CN103399141B - 一种基于微型动物密度分析的活性污泥状态预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微型动物种群密度分析的活性污泥状态分析预测方法，属于污水处理技术领域。针对目前活性污泥法中污泥状态分析指标的间接性、滞后性，建立了一个集活性污泥微型动物的密度统计分析、微型动物密度函数计算与污泥状态检索表使用为一体的整套方法，对活性污泥状态进行简单、快速、准确的分析与预测。该方法对于提高活性污泥法污水处理过程的运行管理效率，具有非常重要的现实意义，并在污水生物处理领域具有广泛的应用前景。

Description

一种基于微型动物密度分析的活性污泥状态预测方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种活性污泥状态的预测方法。

背景技术

在污水处理污泥系统中存在着由细菌、原生动物及微型后生动物等微生物组成的微观生态系统。由于细菌微生物种类鉴别技术要求高，费时费力，实际生化污水处理运行与控制过程中，无法对活性污泥中的微生物进行有效的监测与分析，只是通过测定污泥常规指标，如SV、SVI、MLSS和MLVSS等，对污泥性能进行间接性的分析判断与运行控制。经验性不能解决运行过程出现的新问题，间接性指标往往是粗放的、模糊的、滞后的，当发现污泥间接指标出现异常时，污泥微生物生态系统已遭破坏，重新培养或恢复良好的活性污泥系统往往需要很长时间，将严重地影响生产的正常运行。

因此，目前研究中主要通过处于生态系统较高营养级的微型动物(原生动物、后生动物)的变化进行污水处理效果与污泥状态的监测。一般认为：当固着型纤毛虫，如钟虫，出现则说明活性污泥处于成熟稳定期，污水出水效果好；当活性污泥中出现轮虫，表明有机质浓度低、水质较好；但当轮虫过多，有可能破坏污泥结构导致污泥松散上浮，影响出水水质。但是不同状态污泥、不同工艺条件下、不同污水处理效果时，污泥中微型动物种类不止一种，往往有十几种，甚至几十种，单单观察是否出现哪种或哪几种就判断与预测污泥状态、水锤处理水质是否良好，是一种粗放的、定性的判断方法，不能准确地对污泥状态与污水处理效果做出预测。

因此以单种或几种微型动物为微型微生物反映污泥的状态不能很好地满足实际工程的要求，发明一种实际可行的、准确的污泥状态预测方法是必要的。

发明内容

本发明针对现有活性污泥法污水处理过程管理中污泥状态监测与预测方法的粗放性、间接性以及滞后性等不足，提供一种基于微型动物微观直接观测与种群数量分析的污泥状态监测与预测方法，以此提高监测的准确性、即时性，为生产运行管理提供有效的技术方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案由以下步骤组成：

(1)建立微型动物统计分类方法

以微型动物的形态、行为为分类依据，把活性污泥中的微型动物分成两级，即先分成三个一类，一类下面再分为两个亚类，具体如下：

1)非固着型原生动物类

1.1)鞭毛虫、游泳型纤毛虫亚类

1.2)变形虫亚类

2)固着型原生动物类

2.1)非累枝虫类纤毛虫亚类(如：钟虫、盖虫等)

2.2)累枝虫类纤毛虫亚类(如：累枝虫、集盖虫等)

3)后生动物类

3.1)线虫亚类

3.2)轮虫亚类

(2)微型动物密度函数的建立

根据活性污泥中微型动物的密度，建立微型动物密度函数，函数由两个组成，具体如下：

(a)微型动物一级密度函数B_X为：

B_X＝M_X/(M₁+M₂+M₃)*100％   (Ⅰ)

上式中，

B_X表示某一类微型动物占整个微型动物的百分比；

M_X为某一类微型动物的密度，个/ml，X取值范围1-3；

M₁、M₂、M₃分别污泥中非固着型原生动物类、固着型原生动物类与后生动物类密度；

(b)微型动物二级密度函数W_Y如下：

W_Y＝N_Y/M_X*100％   (Ⅱ)

上式中，

W_Y表示某一亚类微型动物占该类微型动物的百分比；

N_Y为某一亚类微型动物的密度，个/ml，Y取值范围1-2；

使用中先用公式(1)计算进行一类分级，然后使用公式(2)进行亚类分级。

(3)污泥状态检索表的建立

根据不同污泥状态下的不同类型微型动物密度函数计算，得出污泥状态检索表，具体如下：

污泥状态检索表

1)污泥中微型动物数量小于S个/ml………………………污泥腐化

2)B₁大于a₁

2.1)鞭毛虫、游泳型纤毛虫亚类的N_Y大于a₁₁…………污泥不成熟

2.2)变形虫亚类的N_Y大于a₁₂……………………………污泥解体

3)B₂大于a₂

3.1)非累枝虫类纤毛虫亚类的N_Y大于a₂₁………………污泥成熟

3.2)累枝虫类纤毛虫亚类的N_Y大于a₂₂…………………污泥膨胀

4)B₃大于a₃…………………………………………………污泥老化

表中各参数S、a₁、a₁₁、a₁₂、a₂、a₂₁、a₂₂、a₃，不同污水处理中各不相同，具体值由试验或实际生产运行中观测确定。

(4)污泥样品采样与污泥状态分析预测

使用污泥取样器在待分析曝气池(生化池)中进行污泥采样，立即使用显微镜观察鉴别污泥中出现的微型动物，进行统计分析，采用微型动物密度函数计算出各个参数，再查阅污泥状态检索表进行污泥状态分析预测。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

1、建立了一个集活性污泥微型动物的密度统计分析、微型动物密度函数计算与污泥状态检索表使用为一体的整套方法，对活性污泥状态进行简单、快速、准确的分析与预测，克服了目前活性污泥法中污泥状态分析指标的粗放性、间接性以及滞后性等缺陷；

2、建立一种基于污泥中微型动物直接观察、种群统计分析的准确有效方法实现对活性污泥状态有效的监测与预测，这种方法对于提高活性污泥法污水处理过程的运行管理效率，具有非常重要的现实意义；

3、污水生物法处理工艺，不论是活性污泥法、生物膜法，还是接触氧化法，都存在着微型生物所组成的生态系统，均可采用本发明的污泥状态分析方法进行分析预测，因此本发明在整个污水生物处理领域具有广泛的应用前景。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一、活性污泥微型动物采集

在城市污水处理厂的不同污泥状态阶段(污泥的驯化培养初期、成熟期、老化期)、不同污泥异常状态(污泥膨胀、污泥解体与污泥解体等)的生化池进行活性污泥取样。

二、建立基于微型动物密度函数的污泥状态检索表

利用生物显微镜对样本污泥中微型动物进行观察鉴别，对单位体积污泥内的所有微型动物进行种类数目统计，对多个样品中微型动物数目取平均值计算其密度，计算微型动物密度函数B_X、W_Y后，结合不同污泥状态，得到如下污泥状态检索表。

污泥状态检索表

1.污泥中微型动物数量小于4000±100个/ml…………………污泥腐化

2.B₁大于80％

2.1鞭毛虫、游泳型纤毛虫的N_Y大于80±5％……………污泥不成熟

2.2变形虫的N_Y大于20±5％………………………………污泥解体

3.B₂大于60％

3.1非累枝虫类纤毛虫的N_Y大于85±5％…………………污泥成熟

3.2累枝虫类纤毛虫的N_Y大于15±5％……………………污泥膨胀

4.B₃大于35％…………………………………………………污泥老化

三、污泥样品采样与污泥状态分析预测

在多个污水处理厂污泥的曝气池(生化池)中取样，使用显微镜观察鉴别污泥中出现的微型动物，并进行统计分析，采用微型动物密度函数计算出各个参数,使用污泥状态检索表进行污泥状态的预测分析，其准确率达90％以上。

实施例2

一、活性污泥微型动物采集

采用纯氧曝气处理城市污水，在不同运行阶段、不同污泥状态(污泥膨胀、污泥解体与污泥解体等污泥异常)的生化池进行活性污泥取样。

二、建立基于微型动物密度的污泥状态检索表

利用显微镜对样本污泥中微型动物进行观察鉴别，然后对单位体积污泥内的所有微型动物进行种类数目统计，然后对多个样品中微型动物数目取平均值计算其密度，计算微型动物密度函数B_X、W_Y后，结合不同污泥状态，得到污泥状态检索表。

污泥状态检索表

1.污泥中微型动物数量小于4500±10个/ml…………………污泥腐化

2.B₁大于90％

2.1鞭毛虫、游泳型纤毛虫的N_Y大于85±3％……………污泥不成熟

2.2变形虫的N_Y大于15±3％………………………………污泥解体

3.B₂大于70％

3.1非累枝虫类纤毛虫的N_Y大于90±3％…………………污泥成熟

3.2累枝虫类纤毛虫的N_Y大于10±3％……………………污泥膨胀

4.B₃大于30％…………………………………………………污泥老化

三、污泥样品采样与污泥特征分析预测

纯氧曝气城市污水处理多次取样，使用显微镜观察鉴别污泥中出现的微型动物，并进行统计分析，采用微型动物密度函数计算出各个参数,使用污泥状态检索表进行污泥状态的预测分析，其准确率达92％。

上述实施方式为在活性污泥法污水处理中的应用。应该指出，本发明不仅限于上述实施例子，还有许多其他实施方式。所以，本领域的技术人员不经创造性的从本发明公开的内容中直接导出或联想到的变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于微型生物分析的活性污泥状态预测方法，其特征在于，该方法是以活性污泥中微型生物的显微观察与微型生物种类鉴别为基础，建立集活性污泥微型动物的密度统计分析、密度函数计算与污泥状态检索表使用为一体的整套方法，其具体由以下四步骤组成：

(1)建立微型动物统计分类方法

以微型动物的形态、行为为分类依据，把活性污泥中的微型动物分成两级，即先分成三个一类，一类下面再分为两个亚类，具体如下：

1)非固着型原生动物类

1.1)鞭毛虫、游泳型纤毛虫亚类

1.2)变形虫亚类

2)固着型原生动物类

2.1)非累枝虫类纤毛虫亚类

2.2)累枝虫类纤毛虫亚类

3)后生动物类

3.1)线虫亚类

3.2)轮虫亚类

(2)建立微型动物密度函数

根据活性污泥中微型动物的密度，建立微型动物密度函数，函数由两个组成，具体如下：

(a)微型动物一级密度函数B_X为：

B_X＝M_X/(M₁+M₂+M₃)*100％                 (Ⅰ)

上式中，

B_X表示不同一类微型动物所占比例；

M_X为某一类微型动物的密度，X取值范围1-3；

M₁、M₂、M₃分别表示污泥中非固着型原生动物、固着型原生动物与后生动物密度；

(b)微型动物二级密度函数W_Y如下：

W_Y＝N_Y/M_X*100％                       (Ⅱ)

上式中，

W_Y表示某一亚类微型动物占该类微型动物的百分比；

N_Y为某一亚类微型动物的密度，个/ml，Y取值范围1-2；

使用中先用公式(Ⅰ)计算进行一类分级，然后使用公式(Ⅱ)进行亚类分级；

(3)建立污泥状态检索表

根据不同污泥状态的不同类型微型动物的密度函数计算，得出污泥状态检索表，具体如下：

1)污泥中微型动物数量小于S个/ml...........................污泥腐化

2)B₁大于a₁

2.1鞭毛虫、游泳型纤毛虫亚类的N_Y大于a₁₁...............污泥不成熟

2.2变形虫亚类的N_Y大于a₁₂....................................污泥解体

3)B₂大于a₂

3.1)非累枝虫类纤毛虫亚类的N_Y大于a₂₁.....................污泥成熟

3.2)累枝虫类纤毛虫亚类的N_Y大于a₂₂........................污泥膨胀

4)B₃大于a₃.........................................................污泥老化

表中各参数S、a₁、a₁₁、a₁₂、a₂、a₂₁、a₂₂、a₃，在不同污水处理中各不相同，具体值由试验或实际生产运行中观测确定；

(4)污泥样品采样与污泥状态分析预测

从待分析活性污泥的曝气池中取样，按照步骤(1)的微型动物分类方法，使用显微镜观察鉴别污泥中出现的不同类别的微型动物，利用步骤(2)中的微型动物密度函数计算出各个参数，再查阅步骤(3)得到的污泥状态检索表进行污泥状态的分析预测。