一种投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法，该方法包括以下步骤：（1）在AGSBR反应器中接种二沉池回流污泥；（2）常温下运行AGSBR反应器，每个运行周期包括进水、厌氧搅拌、曝气、沉淀、排水和闲置；（3）在厌氧搅拌阶段投加四氧化三铁磁性纳米颗粒；（4）当颗粒污泥初步形成时停止调整沉降时间；（5）定期对污泥进行镜检。该系统包括进液管、AGSBR反应器、曝气单元、加药单元、出液管和控制单元，进液管和出液管分别与AGSBR反应器的进液口和排液口连接，曝气单元的微孔曝气头设置在AGSBR反应器内。本发明专利技术以市政污水为底物，通过投加四氧化三铁磁性纳米颗粒，使其作为颗粒形成的诱导晶核，成功缩短好氧颗粒污泥的形成时间。成功缩短好氧颗粒污泥的形成时间。成功缩短好氧颗粒污泥的形成时间。
【技术实现步骤摘要】
一种投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法
[0001]本专利技术涉及一种通过投加四氧化三铁磁性纳米颗粒培养好氧颗粒污泥的方法，尤其适用于使用市政污水培养好氧颗粒污泥，属于污水生物处理
技术介绍
[0002]传统的活性污泥工艺是目前污水处理厂生物脱氮除磷的主要工艺形式，存在处理效率低，耗能大等问题。在“碳达峰”“碳中和”的大背景下亟待探索高效节能的污水处理新工艺。
[0003]污水处理系统内微生物聚集的形式主要有絮状污泥、生物膜和颗粒污泥。好氧颗粒污泥是一种特殊的生物膜结构，由微生物自凝聚形成，具有表面光滑、密度大、沉降性能好、生物量大、抗冲击负荷能力强以及能够实现同步脱氮除磷等优点，因而受到研究人员的广泛关注。1991年Mishima和Nakamura利用纯氧曝气，首次在UASB反应器中观察到好氧颗粒污泥；1997年Markvan Loosdrecht等通过合成废水，首次在序批式反应器中成功培养出好氧颗粒污泥；2003年在荷兰Ede首次进行了好氧颗粒污泥的中试研究。好氧颗粒污泥技术的应用关键是颗粒污泥的快速培养和稳定运行，但由于市政污水基质浓度较低，用其作为底物培养颗粒污泥存在启动时间过长的问题，制约好氧颗粒污泥技术的推广应用。
[0004]好氧颗粒污泥的形成是一个复杂过程，受到选择压力、有机负载率、水力停留时间等因素影响。好氧颗粒污泥的形成机理尚不明确，有研究人员提出了晶核假说，认为颗粒污泥的形成类似于结晶的过程，污泥首先附着在反应器内的微小惰性物质表面，进而逐渐生长，形成了颗粒污泥。投加适量的固体物质(如活性炭)可有助于加快好氧颗粒污泥的形成。
[0005]作为大多数微生物酶反应的活性中心，铁元素对微生物的生长代谢极其重要。四氧化三铁磁性纳米颗粒具有良好的铁磁效应和较高的生物相容性，常被用于废水处理。CN102849849A公开一种基于磁性纳米材料强化活性污泥对城市生活污水处理的方法，该方法以FeCl3和柠檬酸钠为反应底物，密封在500mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于200℃条件下加热10h，制备磁性铁氧化物；之后将磁性氧化铁纳米材料加入到处理城市生活污水的活性污泥系统中，磁性氧化铁纳米材料加入量为0.05
‑
1.0g/(L
·
周)，在室温及水力停留时间为4～12小时的条件下充分曝气混合完全，使反应器中的活性污泥与污染物充分反应；实验结果表明污水中加入磁性纳米材料颗粒，可有效增加污染物的处理效率，同时活性污泥微生物活性得到明显提高。该方法中磁性氧化铁纳米材料制备复杂，且仅用于提高污泥微生物活性，不涉及用于缩短污泥颗粒化时间及提高颗粒污泥稳定性的研究。
[0006]目前亟需一种在常温条件下能够快速培养好氧颗粒污泥、维持颗粒污泥长期稳定的工艺。
技术实现思路
[0007]本专利技术针对现有技术存在的好氧颗粒污泥培养时间长的问题，提供一种投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法。该方法通过投加四氧化三铁磁性纳米颗粒，
辅以逐步缩短污泥沉降时间，在常温条件下快速培养好氧颗粒污泥，可以缩短污泥颗粒化的时间，增强颗粒污泥的稳定性。
[0008]本专利技术投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法，包括以下步骤：
[0009](1)在AGSBR反应器中接种二沉池回流污泥，使AGSBR反应器中污泥浓度达到3500～4000mg/L；
[0010](2)常温下运行AGSBR反应器：
[0011]常温条件下污水进入AGSBR反应器内，进水水质为：氨氮浓度为32～77mg/L，磷酸盐浓度为1.1～9.2mg/L，化学需氧量(COD)浓度为275～687mg/L，pH为7.0～8.5；
[0012]采用序批式运行方式，每个运行周期包括进水、厌氧搅拌、曝气、沉淀、排水和闲置六个阶段；
[0013](3)在厌氧搅拌阶段投加四氧化三铁磁性纳米颗粒：
[0014]①
配制四氧化三铁磁性纳米颗粒母液：在超纯水中投加四氧化三铁磁性纳米颗粒，震荡，配制成四氧化三铁磁性纳米颗粒母液(母液现用现配)；
[0015]②
在厌氧搅拌阶段，向AGSBR反应器中直接投加四氧化三铁磁性纳米颗粒母液，使反应器内四氧化三铁磁性纳米颗粒的浓度达到0～100mg/L。
[0016](4)观察污泥的沉降情况，不断地缩短污泥的沉降时间，当颗粒污泥初步形成时停止调整沉降时间；
[0017](5)定期对污泥进行镜检，并检测AGSBR反应器内颗粒污泥的粒径分布情况；当大于0.2mm的颗粒污泥的比例达到70％以上时认为好氧颗粒污泥系统启动完成。
[0018]所述步骤(2)中六个阶段的运行时间为：进水2～5分钟，进水流量为0.3～1.5L/min；厌氧搅拌30～60分钟，转速为180～250r/min；曝气180～210分钟，曝气量为2～4L/min；沉降时间为20～5分钟；排水时间5分钟；排水比50％，闲置时间为123～75分钟。
[0019]所述步骤(3)
①
中四氧化三铁磁性纳米颗粒的粒径为20～30nm。
[0020]所述步骤(3)
①
中配制的四氧化三铁母液的浓度为5g/L。
[0021]所述步骤(3)
①
中的震荡是指用功率为100W的超声破碎仪进行超声震荡，震荡时间为1～1.5h。
[0022]所述步骤(3)
②
中投加四氧化三铁磁性纳米颗粒母液是指每隔10天向AGSBR反应器中投加四氧化三铁磁性纳米颗粒母液，每次投加浓度均为0～100mg/L。
[0023]实现上述方法的投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的系统，采用以下技术方案：
[0024]该系统，包括进液桶、进液管、AGSBR反应器、曝气单元、加药单元、出液管、出液桶和控制单元；AGSBR反应器内设置有搅拌器，侧面开设有取样口和排液口；进液桶经进液管与AGSBR反应器的进液口连接，进液管上连接进液泵，以向AGSBR反应器进水；出液管与AGSBR反应器的排液口连接，出液管上设置有电控阀，以向出液桶排水；加药单元与AGSBR反应器的进液口连接，各电动部件均与控制单元连接。
[0025]所述曝气单元，包括微孔曝气头、空气压缩泵和气体流量计，微孔曝气头设置在AGSBR反应器内，通过连接管与空气压缩泵连接，连接管上设置气体流量计。
[0026]所述加药单元，包括依次连接的控制阀、四氧化三铁磁性纳米颗粒母液加药管、计量泵和四氧化三铁磁性纳米颗粒母液加药桶。打开控制阀，启动计量泵，使四氧化三铁磁性
纳米颗粒母液加药桶中的四氧化三铁磁性纳米颗粒母液经加药管由进液口进入AGSBR反应器中。
[0027]所述控制单元，包括多参数测量仪和时间控制器，时间控制器与进液泵、搅拌器、曝气单元中的压缩空气泵、电控阀以及加药单元中的控制阀和计量泵相连，多参数测量仪设置在AGSBR反应器中。时间控制器用于控制各电动部件的运本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法，其特征是，包括以下步骤：(1)在AGSBR反应器中接种二沉池回流污泥，使AGSBR反应器中污泥浓度达到3500～4000mg/L；(2)常温下运行AGSBR反应器：常温条件下污水进入AGSBR反应器内，进水水质为：氨氮浓度为32～77mg/L，磷酸盐浓度为1.1～9.2mg/L，化学需氧量(COD)浓度为275～687mg/L，pH为7.0～8.5；采用序批式运行方式，每个运行周期包括进水、厌氧搅拌、曝气、沉淀、排水和闲置六个阶段；(3)在厌氧搅拌阶段投加四氧化三铁磁性纳米颗粒：
①
配制四氧化三铁磁性纳米颗粒母液：在超纯水中投加四氧化三铁磁性纳米颗粒，震荡，配制成四氧化三铁磁性纳米颗粒母液；
②
在厌氧搅拌阶段，向AGSBR反应器中直接投加四氧化三铁磁性纳米颗粒母液，使反应器内四氧化三铁磁性纳米颗粒的浓度达到0～100mg/L。(4)观察污泥的沉降情况，不断地缩短污泥的沉降时间，当颗粒污泥初步形成时停止调整沉降时间；(5)定期对污泥进行镜检，并检测AGSBR反应器内颗粒污泥的粒径分布情况；当大于0.2mm的颗粒污泥的比例达到70％以上时认为好氧颗粒污泥系统启动完成。2.根据权利要求1所述的投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法，其特征是，所述步骤(2)中六个阶段的运行时间为：进水2～5分钟，进水流量为0.3～1.5L/min；厌氧搅拌30～60分钟，转速为180～250r/min；曝气180～210分钟，曝气量为2～4L/min；沉降时间为20～5分钟；排水时间5分钟；排水比50％，闲置时间为123～75分钟。3.根据权利要求1所述的投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法，其特征是，所述步骤(3)
①
中四氧化三铁磁性纳米颗粒的粒径为20～30nm。4.根据权利要求1所述的投加四氧化三铁磁性纳米颗粒强化污泥颗粒化的方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘凯玲，李耀先，邱晨，刘璞晗，程丽华，毕学军，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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