CN102583925B - 一种生物强化预处理剩余污泥的方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物强化预处理剩余污泥的方法，它涉及一种预处理剩余污泥的方法。它解决了污泥厌氧消化时水解速度慢的问题。方法：一、活化后的枯草芽孢杆菌；二、活化后的枯草芽孢杆菌接种于含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基中培养，获得枯草芽孢杆菌A；三、将枯草芽孢杆菌A添加到污水二级生物处理产生的剩余污泥中反应，即完成。本发明生物强化预处理剩余污泥的方法，具有操作简单，无害，能耗低，预处理城市污泥效果好的特点，其中对VSS去除率提高了15.1%，处理后污泥上清中的COD增加了2734mg/L，VFA含量增加了1080mg/L。采用本发明处理后的污泥有利于污泥的进一步厌氧消化处理。

Description

一种生物强化预处理剩余污泥的方法
技术领域
本发明涉及一种预处理剩余污泥的方法。
背景技术
《中国污泥处理处置市场分析报告2011版》认为，截至2010年年底，我国城镇污水处理量达到343亿立方米，脱水污泥产生量接近2200万吨，其中有80%没有得到妥善处理，而且还以每年大约10%的速度增长。污泥中含有大量重金属、病毒、寄生虫卵等有害物质。如果不进行无害化，稳定化的处理，将造成严重的二次污染。
污泥的厌氧消化既可以使剩余污泥减量化、无害化，同时产生的沼气可作为燃料，解决现在日益严峻的能源短缺问题，从而得到广泛应用。厌氧消化工艺由三个阶段组成，即水解、酸化、甲烷化。但是，污泥厌氧消化的周期较长，主要是因为水解是整个过程的限速阶段。目前认为水解缓慢的主要原因是污泥表面被大分子的胞外聚合物（EPS）所覆盖，同时絮体结构紧密，絮体内部有机物不能与水解酶等接触。为了提高污泥的厌氧消化效率，缩短发酵周期，各种物理、化学、生物溶胞技术被用于厌氧消化的预处理。污泥预处理的目的是破坏污泥的结构及细胞壁，使得污泥的絮体结构发生变化，细胞内含物质溶出进入水相，在胞外酶的作用下快速水解为小分子化合物，以提高污泥处理效果，降低剩余污泥对环境造成的影响。物理方法预处理污泥存在的缺陷是能耗过大成本高，而化学方法需要投加药剂容易与污泥中的一些物质产生有毒的产物，对环境不利。
发明内容
本发明要解决污泥厌氧消化时水解速度慢的问题，而提供一种生物强化预处理剩余污泥的方法。
生物强化预处理剩余污泥的方法按以下步骤实现：
一、取一环冷冻保藏的枯草芽孢杆菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30~40℃、150r/min的旋转摇床上通气培养28~35h，获得活化后的枯草芽孢杆菌；
二、取一环活化后的枯草芽孢杆菌接种于含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基中，在30~40℃下培养30h，获得枯草芽孢杆菌A；
三、按质量分数比将0.2份的枯草芽孢杆菌A添加到1份的污水二级生物处理产生的剩余污泥中，在30~45℃、100~150r/min的搅拌速率下反应30~40h，即完成生物强化预处理剩余污泥；
其中步骤一中枯草芽孢杆菌为Bacillus subtilis1.1413，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC NO：1.1413；
步骤一中牛肉膏蛋白胨液体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min；
步骤二中含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉、20g的琼脂和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min。
本发明生物强化预处理剩余污泥的方法，具有操作简单，无害，能耗低，预处理城市污泥效果好的特点，其中对VSS去除率提高了15.1%，处理后污泥上清中的COD增加了2734mg/L，VFA含量增加了1080mg/L。采用本发明处理后的污泥有利于污泥的进一步厌氧消化处理。
本发明生物强化预处理剩余污泥的方法，利用枯草芽孢杆菌分泌的淀粉酶和胞外蛋白酶水解污泥表面的有机物，将固相中的有机物转移到液相，破坏污泥絮体的结构。胞外聚合物EPS普遍存在于活性污泥絮体内部及表面，EPS的组成比较复杂，其中主要为多糖和蛋白质，约占EPS总量的70%~80%。水解酶通过多步反应破坏大分子的底物，使其更容易被生物降解，提高可生物降解物质的降解速率。水解酶预处理污泥，不仅能够缩短消化时间促进污泥的可消化性，减少处理成本，而且酶预处理作用容易控制对环境无害。
附图说明
图1为实施例中处理后污泥上清中COD含量的曲线图，其中■表示添加枯草芽孢杆菌的污泥，○表示仅有污泥；图2为实施例中处理后污泥上清中VFA含量的曲线图，其中■表示添加枯草芽孢杆菌的污泥，○表示仅有污泥。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式生物强化预处理剩余污泥的方法按以下步骤实现：
一、取一环冷冻保藏的枯草芽孢杆菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30~40℃、150r/min的旋转摇床上通气培养28~35h，获得活化后的枯草芽孢杆菌；
二、取一环活化后的枯草芽孢杆菌接种于含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基中，在30~40℃下培养30h，获得枯草芽孢杆菌A；
三、按质量份数比将0.2份的枯草芽孢杆菌A添加到1份的污水二级生物处理产生的剩余污泥中，在30~45℃、100~150r/min的搅拌速率下反应30~40h，即完成生物强化预处理剩余污泥；
其中步骤一中枯草芽孢杆菌为Bacillus subtilis1.1413，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC NO：1.1413；
步骤一中牛肉膏蛋白胨液体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min；
步骤二中含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉、20g的琼脂和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min。
本实施方式步骤一中枯草芽孢杆菌购买自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
本实施方式步骤二中获得的枯草芽孢杆菌A，具有较高蛋白酶活性和淀粉酶活性。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中在35℃、150r/min的旋转摇床上通气培养30h，获得活化后的枯草芽孢杆菌。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，步骤二中在35℃下培养30h，获得枯草芽孢杆菌A。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤三中在35℃、120r/min的搅拌速率下反应35h，即完成生物强化预处理剩余污泥。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
实施例：
生物强化预处理剩余污泥的方法按以下步骤实现：
一、取一环冷冻保藏的枯草芽孢杆菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在35℃、150r/min的旋转摇床上通气培养30h，获得活化后的枯草芽孢杆菌；
二、取一环活化后的枯草芽孢杆菌接种于含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基中，在35℃下培养30h，获得枯草芽孢杆菌A；
三、按质量份数比将0.2份的枯草芽孢杆菌A添加到1份的污水二级生物处理产生的剩余污泥中，在35℃、100r/min的搅拌速率下反应34h，即完成生物强化预处理剩余污泥；
其中步骤一中枯草芽孢杆菌为Bacillus subtilis1.1413，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC NO：1.1413；
步骤一中牛肉膏蛋白胨液体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min；
步骤二中含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉、20g的琼脂和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min。
本实施例中生物强化预处理剩余污泥的效果，如图1和2所示，其污泥溶解率达到17.2%；处理后污泥上清中的COD增加了2734mg/L，VFA含量增加了1080mg/L。

Claims (4)

1.一种生物强化预处理剩余污泥的方法，其特征在于：生物强化预处理剩余污泥的方法按以下步骤实现：
一、取一环冷冻保藏的枯草芽孢杆菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30~40℃、150r/min的旋转摇床上通气培养28~35h，获得活化后的枯草芽孢杆菌；
二、取一环活化后的枯草芽孢杆菌接种于含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基中，在30~40℃下培养30h，获得枯草芽孢杆菌A；
三、按质量份数比将0.2份的枯草芽孢杆菌A添加到1份的污水二级生物处理产生的剩余污泥中，在30~45℃、100~150r/min的搅拌速率下反应30~40h，即完成生物强化预处理剩余污泥；
其中步骤一中枯草芽孢杆菌为Bacillus subtilis1.1413，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC NO：1.1413；
步骤一中牛肉膏蛋白胨液体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min；
步骤二中含有淀粉的牛肉膏蛋白胨固体培养基由5g的牛肉膏、10g的蛋白胨、5g的氯化钠、10g的淀粉、20g的琼脂和1000mL的水组成，pH值为7.2~7.4，121℃下高压灭菌30min。
2.根据权利要求1所述的一种生物强化预处理剩余污泥的方法，其特征在于：步骤一中在35℃、150r/min的旋转摇床上通气培养30h，获得活化后的枯草芽孢杆菌。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物强化预处理剩余污泥的方法，其特征在于：步骤二中在35℃下培养30h，获得枯草芽孢杆菌A。
4.根据权利要求3所述的一种生物强化预处理剩余污泥的方法，其特征在于：步骤三中在35℃、120r/min的搅拌速率下反应35h，即完成生物强化预处理剩余污泥。
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