專利名稱：一種厭氧顆粒污泥培養方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及廢水生物處理技術領域，是一種厭氧顆粒污泥培養方法及其裝置。
背景技術：
厭氧生物處理技術是有機污染治理的最佳技術，它與化學和物化處理技術相比處理效果好且處理費用低。厭氧廢水處理技術中顆粒污泥活性對厭氧反應器處理廢水效果有較大影響，厭氧反應器啟動受厭氧顆粒污泥制約，因此培養出性能良好的顆粒污泥是實現厭氧反應器快速啟動并高效運行的前提。厭氧反應器中厭氧顆粒污泥形成是由絮狀污泥逐步演變的，開始階段出現顆粒污泥初成體，而后出現顆粒污泥進而不斷發展，顆粒污泥數量不斷增多，粒徑不斷增大并趨于均勻。顆粒污泥聚集形成污泥床層并不斷增厚，最終形成了穩定的顆粒污泥床層，顆粒污泥床層的出現標志著厭氧顆粒污泥培養成熟。厭氧反應器運行過程中由于污泥床層發生膨脹，保持了厭氧顆粒污泥活性，使得厭氧反應器處理廢水效率得以提高。中國發明公開(公告)號CN1887737A公開了“一種厭氧顆粒污泥的快速培養方法”，它通過向厭氧反應器中投加聚季銨鹽可以加快甲烷八疊球菌積累快速形成厭氧顆粒污泥，該方法的不足之處是，需要向厭氧反應器中添加難厭氧生物降解的絮凝劑，限制了厭氧顆粒污泥中生物菌種類型，且技術要求較高，不便于操作。

發明內容
本發明的目的是，克服現有技術之不足，在厭氧顆粒污泥培養裝置中設置人工污泥床層快速培養厭氧顆粒污泥的方法，其培養出的菌種性能穩定，適應外界環境變化能力強，厭氧顆粒污泥床層膨脹系數高，厭氧顆粒污泥培養周期短、培養效率高，厭氧顆粒污泥性能穩定。并提供結構合理，便于操作、易掌握的厭氧顆粒污泥培養裝置。一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是它包括以下步驟
(O向厭氧顆粒污泥培養裝 置中投加接種污泥，并在厭氧顆粒污泥培養裝置底部輸送高濃度有機廢水，基于國家標準GB11914-89中重鉻酸鉀法測定有機廢水初始COD值為300(T5000mg/L，厭氧顆粒污泥培養裝置內溫度在35 40°C，pH值為7. 0，進水堿度IOOOmg/L，所述接種污泥體積與厭氧顆粒污泥培養裝置體積比為1:15 1:20 ；
(2)厭氧顆粒污泥培養過程分為三個階段污泥馴化階段、顆粒污泥形成階段和顆粒污泥成熟階段，采用靜態馴化方式對厭氧顆粒污泥培養裝置中接種污泥馴化，設置水力停留時間為2(T25h，測定厭氧顆粒污泥培養裝置取樣口 COD值，當COD去除率達到80°/Γ90%時，馴化階段結束；
(3)顆粒污泥形成階段從厭氧顆粒污泥培養裝置底部進水，沖擊厭氧顆粒污泥培養裝置中污泥，使污泥在厭氧顆粒污泥培養裝置中與人工污泥床層接觸并且聚集其上，縮短水力停留時間為7 10h，測定厭氧培養顆粒污泥裝置出水COD去除率達到80°/Γ90%時，厭氧培養顆粒污泥裝置中污泥分布在人工污泥床層上，其中粒徑在廣2_的污泥占污泥總數的759Γ85%，顆粒污泥形成階段結束，所述人工污泥床層體積與厭氧顆粒污泥培養裝置體積比為 1:2 1:2. 5 ;
(4)顆粒污泥成熟階段提高進水負荷使COD負荷在25. 8^28. 9kg/(cm2 · d)，水力停留時間縮短為6 7h，厭氧顆粒污泥培養裝置中污泥在人工污泥床層中不斷積累并相互聚集，形成大顆粒污泥，其中粒徑在Γ5πιπι的污泥占污泥總數的709Γ75%，粒徑在3 4mm的污泥占污泥總數的159Γ20%，粒徑在3mm以下的污泥占污泥總數的5°/Γ 5%，測定厭氧顆粒污泥培養裝置出水COD去除率在80°/Γ90%時，顆粒污泥形成階段結束。所述步驟(I)的有機廢水初始COD濃度為3500mg/L。所述步驟(I)的有機廢水為畜禽飼養和屠宰過程中的廢水。所述步驟(I)的接種污泥體積與厭氧顆粒污泥培養裝置體積比為1:20。所述步驟(2)的馴化階段設置水力停留時間為24h。所述步驟(3)中顆粒污泥形成階段水力停留時間為8h。所述步驟(4)中COD 負荷在 27. Okg/ (cm2 · d)。所述步驟(4)中顆粒污泥成熟階段水力停留時間為6. 5h。一種厭氧顆粒污泥培養裝置，其特征是它包括本體，在本體內設置人工污泥床層，所述人工污泥床層的結構是，在上支撐板和下支撐板中間穿裝固定有填料支撐管，上支撐板通過上固定架與本體固定，下支撐板通過下固定架與本體固定，在填料支撐管的管壁上設有均布的放射狀填料，在本體的底部設有多路進水分配器，多路進水分配器與進水泵連接，在本體的上部設有出水管，在位于出水管之上的本體上設有溢流堰，在位于溢流堰之上的本體上設有排氣管，排氣管與集氣罐連接，在本體的底部側壁上連接的排泥泵與污泥收集池連接。

所述的填料為若干根碳纖維絲束。實驗證明，本發明培養的厭氧顆粒污泥床膨脹率較未添加人工污泥床層厭氧培養裝置培養出的厭氧顆粒污泥床層高99Γ15%，厭氧顆粒污泥中產甲烷菌主要是產甲烷絲狀菌，是嚴格的厭氧細菌。經過掃描電鏡觀察本發明培養的厭氧顆粒污泥表面疏松多孔便于甲烷輸送，與普通的厭氧顆粒污泥相比，產甲烷量大。將本發明培養的成熟厭氧顆粒污泥應用在運行的厭氧生物反應器中，經過半年的運行試驗，發現出水COD去除率保持在879Γ90%，厭氧反應器運行穩定，未出現酸化和中毒現象。本發明通過人工污泥床層，在厭氧顆粒污泥培養過程中，污泥附著在人工污泥床層上，避免了顆粒污泥形成過程中水解酸化階段產酸菌的積累，人工污泥床層均勻分布使得形成的顆粒污泥性能穩定，顆粒污泥耐沖擊性能好，適應外界環境變化能力強，顆粒污泥粒徑大，泥床層膨脹系數高，活性高，培養周期短，培養效率高；厭氧顆粒污泥培養裝置的結構合理，便于操作、易掌握，真正使厭氧顆粒污泥培養實現產業化，規模化，自動化。


圖1為厭氧顆粒污泥培養裝置結構示意圖。圖中1溢流堰，2上固定支架，3填料，4排氣管，5下固定支架，6多路進水分配器，7本體，8進水泵，9污泥收集池，10排泥泵，11下支撐板，12填料支撐管，13上支撐板，14出水管，15集氣罐。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的厭氧顆粒污泥培養裝置包括本體7，在本體7內設置人工污泥床層，所述人工污泥床層的結構是，在上支撐板13和下支撐板11中間穿裝固定有填料支撐管12，上支撐板13通過上固定架2與本體7固定，下支撐板11通過下固定架5與本體7固定，在填料支撐管12的管壁上設有均布的放射狀填料3，在本體7的底部設有多路進水分配器6，多路進水分配器6與進水泵8連接，在本體7的上部設有出水管14，在位于出水管14之上的本體7上設有溢流堰1，在位于溢流堰Ipp之上的本體7上設有排氣管4，排氣管4與集氣罐連接，在本體7的底部側壁上連接的排泥泵10與污泥收集池9連接。所述的填料3為若干根碳纖維絲束4。厭氧顆粒污泥培養裝置是在本體7內設置人工污泥床層，人工污泥床層是在上支撐板13和下支撐板11中間穿裝固定有填料支撐管12，上支撐板13通過上固定架2與本體7固定，下支撐板11通過下固定架5與本體7固定，在填料支撐管12的管壁上設有均布的放射狀填料3構成的，在本體7的底部設有多路進水分配器6可通過連接的進水泵8實現四條支路同時將水均布的注入本體7中，保證了足夠的進水負荷，本體7中接種污泥受到水力沖擊后處于懸浮狀態，附著于人工污泥床層上，本體7底部側壁設置排泥泵10將污泥排到污泥收集池9中二次使用。實施例1 如圖1所示，本發明厭氧顆粒污泥培養裝置的本體7內容積為200L，向本體7中投加接種污泥體積為10L，并在本體7底部輸送高濃度養豬廢水，測定養豬廢水初始COD值為3000mg/L，本體7內溫度在35 °C，pH值為7. O,進水堿度1000mg/L。厭氧顆粒污泥培養初期對接種污泥進行靜態馴化，馴化過程中，設置水力停留時間為20h，馴化第11天時，測定本體 取樣口出水COD值，當本體7出水COD去除率達到80%時，污泥馴化階段結束；厭氧顆粒污泥形成階段增大水力負荷，縮短水力停留時間為7h，顆粒污泥形成階段進行第20天時，測定本體7出水COD值，當出水COD去除率達到80%時，產甲烷量為8. 5mL · CH4 · (g · VSS · d) ―1,本體7中污泥分布在人工污泥床層中，其中粒徑在l 2mm的污泥占污泥總數的75%，顆粒污泥形成階段結束；顆粒污泥成熟階段提高進水負荷使COD負荷在
25.8kg/(cm2 · d)，水力停留時間縮短為6h，本體7中污泥在人工污泥床層中不斷積累并相互聚集，形成大顆粒污泥，其中粒徑在Γ5πιπι的污泥占污泥總數的70%，粒徑在3 4mm的污泥占污泥總數的15%，粒徑在3mm以下的污泥占污泥總數的15%，顆粒污泥形成階段進行第25天時，測定本體7出水管14的COD去除率為80%，產甲烷量為16.7 mL-CH4 *(g-VSS-d)^1,顆粒污泥形成階段結束。內設人工污泥床層的厭氧顆粒污泥培養裝置培養成熟厭氧顆粒污泥共需56天，將培養好的厭氧顆粒污泥投加到厭氧生物反應器中，當厭氧生物反應器運行2個月時，測定厭氧生物反應器出水COD去除率達到80%，厭氧生物反應器內未出現酸化和中毒現象，運行正常。實施例2
如圖1所示，本發明厭氧顆粒污泥培養裝置的本體7內容積為200L，向本體7中投加接種污泥體積為10L，并在本體7底部輸送高濃度養豬廢水，測定養豬廢水初始COD值為4000mg/L，本體7內溫度在35 °C，pH值為7. O,進水堿度1000mg/L。厭氧顆粒污泥培養初期對接種污泥進行靜態馴化，馴化過程中，設置水力停留時間為24h，馴化第12天時，測定本體7取樣口出水COD值，當本體7出水COD去除率達到85%時，污泥馴化階段結束；厭氧顆粒污泥形成階段增大水力負荷，縮短水力停留時間為8h，顆粒污泥形成階段進行第23天時，測定本體7和出水COD值，當出水COD去除率達到85%時，產甲烷量為12. 5mL · CH4 · (g · VSS · d) 本體7中污泥分布在人工污泥床層中，其中粒徑在l 2mm的污泥占污泥總數的80%，顆粒污泥形成階段結束；顆粒污泥成熟階段提高進水負荷使COD負荷在27. Okg/(cm2 · d)，水力停留時間縮短為6. 5h，厭本體7中污泥在人工污泥床層中不斷積累并相互聚集，形成大顆粒污泥，其中粒徑在Γ5πιπι的污泥占污泥總數的70%，粒徑在3 4mm的污泥占污泥總數的15%，粒徑在3mm以下的污泥占污泥總數的15%，顆粒污泥形成階段進行第28天時，測定本體7出水管14的出水COD去除率為85%，產甲烷量為21. 4mL · CH4 · (g · VSS · d) ―1，顆粒污泥形成階段結束。內設人工污泥床層的厭氧顆粒污泥培養裝置培養成熟厭氧顆粒污泥共需63天，將培養好的厭氧顆粒污泥投加到厭氧生物反應器中，當厭氧生物反應器運行2. 5個月時，測定厭氧生物反應器出水COD去除率達到85%，厭氧生物反應器內未出現酸化和中毒現象，運行正常。實施例3
如圖1所示，本發明厭氧顆粒污泥培養裝置的本體7容積為200L，向本體7中投加接種污泥體積為10L，并在本體7的底 部輸送高濃度養豬廢水，測定養豬廢水初始COD值為5000mg/L，本體7內溫度在35 °C，pH值為7. O,進水堿度1000mg/L。厭氧顆粒污泥培養初期對接種污泥進行靜態馴化，馴化過程中，設置水力停留時間為25h，馴化第15天時，測定厭本體7取樣口出水COD值，當本體7出水COD去除率達到90%時，污泥馴化階段結束；厭氧顆粒污泥形成階段增大水力負荷，縮短水力停留時間為10h，顆粒污泥形成階段進行第24天時，測定本體7的出水COD值，當出水COD去除率達到90%時，產甲烷量為15.6mL · CH4 · (g · VSS · d) ―1,本體7中污泥分布在人工污泥床層中，其中粒徑在l 2mm的污泥占污泥總數的85%，顆粒污泥形成階段結束；顆粒污泥成熟階段提高進水負荷使COD負荷在28. 9kg/(cm2 ·(!)，水力停留時間縮短為10h，本體7中污泥在人工污泥床層中不斷積累并相互聚集，形成大顆粒污泥，其中粒徑在Γ5πιπι的污泥占污泥總數的75%，粒徑在3 4mm的污泥占污泥總數的20%，粒徑在3mm以下的污泥占污泥總數的5%，顆粒污泥形成階段進行第30天時，測定本體7出水管14的COD去除率為85%，產甲烷量為21.4 mL-CH4 *(g-VSS-d)^1,顆粒污泥形成階段結束。內設模擬污泥床層的厭氧顆粒污泥培養裝置培養成熟厭氧顆粒污泥共需69天，將培養好的厭氧顆粒污泥投加到厭氧生物反應器中，當厭氧生物反應器運行3個月時，測定厭氧生物反應器出水COD去除率達到90%，厭氧生物反應器內未出現酸化和中毒現象，運行正常。
權利要求
1.一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是，它包括以下步驟(O向厭氧顆粒污泥培養裝置中投加接種污泥，并在厭氧顆粒污泥培養裝置底部輸送高濃度有機廢水，基于國家標準GB11914-89中重鉻酸鉀法測定有機廢水初始COD值為 300(T5000mg/L，厭氧顆粒污泥培養裝置內溫度在35 40°C，pH值為7. 0，進水堿度IOOOmg/ L，所述接種污泥體積與厭氧顆粒污泥培養裝置體積比為1:15 1:20 ；(2)厭氧顆粒污泥培養過程分為三個階段污泥馴化階段、顆粒污泥形成階段和顆粒污泥成熟階段，采用靜態馴化方式對厭氧顆粒污泥培養裝置中接種污泥馴化，設置水力停留時間為2(T25h，測定厭氧顆粒污泥培養裝置取樣口 COD值，當COD去除率達到80°/Γ90%時， 馴化階段結束；(3)顆粒污泥形成階段從厭氧顆粒污泥培養裝置底部進水，沖擊厭氧顆粒污泥培養裝置中污泥，使污泥在厭氧顆粒污泥培養裝置中與人工污泥床層接觸并且聚集其上，縮短水力停留時間為7 10h，測定厭氧培養顆粒污泥裝置出水COD去除率達到80°/Γ90%時，厭氧培養顆粒污泥裝置中污泥分布在人工污泥床層上，其中粒徑在廣2_的污泥占污泥總數的 759Γ85%，顆粒污泥形成階段結束，所述人工污泥床層體積與厭氧顆粒污泥培養裝置體積比為 1:2 1:2. 5 ;(4)顆粒污泥成熟階段提高進水負荷使COD負荷在25.8^28. 9kg/(cm2 · d)，水力停留時間縮短為6 7h，厭氧顆粒污泥培養裝置中污泥在人工污泥床層中不斷積累并相互聚集， 形成大顆粒污泥，其中粒徑在Γ5πιπι的污泥占污泥總數的709Γ75%，粒徑在3 4mm的污泥占污泥總數的159Γ20%，粒徑在3mm以下的污泥占污泥總數的5°/Γ 5%，測定厭氧顆粒污泥培養裝置出水COD去除率在80°/Γ90%時，顆粒污泥形成階段結束。
2.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是所述步驟(I)的有機廢水初始COD濃度為3500mg/L。
3.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是所述步驟(I)的有機廢水為畜禽飼養和屠宰過程中的廢水。
4.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是所述步驟(I)的接種污泥體積與厭氧顆粒污泥培養裝置體積比為1:20。
5.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是所述步驟(2)的馴化階段設置水力停留時間為24h。
6.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是所述步驟(3)中顆粒污泥形成階段水力停留時間為8h。
7.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是所述步驟(4)中COD 負荷在 27. Okg/ (cm2 · d)。
8.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養方法，其特征是所述步驟(4)中顆粒污泥成熟階段水力停留時間為6. 5h。
9.一種厭氧顆粒污泥培養裝置，其特征是它包括本體，在本體內設置人工污泥床層， 所述人工污泥床層的結構是，在上支撐板和下支撐板中間穿裝固定有填料支撐管，上支撐板通過上固定架與本體固定，下支撐板通過下固定架與本體固定，在填料支撐管的管壁上設有均布的放射狀填料，在本體的底部設有多路進水分配器，多路進水分配器與進水泵連接，在本體的上部設有出水管，在位于出水管之上的本體上設有溢流堰，在位于溢流堰之上的本體上設有排氣管，排氣管與集氣罐連接，在本體的底部側壁上連接的排泥泵與污泥收集池連接。
10.根據權利要求1所述的一種厭氧顆粒污泥培養裝置，其特征是所述的填料為若干根碳纖維絲束。
全文摘要
一種厭氧顆粒污泥培養裝置，其特點是包括在本體內設置人工污泥床層，人工污泥床層是在上支、下支撐板中間穿裝固定有填料支撐管，上、下支撐板通過下固定架與本體固定，在填料支撐管的管壁上設有均布的放射狀填料，在本體的底部設有多路進水分配器，多路進水分配器與進水泵連接，在本體的上部設有出水管，在位于出水管之上的本體上設有溢流堰，在位于溢流堰之上的本體上設有排氣管，排氣管與集氣罐連接，在本體的底部側壁上連接的排泥泵與污泥收集池連接。并提供厭氧顆粒污泥培養方法，其培養出的菌種性能穩定，適應外界環境變化能力強，厭氧顆粒污泥床層膨脹系數高，厭氧顆粒污泥培養周期短、培養效率高，厭氧顆粒污泥性能穩定。
文檔編號C02F3/28GK103043792SQ201310019060
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月19日 優先權日2013年1月19日
發明者施云芬, 孫萌, 李英贊, 劉月華, 張更宇 申請人:東北電力大學