CN104914213A - 一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，包括：1)对污水厂活性污泥的生物量与污泥总呼吸速率OUR_CN进行一段时间的连续监测；2)分别得到随时间变化的污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值，将各污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值绘制曲线，计算得到污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线；3)观察污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线中是否存在由低到高的突然增长，若存在，则该活性污泥随后将发生丝状菌膨胀。本发明可根据对活性污泥SOUR_CN数据分析提前预测活性污泥是否存在丝状菌膨胀风险。通过此方法，可以使污水厂的技术工作人员为提前应对污泥膨胀提供足够时间，从而用于指导污水厂预测活性污泥状况。

Description

一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种通过对活性污泥呼吸图谱的分析，提前预警丝状菌膨胀的方法。

背景技术

自从1912年人类将活性污泥法应用于污水处理系统以来，生物方法处理污水的技术已经得到了长远的发展与提高。活性污泥法处理污水是利用活性污泥中的微生物来降解污水中的有机物、营养物质等污染物，从而使污染物质从水中被转移入大气或富集于活性污泥中。由于活性污泥法随着活性污泥法的广泛应用，其已经成为最为常见的污水处理工艺。

然而，大多数应用活性污泥法的污水处理厂都面临着活性污泥膨胀的问题。在这之中，丝状菌大量生长引发活性污泥膨胀是最为普遍的。现如今，针对丝状菌污泥膨胀有许多种恢复与抑制的方法，但鲜有对丝状菌膨胀进行提前预警的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，该方法利用污泥总呼吸速率SOUR_CN这一可方便监测的活性污泥指标，指示活性污泥中微生物的代谢活性，并且根据得到的污泥总呼吸速率SOUR_CN数据进行分析并且预测被监测的活性污泥是否存在潜在的丝状菌膨胀风险。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，该方法包括以下步骤：

1)取未经任何处理的污水厂污泥，测其污泥浓度；

2)用缓冲溶液对污泥进行多次清洗，并且充分曝气使污泥进入内源呼吸状态；

3)在曝气后的污泥中加入含氮元素化合物与含碳元素有机物，使污泥处于有机物与营养物质充足的环境，随后在步骤2)的相同温度下测定污泥总呼吸速率OUR_CN；

4)重复步骤1)～3)，分别得到随时间变化的污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值，将各污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值绘制曲线，将该污泥总呼吸速率OUR_CN变化曲线与污水厂污泥浓度变化曲线计算得到污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线；

5)观察污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线中是否存在由低到高的突然增长，若存在，则该活性污泥随后将发生丝状菌膨胀。

进一步地，所述发生污泥比总呼吸速率SOUR_CN与丝状菌膨胀的判定方法为：

当污水厂污泥中不含有丝状菌时，污泥比总呼吸速率SOUR_CN由低到高突然增长，则该活性污泥中将产生丝状菌，并且丝状菌会大量生长，导致污泥沉降性能恶化，其标志为污泥体积指数SVI突然增高或镜检发现丝状菌由无到有并且丰度增高；

当污水厂污泥中含有丝状菌时，污泥比总呼吸速率SOUR_CN由低到高突然增长，则该活性污泥中的丝状菌含量将大幅提高，导致污泥沉降性能恶化，其标志为污泥体积指数SVI突然增高或污泥生物量因跑泥骤减或镜检结果发现丝状菌丰度增高。

进一步地，步骤3)在步骤2)的相同温度下测定污泥总呼吸速率OUR_CN该测试温度为8～65℃。

进一步地，步骤3)中所述对污泥加入含氮元素化合物按质量比每1g活性污泥中加入3～14mg氮元素质量含氮化合物。

进一步地，步骤3)中所述对污泥加入含氮元素化合物为含氮元素无机物或含氮元素有机物，所述含氮元素无机物为氯化铵或硫酸铵；所述含氮元素有机物为尿素。

进一步地，对污泥加入含碳元素有机物按质量比每1g活性污泥中加入200～700mg含碳元素有机物。

进一步地，步骤3)中所述含碳元素有机物为乙酸钠，葡萄糖或淀粉。

进一步地，所述投加含碳元素有机物与含氮元素化合物的质量比按照干活性污泥比例投加。

进一步地，所述清洗污泥的缓冲溶液为PBS缓冲溶液，该缓冲溶液为以下组分混合液：

A：KH₂PO₄浓度为1.5～2.5mmol·L^-1；

B：Na₂HPO₄浓度为8～12mmol·L^-1；

C：NaCl浓度为135～140mmol·L^-1；

D：KCl浓度为2.5～3.0mmol·L^-1。

本发明具有以下优点：

1)由于操作步骤少而简单，添加药剂少，利用适当仪器，例如西安绿标水环境科技有限公司提供的BM400型污水处理厂运行状态智能分析平台，即可在无人操作的情况下自动化对待检测污泥进行检测。保证每天2～3小时的无人自动化检测就可以获得足够的信息作为预警的依据。

2)仅需要保证每天2～3小时的无人自动化检测就可以获得足够的信息作为预警的依据。

3)本发明所运用的参数并非水质这种非直观表征污水厂运行情况的指标，而是关注在污水处理的核心主体污泥上。污泥的自身状态才是真正影响污水厂运行的关键。而本发明所提供的以污泥SOUR_CN突跃作为预警指标更是在检测中直观并且易于观察的。即便是没有经验或没有技术知识的污水厂工作人员也可以根据此方法对污泥是否存在丝状菌膨胀进行判断。

由于SOUR_CN是一种简易并且方便监测的指标，使得本发明可以适用于大多数运行中的污水处理厂。而本发明可提前预警丝状菌的膨胀风险，为相关技术人员提供了足够时间来预防丝状菌膨胀导致的问题。综合来看，是一种有效帮助污水厂管理运行的方法。

附图说明

图1为本发明所述污泥SOUR_CN突跃示意。

图2(A)为实施例1中污泥常态。

图2(B)为实施例1中污泥丝状菌膨胀态。

图3为实施例2中污泥SOUR_CN、MLSS及SVI变化曲线。

具体实施方式

下面通过附图及实施例对本发明做进一步的说明。

本发明通过活性污泥SOUR_CN的变化趋势来来判断活性污泥是否存在丝状菌膨胀的风险。

本发明判断活性污泥是否存在丝状菌膨胀风险包括以下步骤：

1)取未经任何处理的污水厂污泥，测量待测污水厂污泥浓度。

2)用缓冲溶液对污泥多次清洗，并且充分曝气使污泥进入内源呼吸状态。

缓冲溶液为以下组分混合液：

A：KH₂PO₄浓度为1.5～2.5mmol·L^-1；

B：Na₂HPO₄浓度为8～12mmol·L^-1；

C：NaCl浓度为135～140mmol·L^-1；

D：KCl浓度为2.5～3.0mmol·L^-1。

3)在曝气后的污泥中加入含氮元素化合物与含碳元素有机物，使污泥处于有机物与营养物质充足的环境，随后在同步骤2)的8～65℃温度下测定污泥总呼吸速率OUR_CN。

其中，对污泥加入含氮元素化合物按质量比每1g活性污泥中加入3～14mg氮元素质量含氮化合物；含氮元素化合物为含氮元素无机物或含氮元素有机物，含氮元素无机物为氯化铵或硫酸铵；含氮元素有机物为尿素。

对污泥加入含碳元素有机物按质量比每1g活性污泥中加入200～700mg含碳元素有机物；含碳元素有机物为乙酸钠，葡萄糖或淀粉。

4)对污水厂的污泥重复步骤1)～3)，分别得到随时间变化的污水厂污泥浓度变化曲线与污泥总呼吸速率OUR_CN曲线，将后该OUR_CN变化曲线与污水厂污泥浓度变化曲线计算得到污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线；

5)观察污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线中是否存在由低到高的突然增长，若存在，则该活性污泥随后将发生丝状菌膨胀。

当污水厂污泥中不含有丝状菌时，污泥比总呼吸速率SOUR_CN由低到高突然增长，则该活性污泥中将产生丝状菌，并且丝状菌会大量生长，导致污泥沉降性能恶化，其标志为污泥体积指数SVI突然增高或镜检发现丝状菌由无到有并且丰度增高；

当污水厂污泥中含有丝状菌时，污泥比总呼吸速率SOUR_CN由低到高突然增长，则该活性污泥中的丝状菌含量将大幅提高，导致污泥沉降性能恶化，其标志为污泥体积指数SVI突然增高或污泥生物量因跑泥骤减或镜检结果发现丝状菌丰度增高。

下面通过具体实施例进一步说明本发明效果。

实施例1

1)对来源于甘肃省庆城县城区污水处理厂氧化沟中污泥进行取样，并且测定其污泥浓度MLSS。

2)选择西安绿标水环境科技有限公司提供的BM400型污水处理厂运行状态智能分析平台作为检测污泥OUR的仪器。

3)取该污水厂氧化沟中污泥0.3L，用缓冲溶液PBS洗泥3次，用清水在该仪器恒温反应器中定容至1.2L。随后对反应器中泥水混合物进行2小时充分曝气。

缓冲溶液PBS：

KH₂PO₄浓度为1.7mmol·L^-1；

B：Na₂HPO₄浓度为10mmol·L^-1；

C：NaCl浓度为137mmol·L^-1；

D：KCl浓度为2.8mmol·L^-1。

4)按质量比每1g活性污泥中加入3mg氯化铵作为氮源，按质量比每1g活性污泥中加入300mg无水乙酸钠作为碳源加入恒温反应器内，温度为28℃，并且检测样本OUR_CN。

5)重复以上步骤对该污水厂进行了连续76天的监测，得到不同的污水厂污泥浓度监测变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值，将不同污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值绘制出该污水厂污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线，与该厂污泥浓度MLSS数据联合计算，得出该污水厂污泥SOUR_CN曲线，如图1所示。

实施例2

1)对来源于实验室中SBR反应器中污泥进行取样，并且测定其污泥量MLSS。

2)选择西安绿标水环境科技有限公司提供的BM400型污水处理厂运行状态智能分析平台作为检测污泥OUR的仪器。

3)取该样本污泥0.3L，用缓冲溶液PBS洗泥3次，用清水在该仪器恒温反应器中定容至1.2L。随后对反应器中泥水混合物进行2小时充分曝气。

缓冲溶液PBS：

KH₂PO₄浓度为2.5mmol·L^-1；

B：Na₂HPO₄浓度为12mmol·L^-1；

C：NaCl浓度为135mmol·L^-1；

D：KCl浓度为3.0mmol·L^-1。

4)按质量比每1g活性污泥中加入14mg硫酸铵作为氮源，按质量比每1g活性污泥中加入700mg/葡萄糖作为碳源加入恒温反应器内，温度为23℃，恒温反应器的温度范围可以在8～65℃，并且检测样本OUR_CN。

5)重复以上步骤进行了连续96天的监测，得到不同的污水厂污泥浓度监测变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值，将不同污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值绘制出反应器污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线，与污泥MLSS数据联合计算，得出该反应器污泥SOUR_CN曲线。

6)将污泥SOUR_CN曲线与反应器污泥MLSS、SVI参数进行联合分析，见图3所示。

实施例分析：

实施例1：

由图1可见，该污水厂污泥SOUR_CN在检测第20天左右发生突跃并于第24天达到顶峰。而该污水厂在第32～36天，即在SOUR_CN顶峰出现后的第8～12天氧化沟MLSS从3600mg/L陡降至2570mg/L，并且镜检结果发相较于第24天，见图2(A)，在第37天丝状菌丰度有明显的增长，见图2(B)。

实施例2：

由表1可见不同污泥形态的污泥利用污泥比总耗氧速率SOUR_CN突增都相应的预警了随后发生的丝状菌膨胀及其反应时间。

表1 不同形态污泥SOUR_CN与丝状菌膨胀反应时间

有代表性的是丝状菌与菌胶团并存的污泥，由图3可见，反应器中污泥SOUR_CN在E_1SOUR出现峰值后的第22天，污泥SVI由于丝状菌大量生长出现峰值E_1SVI。随后该污泥SOUR_CN在E_2SOUR出现峰值后第34天，污泥SVI由于丝状菌再次大量生长出现峰值E_2SVI。

综上可见，本发明是有效的指示活性污泥潜在的丝状菌膨胀风险的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)取未经任何处理的污水厂污泥，测其污泥浓度；

2)用缓冲溶液对污泥进行多次清洗，并且充分曝气使污泥进入内源呼吸状态；

3)在曝气后的污泥中加入含氮元素化合物与含碳元素有机物，使污泥处于有机物与营养物质充足的环境，随后在步骤2)的相同温度下测定污泥总呼吸速率OUR_CN；

4)重复步骤1)～3)，分别得到随时间变化的污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值，将各污水厂污泥浓度变化值与污泥总呼吸速率OUR_CN值绘制曲线，将该污泥总呼吸速率OUR_CN变化曲线与污水厂污泥浓度变化曲线计算得到污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线；

5)观察污泥比总呼吸速率SOUR_CN变化曲线中是否存在由低到高的突然增长，若存在，则该活性污泥随后将发生丝状菌膨胀。

2.按照权利要求1所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，所述发生污泥比总呼吸速率SOUR_CN与丝状菌膨胀的判定方法为：

当污水厂污泥中不含有丝状菌时，污泥比总呼吸速率SOUR_CN由低到高突然增长，则该活性污泥中将产生丝状菌，且丝状菌会大量生长，导致污泥沉降性能恶化，其标志为污泥体积指数SVI突然增高或镜检发现丝状菌由无到有并且丰度增高；

当污水厂污泥中含有丝状菌时，污泥比总呼吸速率SOUR_CN由低到高突然增长，则该活性污泥中的丝状菌含量将大幅提高，导致污泥沉降性能恶化，其标志为污泥体积指数SVI突然增高或污泥生物量因跑泥骤减或镜检结果发现丝状菌丰度增高。

3.按照权利要求1所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，步骤3)在步骤2)的相同温度下测定污泥总呼吸速率OUR_CN该测试温度为8～65℃。

4.按照权利要求1所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，步骤3)中所述对污泥加入含氮元素化合物按质量比每1g活性污泥中加入3～14mg氮元素质量含氮化合物。

5.按照权利要求1或4所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，步骤3)中所述对污泥加入含氮元素化合物为含氮元素无机物或含氮元素有机物，所述含氮元素无机物为氯化铵或硫酸铵；所述含氮元素有机物为尿素。

6.按照权利要求1所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，对污泥加入含碳元素有机物按质量比每1g活性污泥中加入200～700mg含碳元素有机物。

7.按照权利要求1或6所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，步骤3)中所述含碳元素有机物为乙酸钠，葡萄糖或淀粉。

8.按照权利要求1所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，所述投加含碳元素有机物与含氮元素化合物的质量比按照干活性污泥比例投加。

9.按照权利要求1所述的一种预警活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，所述清洗污泥的缓冲溶液为PBS缓冲溶液，该缓冲溶液为以下组分混合液：

A：KH₂PO₄浓度为1.5～2.5mmol·L^-1；

B：Na₂HPO₄浓度为8～12mmol·L^-1；

C：NaCl浓度为135～140mmol·L^-1；

D：KCl浓度为2.5～3.0mmol·L^-1。