一种污泥内循环生物滤池挂膜方法.pdf

本发明提供一种污泥内循环生物滤池挂膜方法。该方法将驯化污泥与废水混合并添加营养后，注入生物滤池进行闷曝，同时沿滤池高度方向由下向上逐步启动内循环，使微生物与滤料充分接触并附着生长，培养一段时间后，将混合液排出，添加高浓度废水继续闷曝培养，激发附着生长微生物活性，当其成膜后，排出高浓度废水，再连续通水，水力负荷由低至高，直至形成稳定的生物膜。本发明利用生物滤池泥水混合液内循环形成的水流扰动作用克服污泥沉积，强化微生物与滤料表面的附着能力，改善局部挂膜效果，提高滤池整体挂膜效率和生物膜的耐冲击负荷能力。

1、  一种污泥内循环生物滤池挂膜方法，将驯化污泥与废水混合并添加营养后，注入滤池进行闷曝，其特征是在不同滤料高度处设有回流管并沿滤池高度方向由下向上逐步启动内循环，强化泥水混合液循环流动，其方法步骤如下：
(1)将驯化污泥与要处理废水按体积比1∶4混合，添加1-2％体积营养液，最终菌悬液污泥浓度控制在3000mg/L；
(2)将配置好的菌悬液注入滤池并确保液面超过缓冲区支管管心30cm以上，开启空压机进行曝气，短程硝化工艺溶解氧浓度控制在0.5-2mg/L，普通好氧生物滤池溶解氧控制在2.5-4.5mg/L；
(3)打开缓冲区支管阀门和滤料底部阀门，混合液流出并注满辅助管路。运行增压泵，循环挂膜正式启动，循环流量控制在1.5m3/h；
(4)循环2小时后，打开滤料中部阀门，调整底部和中部循环流量分别为1.0和0.5m³/h；
(5)再次循环2小时后，打开滤料上部阀门，调整底部、中部和上部循环流量分别为0.8，0.4和0.2m³/h；
(6)连续运行48小时后，暂停增压泵和空压机，将菌悬液排出；
(7)注入要处理废水淹没滤料层并超过20cm，添加6-8％营养液，再度开启空压机连续闷曝48小时后，暂停空压机，将营养液排出；这时滤料表面已有固着态微生物产生；
(8)再度开启空压机，连续进水，水力负荷由正常运行时的30％逐渐增加至满负荷，直至滤料表面形成稳定生物膜，挂膜完成。

一种污泥内循环生物滤池挂膜方法
一、技术领域
本发明属于环境工程水处理技术领域，适用于各种生物滤池水处理工艺。
二、背景技术
挂膜是生物膜法处理工艺快速启动的关键环节，高效挂膜可大大缩短工艺的启动周期。目前，关于生物滤池生物挂膜方法研究的文献报道主要有“密闭循环法”和“闷曝法”。2003年第21卷第2期的《环境工程》杂志中发表论文《曝气生物滤池反应器的新型挂膜方法》中指出，密闭循环法挂膜一般需要2-3周的时间才能完成，费时长且需设置循环池，操作不便。闷曝法可使挂膜时间缩短为3-4天，且生物膜附着牢固，不易被反冲破坏。然而，在实际闷曝操作过程中，由于污泥在滤池中的流动受填料阻力的干扰，存在污泥沉积问题。污泥沉积造成液相生物量减少，影响了滤池的整体挂膜效率。同时，底部、中部、上部不均匀的生物量分布又形成了不同的挂膜速率和生物膜分布特征，这对于工艺启动后整体性能的发挥以及后续稳定性有着直接的影响。提高曝气强度在一定程度上可以起到控制污泥沉积的作用，但伴随产生的高溶解氧环境对污泥特性影响较大，且对于受溶解氧严格控制的生物滤池工艺如短程硝化和厌氧工艺不适用。中国公开的发明申请专利《生物接触氧化池中填料的挂膜方法》，公开号：CN 101041507A，公开了一种将闷曝与循环培养相结合的生物挂膜方法，有效地解决了生物膜分布不均，固着度差的技术问题，但同样需要设置循环池。
对于生物滤池工艺来说，在闷曝挂膜基础上，研究一种强化污泥循环的新型生物挂膜方法具有重大意义。
三、发明内容
本发明的目的是针对生物滤池闷曝挂膜过程中出现的污泥沉积和生物膜分布不均等技术问题，提出一种增设内循环的方法，提高生物滤池的挂膜效率。
本发明将驯化污泥与废水混合并添加营养后，注入滤池进行闷曝，沿滤池高度方向由下向上逐步启动内循环，使泥水混合液在滤池内形成循环流动。本发明在滤池缓冲层区域和滤料不同高度位置之间增设辅助管路，通过泵的输送实现闭路循环。污泥混合液由缓冲区支管流出，经过增压泵输送到不同高度滤料层。混合液在滤柱中经圆形穿孔管布水后，自下向上作循环流动。穿孔管内侧和外侧与水平成45度角的位置开直径2-3mm圆孔。不同滤料高度位置辅助支管上安装流量计和阀门。混合液流量大小可调，且沿滤柱高度方向，从底部至上部内循环流量逐渐减少。
本发明方法步骤如下：
(1)将驯化污泥与要处理废水按体积比1∶4混合，添加1-2％体积营养液，最终菌悬液污泥浓度控制在3000mg/L；
(2)将配置好的菌悬液注入滤池并确保液面超过缓冲区支管管心30cm以上，开启空压机进行曝气，短程硝化工艺溶解氧浓度控制在0.5-2mg/L，普通好氧生物滤池溶解氧控制在2.5-4.5mg/L；
(3)打开缓冲区支管阀门和填料底部阀门，混合液流出并注满辅助管路。运行增压泵，循环挂膜正式启动，循环流量控制在1.5m³/h；
(4)循环2小时后，打开填料中部阀门，调整底部和中部循环流量分别为1.0和0.5m³/h；
(5)再次循环2小时后，打开填料上部阀门，调整底部、中部和上部循环流量分别为0.8，0.4和0.2m³/h；
(6)连续运行48小时后，暂停增压泵和空压机，将菌悬液排出；
(7)注入要处理废水淹没滤料层并超过20cm，添加6-8％营养液，再度开启空压机连续闷曝48小时后，暂停空压机，将营养液排出，这时滤料表面已有固着态微生物产生；
(8)再度开启空压机，连续进水，水力负荷由正常运行时的30％逐渐增加至满负荷，直至滤料表面形成稳定生物膜，挂膜完成。
本发明的特点是利用内循环形成的水流扰动作用克服污泥沉积并强化微生物在滤料表面的附着能力，通过在不同滤料高度处增设回流管改善局部挂膜效果，从而达到提高滤柱整体挂膜效率和生物膜耐冲击负荷性能。
四、附图说明
图1为本发明生物滤池挂膜工艺流程示意图。其中
1为陶粒滤料层；2为卵石承托层；3为缓冲水层；4为离心泵；5为增压泵；6为空压机；7，8，9，10，11，12，13，14，15为球阀；16，17，18，19，20为流量计；21，22，23为圆管形穿孔布水管；24为穿孔曝气管。
五、具体实施方式
试验采用容积为4.55m³的中试规模上流式曝气生物滤池处理城市污水二级出水。实验装置如图1所示，滤柱直径1.0m，高6.5m，填料为陶粒，装填高度4.0m，下设30cm卵石承托层。距离填料层顶端40cm高度处设出水管，管路与增压泵相连。增压泵出口管路分成3个支路分别通向不同滤料高度层面，布水管21，22，23分别距离填料层顶端1.0，2.2和3.5m(自上向下)。三路支管上均装有流量计和球阀，反应温度为16.7-26.5℃，废水pH值7.0±0.1。
从城市污水处理厂曝气池取活性污泥驯化一周，污泥浓度控制在6000-8000mg/L。将驯化污泥与城市污水二级出水按体积比1∶4混合，并添加1-2％体积的营养液，营养液成分分别为：硫酸铵36g/L，碳酸氢钠80g/L，磷酸氢二钾2.5g/L，微量元素0.1mL/L。通过离心泵4将污泥混合液注入滤池，关闭阀门7。开启空压机，空气流量调整为0.8m³/h，溶解氧控制在2-3mg/L左右。打开阀门9、12后，运行增压泵，污泥混合液由缓冲区支管流出，经增压泵输送，由布水管23返送入滤池，布水管23的出水流量控制在1.5m³/h。持续循环2小时后，打开阀门11，布水管22和23的出水流量调整分别为0.5和1.0m³/h。再次循环2小时后，打开阀门10，调整布水管21，22，23出水流量分别为0.2，0.4和0.8m³/h。连续运行48小时后，暂停增压泵和空压机，打开阀门13，将污泥混合液放出。关闭阀门10，11，12和13，通过离心泵4再次注入二级出水至淹没滤料并超出20cm，添加6-8％营养液，再次开启空压机，连续闷曝48小时。停空压机，打开阀门13#，将营养液放出。关闭阀门13，打开阀门14和15，以0.6m³/h连续通入二级出水，1天后增大进水流量至1.2m³/h，再经过1天后，增加至2m³/h。进水COD浓度为20.2-31.4mg/L，氨氮浓度为9.0-25.4mg/L。
废水开始处理当天，氨氮去除率≥90％，COD去除率达到30％左右。3天后，氨氮去除率达到95％以上，COD去除率为40％左右。底部，中部和上部陶粒表面生物膜镜检观察到鞭毛虫，纤毛虫，钟虫及少量轮虫等，说明生物膜生长完善。随后，该工艺在曝气量为0.8m³/h(溶解氧浓度2-3mg/L)，进水流量为2m³/h，反冲周期1次/48小时的条件下稳定运行335天，平均氨氮出水浓度≤1.5mg/L，COD≤15mg/L，生物膜生长牢固且生物量稳定。