CN106587356B - 生物膜制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种生物膜制备方法，涉及水处理技术领域，解决了污水处理效率较低的问题。所述生物膜制备方法包括：将活性污泥和丝藻加入污水中；控制所述污水的环境满足挂膜条件，在污水中形成藻菌共生膜，所述挂膜条件包括：污水温度在15‑35℃、污水的PH值为6‑9、污水的DO为2‑8mg/L。本发明可极大提高挂膜效率，能够1到4天快速形成以丝藻为骨架，菌胶团附着的藻菌共生生物膜。

Description

生物膜制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种生物膜制备方法。
背景技术
随着工业的不断发展，水污染不断地影响着人类的生活环境，为了改善人类生活环境，有必要对各种污水进行处理。现有技术中常用的污水处理技术是生物膜法，该方法利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌气层进行厌氧分解，然后通过流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。
利用生物膜法处理废水时，需要先在构筑物中处理系统(其中的构筑物一般是指曝气池体，处理系统主要包括填料和曝气系统)的表面上产生一层能够适应并处理废水的微生物，微生物组成的生物膜厚度一般在几个毫米到1cm左右，这个过程一般称为挂膜。生物膜外层为好氧微生物，内层为厌氧微生物和死去的微生物体。
在使用现有技术中生物膜法进行污水处理过程中，发明人发现由于生物膜的形成过程依靠菌类自然生长，一般需要的挂膜周期约20-40天左右，这样的挂膜周期相对较长，并且自然生长的生物膜易脱落的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物膜制备方法，能够缩短挂膜周期。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物膜制备方法，包括：
将活性污泥和丝藻加入污水中；
控制所述污水的环境满足挂膜条件，在污水中形成藻菌共生膜，所述挂膜条件包括：污水温度在15-35℃、污水的PH值为6-9、污水的DO为2-8mg/L。
所述将活性污泥和丝藻加入污水中为：先将活性污泥加入污水中后将丝藻加入污水中，或者先将丝藻加入污水中后将活性污泥加入污水中。
所述先将活性污泥加入污水中后将丝藻加入污水中包括：
将活性污泥加入污水中并将活性污泥培育至高速增殖阶段；
在活性污泥培育至高速增殖阶段后再将丝藻加入污水中。
将丝藻加入污水中之前，所述方法还包括：提高污水中的活性污泥浓度。
在将活性污泥和丝藻加入污水中之前，所述方法还包括：在污水中加入填料并对污水进行曝气。
所述填料为半软性填料，且半软性填料按80mm的间距设置在污水中。
在污水处于有光照的条件下对应的曝气量为污水处于无光照的条件下对应的曝气量的30％-50％。
所述丝藻和污泥的重量比为1:35-1:5。
所述丝藻和污泥的重量比为1:30-1:15。
所述提高污水中的活性污泥浓度为：在已加入活性污泥的污水中加入沼液或甲醇。
本发明提供的生物膜制备方法，同时利用活性污泥和丝藻形成藻菌共生膜，利用某些丝藻具有较长骨架、分散均匀特性，极易与活性污泥上的活性菌抱团粘附在生物填料上，从而实现在时间上和处理效果上的很大提高。本发明中的藻菌共生膜是利用藻类对氮磷的高效吸收能力进行水处理的一种方法，并且利用活性污泥形成的生物膜可以解决藻水分离带来的问题。
采用本发明实施例提供的生物膜制备方法，有机污染物经过需氧性细菌进行氧化分解后能够产生NH、PO和CO等物质，而藻类则利用NH、PO和CO等为营养以阳光为能源，经叶绿素进行光合作用，并释放出氧气供需氧性细菌进行有机污染物的氧化分解，从而形成需氧性细菌和藻类的共生系统，两者释放的产物分别是对方进行生物活动所需的物质，能够有机地结合在一起，故而本发明的生物膜制备方法能够形成内部的循环系统，促进内部的藻类了菌类的生长，提高生物膜的生长速度，并且内部的循环系统可以源源不断地为藻类和菌类提供生长所需要的物质，使得藻类和菌类的都能够存活更长的时间，延长生物膜的使用周期，使得本发明的生物膜制备方法制备的生物膜不容易脱落。
综上所述，利用丝藻作为一种挂膜促进剂在构筑物池体中挂膜相比传统生物膜法挂膜，可极大提高挂膜效率。能够1到4天快速形成以丝藻为骨架，菌胶团附着的藻菌共生生物膜，比常规30天左右驯化培养生物膜效率高出很多，且不易脱落；并且藻菌共生膜进行水处理，能够增加脱氮除磷效率和处理能力。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实施例提供的生物膜制备方法，下面进行详细描述。
本发明提供一种生物膜制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：将活性污泥和丝藻加入污水中；
步骤2：控制所述污水的环境满足挂膜条件，在污水中形成藻菌共生膜，所述挂膜条件包括：污水温度在15-35℃、污水的PH值为6-9、污水的DO(溶解氧)为2-8mg/L。
以上步骤1和步骤2仅仅是为了方便描述，并不是限定先后第一次执行的先后顺序，例如，可以在尚未在污水中加入活性污泥和丝藻的情况下，先将污水的环境控制在满足挂膜条件，然后加入活性污泥和丝藻从而形成藻菌共生膜；也可以按照上述步骤1和步骤2描述的顺序进行。
为了加快藻菌共生膜的生长，本发明实施例在步骤1之前还包括：在污水中加入填料并对污水进行曝气，其中填料是为了能够方便形成更多的藻菌共生膜，本发明实施例中的填料可以使用半软性填料并按80mm间距的布置密度设置在污水中，由于在污水中加入了填料，使污泥在填料上长成生物膜，同时水体中也有悬浮污泥，总体上提高了污水中活性菌浓度，也能够进一步提高污水处理效率。
本发明中曝气的作用是保持一定扰动，能够使菌藻在水中均匀分布，并使得污水中保持一定的溶解氧(DO)，污水中的溶解氧是为了给好氧菌生长提供氧气，由于光照条件下丝藻发生光合作用产生氧气，有光照时可以降低曝气量，减少能耗。具体来说，有光照时减少曝气量，无光照时(比如：夜间或阴雨天)保持正常扰动，本发明实施例在污水处于有光照的条件下对应的曝气量为污水处于无光照的条件下对应的曝气量的30％-50％，采用该方法较常规方法减少15-25％能耗。
本发明实施例中将活性污泥和丝藻加入污水中可以采用但不限于如下两种方式：
一、先将活性污泥加入污水中后将丝藻加入污水中，如此可以方便先进行活性污泥中活性菌的培养；
二、先将丝藻加入污水中后将活性污泥加入污水中，如此一般要求活性污泥中活性菌已在污水处理前进行了培养，可以减少污水处理中活性菌的培养时间。
对于先将活性污泥加入污水中后将丝藻加入污水中的方案，一般要求将活性污泥加入污水中并将活性污泥培育至高速增殖阶段，再在活性污泥培育至高速增殖阶段后再将丝藻加入污水中。主要是由于活性污泥中的菌胶团活性较强时，更容易丝藻结合，形成藻菌共生膜。
所述丝藻和污泥的重量比为1:35-1:5。
所述丝藻和污泥的重量比为1:30-1:15。
为了保证藻菌共生的环境，本发明实施例中将丝藻和活性污泥按照重量比1:35-1:5投入污水中，其中的重量是指丝藻和活性污泥的干重，当然，最好能将丝藻和活性污泥的重量比控制在1:30-1:15，由于丝藻成本较高，故而从经济性上考虑丝藻的重量比例不宜过高，同时为了减少藻菌共生膜的培养时间，需要保证一定的丝藻量，如果丝藻的量太小，需要培育的时间会很长，影响污水处理时效，故而本发明实施例选择了上述的范围。
本发明实施例还可以在加入丝藻之前提高污水中的活性污泥浓度，具体方式一般是在已加入活性污泥的污水中加入沼液或甲醇。正常而言，需要将活性污泥的浓度提高到常规浓度的3-5倍，这样的好处是有利于污泥一部分与丝藻形成生物膜，一部分处于悬浮状态，相当于增加了污泥的浓度又不至于使得污泥不能沉降，快速形成稳定的水处理系统，达到更好的污水处理效果。
为了更清楚地理解本发明实施例提供技术方案所产生的技术效果，接下来列举几个发明人完成的具体实施例。
实施例1：
以某污水处理厂经过格栅、沉砂池处理后的污水为需要处理的污水，按照本发明实施例提供的方法进行污水处理，投入活性污泥和丝藻并培养藻菌共生膜后再排水处理，该实验中污水进行处理前的水质特点为：化学需氧量(Chemical oxigen demand，简称COD)240-380mg/L，总氮25-40mg/L，总磷4-8mg/L，采用本发明提供的生物膜制备方法，投入的含有活性菌的活性污泥的干重为2.5-3.5g/L，丝藻使用微藻中黄丝藻属(Tribonema)某种丝藻按干重0.1-0.15g/L配比，日光照量保持22-26MJ/㎡·d，日间曝气的气水比为为12:1-8:1，夜间曝气的气水比为15:1-20:1，同时设计水力停留时间4h，污泥负荷0.03-0.15kgCOD/kgMVLSS/天，使用半软性纤维填料，运行1天后完成挂膜。完成污水处理后的出水水质为：COD 40-50mg/L，总氮0.5-2.5mg/L，总磷0.1-0.5mg/L，很快形成稳定生物膜，处理后水质达到国家一级A标准。
实施例2
以某畜禽废水处理设施的厌氧出水经预处理的水作为待处理的污水，按照本发明实施例提供的方法进行污水处理，投入活性污泥和丝藻并培养藻菌共生膜后再排水处理，该实验中污水进行处理前的水质特点为：COD 450-650mg/L，总氮10-30mg/L，总磷1.5-10mg/L，采用本发明提供的生物膜制备方法，投入的含有活性菌的活性污泥的干重为4.0-6.0g/L，使用微藻中黄丝藻属(Tribonema)某种藻按干重干重0.2-0.5g/L配比，日光照量22-26MJ/㎡·d，日间曝气的气水比为15:1-12:1，夜间曝气气水比为20:1-25:1，设计水力停留时间8h，污泥负荷0.10-0.35kgCOD/kgMVLSS/天，使用半软性纤维填料，运行1-2天后完成挂膜。完成污水处理后的出水水质为：COD 50-60mg/L，总氮0.5-2.5mg/L，总磷0.1-0.5mg/L。很快形成稳定生物膜，处理后水质达到国家一级A标准。
实施例3
以某畜禽废水处理设施的厌氧出水经预处理后的水作为待处理的污水，按照本发明实施例提供的方法进行污水处理，投入活性污泥和丝藻并培养藻菌共生膜后再排水处理，该实验中污水进行处理前的水质特点为：COD 450-650mg/L，总氮10-30mg/L，总磷1.5-10mg/L；采用本发明提供的生物膜制备方法，投入的含有活性菌的活性污泥的干重为9.0-12.0g/L，使用微藻中黄丝藻属(Tribonema)某种藻按干重0.5-1.2g/L配比，日光照量22-26MJ/㎡·d，日间曝气气水比为15:1-12:1,夜间曝气气水比为20:1-25:1，设计水力停留时间8h，污泥负荷0.05-0.15kgCOD/kgMVLSS/天，使用半软性纤维填料，运行1-2天后完成挂膜。待运行5天观察运行稳定后停止进水，闷曝72h，藻菌共生膜生长正常；恢复进水后出水，完成污水处理后的出水水质为：COD 30-60mg/L，总氮0.05-1.5mg/L，总磷0.01-0.5mg/L。生物膜生长状态不受影响，耐低负荷冲击能力强，生物膜形成后不易脱落、耐冲击。
实施例4
以某市政污水处理厂过格栅、沉砂池后的污水作为待处理的污水，按照本发明实施例提供的方法进行污水处理，投入活性污泥和丝藻并培养藻菌共生膜后再排水处理，该实验中污水进行处理前的水质特点为：COD 240-450mg/L，总氮50-80mg/L，总磷10-25mg/L；采用本发明提供的生物膜制备方法，投入的含有活性菌的活性污泥的干重为3.0-6.0g/L，使用蓝藻中念珠藻属(Nostoc)某种藻按干重0.1-0.5g/L配比，日光照量20-28MJ/㎡·d，日间曝气气水比为15:1-12:1,夜间曝气气水比为20:1-25:1，设计水力停留时间4h，污泥负荷0.05-0.15kgCOD/kgMVLSS/天，使用半软性纤维填料，运行1-2天后完成挂膜。连续运行30天出水，完成污水处理后的出水水质为：COD 30-60mg/L，总氮0.05-0.5mg/L，总磷0.01-0.05mg/L，脱氮除磷效果较常规生物膜法有很大提高。
实施例5
以某畜禽废水处理设施的厌氧出水经预处理后作为待处理的污水，按照本发明实施例提供的方法进行污水处理，投入活性污泥和丝藻并培养藻菌共生膜后再排水处理，该实验中污水进行处理前的水质特点为：COD 450-650mg/L，总氮10-30mg/L，总磷1.5-10mg/L；采用本发明提供的生物膜制备方法，投入的含有活性菌的活性污泥的干重为9.0-12.0g/L，使用微藻中黄丝藻属(Tribonema)某种藻按干重0.5-1.2g/L配比，日光照量22-26MJ/㎡·d，日间曝气气水比为15:1-12:1；夜间曝气气水比为20:1-25:1，设计水力停留时间8h，污泥负荷0.05-0.15kgCOD/kgMVLSS/天，使用半软性纤维填料，运行1-2天后完成挂膜。待运行正常后提高水力负荷，将水力停留时间缩短为2.5h，生物膜生长状态不受影响。完成污水处理后的出水水质为：COD 30-60mg/L，总氮0.05-1.5mg/L，总磷0.01-0.5mg/L，可耐受较高水力冲击。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种生物膜制备方法，其特征在于，包括：
将活性污泥和丝藻加入污水中，包括：先将活性污泥加入污水中后将丝藻加入污水中，将丝藻加入污水中之前，在已加入活性污泥的污水中加入沼液或甲醇提高污水中的活性污泥浓度；
控制所述污水的环境满足挂膜条件，在污水中形成藻菌共生膜；
所述挂膜条件包括：污水温度在15-35℃、污水的p H值为6-9、污水的DO为2-8mg/L。
2.根据权利要求1所述的生物膜制备方法，其特征在于，所述先将活性污泥加入污水中后将丝藻加入污水中包括：
将活性污泥加入污水中并将活性污泥培育至高速增殖阶段；
在活性污泥培育至高速增殖阶段后再将丝藻加入污水中。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的生物膜制备方法，其特征在于，在将活性污泥和丝藻加入污水中之前，所述方法还包括：在污水中加入填料并对污水进行曝气。
4.根据权利要求3所述的生物膜制备方法，其特征在于，所述填料为半软性填料，且半软性填料按80mm的间距设置在污水中。
5.根据权利要求4所述的生物膜制备方法，其特征在于，在污水处于有光照的条件下对应的曝气量为污水处于无光照的条件下对应的曝气量的30％-50％。
6.根据权利要求1-2中任意一项所述的生物膜制备方法，其特征在于，所述丝藻和污泥的重量比为1:35-1:5。
7.根据权利要求6所述的生物膜制备方法，其特征在于，所述丝藻和污泥的重量比为1:30-1:15。
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