绿色的、无毒的、环境友好的污水生物处理调控手段，符合可持续发展理念，具有广阔的应用前景。