[发明专利]一种加速好氧颗粒污泥培养的方法

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种加速好氧颗粒污泥培养的方法，具体是采用投加层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）来强化好氧微生物自身固定化以快速形成颗粒污泥的技术。

背景技术

生物技术处理废水的关键之处在于处理过程中需要保证有足够量的微生物。而颗粒污泥自从1979年被研究人员发现之后，由于其外观规则，沉降性能优良，并且是多种微生物共存的微生态系统，具有降解难降解污染物的能力，从而引起了大众的广泛关注。然而，颗粒污泥不易形成，形成时间过长等缺陷严重制约了颗粒污泥在实际中的应用。

目前的研究表明，污泥中微生物的相互粘附以及自身的固定化过程是形成颗粒污泥的先决条件，因此人们尝试在污泥的颗粒化过程中引入具有较大比表面积以及类似颗粒污泥比重的惰性颗粒 (活性炭，沸石等)来促进微生物固定化过程。此外由于在正常生理条件下，微生物表面存在大量磷酸根，羧基等官能团，使其表明呈负电性，因此，表明呈正电性的惰性颗粒被认为是最理想的微生物载体。

层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）是一种具有独特层状结构的阴离子粘土材料，可以通过二价和三价金属盐在碱液中发生共沉淀来形成。其中以碳酸根为层间阴离子的LDH颗粒在水中的正zeta电势可以达到40-50 mV，并且具有较高的阴离子交换容量 (2-5 mmol/g)，这些特性使得LDHs有希望成为一种优良的惰性核来加速颗粒污泥的形成。

发明内容

 本发明的目的是要解决好氧颗粒污泥的培养时间长问题，提供了一种添加LDHs作为惰性载体促进颗粒污泥形成的方法。

本发明加速好氧颗粒污泥的培养方法如下：

在高径比为6~10的SBR (Sequence Batch Reactor序批式反应器) 反应器中接种MLSS=2~4 g/L的絮状好氧活性污泥；向反应器中加入1~3 g/L的镁铝的比例为2:1~3:1，且平均粒径为100~300 μm 的MgAlCO₃-LDH颗粒作为污泥颗粒化促进剂；配制模拟废水，废水CODcr浓度为600-1000 mg/L，氨氮浓度为80~120 mg/L，并适量添加营养元素和微量元素保证微生物的生长，pH为6~8左右；SBR反应器按照进水-曝气-沉降-排水的方式运行，运行周期为4 h，其中进水时间10-15 min，曝气时间180-220 min，沉降时间5-20 min，出水时间2-5 min；采用空气曝气，表面曝气流速为0.0132-0.0218 m/s，溶解氧浓度在5.0-8.0 mg/L；SBR反应器在室温条件下运行；SBR反应器运行2~3周，LDHs颗粒即附着大量的生物膜，开始形成好氧颗粒污泥，并与4周完全实现颗粒化。而一般好氧颗粒污泥的培养时间需要60-80天，因此本发明加快了好氧颗粒污化的进程，解决了好氧颗粒污泥不易形成，形成时间过长的问题。

附图说明

图1 LDHs的结构简图；图2 枯草芽孢杆菌 a 和细菌-LDH聚合体 b、c) 的扫描电镜图片。从图2中可以看出LDHs颗粒对细菌有良好的吸附性能，从而有利于颗粒化过程的进行。

具体实施方式

实施例一：本实施例的具体步骤为：

采用SBR反应器 (H 30 cm × i.d. 3.6 cm)，有效容积220 mL。空气由气泵通过反应器底部中央安装的微孔曝气头进入反应器，形成的气流推动反应器内絮状污泥和LDHs颗粒之间的相互运动并达到均匀混合。通过蠕动泵在反应器底部进水，由电磁阀控制排水口的通断，体积交换率为50。反应器的进水、曝气、沉降和排水时间均由双时间继电器和液位计自动控制。进水完毕后反应器按照曝气-沉降-排水的方式自动运行。循环时间为4 h，进水10 min，曝气210 min、沉降15 min、出水5 min，运行20天后，将曝气时间减为180 min、沉降时间减为5 min，目的是排除沉降性能差的污泥，加速颗粒的形成。每天运行六个周期。反应器的曝气量表面曝气流速为0.0132-0.0218 m/s，溶解氧浓度在6.0 mg/L，反应器在室温下运行。将100 mL絮状好氧活性污泥接种至SBR反应器中，反应器内初始污泥浓度(MLSS)为4 g/L； CODcr浓度由600 rng/L逐步提高到1000 mg/L，氨氮浓度由100 rng/L，加入适量的营养元素：FeSO₄，20 mg/L；CaCl₂，80 mg/L；KH₂PO₄，22 mg/L 和微量元素：H₃BO₃，0.15 mg/ L；ZnCl₂，0.12 mg/ L；CuSO₄·5H₂O，0.03 mg/L；NaMoO₄·2H₂O，0.15 mg/ L；CoCl₂·6H₂O，0.058 mg/L；MnCl₂·4H₂O，0.12 mg/L，保证微生物的正常生长。进水pH由碳酸氢钠调节，保持在7. 5左右。经过14天的培养，SBR反应器中开始出现好氧颗粒污泥，至第30天，絮状好氧活性污泥全部变成了黄色的好氧颗粒污泥，粒径在0.5-1.0 mm，混合液悬浮固体浓度 (MLSS) 为6. 1 g/L，污泥体积指数 (SVI₃₀) 为24 mL/g。 SBR反应器出水CODcr浓度为30-40 mg/L，出水氨氮浓度为0-4.0 mg/L，CODcr去除率为96%，氨氮去除率为97.5%-100%，所获得的好氧颗粒污泥性能优良。