[发明专利]一种促进厌氧污泥颗粒化的一体化装置及方法

说明书

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。

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，废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。