CN102372404B

CN102372404B - 一种生物强化处理污泥原位减量方法

Info

Publication number: CN102372404B
Application number: CN2011102941059A
Authority: CN
Inventors: 李明智; 梅荣武; 喻治平; 韦彦斐; 张刚; 王慧荣; 沈浙萍; 李欲如
Original assignee: Zhejiang Environmental Science Research and Design Institute
Current assignee: Zhejiang Environmental Science Research and Design Institute
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: CN102372404A

Abstract

本发明公开了一种生物强化处理污泥原位减量化方法。所述方法是在传统活性污泥生化处理***中，外加功能性菌剂强化有机质降解和后生动物强化捕食作用来优化生物群落结构，在污水处理过程中实现污泥原位减量化，污泥减量效果达到60-100%。所述功能性菌剂是专用于污泥减量、经定向筛选驯化培养获得的混合菌群，包括5类从土壤、活性污泥中筛选的特种菌株。所述后生动物是经实验室筛选获得的蠕虫类微型后生动物，经扩大培养用于活性污泥***生物强化捕食。通过本发明的生物强化处理方法，可以在不影响污水厂正常运行的情况下实施污泥原位减量化，具有投资省、运行费用低、见效快，运行稳定特点。对于一般污水生化处理***具有普遍适用性。

Description

一种生物强化处理污泥原位减量方法

技术领域

本发明涉及环境生物技术领域，尤其涉及一种生物强化处理污泥原位减量方法。

背景技术

活性污泥法污水生物处理工艺广泛应用于我国城市污水和工业废水处理，但其产生的大量剩余污泥的有效处置也成为一个非常棘手的问题。生物法强化处理污泥原位减量是一种低成本的污泥减量化技术，可从源头降低剩余污泥的产量，目前研究主要有两个方向：一是通过外加减量化功能菌剂强化有机质降解来达到污泥减量，二是利用后生动物强化捕食作用达到污泥减量。CN200810181192.5公开了一种通过投加特殊菌剂来控制并削减废水生物处理***污泥产量的方法，污泥削减量可达到10%-30%。CN200710144319.1公开了一种蠕虫附着型生物床装置用于城市污水污泥减量处理，克服了已有技术蠕虫附着量小、种群不稳定、工作能力低、抵抗水流冲击能力低的缺陷。CN200410009847.2公开了一种折流式寡毛类蠕虫污泥减量反应器用于污泥原位减量控制中寡毛类后生动物的生长控制。CN201010106923.7公开了一种具有可变曝气和蠕虫附着斜板的剩余污泥减量生物反应器，它涉及一种用于剩余污泥减量的生物反应器。解决了现有的剩余污泥减量装置存在氧气利用率低、曝气可调节性差、蠕虫易脱落、蠕虫种群的生长密度较低等问题。CN 200910152977.4公开了一种基于水蚯蚓摄食作用的接触式水蚯蚓污泥减量反应器，可用于处理污水处理厂产生的剩余污泥，实现污泥减量的目的。

从已公开的专利看：1.利用添加菌剂强化有机质降解的污泥原位减量技术，虽然操作简单、成本低，但效果不理想，市场应用价值不大；2. 目前主要利用寡毛类后生动物捕食作用进行的污泥减量技术，需要借助填料生长（需要添加附着型反应器），容易沉于池底，生长控制较难，出水氨氮、总磷超标，工艺管理控制要求较高，推广有难度。本发明采用筛选的适宜在活性污泥***生长的非寡毛类微型后生动物进行捕食，同时结合功能性菌剂强化有机质降解作用，可实现污水处理与污泥减量的一体化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种生物强化处理污泥原位减量方法。

生物强化处理污泥原位减量化方法是：将功能性菌剂强化有机物降解与后生动物捕食作用相结合，实现污水处理生化***中污泥原位减量化。

生物强化处理污泥原位减量化方法具体步骤如下：

1）将从土壤、活性污泥中筛选的5种功能性菌株分别在液体发酵罐内，采用普通细菌液体培养基单独培养1-2d；

2）将上面培养好的5种菌液等量混合接种到固体发酵罐内，接种量20-30%，固体培养基组分为：麸皮30-50%、玉米芯粉10-20%、豆粕5-15%、淀粉0.5-2%、尿素0.1-2%、谷氨酸钠0.5-2%、硫酸铵0.2-2%、KH₂PO₄ 0.1-0.8%，调节固体培养基中的水重量百分比为45-65%， pH值为 6.0-7.2，温度为28～38℃通风搅拌发酵24～48小时，真空干燥，制成总菌密度为10^8-14CFU/ml的固体菌剂；

3）将从污泥中筛选到的轮虫类微型后生动物，加入到活性污泥与营养液的混合液中进行扩大培养，定期补加营养液，培养7-20d，得到虫体密度为150-800条/ml的泥水混合液；

4)将步骤2) 制成的固体菌剂溶解在5-10倍量的无菌水中，曝气活化1-3d，用蠕动泵流加到生化***中，同时将步骤3)扩大培养后的轮虫类微型后生动物泥水混合液加到生化***进行强化捕食。

所述的普通细菌液体培养基为牛肉膏蛋白胨培养基、LB液体培养基或YPD培养基。

所述的营养液由碳、氮、磷、钾、钙、镁元素按100:1-10:0.5-3.5:0.5-2.5:1-5.5:0.1-1.5比例配制而成。

生物强化处理污泥原位减量化方法应用于活性污泥法、生物膜法污水生物处理工艺。

所述的污水为生活污水和经过预处理的工业废水。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

（1）将微型后生动物生长与菌剂强化技术相组合对剩余污泥进行消化，可在生化***内实现60-100%的污泥减量效果；

（2）可在不外加设备情况下，实现废水处理生化***剩余污泥的原位减量化，对生化出水水质基本没有不良影响；

（3）可以在不影响污水厂正常运行的情况下实施生物强化污泥减量化改造，投资省、运行费用低、见效快，推广应用价值高。

具体实施方式

生物强化处理污泥原位减量化方法具体步骤如下：

所述的污水为生活污水和经过预处理的工业废水。

实施例1

采用牛肉膏蛋白胨培养基，配方为牛肉膏3g，蛋白胨10g，Nacl5g，水1000mL，pH7.4～7.6，将筛选得到的酵母、芽孢杆菌、假单胞菌、光合细菌、微球菌5种菌株在10L发酵罐内单独培养，培养时间48h，各获得菌液6L；将上面培养好的30L菌混合液接种到100L固体发酵罐内，接种量30%，固体培养基成分为麸皮50%，玉米芯粉10%，豆粕15%，淀粉2%，尿素2%，谷氨酸钠0.5%，硫酸铵2%，KH₂PO₄ 0.8%，加水调节含水重量百分比为45%，调节PH 7.2，温度36℃通风搅拌发酵48小时后，再经真空干燥后制成固体菌剂；经琼脂涂板培养检测活体细菌数为10¹⁴CFU/g。

实施例2

采用LB液体培养基，配方为蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化钠10g/L，将5类菌株在10L发酵罐内单独培养，培养时间24h，各获得菌液4L；将上面培养好的20L菌混合液接种到100L固体发酵罐内，接种量20%，固体培养基成分为麸皮30%，玉米芯粉20%，豆粕5%，淀粉0.5%，尿素0.1%，谷氨酸钠2%，硫酸铵0.2%，KH₂PO₄ 0.1%，加水调节含水重量百分比为65%，调节PH 6.0，温度28℃通风搅拌发酵24小时后，再经真空干燥后制成固体菌剂；经普通琼脂涂板培养检测活体细菌数为10⁹CFU/g。

实施例3

方法用于城市生活污水活性污泥法二级处理中的污泥原位减量化，采用缺氧/厌氧/好氧(AO/A₂O)工艺，进水水质平均COD 340 mg/L，BOD 155 mg/L， NH3-N 30 mg/L，TN 41 mg/L，TP 4.5 mg/L，SS 107 mg/L，水量2.5万t/d，总水力停留时间14 h。原工艺出水水质平均COD 32 mg/L，BOD 7.6 mg/L， NH3-N 5 mg/L，TN 13 mg/L，TP 0.4 mg/L，SS 8 mg/L，产生总剩余污泥量5.5t/d（经板框压滤，85%含水量）。不改变原工艺进行生物强化处理，先将功能性菌剂加5倍无菌水曝气活化2d，用蠕动泵分别流加到缺氧进水口和好氧进水口，流加量为10 ppm，连续流加2 w后，污泥性状明显改善，污泥产生量开始减少，此时可间隙投加菌剂，同时将培养好的轮虫类微型后生动物投加到好氧池内，投加量为有效池容1/10⁵，加大二沉池污泥回流量，保持生化***不排泥，连续运行1个月后，生化***污泥浓度逐步下降，最终稳定在1500-3000mg/L，此时生化***基本没有剩余污泥产生。出水水质基本保持原有工艺水平，平均COD 31 mg/L，BOD 8 mg/L， NH3-N 4.6 mg/L，TN 12mg/L，TP 0.45 mg/L，SS 8 mg/L，出水主要指标达城镇污水处理厂一级A标准，生化***剩余污泥产生量0 t/d，污水处理***中仅有初沉池产生污泥0. 4 t/d，污泥减量效果达到90%以上。

实施例4

方法用于城市生活污水活性污泥法二级处理中的污泥原位减量化，采用交替式氧化沟工艺，进水水质COD 260 mg/L，BOD 124 mg/L， NH3-N 25 mg/L，TN 32 mg/L，TP 3.5 mg/L，SS 76 mg/L，水量3万t/d，总水力停留时间11 h。原工艺出水水质平均COD 26 mg/L，BOD 6.5 mg/L， NH3-N 4.4 mg/L，TN11 mg/L，TP 0.4 mg/L，SS 6 mg/L，产生剩余污泥量6 t/d（经板框压滤，85%含水量）。不改变原工艺进行生物强化处理，先将功能性菌剂加10倍无菌水曝气活化3d，用蠕动泵分别流加到好氧段进水口，流加量为10 ppm，连续流加2 w后，污泥性状明显改善，污泥产生量开始减少，此时可间隙投加菌剂，同时将培养好的微型后生动物投加到好氧池内，投加量为有效池容5/10⁶，加大二沉池污泥回流量，保持生化***不排泥，连续运行3w后，生化***污泥浓度逐步下降，最终稳定在1500-4000mg/L，此时生化***基本不用排泥。出水水质保持原有工艺水平，平均COD 28 mg/L，BOD 7 mg/L， NH3-N 4.2 mg/L，TN 10 mg/L，TP 0.38 mg/L，SS 6.5 mg/L，出水主要指标达城镇污水处理厂一级A标准，生化***剩余污泥产生量0 t/d，污水处理***中仅有初沉池产生污泥0. 3t/d，污泥减量效果达到95%以上。

实施例5

方法用于城市生活污水活性污泥法二级处理中的污泥原位减量化，采用SBR工艺，废水含30%纳管工业废水，进水水质平均COD 410 mg/L，BOD 165 mg/L， NH3-N 51 mg/L，TN 68 mg/L，TP 8.2 mg/L，SS 121 mg/L，水量1.1万t/d，总水力停留时间16 h。原工艺出水水质平均COD 55 mg/L，BOD 13 mg/L， NH3-N 6.5mg/L，TN 15 mg/L，TP 0.9 mg/L，SS 16 mg/L，产生剩余污泥量5 t/d（经板框压滤，85%含水量）。不改变原工艺进行生物强化处理，先将功能性菌剂加5倍无菌水曝气活化2d，用蠕动泵分别流加到缺氧进水口和好氧进水口，流加量为15 ppm，连续流加2 w后，污泥性状明显改善，污泥产生量开始减少，此时可间隙投加菌剂，同时将培养好的微型后生动物投加到好氧池内，投加量为有效池容2/10⁵，加大二沉池污泥回流量，保持生化***少量排泥，连续运行1个月后，生化***污泥浓度逐步下降，最终稳定在2000-4000mg/L，此时生化***少量排泥。出水水质基本保持原有工艺水平，平均COD 51 mg/L，BOD 12 mg/L， NH3-N 7mg/L，TN 16 mg/L，TP 0.8 mg/L，SS 18 mg/L，出水主要指标达城镇污水处理厂一级B标准，生化***剩余污泥产生量0 t/d，初沉池产生污泥0. 5t/d，污泥减量效果达到85%以上。

实施例6

方法用于城市生活污水生物膜法二级处理中的污泥原位减量化，采用SBR工艺，废水含40%纳管工业废水，进水水质平均COD 680 mg/L，BOD 245 mg/L， NH3-N 62 mg/L，TN 77 mg/L，TP 9.1 mg/L，SS 152 mg/L，水量0.8万t/d，总水力停留时间18 h。原工艺出水水质平均COD 56 mg/L，BOD 16 mg/L， NH3-N 7.5mg/L，TN 10 mg/L，TP 0.9 mg/L，SS 14 mg/L，产生剩余污泥量4 t/d（经板框压滤，85%含水量）。不改变原工艺进行生物强化处理，先将功能性菌剂加5倍无菌水曝气活化2d，用蠕动泵分别流加到缺氧进水口和好氧进水口，流加量为10 ppm，连续流加2 w后，污泥性状明显改善，污泥产生量开始减少，此时可间隙投加菌剂，同时将培养好的微型后生动物投加到好氧池内，投加量为有效池容1/10⁵，加大污泥回流量，保持生化***少量排泥，连续运行1个月后，生化***污泥浓度逐步下降，最终稳定在2000-4000mg/L，此时生化***基本不排泥。出水水质基本保持原有工艺水平，平均COD 48 mg/L，BOD 10 mg/L， NH3-N 6.5 mg/L，TN 14 mg/L，TP 0.65 mg/L，SS 8 mg/L，出水主要指标达城镇污水处理厂一级B标准，生化***剩余污泥产生量0.4 t/d，初沉池产生污泥0.2 t/d，污泥减量效果达到80%以上。

实施例7

方法用于工业污水活性污泥法二级处理中的污泥原位减量化，进水成分主要为印染类废水，采用水解+厌氧+好氧工艺，总水力停留时间21h，进水水质平均COD 1500 mg/L，BOD 360 mg/L， NH3-N 45 mg/L，TN 60 mg/L，TP 7.5 mg/L，SS 176 mg/L，水量1.4万t/d。原工艺出水水质平均COD 360 mg/L，BOD 32 mg/L， NH3-N 15mg/L，TN 22 mg/L，TP 1.1 mg/L，SS 18 mg/L，产生剩余污泥量16 t/d（经板框压滤，85%含水量）。不改变原工艺进行生物强化处理，先将功能性菌剂加5倍无菌水曝气活化2d，用蠕动泵分别流加到缺氧进水口和好氧进水口，流加量为15 ppm，连续流加2 w后，污泥性状明显改善，污泥产生量开始减少，此时可间隙投加菌剂，同时将培养好的微型后生动物投加到好氧池内，投加量为有效池容2/10⁵，加大二沉池污泥回流量，保持生化***少量排泥，连续运行1个月后，生化***污泥浓度逐步下降，最终稳定在2000-4000mg/L，此时生化***少量排泥。出水水质优于原有工艺水平，平均COD 268 mg/L，BOD 24 mg/L， NH3-N 10mg/L，TN 19 mg/L，TP 0.95 mg/L，SS 12 mg/L，生化***剩余污泥产生量1 t/d，初沉池产生污泥0. 8 t/d，污泥减量效果达到80%以上。

实施例8

方法用于工业污水活性生物膜法二级处理中的污泥原位减量化，进水主要为医药类工业废水，采用水解+厌氧+好氧工艺，总水力停留时间24h，进水水质平均COD 2600 mg/L，BOD 550 mg/L， NH3-N 265 mg/L，TN 320 mg/L，TP 28 mg/L，SS 220 mg/L，水量1.6万t/d。原工艺出水水质平均COD 450 mg/L，BOD 58 mg/L， NH3-N 25mg/L，TN 42 mg/L，TP 2.1 mg/L，SS 26 mg/L，产生剩余污泥量31 t/d（经板框压滤，85%含水量）。不改变原工艺进行生物强化处理，先将功能性菌剂加5倍无菌水曝气活化2d，用蠕动泵分别流加到缺氧进水口和好氧进水口，流加量为20 ppm，连续流加3 w后，污泥性状明显改善，污泥产生量开始减少，此时可间隙投加菌剂，同时将培养好的微型后生动物投加到好氧池内，投加量为有效池容2/10⁵，加大二沉池污泥回流量，保持生化***少量排泥，连续运行1个月后，生化***污泥浓度逐步下降，最终稳定在2000-4000mg/L，此时生化***少量排泥。出水水质优于原有工艺水平，平均COD 420 mg/L，BOD 52 mg/L， NH3-N 15 mg/L，TN 36 mg/L，TP 1.65 mg/L，SS 16 mg/L，生化***剩余污泥产生量6.5t/d，初沉池产生污泥1. 5t/d，污泥减量效果达到70%以上。

实施例9

方法用于工业污水活性活性污泥法二级处理中的污泥原位减量化，进水主要为食品类工业废水，采用水解+厌氧+好氧工艺，总水力停留时间32h，进水水质平均COD 5800 mg/L，BOD 2250 mg/L， NH3-N 125 mg/L，TN 320 mg/L，TP 55 mg/L，SS 580 mg/L，水量1万t/d。原工艺出水水质平均COD 120 mg/L，BOD 28 mg/L，NH3-N 20mg/L，TN 36 mg/L，TP 1.2 mg/L，SS 21 mg/L，产生剩余污泥量35 t/d（经板框压滤，85%含水量）。不改变原工艺进行生物强化处理，先将功能性菌剂加5倍无菌水曝气活化2d，用蠕动泵分别流加到缺氧进水口和好氧进水口，流加量为20 ppm，连续流加4 w后，污泥性状明显改善，污泥产生量开始减少，此时可间隙投加菌剂，同时将培养好的微型后生动物投加到好氧池内，投加量为有效池容1/10⁵，加大二沉池污泥回流量，保持生化***少量排泥，连续运行1个月后，生化***污泥浓度逐步下降，最终稳定在2000-4000mg/L，此时生化***少量排泥。出水水质优于原有工艺水平，平均COD 100 mg/L，BOD 22 mg/L， NH3-N 12 mg/L，TN 24 mg/L，TP 0.85 mg/L，SS 18 mg/L，生化***剩余污泥产生量3.5 t/d，初沉池产生污泥2. 2 t/d，污泥减量效果达到80%以上。

实施例10

将从土壤、活性污泥中筛选的5种功能性菌株分别在液体发酵罐内，采用牛肉膏蛋白胨培养基单独培养1d；将上面培养好的5种菌液等量混合接种到固体发酵罐内，接种量20%，固体培养基组分为：麸皮30%、玉米芯粉10%、豆粕5%、淀粉0.5%、尿素0.1%、谷氨酸钠0.5%、硫酸铵0.2%、KH₂PO₄ 0.1%，调节固体培养基中的水重量百分比为45%， pH值为 6.0，温度为28℃通风搅拌发酵24小时，真空干燥，制成总菌密度为10^8-14CFU/ml的固体菌剂；将从污泥中筛选到的轮虫类微型后生动物，加入到活性污泥与营养液的混合液中进行扩大培养，定期补加营养液，培养7d，得到虫体密度为150条/ml的泥水混合液；将固体菌剂溶解在5倍量的无菌水中，曝气活化1d，用蠕动泵流加到生化***中，同时将扩大培养后的轮虫类微型后生动物泥水混合液加到生化***进行强化捕食。所述的营养液由碳、氮、磷、钾、钙、镁元素按100:1:0.5:0.5:1:0.1比例配制而成。

实施例11

将从土壤、活性污泥中筛选的5种功能性菌株分别在液体发酵罐内，采用LB液体培养基单独培养2d；将上面培养好的5种菌液等量混合接种到固体发酵罐内，接种量30%，固体培养基组分为：麸皮50%、玉米芯粉20%、豆粕15%、淀粉2%、尿素2%、谷氨酸钠2%、硫酸铵2%、KH₂PO₄ 0.8%，调节固体培养基中的水重量百分比为65%， pH值为7.2，温度为38℃通风搅拌发酵48小时，真空干燥，制成总菌密度为10^8-14CFU/ml的固体菌剂；将从污泥中筛选到的轮虫类微型后生动物，加入到活性污泥与营养液的混合液中进行扩大培养，定期补加营养液，培养20d，得到虫体密度为800条/ml的泥水混合液；将固体菌剂溶解在10倍量的无菌水中，曝气活化3d，用蠕动泵流加到生化***中，同时将扩大培养后的轮虫类微型后生动物泥水混合液加到生化***进行强化捕食。所述的营养液由碳、氮、磷、钾、钙、镁元素按100: 10: 3.5: 2.5: 5.5:0. 1.5比例配制而成。

Claims

1.一种生物强化处理污泥原位减量化方法，其特征在于将功能性菌剂强化有机物降解与后生动物捕食作用相结合，实现污水处理生化***中污泥原位减量化；具体步骤如下：

1）将从土壤、活性污泥中筛选的酵母、芽孢杆菌、假单胞菌、光合细菌、微球菌5种菌株分别在液体发酵罐内，采用细菌液体培养基单独培养1-2d；

2）将上面培养好的5种菌液等量混合接种到固体发酵罐内，接种量20-30%，固体培养基组分为：麸皮30-50%、玉米芯粉10-20 %、豆粕5-15%、淀粉0.5-2%、尿素0.1-2%、谷氨酸钠0.5-2%、硫酸铵0.2-2%、KH₂PO₄ 0.1-0.8%，调节固体培养基中的水重量百分比为45-65%，pH值为6.0-7.2，温度为28～38℃通风搅拌发酵24～48小时，真空干燥，制成总菌密度为10^8-14CFU/ml的固体菌剂；

2.根据权利要求1所述的一种生物强化处理污泥原位减量化方法，其特征在于，所述的细菌液体培养基为牛肉膏蛋白胨培养基、LB液体培养基或YPD培养基。

3.根据权利要求1所述的一种生物强化处理污泥原位减量化方法，其特征在于，所述的营养液由碳、氮、磷、钾、钙、镁元素按100:1-10:0.5-3.5:0.5-2.5:1-5.5:0.1-1.5比例配制而成。

4.一种如权利要求1所述的生物强化处理污泥原位减量化方法的应用，其特征在于，应用于活性污泥法、生物膜法污水生物处理工艺。

5.根据权利要求4所述的一种生物强化处理污泥原位减量化方法的应用，其特征在于，所述的污水为生活污水和经过预处理的工业废水。