一种用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法

本发明涉及水处理，尤其涉及一种用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法。

背景技术：

1、磷是一种稀缺性和污染性的自然资源，在自然界中以磷矿石形式存在，当前磷矿石储量仅够人类消耗50～100年，从污水中回收磷可满足人类磷需求的15％～20％。回收磷的前提是将磷酸盐富集到50mg/l以上，生物膜法用于磷酸盐富集因其污泥产量少、富集效率高、操作简便而具有较好的应用价值。而生物膜法能较好地进行应用的前提是培养具有高效磷富集能力的生物膜，即磷富集生物膜，以实现磷富集生物膜工艺的快速启动。磷富集生物膜的培养过程是：先将活性污泥与悬浮填料混合进行粘附挂膜，再将活性污泥排出进行生物膜的富集培养，最终获得具有高效磷酸盐富集能力的生物膜，实现磷富集生物膜工艺的快速启动。

2、排泥可推进泥膜混合系统向生物膜系统的转变，因此，快速启动磷富集生物膜工艺的关键影响因素是排泥，排泥控制方法的选择会影响生物膜的启动时间和启动完成时生物膜的磷富集能力。当排泥过晚时活性污泥与生物膜共存，二者微生物竞争碳源，导致生物膜微生物因摄取碳源不足和空间有限而生长缓慢、启动时间长成本高。当排泥过早时，生物膜上的微生物含量较少增殖速率慢，距离形成磷富集生物膜需要较长时间。

3、目前，磷富集生物膜工艺控制排泥的方法常通过以下几种方式判别：(1)填料上生物膜的颜色较深；(2)不容易从填料表面脱落；(3)镜检时观察到膜成熟指示生物轮虫、钟虫等。(4)生物膜质地粘稠、分布均匀、生长较厚等。当前的判别方法主要依赖于个人的主观经验，没有一个量化的标准去判断磷富集生物膜工艺的排泥控制方法。并且，目前这几种判别方法所判定得到的排泥控制方法只是为了获得磷富集生物膜，并没有考虑排泥控制方法对磷富集生物膜工艺的启动时间和磷富集能力的影响。

4、为了实现磷富集生物膜工艺的快速启动以达到经济节能的目的，需要寻求一种获取磷富集生物膜的量化标准的排泥控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，通过量化标准进行排泥控制的选择，以实现在较短的启动时间下获得较好磷富集能力的生物膜的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，在磷富集生物膜工艺中，好氧/厌氧交替运行生物膜反应器，定期测定厌氧阶段时所述生物膜反应器内泥膜混合系统的厌氧释磷量、碳源消耗量、厌氧释磷量与碳源消耗量之比；

3、定期采集好氧阶段末期的生物膜填料，模拟所述生物膜反应器中的厌氧阶段进行生物膜的厌氧释磷实验，测定所述生物膜的厌氧释磷量及厚度；

4、以所述泥膜混合系统的碳源消耗量处于增加趋势、所述泥膜混合系统的厌氧释磷量与碳源消耗量之比处于下降趋势为前提，当所述生物膜的厚度为5～10μm、所述生物膜的厌氧释磷量占所述泥膜混合系统的厌氧释磷量的90～110％时，对所述生物膜反应器进行排泥。

5、作为本发明的进一步改进，所述磷富集生物膜工艺包括以下步骤：在生物膜反应器内加入活性污泥，好氧/厌氧交替运行所述生物膜反应器，在所述生物膜反应器内的悬浮填料上对生物膜进行聚磷菌的挂膜培养，其中，厌氧阶段添加碳源并将厌氧出水作为磷回收液进行循环利用；对所述生物膜反应器进行排泥后，继续好氧/厌氧交替运行所述生物膜反应器，至生物膜的吸磷量和释磷量不再增加，得到磷富集生物膜，实现磷富集生物膜工艺的成功启动。

6、作为本发明的进一步改进，所述生物膜反应器为序批式生物膜反应器、厌氧好氧生物滤池或滴滤池；其中，生物膜反应器的碳源投加方式为好氧不添加碳源，厌氧添加碳源。

7、作为本发明的进一步改进，排泥前，好氧阶段溶解氧的含量控制为4-5mg/l；排泥后，好氧阶段溶解氧的含量控制为6-8mg/l，ph控制为7-7.5。

8、作为本发明的进一步改进，模拟所述生物膜反应器中的厌氧阶段进行生物膜的厌氧释磷实验，包括以下步骤：在容器中放置好氧阶段末期的生物膜填料，加入含有碳源的厌氧配水，进行生物膜的厌氧释磷实验，其中，所述生物膜填料相对于所述容器的填充比与所述悬浮填料相对于所述生物膜反应器的填充比相同。

9、作为本发明的进一步改进，所述悬浮填料相对于所述生物膜反应器的填充比为35～45％。

10、作为本发明的进一步改进，以一个好氧阶段和一个厌氧阶段为一个循环周期，交替运行所述生物膜反应器，每天取一个厌氧阶段的泥膜混合系统，对厌氧释磷量、碳源消耗量、厌氧释磷量与碳源消耗量之比进行测定；每天采集与所述厌氧阶段属于同一循环周期的好氧阶段末期的生物膜填料进行模拟生物膜的厌氧释磷实验，并测定所述生物膜的厌氧释磷量及厚度。

11、作为本发明的进一步改进，每个所述循环周期，好氧阶段的水力停留时间为2～10小时，厌氧阶段的水力停留时间为1～6小时。

12、作为本发明的进一步改进，使用显微镜测定好氧阶段末期的生物膜的厚度。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本发明通过定期测定排泥前泥膜混合系统的厌氧释磷量、碳源消耗量及厌氧释磷量与碳源消耗量之比，以泥膜混合系统的碳源消耗量处于上升趋势、厌氧释磷量与碳源消耗量之比处于下降趋势为前提，再结合以下两个指标:(1)活性污泥的磷富集能力转移到生物膜上达到何种程度，通过取泥膜竞争出现时的生物膜进行批次实验测定厌氧释磷量占泥膜混合系统的厌氧释磷量的百分比；(2)排泥前生物膜的厚度；建立磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制方法的量化标准。

15、本发明对磷富集生物膜工艺的快速启动提供一种量化标准的排泥控制方法，解决了现有磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制方法不统一、个人主观因素波动大、启动时间长的问题。一方面保证培养的生物膜具有稳定高效的磷富集能力，另一方面缩短时间、节约人力和经济成本、并具有节能减排的效果。

技术特征：

1.一种用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，所述磷富集生物膜工艺包括以下步骤：在生物膜反应器内加入活性污泥，好氧/厌氧交替运行所述生物膜反应器，在所述生物膜反应器内的悬浮填料上对生物膜进行聚磷菌的挂膜培养，其中，厌氧阶段添加碳源并将厌氧出水作为磷回收液进行循环利用；对所述生物膜反应器进行排泥后，继续好氧/厌氧交替运行所述生物膜反应器，至生物膜的吸磷量和释磷量不再增加，得到磷富集生物膜。

3.根据权利要求1或2所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，所述生物膜反应器为序批式生物膜反应器、厌氧好氧生物滤池或滴滤池，其中，生物膜反应器的碳源投加方式为好氧阶段不添加碳源，厌氧添加碳源。

4.根据权利要求1或2所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，排泥前，好氧阶段溶解氧的含量控制为4-5mg/l；排泥后，好氧阶段溶解氧的含量控制为6-8mg/l，ph控制为7-7.5。

5.根据权利要求2所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，模拟所述生物膜反应器中的厌氧阶段进行生物膜的厌氧释磷实验，包括以下步骤：在容器中放置好氧阶段末期的生物膜填料，加入含有碳源的厌氧配水，进行生物膜的厌氧释磷实验，其中，所述生物膜填料相对于所述容器的填充比与所述悬浮填料相对于所述生物膜反应器的填充比相同。

6.根据权利要求5所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，所述悬浮填料相对于所述生物膜反应器的填充比为35～45％。

7.根据权利要求1所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，以一个好氧阶段和一个厌氧阶段为一个循环周期，交替运行所述生物膜反应器，每天取一个厌氧阶段的泥膜混合系统，对厌氧释磷量、碳源消耗量、厌氧释磷量与碳源消耗量之比进行测定；每天采集与所述厌氧阶段属于同一循环周期的好氧阶段末期的生物膜填料进行模拟生物膜的厌氧释磷实验，并测定所述生物膜的厌氧释磷量及厚度。

8.根据权利要求7所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，每个所述循环周期，好氧阶段的水力停留时间为2～10小时，厌氧阶段的水力停留时间为1～6小时。

9.根据权利要求1或7所述的用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，其特征在于，使用显微镜测定好氧阶段末期的生物膜的厚度。

技术总结
本发明提供了一种用于磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制的方法，通过定期测定排泥前生物膜反应器内泥膜混合系统的厌氧释磷量和碳源消耗量，生物膜的厌氧释磷量与泥膜混合系统的厌氧释磷量之比，及生物膜的厚度；以泥膜混合系统的碳源消耗量处于增加趋势、泥膜混合系统的厌氧释磷量/碳源消耗量处于下降趋势为前提，当生物膜的厚度为5～10μm、生物膜的厌氧释磷量占泥膜混合系统的厌氧释磷量的90～110％时，对生物膜反应器进行排泥。该方法为磷富集生物膜工艺快速启动过程中排泥控制方法的选择提供一种量化标准，以实现在较短的启动时间下获得较好磷富集能力的生物膜的目的。

技术研发人员：倪敏,潘杨,赵艺蒙,吴瑞菁,龚嘉辉,李璐,丁燕燕
受保护的技术使用者：苏州科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8