CN101445295A

CN101445295A - 污水处理系统运行异常的生物活性监测装置及其监测方法

Info

Publication number: CN101445295A
Application number: CNA2008102044437A
Authority: CN
Inventors: 王国华; 谭学军; 沈昌明
Original assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2009-06-03

Abstract

本发明公开了一种污水处理系统运行异常的生物活性监测装置及其监测方法，根据城市污水的特性及处理要求、结合微生物生理生化活性的检测方法，通过构建的生物活性监测装置，将其应用于运行异常的监测中，为相应的修复措施提供依据。其显著效果为：(1)微生物生理生化活性的检测本身操作简便、快速；(2)将微生物生理生化活性的检测应用于污水处理系统的运行管理中，主要针对异常运行的预警，具有灵敏度高、实效性好、可及时反映运行异常等优点。(3)为相应的修复措施提供参考依据，缩短工艺控制时间，对确保污水处理厂的安全、稳定运行有积极意义。

Description

污水处理系统运行异常的生物活性监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及废水生物处理技术领域，具体涉及一种污水处理系统运行异常的生物活性监测装置及其监测方法。

背景技术

A/A/O工艺作为典型的污水脱氮除磷处理工艺，技术成熟，应用广泛。最基本的日常检测指标包括曝气池DO(溶解氧)、SVI(污泥容积指数)和出水COD(化学需氧量)(或BOD₅，即五日生化需氧量)及微生物镜检等，并以此作为工艺控制的依据。对于传统活性污泥工艺，不可避免地受到水质及环境条件突然变化引发的冲击，时常出现污泥膨胀、解体、上浮及生物泡沫等微生物相异常问题。污水处理厂日常运行管理中如不及时发现或采取有效的应对措施，可能会对污水处理效果及外围环境造成重大影响。传统的污水处理厂监控、预警体系，往往采取事后控制策略，只是针对水质或污泥表观性能进行监测，本身存在一定的滞后性、灵敏度不高，以致影响工艺控制的时效性。

污泥是完成污水处理过程的主要承担者，也就是微生物的聚集态，微生物的生理生化活性能够直接反映一定生境下微生物的代谢活性。目前，国内外研究者在某一特性种的微生物的生理生化活性研究及水处理系统中微生相的分子生物学领域已获得了丰富的成果，但对于各种微生物菌群的群体生理生化活性及其在污水处理中的应用则较少。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种污水处理系统运行异常的生物活性监测装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：污水处理系统运行异常的生物活性监测装置，包括集水桶，集水桶与进水泵连接，进水泵与厌氧池连接，厌氧池与兼氧池连接，兼氧池与曝气池连接，曝气池与沉淀池连接，沉淀池通过污泥回流泵与厌氧池连接。曝气池与兼氧池之间通过内回流泵连接，在厌氧池和兼氧池内均设有搅拌机，在曝气池内设有取样点。

本发明的另一目的在于提供一种污水处理系统运行异常的生物活性监测方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：污水处理系统运行异常的生物活性监测方法，包括以下步骤：A、构建污水处理系统运行异常的生物活性监测装置；B、运行上述生物活性监测装置，污水停留时间分别为：曝气池5～7小时，厌氧池1～3小时，兼氧池1～3小时，活性污泥有机负荷为0.1～0.14g/(g·d)(以五日生化需氧量及混合液悬浮固体浓度计，下同)，内回流比为1.8～2.2，污泥回流比为2/5～3/5；曝气池溶解氧为2~4mg/L，污泥龄为13～17天，沉淀池停留时间约为2～3小时；C、从曝气池的取样点取出混合液，测定其TTC-脱氢酶活性；D、将上述TTC-脱氢酶活性值与正常值比较，判断是否运行异常。其中运行异常包括低C/N进水、低曝气池溶解氧、低pH冲击。其中步骤C为：a、在离心管中加入污泥混合液、Tris-HCl缓冲液、0.36％的Na₂SO₃溶液和0.4％的TTC溶液按照1：0.8～1.2：0.2~0.4：0.2~0.4的体积比混匀制成样品，同时将蒸馏水、Tris-HCl缓冲液、0.36％的Na₂SO₃溶液和0.4％的TTC溶液按照1：0.8～1.2：0.2~0.4：0.2~0.4的体积比混匀制成对照液；b、将样品与对照液分别于(37±1)℃恒温水浴振荡器振荡25～35min后加甲醛终止酶反应，其中污泥混合液与甲醛的体积比为1：0.3~0.5或者蒸馏水与甲醛的体积比为1：0.3~0.5，以上均为暗反应；c、将样品与对照液分别在3500～4500r/min速度下离心10～20min后，弃上清，分别加入三氯甲烷混匀继续在(37±1)℃条件下暗处水浴振荡萃取8～12min后在4000r/min下离心8～12min，三氯甲烷与污泥混合液的体积比为0.8～1.2：1或者三氯甲烷与蒸馏水的体积比为0.8～1.2：1；d、分别取样品和对照液的有机层，用分光光度计在波长485nm处读取吸光值；e、步骤c中样品离心后的产生的沉淀污泥在(105±1)℃下烘干至少1小时后测污泥干重；f、按照下列公式计算TTC-脱氢酶活性：

U^{T} = \frac{D_{485} V}{k_{T} Wt},

式中，U^T为TTC-脱氢酶活性(mg/(g·h))；D₄₈₅为波长485nm处的有机层液体吸光值；V为萃取剂即三氯甲烷体积(mL)；K_T为常数；W为污泥干重(g)；t为振荡时间(h)。

本发明根据城市污水的特性及处理要求、结合微生物生理生化活性的检测方法，通过构建的生物活性监测装置，将其应用于运行异常的监测中，为相应的修复措施提供依据。其显著效果为：(1)微生物生理生化活性的检测本身操作简便、快速；(2)将微生物生理生化活性的检测应用于污水处理系统的运行管理中，主要针对异常运行的预警，具有灵敏度高、实效性好、可及时反映运行异常等优点。(3)为相应的修复措施提供参考依据，缩短工艺控制时间，对确保污水处理厂的安全、稳定运行有积极意义。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

污水处理系统运行异常的生物活性监测装置，包括集水桶1，集水桶1与进水泵2连接，进水泵2与厌氧池3连接，厌氧池3与兼氧池4连接，兼氧池4与曝气池5连接，曝气池5与沉淀池6连接，沉淀池6通过污泥回流泵7与厌氧池3连接，沉淀池6设有出水管，沉淀池6的剩余污泥通过污泥管道9排出。曝气池5与兼氧池4之间通过内回流泵8连接，在厌氧池3和兼氧池4内均设有搅拌机10，在曝气池5内设有取样点。曝气池5和兼氧池4通过气管11与风机12连接。

污水处理系统运行异常的生物活性监测方法，包括以下步骤：A、构建污水处理系统运行异常的生物活性监测装置；B、运行上述生物活性监测装置，污水停留时间分别为：曝气池5～7小时，厌氧池1～3小时，兼氧池1～3小时，活性污泥有机负荷为0.1～0.14g/(g·d)(以五日生化需氧量及混合液悬浮固体浓度计，下同)，内回流比为2，污泥回流比为1/2；曝气池溶解氧为2~4mg/L，污泥龄为13～17天，沉淀池停留时间约为2～3小时；C、从曝气池的取样点取出混合液，测定其TTC-脱氢酶活性；D、将上述TTC-脱氢酶活性值与正常值比较，判断是否运行异常。其中运行异常包括低C/N进水、低曝气池溶解氧、低pH冲击。其中步骤C为：a、在离心管中加入污泥混合液、Tris-HCl缓冲液、0.36％的Na₂SO₃溶液和0.4％的TTC溶液按照1：0.8～1.2：0.2~0.4：0.2~0.4的体积比混匀制成样品，同时将蒸馏水、Tris-HCl缓冲、0.36％的Na₂SO₃溶液和0.4％的TTC溶液按照1：0.8～1.2：0.2~0.4：0.2~0.4的体积比混匀制成对照液；b、将样品与对照液分别于(37±1)℃恒温水浴振荡器振荡25～35min后加甲醛终止酶反应，其中污泥混合液与甲醛(甲醛是分析纯的)的体积比为1：0.3～0.5或者蒸馏水与甲醛(甲醛是分析纯的)的体积比为1：0.3～0.5；c、将样品与对照液分别在3500～4500r/min速度下离心10～20min后，弃上清，分别加入三氯甲烷(三氯甲烷是分析纯的)混匀继续在(37±1)℃条件下暗处水浴振荡萃取8～12min后在4000r/min下离心8～12min，三氯甲烷与污泥混合液的体积比为0.8～1.2：1或者三氯甲烷与蒸馏水的体积比为0.8～1.2：1；d、分别取样品和对照液的有机层，用分光光度计在波长485nm处读取吸光值；e、步骤c中样品离心后的产生的沉淀污泥在(105±1)℃下烘干至少1小时后测污泥干重；f、按照下列公式计算TTC-脱氢酶活性：

U^{T} = \frac{D_{485} V}{k_{T} Wt},

式中，U^T为TTC-脱氢酶活性(mg/(g·h))；D₄₈₅为波长485nm处的有机层液体吸光值；V为萃取剂(即三氯甲烷)体积(mL)；K_T为常数，单位为mL/μg(K_T是一个常数，通过测定一系列标准物质的吸光度，对该组数据线性回归，得到标准曲线方程，再由标准曲线斜率和样品的吸光度值计算出)；W为污泥干重(g)；t为振荡时间(h)。

根据本发明的一个实施例，TTC-脱氢酶活性的测定方法为：15mL离心管中加入污泥混合液5mL、Tris-HCl缓冲液5mL(称取6.0379g三经甲基氨基甲烷，分析纯，加入20mL 1.0mol/L盐酸，再定容至1L)、0.36％的Na₂SO₃溶液1.5mL和0.4％的TTC溶液1.5mL(称取0.2g2，3，5-氯化三苯基四氮唑，分析纯，溶于少量蒸馏水中，稀释至50mL，贮存于棕色容量瓶)，混匀。同时作对照液。将样品与对照液于(37±1)℃恒温水浴振荡器振荡30min后加2mL甲醛(甲醛是分析纯的)溶液，终止酶反应。以上均为暗反应。在4000r/min离心15min后，弃上清，分别加入5mL三氯甲烷混匀继续在(37±1)℃条件下暗处水浴振荡萃取10min后在4000r/min下离心10min。取有机层，用分光光度计在波长485nm处读取吸光值。离心后的沉淀污泥在(105±1)℃下烘干1h后测其干质量。按照下列公式计算TTC-脱氢酶活性：

U^{T} = \frac{D_{485} V}{k_{T} Wt} .

图1示出了本发明的一个实施例，在该实施例中构建两套生物活性监测装置，其中一套A为正常水样的生物活性监测装置，在集水桶中输入正常水样，用于模拟正常水样的运行，另一套B为非正常水样的生物活性监测装置，在集水桶中输入非正常水样，用于模拟非正常水样的运行，在该两套生物活性监测装置分别取样污泥混合液；步骤C中分别测定两套生物活性监测装置的TTC-脱氢酶活性，其中根据正常水样的生物活性监测装置中取样的污泥混合液计算出的TTC-脱氢酶活性为TTC-脱氢酶活性正常值，将非正常水样的生物活性监测装置中取样的污泥混合液计算出的TTC-脱氢酶活性与TTC-脱氢酶活性正常值比较，判断是否运行异常。通常我们认为，当计算出的TTC-脱氢酶活性与TTC-脱氢酶活性正常值比较差异超过20％显示出运行异常。

本发明将一种快速生物活性监测方法应用于污水处理系统运行异常的诊断和修复中。通过实验室构建的生物活性监测装置，除了可以对正常运行进行监控外，还模拟各类典型的运行异常所造成的冲击，研究冲击效应，比较其动态变化与水质理化、污泥理化等常规监测指标在灵敏度、时效性方面的异同，并作为主要依据之一筛选出快速、有效的修复措施。污水处理系统运行异常的快速生物活性监测方法将微生物的生理生化活性检测应用于污水处理厂的运行管理中，针对运行异常的冲击及其修复措施，并与水质等指标体系比较，一年多的实验结果表明该方法具有操作简便、快速、灵敏度高、实效性好、可及时反映运行异常等优点。

Claims

1、污水处理系统运行异常的生物活性监测装置，包括集水桶，集水桶与进水泵连接，进水泵与厌氧池连接，厌氧池与兼氧池连接，兼氧池与曝气池连接，曝气池与沉淀池连接，沉淀池通过污泥回流泵与厌氧池连接。

2、如权利要求1所述的生物活性监测装置，其特征在于曝气池与兼氧池之间通过内回流泵连接，沉淀池设有出水管和污泥管道，在厌氧池和兼氧池内均设有搅拌机，在曝气池内设有取样点。

3、污水处理系统运行异常的生物活性监测方法，包括以下步骤：A、构建污水处理系统运行异常的生物活性监测装置；B、运行上述生物活性监测装置；C、从曝气池的取样点取出污泥混合液，测定其TTC-脱氢酶活性；D、将上述TTC-脱氢酶活性值与正常值比较，判断是否运行异常。

4、如权利要求3所述的生物活性监测方法，其特征在于，步骤B中污水停留时间分别为：曝气池5～7小时，厌氧池1～3小时，兼氧池1～3小时，活性污泥有机负荷为0.1～0.14g/(g·d)(以五日生化需氧量及混合液悬浮固体浓度计，下同)，内回流比为1.8～2.2，污泥回流比为2/5～3/5；曝气池溶解氧为2～4mg/L，污泥龄为13～17天，沉淀池停留时间约为2～3小时。

5、如权利要求4所述的生物活性监测方法，其特征在于，步骤C为：a、在离心管中加入污泥混合液、Tris-HCl缓冲液、0.36％的Na₂SO₃溶液和0.4％的TTC溶液按照1：0.8～1.2：0.2～0.4：0.2～0.4的体积比混匀制成样品，同时将蒸馏水、Tris-HCl缓冲液、0.36％的Na₂SO₃溶液和0.4％的TTC溶液按照1：0.8～1.2：0.2～0.4：0.2～0.4的体积比混匀制成对照液；b、将样品与对照液分别于(37±1)℃恒温水浴振荡器振荡25～35min后加甲醛终止酶反应，其中污泥混合液与甲醛的体积比为1：0.3～0.5或者蒸馏水与甲醛的体积比为1：0.3～0.5，以上均为暗反应；c、将样品与对照液分别在3500～4500r/min速度下离心10～20min后，弃上清，分别加入三氯甲烷混匀继续在(37±1)℃条件下暗处水浴振荡萃取8～12min后在4000r/min下离心8～12min，三氯甲烷与污泥混合液的体积比为0.8～1.2：1或者三氯甲烷与蒸馏水的体积比为0.8～1.2：1；d、分别取样品和对照液的有机层，用分光光度计在波长485nm处读取吸光值；e、步骤c中样品离心后的产生的沉淀污泥在(105±1)℃下烘干至少1小时后测污泥干重；f、按照下列公式计算TTC-脱氢酶活性：

U^{T} = \frac{D_{485} V}{k_{T} Wt},

式中，U^T为TTC-脱氢酶活性；D₄₈₅为波长485nm处的有机层液体吸光值；V为萃取剂即三氯甲烷体积；K_T为常数；W为污泥干重；t为振荡时间。

6、如权利要求5所述的生物活性监测方法，其特征在于步骤A中构建两套生物活性监测装置；步骤B中分别运行该两套生物活性监测装置，其中一套为正常水样的生物活性监测装置，另一套为非正常水样的生物活性监测装置，在该两套生物活性监测装置分别取样污泥混合液；步骤C中分别测定两套生物活性监测装置的TTC-脱氢酶活性，其中根据正常水样的生物活性监测装置中取样的污泥混合液计算出的TTC-脱氢酶活性为正常值，将非正常水样的生物活性监测装置中取样的污泥混合液计算出的TTC-脱氢酶活性与正常值比较，判断是否运行异常。