厭氧顆粒污泥分為淀粉、淀粉糖、檸檬酸、酒精、造紙等行業(yè)高濃度污水處理系統(tǒng)中的高負(fù)荷厭氧反應(yīng)器(EGSB、IC)生產(chǎn)出的新鮮顆粒污泥。厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷、上升流速和去除率均分別高于20kgCOD/(m3˙d),5m/h和90%。
厭氧顆粒污泥體型規(guī)則呈球形,VSS/TSS≥0.7,沉降速度50-150m/h,粒徑0.5-2mm,顆粒度大于90%,最大比產(chǎn)甲烷速率≥400mlCH4/(gVSS˙d)。作為接種污泥可用于淀粉、淀粉糖、檸檬酸、酒精、啤酒、造紙、蛋白、食品、味精等行業(yè)的污水處理系統(tǒng)中高負(fù)荷厭氧反應(yīng)器(IC、EGSB、UASB等)的啟動運行。
(一)培養(yǎng)顆粒污泥需考慮的因素
1、基質(zhì)
培養(yǎng)顆粒污泥首先對基質(zhì)有一定的要求,一般的,在培養(yǎng)顆粒污泥的基質(zhì)中COD:N:P=110~200:5:1。而有機(jī)廢液的基質(zhì)可分為偏碳水化合物類和偏蛋白質(zhì)類。為了能順利培養(yǎng)出顆粒污泥,對于偏碳水化合物類的污水需要添加N和P。而對于偏蛋白質(zhì)類的污水需要添加碳源(如葡萄糖等)。
2、溫度
廢水中的厭氧處理主要依靠微生物的生命活動來達(dá)到處理的目的,不同微生物的生長需要不同的溫度范圍。溫度稍有差別,就可在兩類主要種群之間造成不平衡。因此,溫度對顆粒污泥的培養(yǎng)很重要。顆粒污泥在低溫(15~25℃)、中溫(30~40℃)和高溫(50~60℃)都有過成功的經(jīng)驗。一般的,高溫較中溫的培養(yǎng)時間短,但由于高溫下NH3與某些化合物混合毒性會增加,因而導(dǎo)致其應(yīng)用上受一定的限制;中溫一般控制在35℃左右,在其它條件適當(dāng)?shù)那闆r下,經(jīng)1~3個月可成功的培養(yǎng)出顆粒污泥;低溫下培養(yǎng)顆粒污泥的研究較少,但有文獻(xiàn)報道在使用顆粒污泥低溫馴化后處理底濃度制藥廢水的實驗中,COD的去處率達(dá)90%,取得了較好的效果。
3、pH值
反應(yīng)器內(nèi)pH值范圍應(yīng)控制在產(chǎn)甲烷菌最適的范圍內(nèi)(6.8-7.2)。由于不同性質(zhì)的廢水有不同的pH值,為了保證反應(yīng)器內(nèi)pH值的穩(wěn)定,防止酸積累而產(chǎn)生的對產(chǎn)甲烷菌的抑制,可采用向廢水中添加化學(xué)藥品如NaHCO3、Na2CO3、Ca(OH)2等物質(zhì)。
(二)影響顆粒污泥形成因素
1、堿度
一般認(rèn)為,進(jìn)水水質(zhì)中堿度通常應(yīng)在1000mg/L(以CaCO3計)左右,而對于以碳水化合物為主的廢水,進(jìn)水堿度:COD >1:3是必要的。有學(xué)者研究表明,在顆粒污泥培養(yǎng)初期,控制出水堿度在1000mg/L(以CaCO3計)以上能成功培養(yǎng)出顆粒污泥。在顆粒污泥成熟后,對進(jìn)水的堿度要求并不高。這對降低處理成本具有積極意義。
2、微量元素及惰性顆粒
微量元素對微生物良好的生長也有重要作用。其中Fe,Co,Ni,Zn等對提高污泥活性,促進(jìn)顆粒污泥形成是有益的。
此外,惰性顆粒作為菌體附著的核,對顆粒化起著積極的作用。另外,有研究表明,投加活性炭可大大縮短污泥顆?;臅r間;在投加活性炭后顆粒污泥的粒徑大,并使反應(yīng)器運行更加穩(wěn)定。
3、SO42-
關(guān)于SO42-對顆粒污泥的形成目前尚在討論中。據(jù)Sam-Soon的胞外多聚物假說,局部氫的高分壓是誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生胞外多聚物從而與細(xì)菌表面之間的相互作用,通過帶電基團(tuán)的靜電吸引及物理接觸等架橋作用,構(gòu)成一種包含多種組分的生物絮體,從而形成顆粒污泥的必要條件,而有硫酸鹽存在時,由于硫酸鹽還原菌對氫的快速利用,使反應(yīng)器無法建立高的氫分壓,從而不利于形成顆粒污泥。但有些國內(nèi)外外學(xué)者發(fā)現(xiàn)處理含高硫酸鹽廢水時,會有非常薄的絲狀體產(chǎn)生,它可作為產(chǎn)甲烷絲菌附著的原始核,從此開始顆粒的形成;硫酸鹽還原產(chǎn)生的硫化物與一些金屬離子結(jié)合形成不溶性顆粒,可能成為顆粒污泥生長的二次核。
4、接種污泥及接種量
一般來說,對接種污泥無特殊要求,但接種污泥的不同對形成顆粒污泥的快慢有直接影響。因此,保證污泥的沉降性能好、厭氧微生物種類豐富、活性高,對加快顆粒污泥的形成是十分有利的。
對接種污泥的量,有學(xué)者研究認(rèn)為,厭氧污泥接種量為11.5kgVSS/m3(按反應(yīng)區(qū)容積計算)左右時,對于迅速培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥是合適的。
5、啟動方式
采用低濃度進(jìn)水,結(jié)合逐步提高水力負(fù)荷的啟動方式有利于污泥顆?;?。這是因為低濃度進(jìn)水可以有效避免抑制性生化物質(zhì)的過度積累,同時較高的水力負(fù)荷可加強(qiáng)水力篩分作用。
6、水力負(fù)荷
這是最重要的一條,需要循序漸進(jìn)。水力負(fù)荷太低,會導(dǎo)致大量分散污泥過度生長,從而影響污泥的沉降性能,甚至?xí)?dǎo)致污泥膨脹。但水力負(fù)荷過大,會對顆粒污泥造成剪切并會剝落未聚集細(xì)胞體的胞外多糖粘滯層而阻礙粘附聚集。因此,在啟動初期,應(yīng)采用較小的水力負(fù)荷(0.05-0.1m3/㎡ ?h)使絮體污泥能夠相互粘結(jié),向集團(tuán)化生長,有利于形成顆粒污泥的初生體。當(dāng)出現(xiàn)一定量的污泥后,提高水力負(fù)荷至0.25 m3/㎡?h以上,可以沖走部分絮體污泥,使密度較大的顆粒污泥沉降到反應(yīng)器底部,形成顆粒污泥層。為了盡快實現(xiàn)污泥顆?;阉ω?fù)荷提高到0.6m3/㎡?h時,可以沖走大部分的絮體污泥。但是,提高水力負(fù)荷不能過快,否則大量絮體污泥的過早淘汰會導(dǎo)致污泥負(fù)荷過高,影響反應(yīng)器的穩(wěn)定運行。