一种利用改性凹凸棒培养好氧硝化颗粒污泥的方法技术

一种利用改性凹凸棒培养好氧硝化颗粒污泥的方法，属于废水生物处理技术领域。将粉碎的凹凸棒土经硫酸处理，备用；用改性凹凸棒培养好氧硝化颗粒污泥：将城市污水处理厂好氧池的活性污泥作为种泥装入SBR中，反应器启动初期向SBR中一次性投加颗粒改性凹凸棒，使改性凹凸棒占SBR有效体积的1%，容积交换率为50％-60%，维持水温在25℃；SBR反应器的运行方式为：进水—曝气—沉淀—排水，进行周期运行。此发明专利技术用于好氧硝化颗粒污泥的培养和驯化，短期内达到满意的效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于废水生物处理
。将粉碎的凹凸棒土经硫酸处理，备用；用改性凹凸棒培养好氧硝化颗粒污泥：将城市污水处理厂好氧池的活性污泥作为种泥装入SBR中，反应器启动初期向SBR中一次性投加颗粒改性凹凸棒，使改性凹凸棒占SBR有效体积的1%，容积交换率为50％-60%，维持水温在25℃；SBR反应器的运行方式为：进水—曝气—沉淀—排水，进行周期运行。此专利技术用于好氧硝化颗粒污泥的培养和驯化，短期内达到满意的效果。【专利说明】
本专利技术属于废水生物处理
,设计一种在SBR反应器中投加改性凹凸棒载体快速培养具有脱氮功能的好氧硝化颗粒污泥。
技术介绍
好氧颗粒污泥的研究始于20世纪90年代初，由Mishima和Shin等利用纯氧曝气，成功培养处好氧颗粒污泥。近年来，好氧颗粒污泥作为一种在活性污泥法基础上发展起来的新兴的废水处理工艺，能够较好克服活性污泥工艺中存在的以上这些问题，因此已引起了国内外广泛的关注和重视。好氧颗粒污泥的优势主要表现为:( 1)提高了反应器中的生物浓度在一般情况下，活性污泥结构松散，反应器中难以获得高浓度生物量。而颗粒化的污泥则可以解决这个问题。(2)提高了污泥的沉降性能颗粒污泥具有很好的沉降性能，从而可以大大减小沉淀池体积或省去额外的沉淀系统装置。另外，系统中需要保持较高的微生物浓度，而良好的沉降性能使得污泥较易与液体分离并持留在反应器中，从而保证了较长的污泥停留时间。 (3)提高了质量传递的速率。颗粒污泥的比表面积非常大，有利于反应器中基质的传递，从而有利于提高生物反应的速率。(4)便于去除反应器中老化生物膜与剩余污泥对于颗粒化的污泥，可通过水利条件的调整，利用合适的水流剪切力和颗粒碰撞作用，清除悬浮载体上的老化生物膜，从而保证反应器高效稳定的运行。好氧颗粒污泥是通过微生物自凝聚作用形成的具有球形规则的颗粒状微生物聚合体。在这种微生物自身絮凝增值的好氧颗粒化过程中，众多微生物被胞外多聚物包裹于丝状菌形成的网络框架内，由于在各种微生物间存在有较强的代谢互补性，因而能够实现复杂有机物的降解，承受较高有机负荷、耐受有毒物质等特点。但是目前对于好氧颗粒污泥的研究大多局限于实验阶段，较少用于工程实用，其具体原因是培养周期漫长，颗粒成熟一般为两个月左右，且成熟颗粒在长期运行过程中易发生解体，这限制大大限制了好氧颗粒污泥的推广和产业化。目前厌氧颗粒污泥的形成是由内核引导，类似晶体生长过程，逐步颗粒化的学术观点已达成共识，但是好氧颗粒的形成机制仍存在争议。晶核假说认为污泥颗粒化类似于结晶过程，在晶核基础上微生物不断富集，最后形成颗粒污泥。晶核一般来源于反应器运行过程中产生的无机盐沉淀或者惰性有机物。晶核假说是目前大多数学者认同的观点。利用人为投加外部载体实现好氧颗粒污泥的快速培养是目前一种有效解决方法。凹凸棒石又名坡缕石或坡缕缟石，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。1862年萨夫钦科发现于苏联乌拉尔，1913年，费父斯曼根据所发现的矿区把它命名为Palygorskite0后来在美国佐治亚洲的Attapulgus地区和法国的莫尔摩隆地区的漂白土中也发现了该种矿物，并由第拉白连特1935年采用Attapulgite之名。1976年，中国学者许冀泉根据凹凸堡之音同时兼顾该矿的晶体结构特征，译成“凹凸棒石”，近年来在国内传用。八十年代初，在中国江苏省盱眙地区首次发现凹凸棒石粘土矿，其晶体形状为棒状、纤维状、针状，长0.5-5微米，宽0.05-0.15微米，为2:1型粘土矿物，即两层硅氧四面体，一层铝氧八面体，其分子式为:Mg5Si80M (HO)2 (OH2)4-H2O0凹凸棒土的基本结构分为3个层次:基本结构单元为棒状或纤维状，单晶体，棒晶的直径为0.01ym数量级，长度可达0.1-1ym;由单晶平行聚集而成的棒晶束；由晶束(包括棒晶)相互聚集堆砌而形成的各种聚集体，粒径通常为0.01-0.1mm数量级。凹凸棒土在含水的情况下具有高度的可塑性，在高温和盐水中稳定性好，密度较小，一般为2.05-2.30g/cm3，莫氏硬度为2_3，当加热到700至800°C，其硬度>5。凹凸棒粘土具有独特的链层状晶体结构，该结构赋予了凹凸棒土许多独特的物理化学性质。主要包括吸附性、载体性、催化性、可塑性和流变性等。凹凸棒土具有特殊的孔道结构、界面性质以及较大的比表面积，使其成为一种理想的催化剂载体，可直接或通过适当表面改性处理后用于固载催化剂。凹凸棒土原矿石均含有大量的杂质，如蒙脱石、伊利石和碳酸盐等，杂质的存在影响凹凸土的使用性能，需要经过改性处理才能提高凹凸土的使用效果以及达到各种使用目的，才能作为高档次的载体材料被使用。对凹凸土进行改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性质或者改进粒子对聚合物的结合性能。通过改性来改善和提高凹凸棒土的性能是凹凸棒土深加工研究的重点方向之一。目前较常用的处理凹凸棒土的方法主要包括无机改性和有机改性。无机改性主要包括高温活化和酸活化；有机改性存在两种不同的理论:一种认为通过有机改性剂与凹凸棒土之间形成的化学键或两者之间的其他相互作用力实现凹凸棒土的有机改性，另一种有的研究者认为凹凸棒土可通过适当的有机阳离子改性。高温热改性:凹凸土晶体结构属2:1型粘土矿物，硅氧四面体夹I层镁铝氧八面体，属层链状结构，四面体条带间形成的与链平行的通道被水分子填充，在加热时能脱除晶体结构中不同状态水，内部结构变得疏松多孔，从而增加比表面积，增强吸附力。天然凹凸土的比表面积约为140-210m2/g，经高温焙烧，比表面积能够显著增加，甚至达到300m2/g以上。在一定温度范围内，凹凸土的比表面积随着焙烧温度的增加而增加，当温度升高到一定程度，如焙烧超过600°C时，比表面积就会出现下降趋势，这可能是因为温度过高，凹凸土失去部分结构水或羟基脱出引起孔洞塌陷、纤维束堆积，针状纤维束紧密烧结在一起，孔隙容积和比表面积减小，致使吸附能力减弱。硫酸改性:凹凸棒土经酸浸泡后的凹土内部四面体与八面体结构部分溶解，未溶解的八面体结构的支撑作用，使孔数目增加，比表面积增大。同时凹凸棒土的孔道中常含有碳酸盐等杂质，酸化处理一方面可除去分布于凹凸棒土孔道中的杂质，使孔道疏通；另一方面，由于凹凸棒土的阳离子可交换性，半径较小的H+能置换出凹凸棒石层间部分K+、Na+、Ca2+和Mg2+等离子，增大 孔容积。多方面因素使得改性后凹土的吸附性、脱色性等多方面性能得到提高。一般来说，酸改性凹凸棒土比表面积随着酸含量的增加、改性时间的增长而增大。但是如果酸浓度过大，凹凸棒土中八面体阳离子近乎于完全溶解时，四面体结构失去支撑引起结构塌陷，会引起比表面积下降。有研究认为，凹凸棒土的结构不仅与酸处理的浓度有关，而且与酸处理时间有关，酸改性凹凸棒土的比表面积与酸处理时间呈正相关，但是，酸处理时间过长会引起四面体-八面体-四面体结构的坍塌，Barrios等认为原因是酸浓度过高使凹凸棒土新产生的孔隙被杂质所封闭，导致比表面积减小，呈现了凹凸棒粘土八面体阳离子局部酸溶和结构改变。凹凸棒土改性是为了满足不同的生产需求，应考虑实际成本等问题，根据不同的要求确定酸含量和改性时间，以期达到最大经济效益本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用改性凹凸棒培养好氧硝化颗粒污泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）预处理：将红色块状凹凸棒原土破碎并粉碎，粉碎后置于干燥密闭容器中保存，备用；（2）将上述预处理凹凸棒土样按照50‑100g/1000mL范围的固液比与1‑3mol/L的硫酸溶液混合，室温下用搅拌20min，静置，过滤，用蒸馏水水洗至pH呈中性，放入恒温鼓风干燥箱105℃烘干，研磨过40目标准筛对改性凹凸棒进行筛选，选取粒径范围在0.4‑0.5mm的改性凹凸棒，在360℃烧2h，置于干燥密闭容器中保存，备用；（3）用改性凹凸棒培养好氧硝化颗粒污泥：将城市污水处理厂好氧池的活性污泥作为种泥装入SBR中，反应器启动初期向SBR中一次性投加颗粒改性凹凸棒，使改性凹凸棒占SBR有效体积的1%，容积交换率为50％‑60%，维持水温在25℃；SBR反应器的运行方式为：进水—曝气—沉淀—排水，进行周期运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，张彦灼，陈光辉，卞伟，丁岩，张美雪，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11