本發(fā)明涉及一種環(huán)保領(lǐng)域，尤其是涉及一種厭氧顆粒污泥培養(yǎng)的方法和培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)：

目前厭氧生物技術(shù)在食品、化工行業(yè)有廣泛的應用，其中厭氧顆粒污泥技術(shù)在處理廢水中具有應用范圍廣、能耗低、負荷高、剩余污泥量少等優(yōu)點，尤其對高濃度有機廢水的處理效果更加顯著。但是厭氧顆粒污泥也存在著培養(yǎng)時間長、溫度要求較高、脫氮除磷效果差等缺點，目前好多研究集中在對其培養(yǎng)時間、溫度等方面的研究，并取得了顯著的成果。

但是在厭氧顆粒污泥在培養(yǎng)過中受到多重因素的影響，顆粒污泥的接種、培養(yǎng)、馴化及貯存還存在許多的不足，如一個新的項目完成后，調(diào)試厭氧工藝時，只能找類似相同行業(yè)的厭氧污泥進行接種馴化，同時自動化控制不高，效率較低影響厭氧顆粒污泥的生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種厭氧顆粒污泥培養(yǎng)方法及培養(yǎng)裝置，通過培養(yǎng)裝置中各個裝置間對反應器內(nèi)的環(huán)境實施檢測和監(jiān)控，使其反應器內(nèi)的環(huán)境保持在設(shè)置的標準范圍內(nèi)，以達到厭氧顆粒污泥培養(yǎng)速度快、質(zhì)量好、效率高，操作上大大降低了人工控制的不穩(wěn)定性，實現(xiàn)全自動化顆粒污泥培養(yǎng)、馴化裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：一種厭氧顆粒污泥培養(yǎng)方法，包括如下步驟：

1)厭氧顆粒污泥的制備：對顆粒污泥或絮狀污泥進行接種，接種后密封在恒溫水浴中保存待用；

2)加入營養(yǎng)液及微量元素：向密閉的反應器中加入制備好的厭氧顆粒污泥，再加入營養(yǎng)液到達指定的刻度，所述營養(yǎng)液包括必須營養(yǎng)液和微量元素物質(zhì)；

3)設(shè)置厭氧顆粒污泥培養(yǎng)條件：開啟設(shè)置在所述反應器內(nèi)的攪拌裝置，調(diào)整轉(zhuǎn)速進行攪拌，采用定向攪拌，同時將所述反應器內(nèi)廢水的PH值控制在6.5～8.2之間，溫度控制在25～55℃之間，并使氧化還原電位值控制在小于或等于-350mV，鹽度小于10000mg/l；

4)排泥：在反應過程中如出現(xiàn)污泥膨脹懸浮，則關(guān)閉所述攪拌裝置靜置5～15分鐘，通過設(shè)置在所述反應器上的第一閥門將膨脹污泥排出；當厭氧顆粒污泥粒徑達到3～7mm，色澤灰黑色，關(guān)閉所述攪拌裝置靜置10～30分鐘，打開設(shè)置在所述反應器上的第二閥門，將污泥顆粒排出。

優(yōu)選地，所述步驟3)在攪拌過程中向所述反應器中加入載體物質(zhì)和惰性物質(zhì)，加速厭氧顆粒污泥加速集結(jié)和粘結(jié)；定期打開反應器上的第一閥門取上層廢水檢測CODcr、NH4-N、TN、TP各項指標，打開所述反應器上的第二閥門取少量沉于底部的厭氧顆粒污泥，觀察厭氧顆粒污泥的污泥沉降比，觀察是否形成顆粒污泥，根據(jù)觀察和檢測的數(shù)據(jù)調(diào)整營養(yǎng)液投入量。

優(yōu)選地，所述步驟3中在初次啟動時有機負荷率控制在0.2～0.4kgCOD/kgVSS·d和污泥負荷率在0.1～0.25kgCOD/kgVSS·d范圍之間；反應整個過程中溫度控制在33℃～41℃之間，PH控制在6.8-7.2之間。

優(yōu)選地，所述步驟2開啟前首先將用于對所述反應器的恒溫加熱的恒溫裝置內(nèi)的水進行加熱至25～55℃。

優(yōu)選地，所述的必須營養(yǎng)液的配置方法為廢水CODcr濃度按照3000mg/l來配置，C∶N∶P＝200∶5∶1的比例進行配置，所述C源采用甲醇來，N源采用氯化銨，P源采用磷酸二氫鉀，所述微量元素物質(zhì)包括鐵、鎳、鈷和錳。

優(yōu)選地，所述反應器內(nèi)的PH通過PH計監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)向所述反應器中加入或停止堿液，所述堿液采用碳酸鈉，配置濃度為5％。

優(yōu)選地，所述載體物質(zhì)包括粘土、陶粒、顆?；钚蕴?、多孔沸石；所述惰性物質(zhì)包括Ca²⁺、Mg²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-。

本發(fā)明的厭氧顆粒污泥培養(yǎng)方法的培養(yǎng)裝置，包括用于厭氧顆粒污泥培養(yǎng)的密閉的反應器，設(shè)置在所述反應器內(nèi)的攪拌裝置，用于監(jiān)測反應器內(nèi)沼氣生成量的沼氣計量槽，用于向所述反應器中添加藥劑的加藥裝置，用于保持所述反應器內(nèi)溫度恒定的恒溫裝置以及用于控制所述反應器內(nèi)溫度、PH及氧化還原電位值的PLC控制裝置；所述加藥裝置、所述沼氣計量槽與所述反應器通過管道相連通。

優(yōu)選地，所述PLC控制裝置包括微控單元，設(shè)置在所述反應器內(nèi)部的PH檢測儀，溫度檢測儀和氧化還原電位檢測儀，所述PH檢測儀，所述溫度檢測儀和所述氧化還原電位檢測儀將監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過信號傳遞到所述微控單元，微控單元接收信號并控制加藥裝置和恒溫裝置的運行狀況。

優(yōu)選地，所述加藥裝置包括營養(yǎng)液箱和堿液箱，所述營養(yǎng)箱和堿液箱均包括液位計，用于監(jiān)測液體液位。

本發(fā)明的有益效果是：厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)速度快，質(zhì)量好，效率高，培養(yǎng)裝置大大降低了人工控制的不穩(wěn)定性，實現(xiàn)全自動化顆粒污泥培養(yǎng)、馴化；可以在改造時對已經(jīng)培養(yǎng)好的顆粒污泥進行有序培養(yǎng)，活性延續(xù)，改造完畢后立即投入使用，減少二次污泥培養(yǎng)馴化的時間及費用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的厭氧顆粒污泥培養(yǎng)裝置示意圖。

附圖標記：1、恒溫裝置，2、反應器，21、第一閥門，22、第二閥門，3、加藥裝置，4、PLC控制裝置，5、攪拌裝置，6、沼氣計量槽，31、營養(yǎng)液箱，32、堿液箱，33、液位計，34、計量泵，35、第三閥門，36、第四閥門，41、PH檢測儀，42、溫度檢測儀，43、氧化還原電位檢測儀，61、量筒，7、自來水進口，8、污泥進口。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

本發(fā)明所揭示的厭氧顆粒污泥培養(yǎng)的方法通過PLC控制裝置4實時監(jiān)測反應器2內(nèi)的PH、溫度、及氧化還原點位值的變化，并進行自動調(diào)整使得反應器2內(nèi)的保持穩(wěn)定的適合細菌生產(chǎn)的環(huán)境，同時定期取出污泥進行觀察，通過外觀和顯微鏡觀察，以確定厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)效果是否符合標準。

在培養(yǎng)裝置正式啟動前可先做好準備工作，包括營養(yǎng)液的配置，微量元素的配置，堿液的配置，厭氧顆粒污泥準備，厭氧顆粒污泥按照中溫型厭氧顆粒污泥的接種量稠密型為12～15kgVSS/m³，稀薄型為6kgVSS/m³；所述高溫型反應器最佳接種量在6～15kgVSS/m³，通常，用處理同樣性質(zhì)廢水的厭氧顆粒污泥作種泥是最有利的，但在沒有同類型污泥時。不同的厭氧顆粒污泥同樣對反應器的啟動具有一定的影響，沒有處理同樣性質(zhì)廢水的厭氧反應器污泥作種泥時，厭氧消化污泥或糞便可優(yōu)先考慮。

如圖1所示將配置好的營養(yǎng)液裝入到營養(yǎng)液箱31中，將配置好的堿液裝入堿液箱32。

在選擇壓的控制方面，通常將水力負荷率和產(chǎn)氣負荷率兩者作用的總和稱為系統(tǒng)的選擇壓。選擇壓對污泥床產(chǎn)生沿水流方向的攪拌作用和水力篩選作用，是反應器形成厭氧顆粒污泥的必要條件。高選擇壓條件下，水力篩選作用能將微小的顆粒污泥與絮體污泥分開，污泥床底聚集比較大的顆粒污泥，而比重較小的絮體污泥則進入懸浮層區(qū)，或被淘汰出反應器。本發(fā)明采用的是靜態(tài)機械攪拌方式，通過在反應器內(nèi)設(shè)置攪拌裝置使污泥呈現(xiàn)懸浮旋轉(zhuǎn)運動。定向攪拌作用產(chǎn)生的剪切力使顆粒產(chǎn)生不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)運動，有利于絲狀微生物的相互纏繞，為顆粒的形成創(chuàng)造一個外部條件。低選擇壓條件下，主要是分散微生物的生長，這將產(chǎn)生膨脹型污泥。

有機負荷率和污泥負荷率可降解的有機物為微生物提供充足的碳源和能源，是微生物增長的物質(zhì)基礎(chǔ)。在微生物關(guān)鍵性的形成階段，應盡量避免進水的有機負荷率劇烈變化。本發(fā)明采用絮狀污泥作為種泥的初次啟動時，有機負荷率控制在0.2～0.4kgCOD/(kgVSS·d)和污泥負荷率在0.1～0.25kgCOD/(kgVSS·d)范圍之間，有利于顆粒污泥的形成。

厭氧顆粒污泥按照中溫型和高溫型進行配置好后，放入到恒溫水浴下進行保存保存溫度可優(yōu)選為35℃。將PH檢測儀41，溫度檢測儀42和氧化還原電位檢測儀43設(shè)定范圍值以及鹽度范圍的檢測。

準備工作做好后，將通過厭氧顆粒污泥培養(yǎng)裝置對厭氧顆粒污泥進行培養(yǎng)。具體培養(yǎng)過程如下：

打開恒溫裝置1，將水自來水加入到恒溫裝置1內(nèi)的刻度線處，開啟恒溫裝置1的開關(guān)將溫度設(shè)定在25～55℃之間，優(yōu)選溫度為38℃。

待溫度上升到設(shè)定溫度后，向密閉的反應器2中加入接種的厭氧顆粒污泥，通過PLC控制裝置4控制加藥裝置3在向所述反應器2中加入營養(yǎng)液，所述營養(yǎng)液包括必須營養(yǎng)液和微量元素物質(zhì)；

當加入營養(yǎng)液到達指定的刻度，所述PLC控制裝置4控制加藥裝置3停止加入營養(yǎng)液，并開啟設(shè)置在所述反應器2內(nèi)的攪拌裝置5，調(diào)整轉(zhuǎn)速進行攪拌，采用定向攪拌，同時將所述反應器2內(nèi)的PH值控制在6.5～8.2之間，氧化還原電位值控制在不超過-350mV，溫度控制在25～55℃之間，優(yōu)選的控制在33℃～41℃之間；鹽度小于10000mg/l。

攪拌一段時間后向所述反應器2中加入粘土、陶粒、顆?；钚蕴俊⒍嗫追惺容d體物質(zhì)，利用顆粒物的表面性質(zhì)，加快細菌在其表面的富積，使之形成顆粒污泥的核心載體，有利于縮短顆粒污泥的出現(xiàn)時間。再加入Ca²⁺、Mg²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-等離子惰性物質(zhì)，使厭氧顆粒污泥在以所述載體物質(zhì)為核心載體后加速集結(jié)和粘結(jié)。

反應進行一段時間后打開所述反應器2上的第二閥門22取樣檢測廢水中的CODcr、NH4-N、TN、TP各項指標，同時進行污泥沉降比的觀察，根據(jù)觀察和檢測的數(shù)據(jù)調(diào)整營養(yǎng)液投入量；同時觀察與反應器相連通的沼氣計量槽6液體減少的體積，具體的可在沼氣計量槽6的下端設(shè)有管道，管道另一邊設(shè)置一量筒61，根據(jù)量筒61內(nèi)接收溢出液體的體積得出沼氣的體積，從而計算出產(chǎn)生的沼氣的量。

在反應過程中發(fā)現(xiàn)污泥膨脹懸浮時，關(guān)閉所述攪拌裝置5，靜止5～15分鐘，打開設(shè)置在所述反應器2上的用于排放膨脹污泥的第一閥門21，將所述反應器2內(nèi)的膨脹污泥排出，將其排除后繼續(xù)開啟所述攪拌裝置5；當存在所述反應器2底部的厭氧顆粒污泥培養(yǎng)符合標準后，一般厭氧顆粒污泥粒徑范圍在3～7mm，色澤接近灰色或黑色，再次關(guān)閉所述攪拌裝置5，靜止10～30分鐘，打開設(shè)置在所述反應器2上用于排放厭氧顆粒污泥的第二閥門22，將成熟的厭氧顆粒污泥排出。

反應結(jié)束后，首先關(guān)閉培養(yǎng)裝置的攪拌裝置5和PLC控制裝置4，清空反應器2內(nèi)的厭氧顆粒污泥，并用清水反復沖洗反應器2內(nèi)部，剩余的堿液和營養(yǎng)液排出，無公害處理，對沼氣進行回收利用或排出。

所述厭氧顆粒污泥培養(yǎng)裝置包括密閉的反應器2，攪拌裝置5，沼氣計量槽6，營養(yǎng)液箱31，堿液箱32和PLC控制裝置4，所述攪拌裝置5設(shè)置在反應器2內(nèi)部；沼氣計量槽6、營養(yǎng)液箱31和堿液箱32與反應器2通過管道相連通，其中PLC控制裝置4包括微控單元(未標出)，設(shè)置在所述反應器2內(nèi)部的PH檢測儀41，溫度檢測儀42和氧化還原電位檢測儀43，所述PH檢測儀，所述溫度檢測儀42和所述氧化還原電位檢測儀43將監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過信號傳遞到所述微控單元，微控單元接收信號并控制加藥裝置3和恒溫裝置1的開始運行或停止運行。

例如將PLC控制裝置4上的人機操作界面預設(shè)定PH值為6.8～7.2之間，當PH檢測檢測到反應器2內(nèi)的液體PH值為7.3超出了預設(shè)定值，此時PH檢測儀41將檢測的數(shù)據(jù)通過信號傳輸?shù)轿⒖貑卧?，微控單元通過計算堿液箱32及時停止輸送堿液，溫度檢測儀42和氧化還原電位檢測儀43工作原理相同，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，厭氧顆粒培養(yǎng)裝置包括密閉的反應器2，攪拌裝置5，沼氣計量槽6，營養(yǎng)液箱，堿液箱32和PLC控制裝置4，所述攪拌裝置5設(shè)置在反應器2內(nèi)部；沼氣計量槽6、營養(yǎng)液箱31和堿液箱32與反應器2通過管道相連通，其中PLC控制裝置4包括微控單元，設(shè)置在所述反應器內(nèi)部的PH檢測儀41，溫度檢測儀42和氧化還原電位檢測儀43，三者將監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過信號傳遞到所述微控單元，微控單元接收信號并控制加藥裝置3和恒溫裝置1的運行狀況。

如圖1所示在反應器的上方側(cè)壁設(shè)有第一閥門21，在反應器下方設(shè)有第二閥門22，當反應器2內(nèi)的膨脹污泥漂浮在上游，可通過第一閥門21排出；培養(yǎng)好的厭氧顆粒污泥可通過第二閥門22排出，在反應器2與營養(yǎng)液箱31和堿液箱32相連接的管道上設(shè)有第三閥門35和第四閥門36，控制是加入藥劑，營養(yǎng)液箱31和堿液箱32內(nèi)各設(shè)有一個液位計33，通過液位計33控制兩個箱體內(nèi)部的液位情況，輸送液體時通過計量泵34提供動力源向反應器2內(nèi)輸送藥劑也可以采用其他動力源。

必須營養(yǎng)液配置：廢水CODcr濃度按照3000mg/l來配置，C∶N∶P＝200∶5∶1的比例進行配置，C源采用甲醇，N源采用氯化銨，P源采用磷酸二氫鉀，按照配置50L總體積甲醇的量為：100g；氯化銨的量為：29g；磷酸二氫鉀的量為：7g；打開自來水閥門加入營養(yǎng)液箱約三分之二的水，將稱好的三種化學藥劑加入其內(nèi)部攪拌溶解。

堿液的配置：采用碳酸鈉為原料，稱取2.5kg，配置濃度為5％，在開啟自來水閥門加入三分之二的自來水，再加入堿液進行攪拌混合，補充到50L，關(guān)閥門。

厭氧顆粒污泥的準備：按照中溫培養(yǎng)的污泥控制濃度條件，污泥接種量需稠密型污泥12～15kgVSS/m³。

取城市污水處理廠厭氧絮狀污泥或者顆粒污泥20L，污泥濃度為12～15kgVSS/m³，進行密封保存，并進行恒溫水浴保存，控制溫度為35℃。

儀表的設(shè)定：恒溫裝置1溫度設(shè)定值在38℃；反應器2內(nèi)PH設(shè)置在6.8～7.2，液位計33設(shè)置高液位報警和低液位缺液報警，鹽度可經(jīng)過鹽度進行監(jiān)測。

開啟恒溫裝置1將溫度設(shè)定在38℃，通過污泥進口8向反應器2內(nèi)加入培養(yǎng)好的厭氧顆粒污泥至刻度，向反應器2內(nèi)加配置好的營養(yǎng)液，加好后開啟攪拌裝置5調(diào)整好轉(zhuǎn)速，觀察水力攪動情況，觀察氧化還原電位監(jiān)測儀43及PH監(jiān)測儀41和溫度監(jiān)測儀42的讀數(shù)并將氧化還原值控制在-350mV左右或者以下，PH控制在6.8-7.2之間，溫度控制在35℃左右，鹽度小于10000mg/l，加入粘土、陶粒、顆?；钚蕴?、多孔沸石等載體物質(zhì)和Ca²⁺、Mg²⁺和CO3^2-、SO4^2-等離子的惰性物質(zhì)。

定期打開第一閥門21取出厭氧顆粒污泥對其監(jiān)測CODcr、NH4-N、TN、TP各項指標，打開第二閥門22取出少量厭氧顆粒污泥，進行污泥沉降比的觀察，根據(jù)檢測出的指標和沉降比，通過PLC控制裝置4控制加藥裝置3向反應器內(nèi)添加或停止添加營養(yǎng)液和堿液。

當厭氧顆粒污泥粒徑達到3～7mm，色澤灰黑色，關(guān)閉所述攪拌裝置靜置5～15分鐘，打開設(shè)置在所述反應器上的第二閥門22，將污泥顆粒排出。

本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾，因此，本發(fā)明保護范圍應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。