高效厌氧颗粒污泥的驯化与培养王清照

`2001中国水污染治理行业发展论坛高峰会ChniaWaterPolltuionControlnIdus卿DeveloPmnetForum一2001CEOSummit高效厌氧颗粒污泥的驯化与培养王清照,张东安,李咏梅(鞍山静电技术研究设计院,辽宁鞍山114011)摘要升流式厌氧污泥床技术,通常称为u^sB技术(即upifowanaeorbiesludgeblanketetchnique)。该技术的关键在于培养出颗粒状的厌氧污泥菌团,才能高效地处理污水。而驯化厌氧污泥要对限制条件有多方面的考虑。原理UASB技术是利用五十多种共生的厌氧微生物菌团的生理活动,将水中有机物机质分解为沼气(甲烷C氏和二氧化碳C02)排除,从而净化水体的反应过程。首先,淀粉、蛋白质、脂肪等高分子有机物先经历水解,即酸化过程,将高分子有机物转化为低分子有机物,再进而转化为简单分子的挥发性脂肪酸,如,丙酸和丁酸。UASB反应罐中的颗粒状厌氧污泥菌种最终把这些小分子的挥发性脂肪酸分解为甲烷气体。菌种的代谢过程如下图所示:高分子有机物多多糖类类蛋蛋白质质月月旨肪肪己己糖脂肪酸酸戊戊糖甘油油氨氨基酸乙醉醉HHHHHHHHHHH,,乙乙酸酸酸酸酸酸中国环境保护产业协会水污染治理委员会常州国家高新技术产业开发区管理委员会`2001中国水污染治理行业发展论坛高峰会ChinaWaterPollutionControlIndustyrDeveloPmentFourm一2001CEOSummit接种接种的过程是很简单的。可以联系采用UASB技术的污水处理厂,从厌氧反应槽底部泄出比较浓稠的颗粒污泥。(即使泄出反应槽中总泥量的50%,也不会影响厌氧处理的正常进行。)当没有现成的颗粒污泥时,使用最多的是污水处理厂的消化池中的消化污泥。浓的消化污泥对于菌种的颗粒化形成有利,可加快启动速度。可做接种的还有各类粪肥,沼气池及下水道污泥等。一些水沟的污泥和沉淀物,或者富含微生物的淤泥也可以被用于接种。但是,不得有太多的沙子,以免沉在反应槽内,把已形成的颗粒污泥磨碎。污泥的接种浓度应大于10千克/立方米反应器容积,小于容积的60%。日本独资企业CALBEE食品公司污水处理厂接种20立方米体积比为95%的颗粒污泥。虽然在污水处理中大多数菌种是严格厌氧的,但是启动运行时不一定必须是要严格厌氧的。因为水中的溶解氧能被种泥中的兼性厌氧菌用光,并形成严格的厌氧条件。载体物质对于启动初期细胞聚集体形成是有益的。载体物质是指最初细胞形成聚集体时的内核。这种内核可以是任何有机或无机的物质,也可以是细胞本身的菌胶团物质,存在于各种自然种泥中。一旦少量颗粒污泥形成,部分破碎的颗粒污泥碎片会成为新生污泥的载体。但是,任何形式的填料也不要加入。免得影响水流动,影响颗粒污泥的形成。污泥颗粒化的意义在厌氧反应器内逐渐形成直径约0.5一6.0~的小球形颗粒污泥的过程叫做污泥颗粒化,它是UASB反应器启动成功的标志与目标。因为絮状污泥要么易漂浮,沉降性差,要么淤积成大的团块,流动性差,比表面积小,代谢能力低。当产气量较高,废水进水的上流速度稍高时,易于使絮状污泥进一步分散,加剧了絮状污泥的洗出。而颗粒污泥具有良好的沉降性能、流动性和比表面积。它可使UASB反应器允许有更高的有机物负荷。一般絮状污泥的负荷为1okgc0Dsm/·d,而颗粒污泥负荷可高达30一50kgcoD/m,·d。这是由于颗粒污泥化具有以下优点:中国环境保护产业协会水污染治理委员会常州国家高新技术产业开发区管理委员会269`2001中国水污染治理行业发展论坛高峰会ChinaWaterPollutionConrtolIndus卿DeveloPmentFourm一2001CEOSummit()l细菌形成颗粒状的聚集体是一个微生态系统,其中不同类型的种群组成了共生或互生体系,有利于形成细菌生长的生理生化条件,并利于有机物的降解。(2)颗粒的形成有利于其中的细菌对营养的吸收。(3)颗粒使发酵菌的中间产物的扩散距离大为缩短,这对复杂有机物的降解是重要的。(4)在废水水质突然变化时(酸碱度,毒性物的浓度等),颗粒污泥能维持一个相对稳定的微环境,使代谢过程继续进行。UASB反应器的启动初次启动就是对一个新建的厌氧微生物反应器系统以未经驯化的非颗粒污泥(如,消化污泥)接种,使反应器达到设计负荷和有机物去处除效率的过程,这一过程伴随着颗粒化的完成。由于厌氧微生物,尤其是产甲烷菌增殖很慢,所以启动的驯化时间较长。但是,一旦启动完成,在停止运行后的再次启动则可以迅速完成。若从采用UASB技术的污水处理厂引进的比较浓稠的颗粒污泥进行接种驯化即属于再次启动,通常只需要20天就能达到原污水处理厂的处理效率,或COD去除率。启动中,为避免絮状污泥在反应器里大量生长,从而妨碍颗粒污泥的形成,必须将较轻的絮状污泥和分散的细小污泥由反应器充分地洗出,保存较重的污泥,以利于颗粒污泥在其中形成。这是反应器完成颗粒化的先决条件。启动过程的操作要点:l()当流进的废水浓度大于so00mgcoD/L时,应采用出水循环,或加以稀释。我们在CALBEE食品公司污水处理厂采用300omgcOD几的废水进水浓度。(2)洗出的污泥不再返回反应器。(3)保持乙酸浓度低于lo00m岁L。(4)应逐渐增加废水中的淀粉等有机物的浓度。应当在有机物被降解去处80%后再增加。每次增加负荷应低于50%。我们在CALBEE食品公司污水处理厂工程中采用每10天增加20%的进度。中国环境保护产业协会水污染治理委员会常州国家高新技术产业开发区管理委员会`2010中国水污染治理行业发展论坛高峰会ChinaWaterPollutionControlIndustryDeveloPmentForum一2001CEOSummit()5温度设定在中温范围,最佳温度为32~36℃,可培养出适应污水浓度最大为20mgCODL/的菌团。(6)反应器内的PH值应始终保持在6.2以上。(7)过量的悬浮物妨碍颗粒化的形成。(8)低浓度废水有利于颗粒化的快速形成。但是,浓度还是应当足够维持良好的细菌生长条件。最小的浓度应为I000mgCOD几。中国环境保护产业协会水污染治理委员会常州国家高新技术产业开发区管理委员会