本發(fā)明屬于污水脫氮除磷，具體涉及一種生物炭強化污泥中微生物種群豐度及污水脫氮除磷的方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的污水處理工藝存在占地面積大、出水效果低、產(chǎn)泥量大等問題，已不能滿足當(dāng)前社會發(fā)展的需要，推廣更高效，更節(jié)能的污水處理工藝大勢所趨，好氧顆粒污泥工藝因其出水效果佳、占地面積小、利于泥水分離、同步脫氮除磷、排出污泥量少等優(yōu)點，備受關(guān)注，被譽為21世紀(jì)最有前途的生物污水處理工藝，然而，該工藝過長的造粒時間、顆粒穩(wěn)定性差及機理不清晰限制了它的進一步發(fā)展，若能改變其造粒時間長、穩(wěn)定性差的技術(shù)瓶頸，將會大大地推動該技術(shù)的實際應(yīng)用，由于載體本身的特性會對微生物的生理生化活動產(chǎn)生不同的影響，不同載體與對污泥好氧顆粒化過程的促進作用也不同，為此，提出一種生物炭強化污泥中微生物種群豐度及污水脫氮除磷的方法。

2、為了深入探究添加污泥基生物炭載體對好氧顆粒污泥造粒及污染物去除效果的影響，本發(fā)明以城市污水處理廠剩余微波熱解產(chǎn)生的生物炭粉末為載體內(nèi)核，分別比較了投加cao-污泥生物炭粉末(r4)、fe2o3-污泥生物炭粉末(r5)2種污泥載體的sbr反應(yīng)器造粒過程中污泥的性質(zhì)及水處理能力的變化情況，并與前期研究中的未添加載體材料(r1)、殼聚糖(r2)、沸石粉(r3)反應(yīng)器的運行結(jié)果進行對比分析，通過分析不同載體在污泥好氧造粒過程中的表現(xiàn)(污泥變化情況、污水處理效果、微生物胞外聚合物分泌變化)及其成熟好氧顆粒污泥的表現(xiàn)(周期內(nèi)污染物降解規(guī)律、顆粒形貌、群落結(jié)構(gòu))，深入探究和揭示不同載體本身的特性對好氧顆粒污泥造粒過程中產(chǎn)生不同的影響，對不同類型載體的優(yōu)勢和劣勢進行評估，篩選出適用于好氧顆粒污泥工藝快速啟動和顆粒成型長期穩(wěn)定的載體，探索污泥基生物炭應(yīng)用于污水處理的新途徑，解析污泥造粒及其成型后載體與微生物的相互作用機理，為好氧顆粒污泥工藝的研發(fā)及推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐和理論基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種生物炭強化污泥中微生物種群豐度及污水脫氮除磷的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種生物炭強化污泥中微生物種群豐度及污水脫氮除磷的方法，其特征在于，包括進水、曝氣、沉淀、排水和靜置五個階段，還包括：

4、步驟一：進水階段，開啟進水泵，污水通過反應(yīng)器底部均勻布水器進入好氧顆粒污泥反應(yīng)器，進水流速由電磁閥門控制并通過流量計進行監(jiān)測，并保持較高流速，使反應(yīng)器內(nèi)升流式進水；

5、步驟二：曝氣階段，進水完畢，關(guān)閉進水泵，同時開啟鼓風(fēng)機空氣通過反應(yīng)器底部的微孔曝氣器進入反應(yīng)器，氣流速度通過轉(zhuǎn)子流量計實時監(jiān)測；

6、步驟三：沉淀階段，曝氣完成后，關(guān)閉曝氣機，污泥開始沉降；

7、步驟四：出水階段，開啟排水閥，進行排水；

8、步驟五：靜置階段，待排水閥上部的清水與少量污泥絮體排除后，之后從步驟一開始，重復(fù)運行。

9、由上可知，本發(fā)明以城市污水處理廠剩余微波熱解產(chǎn)生的生物炭粉末為載體內(nèi)核，分別比較了投加cao-污泥生物炭粉末(r4)、fe2o3-污泥生物炭粉末(r5)2種污泥載體的sbr反應(yīng)器造粒過程中污泥的性質(zhì)及水處理能力的變化情況，并與前期研究中的未添加載體材料(r1)、殼聚糖(r2)、沸石粉(r3)反應(yīng)器的運行結(jié)果進行對比分析，通過分析不同載體在污泥好氧造粒過程中的表現(xiàn)(污泥變化情況、污水處理效果、微生物胞外聚合物分泌變化)及其成熟好氧顆粒污泥的表現(xiàn)(周期內(nèi)污染物降解規(guī)律、顆粒形貌、群落結(jié)構(gòu))，深入探究和揭示不同載體本身的特性對好氧顆粒污泥造粒過程中產(chǎn)生不同的影響，對不同類型載體的優(yōu)勢和劣勢進行評估，篩選出適用于好氧顆粒污泥工藝快速啟動和顆粒成型長期穩(wěn)定的載體，探索污泥基生物炭應(yīng)用于污水處理的新途徑，解析污泥造粒及其成型后載體與微生物的相互作用機理，為好氧顆粒污泥工藝的研發(fā)及推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐和理論基礎(chǔ)。

10、優(yōu)選的，所述反應(yīng)器內(nèi)部升流式進水時間為5min。

11、優(yōu)選的，所述曝氣階段的曝氣時長為310min，且所述曝氣階段的曝氣時間逐漸增加為10min、12min、15min和17min。

12、優(yōu)選的，所述污泥馴化階段沉淀時間為20min，并隨著時間，使污泥馴化階段的沉淀時間逐漸降至15min、10min，8min和5min。

13、優(yōu)選的，所述排水閥采用50％的排水比，并在進水cod低于150mg/l時采用75％的排水比，所述排水流速由電磁閥門控制，所述排水時間為5min。

14、通過上述步驟之間的方案配合設(shè)置，利用進水、曝氣、沉淀、排水、靜置這五個階段對生物炭強化污泥中微生物種群豐度進行污水脫氮除磷的過程，具有如下好處：

15、在進水階段，污水被引入處理系統(tǒng)，此時，生物炭可以作為吸附劑，利用其高孔隙度和大比表面積的特性，吸附污水中的有機物、重金屬離子等污染物，為后續(xù)處理階段減輕負擔(dān)，同時生物炭的引入也為微生物提供了豐富的附著空間，有利于微生物種群的增長和豐度的提高；

16、在曝氣階段，通過向污水中通入空氣，為微生物提供充足的氧氣，促進微生物的代謝活動，生物炭的存在不僅增強了污泥的吸附能力，還為微生物提供了更好的生長環(huán)境，此外，生物炭表面的功能團能夠與污水中的有機物發(fā)生氧化反應(yīng)，加速有機物的降解過程，這有助于提高污水脫氮除磷的效率，因為氮和磷的去除往往與有機物的降解密切相關(guān)；

17、在沉淀階段，污泥和水分離，污水中的懸浮物、膠體等雜質(zhì)在重力作用下沉降到底部，生物炭的引入有助于改善污泥的沉降性能，使污泥更加緊實，易于分離，同時，生物炭還能吸附部分溶解性有機物和無機物，進一步凈化水質(zhì)；

18、排水階段是將處理后的清水排出系統(tǒng)，此時，生物炭的吸附作用已經(jīng)去除了大部分污染物，使得排出的水質(zhì)得到顯著提升，此外，生物炭還能促進微生物對氮、磷等營養(yǎng)元素的吸收和利用，從而減少這些元素在污水中的殘留量；

19、在靜置階段，系統(tǒng)處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，有利于微生物的進一步生長和繁殖，生物炭的存在為微生物提供了穩(wěn)定的附著基質(zhì)，有利于微生物種群豐度的持續(xù)提高，同時，靜置階段還有助于生物炭與污水中的污染物充分接觸和反應(yīng)，進一步提高脫氮除磷的效率。

20、綜上所述，生物炭的引入增強了污泥的吸附能力和微生物的代謝活性，有助于加速氮、磷等污染物的去除過程；通過吸附、氧化和生物降解等多種作用機制，生物炭能夠顯著降低污水中的有機物、重金屬離子等污染物的濃度，提高出水水質(zhì)；生物炭為微生物提供了豐富的附著空間和生長環(huán)境，有利于微生物種群的增長和豐度的提高；生物炭的再生性能好，可以重復(fù)使用，降低了長期運行成本，同時生物炭的引入還可能減少化學(xué)藥劑的使用量，進一步節(jié)約成本。

21、優(yōu)選的，所述靜置階段的靜置時間為20min。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明以城市污水處理廠剩余微波熱解產(chǎn)生的生物炭粉末為載體內(nèi)核，分別比較了投加cao-污泥生物炭粉末(r4)、fe2o3-污泥生物炭粉末(r5)2種污泥載體的sbr反應(yīng)器造粒過程中污泥的性質(zhì)及水處理能力的變化情況，并與前期研究中的未添加載體材料(r1)、殼聚糖(r2)、沸石粉(r3)反應(yīng)器的運行結(jié)果進行對比分析，通過分析不同載體在污泥好氧造粒過程中的表現(xiàn)(污泥變化情況、污水處理效果、微生物胞外聚合物分泌變化)及其成熟好氧顆粒污泥的表現(xiàn)(周期內(nèi)污染物降解規(guī)律、顆粒形貌、群落結(jié)構(gòu))，深入探究和揭示不同載體本身的特性對好氧顆粒污泥造粒過程中產(chǎn)生不同的影響，對不同類型載體的優(yōu)勢和劣勢進行評估，篩選出適用于好氧顆粒污泥工藝快速啟動和顆粒成型長期穩(wěn)定的載體，探索污泥基生物炭應(yīng)用于污水處理的新途徑，解析污泥造粒及其成型后載體與微生物的相互作用機理，為好氧顆粒污泥工藝的研發(fā)及推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐和理論基礎(chǔ)；

24、生物炭的引入增強了污泥的吸附能力和微生物的代謝活性，有助于加速氮、磷等污染物的去除過程；通過吸附、氧化和生物降解等多種作用機制，生物炭能夠顯著降低污水中的有機物、重金屬離子等污染物的濃度，提高出水水質(zhì)；生物炭為微生物提供了豐富的附著空間和生長環(huán)境，有利于微生物種群的增長和豐度的提高；生物炭的再生性能好，可以重復(fù)使用，降低了長期運行成本，同時生物炭的引入還可能減少化學(xué)藥劑的使用量，進一步節(jié)約成本。