一种利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法技术

一种利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法，包括以下步骤：(1)制备磁性低膨胀蛭石：

【技术实现步骤摘要】
一种利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于强化好氧污泥颗粒化以提高颗粒结构稳定性的方法，涉及污水处理中的好氧污泥颗粒化


技术介绍

[0002]好氧颗粒污泥是一种在选择压力、胞外聚合物等因素影响下自聚集形成的特殊生物膜。与活性污泥等传统工艺相比，其具有沉降性能优异、生物量丰富、污染物去除效率高以及环境适应能力强等优点。颗粒内部呈特殊层状结构，为各类微生物的富集提供适宜生境，在实现碳、氮、磷等污染物同步去除的同时可有效减少占地面积和运行能耗，对于污水处理节能降耗具有重要意义，应用前景广阔。
[0003]然而，好氧颗粒污泥的培养受外界条件影响较大，低负荷、低水利剪切等不利条件下颗粒化过程缓慢。此外，受传质限制影响，颗粒内部基质梯度较大，易出现丝状菌膨胀，且长期运行过程中核心部位微生物因无法获得充足的营养基质而溶胞，容易引起骨架结构崩溃、颗粒解体、污泥流失，严重制约了该技术的发展和应用。
[0004]为解决以上问题，研究者们开发了一系列方法以促进污泥颗粒化、提高颗粒结构稳定性，其中外源投加晶核是常用的方法之一，具体晶核材料包括颗粒活性炭、聚氨酯、粉煤灰、硅藻土等。但上述材料通常比重较高，容易在反应器内部堆积形成死区，而提高曝气强度及添加机械搅拌等手段虽能提高材料的分散度，但会导致运行能耗的增加，且部分晶核材料的流失还会导致二次污染。
[0005]因此，开发一种利用轻质、易分散、可回收的晶核材料强化好氧污泥颗粒化的方法，是本领域亟待解决的问题之一。/>
技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有投加晶核以强化好氧污泥颗粒化的技术所存在的问题，提供一种利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法，旨在通过添加轻质、易分散、可回收的磁性低膨胀蛭石，促进污泥聚集、抑制丝状菌增殖，解决好氧颗粒污泥培养周期长、长期运行稳定性差的问题。
[0007]本专利技术利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法，包括以下步骤：
[0008](1)制备磁性低膨胀蛭石：
[0009]①
生蛭石预处理：将生蛭石研磨后超声清洗处理，再用去离子水清洗，烘干；
[0010]②
制备低膨胀蛭石，选择以下A或B所述方法：
[0011]A.将预处理后的生蛭石按固液质量比1:5
‑
1:15的比例在过氧化氢溶液中充分浸泡至蛭石体积不再发生变化为止，过滤后取出蛭石浸泡在去离子水中清洗，弃掉上清液后烘干，得到低膨胀蛭石；
[0012]B.将预处理后的生蛭石使用微波加热，将加热后的蛭石用离子水浸泡清洗，弃掉上清液后烘干，得到低膨胀蛭石；
[0013]③
对低膨胀蛭石进行磁改性：
[0014]将制备的低膨胀蛭石按固液质量比1:50
‑
1:200的比例投加在Fe
3+
溶液中，充分分散后按摩尔比n(Fe
3+
):n(Fe
2+
)＝1:1
‑
2:1的比例投加Fe
2+
，然后在70℃恒温水浴锅中搅拌0.5小时，调节pH至10(通过缓慢滴加浓氨水)，在70℃条件下继续搅拌1小时；将混合液中过滤出的固体物清洗至中性，烘干后筛分，得到磁性低膨胀蛭石；
[0015](2)在反应器中接种活性污泥，以生活污水或工业废水为基质，培养好氧颗粒污泥，运行过程中根据污泥物化特性调整反应器运行参数；
[0016](3)在步骤(2)的运行过程中一次性或周期性投加步骤(1)中所制备的磁性低膨胀蛭石，回收运行过程中随出水流失的磁性低膨胀蛭石(采用磁选法)，重新投加至反应器中，直至颗粒成熟。
[0017]所述步骤(1)
①
中研磨后生蛭石的粒径为20
‑
100μm。
[0018]所述步骤(1)
②
中得到低膨胀蛭石的膨胀倍数为5
‑
10倍。
[0019]所述步骤(1)
②
A中过氧化氢溶液的体积分数为10％
‑
25％。
[0020]所述步骤(1)
②
B中微波加热使用的微波功率为500
‑
800W，加热时间为0.5
‑
2分钟。
[0021]所述步骤(1)
③
的Fe
3+
溶液中Fe
3+
的浓度为0.075
‑
0.125mol/L。
[0022]所述步骤(3)中投加的磁性低膨胀蛭石的粒径为50
‑
250μm，过大过小都不宜作为颗粒污泥的晶核。
[0023]所述步骤(2)中反应器内接种活性污泥的浓度为2
‑
6g/L。
[0024]所述步骤(2)中的反应器为序批式反应器，运行周期为3
‑
6小时，运行温度为10
‑
25℃，采用进水(搅拌)、曝气、沉淀、排水(闲置)模式运行，控制表观气速≥0.3cm/s以提供必要的溶解氧和水力剪切力，根据排水高度逐步调整沉淀时间以筛选沉淀速度≥15m/h的污泥。
[0025]所述步骤(3)中一次性投加的磁性低膨胀蛭石量为1
‑
3g/L。
[0026]所述步骤(3)中周期性投加的磁性低膨胀蛭石量为0.01
‑
0.1g/L，投加周期为每1
‑
7天一次。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：
[0028](1)本专利技术所采用的原材料为天然蛭石，取材方便、存储量大、制备方法简单且易于回收，不存在二次污染风险。
[0029](2)本专利技术所制备的磁性低膨胀蛭石比表面积大、表面带正电荷且具有微磁场，能够有效促进微生物聚集、调控微生物群落结构、避免丝状菌过量增殖。
[0030](3)本专利技术利用磁性低膨胀蛭石作为晶核可有效促进好氧颗粒污泥的形成，污泥颗粒化时间较传统培养方式可缩短30％以上。
[0031](4)本专利技术利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化可有效提高颗粒的结构稳定性，成熟颗粒的机械强度是传统颗粒污泥的2倍以上，能够在长期低表观气速运行过程中保持稳定，可有效降低系统运行能耗。
附图说明
[0032]图1为本专利技术利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法的实施过程示意图。
[0033]图2是本专利技术中磁性低膨蛭石的微观结构扫描电镜图。
[0034]图3是本专利技术中磁性低膨胀蛭石强化下的颗粒宏观扫描电镜图。
[0035]图4是本专利技术中磁性低膨胀蛭石在颗粒内部的微观分布图扫描电镜图。
[0036]图5是反应器运行过程中颗粒污泥占比随时间变化规律示意图。
[0037]图6是磁性低膨胀蛭石强化颗粒与传统颗粒结构强度的对比图。
具体实施方式
[0038]以下通过具体的实施范例对本专利技术的上述内容作进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备磁性低膨胀蛭石：
①
生蛭石预处理：将生蛭石研磨后超声清洗处理，再用去离子水清洗，烘干；
②
制备低膨胀蛭石，选择以下A或B所述方法：A.将预处理后的生蛭石按固液质量比1:5
‑
1:15的比例在过氧化氢溶液中充分浸泡至蛭石体积不再发生变化为止，过滤取出的蛭石浸泡在去离子水中清洗，弃掉上清液后烘干，得到低膨胀蛭石；B.将预处理后的生蛭石使用微波加热，将加热后的蛭石用离子水浸泡清洗，弃掉上清液后烘干，得到低膨胀蛭石；
③
对低膨胀蛭石进行磁改性：将制备的低膨胀蛭石按固液质量比1:50
‑
1:200的比例投加在Fe
3+
溶液中，充分分散后按摩尔比n(Fe
3+
):n(Fe
2+
)＝1:1
‑
2:1的比例投加Fe
2+
，然后在70℃恒温水浴锅中搅拌0.5小时，调节pH至10，在70℃条件下继续搅拌1小时；将混合液中过滤出的固体物清洗至中性，烘干，得到磁性低膨胀蛭石；(2)在反应器中接种活性污泥，以生活污水或工业废水为基质，培养好氧颗粒污泥，运行过程中根据污泥物化特性调整反应器运行参数；(3)在步骤(2)的运行过程中一次性或周期性投加步骤(1)中所制备的磁性低膨胀蛭石，回收运行过程中随出水流失的磁性低膨胀蛭石，重新投加至反应器中，直至颗粒成熟。2.根据权利要求1所述的利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法，其特征在于，所述步骤(1)
①
中研磨后生蛭石的粒径为20
‑
100μm。3.根据权利要求1所述的利用磁性低膨胀蛭石强化好氧污泥颗粒化的方法，其特征在于，所述步骤(1)
②
中得到低膨胀蛭石的膨胀倍数为5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，高原，鞠鸿林，相雯涓，刘世昶，毕学军，黄书娟，周小琳，王晓东，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：