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厌氧颗粒污泥如何培养?失去活性该如何恢复?

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厌氧颗粒污泥如何培养?失去活性该如何恢复?

发布日期:2020-08-03 作者: 点击:

  在厌氧反应器的运行中,我们经常遇到厌氧反应器跑泥、不长泥或者中毒失去活性,有些时候厌氧颗粒污泥流失过多,甚至需要重新采购颗粒污泥;但如果颗粒污泥中毒,失去活性,即便及时重新购买,也需要较长时间的恢复期,给企业带来较大的经济损失。本期,咱们就来聊一聊厌氧反应器运行中重要的部分,厌氧颗粒污泥的培养,及其中毒后失去活性该如何恢复。

  厌氧颗粒污泥本质上是多种微生物的聚集体,主要由各类产酸细菌和产甲烷细菌组成,产酸细菌在颗粒外部,产甲烷细菌在颗粒污泥内部。颗粒污泥中参与分解复杂有机物、生成甲烷的厌氧细菌可分为如下三类:

  1

  一类:水解发酵菌,对有机物进行分解,生成有机酸和酒精。

  2

  第二类:产乙酸菌,对有机酸和酒精进一步分解利用。

  3

  第三类:产甲烷菌,将乙酸以及其它一些简单化合物转化成为甲烷。

  厌氧颗粒污泥的特点

  厌氧颗粒污泥分为淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、造纸等行业高浓度污水处理系统中的高负荷厌氧反应器(EGSB、IC)生产出的新鲜颗粒污泥。作为接种污泥可用于淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、啤酒、造纸、蛋白、食品、味精等行业的污水处理系统中高负荷厌氧反应器(IC、EGSB、UASB等)的启动运行。其特点如下:

  ① 厌氧颗粒污泥体型规则呈球形,VSS/TSS≥0.7

  ② 颜色呈灰黑色或褐黑色,包裹灰白色生物膜

  ③ 沉降速度50-150m/h,粒径0.5-2mm,颗粒度大于90%

  ④ 相对密度1.01~1.05左右,比产甲烷速率≥400mlCH4/(gVSS·d)

  厌氧颗粒污泥的生长条件

  厌氧颗粒污泥的维持和生长需要特定的条件。主要的指标有稀释率和微生物的生长速率。稀释率为进水流量(m/h)除以反应器的容积(m),即水力停留时间的倒数。

  微生物的生长速率为反应器中单位量的微生物(kg)可以合成微生物的速度(kg/h)。在颗粒污泥生长的过程中,微生物洗出的速度需要小于微生物的生长速度,一旦稀释率大于微生物生长速度,悬浮生长的微生物将会洗出。

  影响污泥颗粒化的因素

  01

  无机盐浓度

  无机盐浓度过高,污泥会钙化,导致活性降低。

  02

  悬浮固体

  悬浮物会造成污泥产甲烷活性的降低,阻碍有机物的降解,引起污泥流失。

  03

  启动方式

  采用低浓度进水,结合逐步提高水力负荷的启动方式有利于污泥颗粒化。这是因为低浓度进水可以有效避免抑制性生化物质的过度积累,同时较高的水力负荷可加强水力筛分作用。

厌氧颗粒污泥.png

  04

  水力停留时间

  水力停留时间是指调节酸化池的停留时间,一般情况下,水力停留时间越长,预酸化度越高,不同废水如采用相同的水力停留时间,废水的预酸化度不同。预酸化度,一般应控制预酸化度在30~50%之间,如预酸化度过高,则不利于污泥颗粒化,会导致絮状污泥增多,随着水力负荷过大或产气量增高,容易引起颗粒污泥流失。

  05

  碱度

  一般认为,进水水质中碱度通常应在1000mg/L(以CaCO3计)左右,而对于以碳水化合物为主的废水,进水碱度:COD>1:3是必要的。有学者研究表明,在颗粒污泥培养初期,控制出水碱度在1000mg/L(以CaCO3计)以上能成功培养出颗粒污泥。在颗粒污泥成熟后,对进水的碱度要求并不高。这对降低处理成本具有积极意义。

  06

  接种污泥及接种量

  一般来说,对接种污泥无特殊要求,但接种污泥的不同对形成颗粒污泥的快慢有直接影响。因此,保证污泥的沉降性能好、厌氧微生物种类丰富、活性高,对加快颗粒污泥的形成是十分有利的。对接种污泥的量,有学者研究认为,厌氧污泥接种量为11.5kgVSS/m?(按反应区容积计算)左右时,对于迅速培养出厌氧颗粒污泥是合适的。

  07

  水力负荷

  水力上升速度与产气搅动可洗出细颗粒污泥和絮状污泥。这是重要的一条,需要循序渐进。水力负荷太低,会导致大量分散污泥过度生长,从而影响污泥的沉降性能,甚至会导致污泥膨胀。但水力负荷过大,会对颗粒污泥造成剪切并会剥落未聚集细胞体的胞外多糖粘滞层而阻碍粘附聚集。因此,在启动初期,应采用较小的水力负荷(0.05-0.1m?/m2?h)使絮体污泥能够相互粘结,向集团化生长,有利于形成颗粒污泥的初生体。当出现一定量的污泥后,提高水力负荷至0.25 m?/m2?h以上,可以冲走部分絮体污泥,使密度较大的颗粒污泥沉降到反应器底部,形成颗粒污泥层。为了尽快实现污泥颗粒化,把水力负荷提高到0.6m/m2?h时,可以冲走大部分的絮体污泥。但是,提高水力负荷不能过快,否则大量絮体污泥的过早淘汰会导致污泥负荷过高,影响反应器的稳定运行。

  电镜下的颗粒污泥和产甲烷丝菌

  影响颗粒污泥大小的因素

  ① 底物在传质过程中所能进入颗粒内部的深度

  ② 有机负荷的高低

  ③ 如果低负荷忽然增加负荷将使颗粒污泥破碎

  ④ 用较大的上升气流与产气量可选择性的洗出较小的颗粒污泥

  厌氧颗粒污泥的培养条件

  厌氧颗粒污泥的培养,需要具备以下条件:

  ① 高稀释率

  ② 至少70mg/L的Ca

  ③ 营养物质的需求

  ④ 合适的微生物种群比例

  ⑤ 破碎的小污泥颗粒或无机固体成为内核

  ⑥ 产甲烷菌附于内核上生长

  ⑦ 酸化细菌帮助维持颗粒结构

  ⑧ 完全酸化的废水很难培养出颗粒污泥

  厌氧颗粒污泥失活表象及处理方法

  厌氧颗粒污泥中毒、失去活性,其后果是严重的。如果长时间不能恢复,废水无法处理,将影响生产甚至造成停产;即使及时外购厌氧颗粒污泥,其运输时间加上厌氧启动时间至少也需要15-20天,另外厌氧颗粒污泥价格昂贵,运费高,会给企业带来较大的经济损失。因此,将现有的中毒时间不久的厌氧颗粒污泥,尽快恢复活性才是方案。今天我们介绍初步判断厌氧颗粒污泥中毒及恢复其活性的方法。

  1中毒表象

  ①厌氧反应器去除率下降

  发现厌氧反应过程COD去除率下降,甲烷产量明显减少时,要注意厌氧颗粒污泥是否已经开始中毒,如果厌氧反应过程COD去除率几乎为零(进出水COD比较接近),几乎不产甲烷时,可初步判断厌氧颗粒污泥中毒。

  ②挥发性脂肪酸VFA升高

  厌氧反应器排出的废水中,如果挥发性脂肪酸(VFA)浓度超出正常值并持续升高,甚至升至8-17mmol/L(正常时VFA浓度小于5mmol/L),即有厌氧颗粒污泥中毒趋势。

  ③厌氧反应器出水pH值发生变化

  如果厌氧颗粒污泥pH值异常,即其pH值出现大于厌氧反应器出水pH值的情况(一般情况下,正常运行时厌氧颗粒污泥值与厌氧反应器出水pH值相同或略小),有大量厌氧颗粒污泥外观不呈颗粒状并伴有破碎糜烂现象,出水颗粒污泥流失严重,颗粒污泥开始大量失去活性甚至全部失去活性。

  2处理方法

  ① 发现并确定厌氧颗粒污泥中毒时,必须及时关闭厌氧反应器进水阀门,并关停废水供料泵,停止进水。

  ② 及时通过进水泵打入清水,对厌氧颗粒污泥进行限度地清洗,每2小时取样分析VFA的变化情况,恢复期间进行连续跟踪测定。

  ③ 当VFA开始向低值方向变化时,可开始小量进入废水,并及时跟踪VFA、甲烷产量的变化,该步骤可连续进行1-2天。

  ④ 提高进水量至200m?/h,并按比例投加营养盐,同样及时跟踪VFA、甲烷产量的变化。

  ⑤ 提高进水水量至300m?/h,并按比例投加营养盐,及时跟踪VFA、产甲烷量的变化,该步骤可连续进行3-5天,此时开始有少量甲烷产生,产甲烷菌慢慢恢复活性。

  ⑥ 提高进水水量至400m?/h,并按工艺要求投加营养盐,同样及时跟踪VFA、产甲烷的变化,该步骤可连续进行,此时开始有较大量甲烷产生,产甲烷菌开始恢复活性。

  以上步骤控制pH值相当重要,pH值一般在6.5-7.5之间,7.1佳,这是产甲烷菌的pH值。同时控制营养盐投加比例,精心调整废水处理负荷与VFA变化,认真跟踪观察甲烷产量也十分重要。


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关键词:厌氧颗粒污泥

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