CN109250813A - 一种利用河涌黑臭污泥驯化高效活性污泥的方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用河涌黑臭污泥驯化高效活性污泥的方法及其应用，本发明将黑臭污泥与特定的营养液通过本发明特定的驯化过程获得高效活性污泥，本发明不仅为黑臭污泥找到了利用途径，同时解决了污水厂活性污泥获取麻烦等问题，本发明效果降解氨氮及COD突出，可用在河涌水污染治理工程上，在一定程度上实现水质及底泥的原位修复，并且本发明操作简单、使用设备经济环保。

Description

一种利用河涌黑臭污泥驯化高效活性污泥的方法及其应用
技术领域
本发明属于河涌污染治理、活性污泥驯化领域，具体涉及一种利用河涌黑臭污泥驯化高效活性污泥的方法。
背景技术
现阶段，随着社会经济的不断发展，人们生活质量的提高，城市环境污染愈加严重，华南地区河涌分布复杂、水容量较小、水体流动性差，污水的大量排放导致河涌水质恶化，尤其是污染物质集中沉积在底泥，导致水体环境发生改变，长期的厌氧环境导致底泥发黑发臭，成为黑臭污泥。黑臭污泥通常称之为黑臭河道的底部淤泥，色黑，带有刺激性气味，黑臭污泥由于长时间沉积黑臭河道的污染物质，底泥污染物质含量为其上覆水含量的1000-1000倍，污染物质包括：过量的有机物、N、P，Mn、Fe、Ni等重金属，含量根据河涌污染情况来确定，黑臭污泥处于极度厌氧环境，一般DO低于0.1mg/L，ORP低于-300mV。黑臭污泥极大的影响了人们的生活环境，也增大了黑臭河涌的治理难度。
现阶段对于黑臭底泥的处理思路较为单一，最切实可行的方式即为脱水填埋，资源化处理难以实现。
活性污泥大多用于污水处理厂及一体化设备，在培养专性降解氨氮的活性污泥，一般都采用污水厂二沉池的活性污泥进行驯化，存在优质活性污泥获取麻烦，获取量少等问题。现阶段，用黑臭污泥培养活性污泥国内外相关研究甚少，不仅急需一种使黑臭污泥变废为宝的利用方法，也需为解决污水厂活性污泥获取麻烦等问题另辟蹊径。
发明内容
本发明提供一种利用河涌黑臭污泥驯化高效活性污泥的方法，其培养时间短(8-14天)，氨氮处理效果好，不仅为黑臭污泥找到了利用途径，同时解决了污水厂活性污泥获取麻烦等问题。
本发明的目的在于提供一种利用黑臭污泥驯化高效活性污泥的方法，
本发明所采取的技术方案是：
一种利用黑臭污泥驯化活性污泥的方法，包括以下步骤：
1)黑臭污泥与初期营养液按1：2.5～3.5的体积比混合，闷曝，溶解氧DO控制在2～6mg/L；所述初期营养液中含有90～110mg/L COD、4.5～5.5mg/L氨氮、0.8～1.2mg/L总P；
2)闷曝2～4h后静置，将上清液及漂浮的杂质去除，补加等量的初期营养液；重复此操作1～2次后，将上清液排除，得预处理的黑臭污泥；
3)将预处理的黑臭污泥与初期营养液按1：2.5～3.5的体积比混合，闷曝，控制pH为7～8.5，温度25～30℃，DO 2～6mg/L，每23～25h为一个周期，其中曝气22.5～23.5h后静置分层排出上清及补加初期营养液；
4)运行2个周期以上，静置分层，排掉底部30％～40％的污泥；同时补回等量的新营养液，新营养液中氨氮含量高于5mg/L，但不超过25mg/L，新营养液中COD及总P含量仍分别为90～110mg/L、0.8～1.2mg/L；
5)将上述体系继续进行闷曝，每23～25h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气22.5～23.5h后静置分层，排出上清、补加营养液；每日观察MLSS，当MLSS增长至10000mg/L以上，并且每个周期末氨氮的降解率都稳定在99％以上后，则加入氨氮含量更高的新营养液，使氨氮含量高于25mg/L，但不超过40mg/L，COD及总P含量仍保持不变；
6)将上述加入氨氮含量更高的新营养的体系再继续进行闷曝，每23～25h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气22.5～23.5h后静置分层排出上清及补加新营养液，新营养液中氨氮含量高于40mg/L，但不超过70mg/L，保持COD及总P含量仍分别为90～110mg/L、0.8～1.2mg/L；
7)将上述体系进行间歇式曝气，11～13h为一次周期，其中曝气时间不低于8h，周期末静置分层，将上清液排出，所得下层污泥即为活性污泥。
进一步的，所述黑臭污泥选取黑臭河涌底泥中离泥床上表面1/4～1/2距离之间位置的黑臭污泥。
进一步的，所述黑臭污泥含沙量低于20％，有机质含量超过10％。
进一步的，所述初期营养液是由葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾和水配制而成。
进一步的，步骤2)中静置的时间为25～45min。
进一步的，步骤4)中，运行2周以上后，污泥出现粘稠状，泥色偏棕黄色。
进一步的，步骤4)中，静置的时间为45～65min。
进一步的，步骤4)中，排掉底部30％～40％的污泥后，剩下体系的SV30不低于10％。
进一步的，步骤4)中，所述补加营养液中氨氮含量高于5mg/L，但不超过25mg/L，COD和总P含量仍分别为90～110mg/L、0.8～1.2mg/L。
进一步的，步骤7)中，停止曝气期间需进行搅拌，使泥水混合。
进一步的，步骤7)中，将获得的活性污泥再加入新营养液，新营养液中氨氮含量超过70mg/L，COD及总P含量仍分别为90～110mg/L、0.8～1.2mg/L；再进行1～3个周期的间歇式曝气，周期末静置分层，将上清液排出，所得下层污泥为活性污泥。
进一步的，步骤7)中，间歇式曝气过程中控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间。
上述任一项所述方法制得的活性污泥。
上述任一项所述方法制得的活性污泥在污水处理中的应用。
本发明的有益效果是：
(1)本发明培养周期短，处理氨氮的效果好，并且同时具有较好降解COD的效果。本发明操作简单、使用设备经济环保。
(2)本发明思路上创新，为活性污泥培养提供了一种新的思路，利用黑臭河涌的黑臭污泥培养具有高效去除氨氮的活性污泥，不仅为黑臭污泥找到了利用途径，同时解决了污水厂活性污泥获取麻烦等问题，本发明效果降解氨氮及COD突出，可用在河涌水污染治理工程上，在一定程度上实现水质及底泥的原位修复。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1一种利用河涌黑臭污泥驯化活性污泥的方法
1)黑臭污泥的选取
黑臭污泥通常称之为黑臭河道的底部淤泥，色黑，带有刺激性气味，黑臭污泥由于长时间沉积黑臭河道的污染物质，底泥污染物质含量为其上覆水含量的1000-1000倍，污染物质包括：过量的有机物、N、P、Mn、Fe、Ni等重金属，含量根据河涌污染情况来确定，黑臭污泥处于极度厌氧环境，一般DO低于0.1mg/L，ORP低于-300mV。
选取黑臭河涌中含沙量较低、有机质含量较高的黑臭底泥，宜选黑臭河涌泥床中部及中偏上位置的黑臭污泥，即离泥床上表面1/4-1/2距离之间位置的黑臭污泥，其含沙量通常低于20％，有机质含量超过10％。
2)营养液的配置
活性污泥在驯化过程中的养料选用葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾配置营养液，驯化初期配置COD、氨氮、总P浓度分别为100mg/L、5mg/L、1mg/L的初期营养液；后续驯化过程中，逐渐增加氨氮负荷，使营养液中的氨氮含量逐渐增至120mg/L(氨氮含量可根据具体应用需求确定，本实施例选用120mg/L)。
3)黑臭污泥前期处理
3.1将1)中黑臭污泥与2)中初期营养液按1：3的体积比例混合，用曝气泵进行闷曝，溶解氧DO控制在2～6mg/L；
3.2闷曝2～4h后静置30min，将上清液及漂浮的杂质去除，回加等量的初期营养液；
3.3重复3.2操作1～2次；将上清液及漂浮的杂质去除，得预处理的黑臭污泥。
4)活性污泥培养。
4.1第一天将3)中预处理的黑臭污泥与2)中初期营养液按1:3的比例混合，控制pH为7～8.5(配合加氢氧化钠及小苏打一起使用)，温度控制在25～30℃之间，DO 2～6mg/L，每24h为一个周期进行24h闷曝，其中曝气23h后静置分层排上清及补加等量初期营养液1h，曝气过程中保证泥水充分混合；
4.2运行2个周期以上，污泥出现粘稠状，泥色偏棕黄色，此时静置分层，排掉底部约30％-40％的底泥，排泥后的体系需保证SV30不低于10％；同时补回等量的新营养液，新营养液中氨氮含量高于5mg/L，但不宜超过25mg/L，保持COD及总P含量仍为100mg/L、1mg/L；
4.3将上述体系继续进行闷曝，24h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气23h、静置分层排上清水及等量营养液1h，每日观察MLSS，当MLSS增长至10000mg/L以上，镜检出现原生生物(如钟虫、寡毛虫等)，并且每个周期末氨氮的降解率都稳定在99％以上后，提高新加入营养液中氨氮的含量，使氨氮含量高于25mg/L，但不宜超过40mg/L，COD及总P含量仍保持不变，如系统效果不稳定，需保持相同的培养条件，稳定后再提高氨氮的含量；
4.4将上述体系再继续进行闷曝，24h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气23h、静置分层排上清水及等量营养液1h；补回等量新营养液，新营养液中氨氮含量高于40mg/L，但不宜超过70mg/L，保持COD及总P含量仍为100mg/L、1mg/L；
4.5将上述体系进行间歇式曝气，12h为一次周期，其中曝气时间不低于8h，间歇式曝气周期中停止曝气期需开启搅拌器，同样保证泥水充分混合，周期末静置分层，将上清液排出，所得下层污泥即为活性污泥；或再补回新的营养液，新营养液中氨氮含量高于70mg/L(此时营养液中氨氮值含量可根据实际运用需求来定，本实施例选用氨氮含量为120mg/L，COD及总P含量不变)，再进行1～3个周期的间歇式曝气，之后静止，将上清液排出，所得下层污泥也为活性污泥。
上述间歇式曝气过程中控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间。
实施例2一种利用河涌黑臭污泥驯化活性污泥的方法
1)黑臭污泥的选取
黑臭污泥通常称之为黑臭河道的底部淤泥，色黑，带有刺激性气味，黑臭污泥由于长时间沉积黑臭河道的污染物质，底泥污染物质含量为其上覆水含量的1000-1000倍，污染物质包括：过量的有机物、N、P、Mn、Fe、Ni等重金属，含量根据河涌污染情况来确定，黑臭污泥处于极度厌氧环境，一般DO低于0.1mg/L，ORP低于-300mV。
选取黑臭河涌中含沙量较低、有机质含量较高的黑臭底泥，宜选黑臭河涌泥床中部及中偏上位置的黑臭污泥，即离泥床上表面1/4-1/2距离之间位置的黑臭污泥，其含沙量通常低于20％，有机质含量超过10％。
2)营养液的配置
活性污泥在驯化过程中的养料选用葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾配置营养液，驯化初期配置COD、氨氮、总P浓度分别为100mg/L、5mg/L、1mg/L的初期营养液；后续驯化过程中，逐渐增加氨氮负荷，使营养液中的氨氮含量逐渐增至150mg/L(氨氮含量可根据具体应用需求确定，本实施例选用150mg/L)。
3)黑臭污泥前期处理
3.1将1)中黑臭污泥与2)中初期营养液按1：3的体积比例混合，用曝气泵进行闷曝，溶解氧DO控制在2～6mg/L；
3.2闷曝2～4h后静置30min，将上清液及漂浮的杂质去除，回加等量的初期营养液；
3.3重复3.2操作1～2次；将上清液及漂浮的杂质去除，得预处理的黑臭污泥。
4)活性污泥培养。
4.1第一天将3)中预处理的黑臭污泥与2)中初期营养液按1:3的比例混合，控制pH为7～8.5(配合加氢氧化钠及小苏打一起使用)，温度控制在25～30℃之间，DO 2～6mg/L，每24h为一个周期进行24h闷曝，其中曝气23h后静置分层排上清及补加等量初期营养液1h，曝气过程中保证泥水充分混合；
4.2运行2个周期以上，污泥出现粘稠状，泥色偏棕黄色，此时静置分层，排掉底部约30％-40％的底泥，排泥后的体系需保证SV30不低于10％；同时补回等量的新营养液，新营养液中氨氮含量高于5mg/L，但不宜超过25mg/L，保持COD及总P含量仍为100mg/L、1mg/L；
4.3将上述体系继续进行闷曝，24h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气23h、静置分层排上清水及等量营养液1h，每日观察MLSS，当MLSS增长至10000mg/L以上，镜检出现原生生物(如钟虫、寡毛虫等)，并且每个周期末氨氮的降解率都稳定在99％以上后，提高新加入营养液中氨氮的含量，使氨氮含量高于25mg/L，但不宜超过40mg/L，COD及总P含量仍保持不变，如系统效果不稳定，需保持相同的培养条件，稳定后再提高氨氮的含量；
4.4将上述体系再继续进行闷曝，24h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气23h、静置分层排上清水及等量营养液1h；补回等量新营养液，新营养液中氨氮含量高于40mg/L，但不宜超过70mg/L，保持COD及总P含量仍为100mg/L、1mg/L；
4.5将上述体系进行间歇式曝气，12h为一次周期，其中曝气时间不低于8h，间歇式曝气周期中停止曝气期需开启搅拌器，同样保证泥水充分混合，周期末静置分层，将上清液排出，所得下层污泥即为活性污泥；或再补回新的营养液，新营养液中氨氮含量高于70mg/L(此时营养液中氨氮值含量可根据实际运用需求来定，本实施例选用氨氮含量为150mg/L，COD及总P含量不变)，再进行1～3个周期的间歇式曝气，之后静止，将上清液排出，所得下层污泥也为活性污泥。
上述间歇式曝气过程中控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间。
下面对本发明制备的活性污泥作进一步效果检测。
实验组1
配制人工污水：利用葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾等配置污水，使污水中COD100mg/L、总磷含量1mg/L，氨氮含量5mg/L。
将实施例1制备的活性污泥与配制的污水按体积比1：3混合，用曝气泵进行连续曝气扰动(运行过程中泥水充分混合)，实时监控反应条件，主要控制溶解氧控制在2mg/L以上，pH 6.5～8.5。其中第1-5周期中，每次周期运行时间为24h；其中曝气23h(溶氧维持在4-5mg/l，并保证泥水混合均匀)，静置分层排出上清、补加新污水1h。第6-8周期中，每周期运行时间为12h，其中曝气8h(溶氧维持在4-5mg/l，并保证泥水混合均匀)，静置分层排出上清、再补加新污水。每周期运行结束后，检测水体氨氮含量、COD含量，检测结果如表1。
对比组1
除了不加入活性污泥，其他操作均同实验组1，检测结果如表1。
表1各组实验对污水中氨氮降解能力的检测
实验组2
配制人工污水：利用葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾等配置污水，使污水中氨氮含量分别为6、24.14、33、38.37、119mg/L。
将实施例1制备的活性污泥与配制的污水按体积比1：3混合，直接进行闷曝；每次周期运行时间为24h，其中闷曝23h，主要控制溶解氧4～5mg/L，pH 6.5～8.5，静置分层、补加新污水1h，然后进行下一个周期。运行一周后，检测水体氨氮含量，检测结果如表2。
对比组2
除了不加入活性污泥，其他操作均同实验组2，检测结果如表2。
表2各组实验对不同浓度氨氮污水中氨氮降解能力的检测
上述各组的检测结果如表1和表2所示，从表2中可以看出，本发明活性污泥及污水处理的方法对低浓度及高浓度的氨氮均具有很好的降解效果，明显优于实验组2；从表1中可以看出系统运行稳定后，尤其是在运行6周后，本发明只需在10～12小时内即可将氨氮的含量降至0.1mg/L以下，明显优于实验组1，氨氮降解率可达99.9％以上。特别的，本发明活性污泥对于高浓度氨氮(如150mg/L)的废水，也可将氨氮降解至0.1mg/L以下，实际处理效果明显。
另外，本发明活性污泥及污水处理的方法对COD的处理效果也很明显，48h可稳定将COD 100mg/L的污水，降解至40mg/L，生化效果较为明显。本发明活性污泥表现出很好的氨氮、COD降解率，可能说明了本发明驯化方法能够使营养物质被充分吸收促进微生物、菌胶团、原生生物的生长和增殖，从而带来如此好的降解效果。
本发明提供有利用河涌黑臭污泥驯化高效活性污泥的方法，其培养时间短(8-14天)，氨氮处理效果好，不仅为黑臭污泥找到了利用途径，同时解决了污水厂活性污泥获取麻烦等问题。本发明基于活性污泥的驯化培养方法，激活河道黑臭底泥，快速降解底泥有机负荷的同时，强化其本土微生物的代谢能力，将其释放于河道，从而提高水体的自净能力；激活底泥，结合氧气锥、微纳米组合工艺，应用于河道；从水和底泥多个维度入手，改进河道生态环境；且所得活性污泥降解氨氮及COD突出，可用在河涌水污染治理工程上，在一定程度上实现水质及底泥的原位修复。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用黑臭污泥驯化活性污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)黑臭污泥与初期营养液按1：2.5～3.5的体积比混合，闷曝，溶解氧DO控制在2～6mg/L；所述初期营养液中含有90～110mg/L COD、4.5～5.5mg/L氨氮、0.8～1.2mg/L总P；
2)闷曝2～4h后静置，将上清液及漂浮的杂质去除，补加等量的初期营养液；重复此操作1～2次后，将上清液排除，得预处理的黑臭污泥；
3)将预处理的黑臭污泥与初期营养液按1：2.5～3.5的体积比混合，闷曝，控制pH为7～8.5，温度25～30℃，DO 2～6mg/L，每23～25h为一个周期，其中曝气22.5～23.5h后静置分层排出上清，再补加初期营养液；
4)运行2个周期以上，静置分层，排掉底部30％～40％的污泥；同时补回等量的新营养液，新营养液中氨氮含量高于5mg/L，但不超过25mg/L，新营养液中COD及总P含量仍分别为90～110mg/L、0.8～1.2mg/L；
5)将上述体系继续进行闷曝，每23～25h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气22.5～23.5h后静置分层，排出上清，再补加营养液；每日观察MLSS，当MLSS增长至10000mg/L以上，并且每个周期末氨氮的降解率都稳定在99％以上后，则加入氨氮含量更高的新营养液，使氨氮含量高于25mg/L，但不超过40mg/L，COD及总P含量仍保持不变；
6)将上述加入氨氮含量更高的新营养的体系再继续进行闷曝，每23～25h为一个周期，控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间，其中曝气22.5～23.5h后静置分层排出上清及补加新营养液，新营养液中氨氮含量高于40mg/L，但不超过70mg/L，保持COD及总P含量仍分别为90～110mg/L、0.8～1.2mg/L；
7)将上述体系进行间歇式曝气，11～13h为一次周期，其中曝气时间不低于8h，周期末静置分层，将上清液排出，所得下层污泥即为活性污泥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黑臭污泥选取黑臭河涌底泥中离泥床上表面1/4～1/2距离之间位置的黑臭污泥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中静置的时间为25～45min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，静置的时间为45～65min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，排掉底部30％～40％的污泥后，剩下体系的SV30不低于10％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7)中，间歇式曝气周期中，停止曝气期间需进行搅拌，使泥水混合。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7)中，将获得的活性污泥再加入新营养液，新营养液中氨氮含量超过70mg/L，COD及总P含量仍分别为90～110mg/L、0.8～1.2mg/L；再进行1～3个周期的间歇式曝气，周期末静置分层，将上清液排出，所得下层污泥为活性污泥。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7)中，间歇式曝气过程中控制DO 2～6mg/L、pH 7～8.5，温度控制在25～30℃之间。
9.权利要求1～8任一项所述方法制得的活性污泥。
10.权利要求1～8任一项所述方法制得的活性污泥在污水处理中的应用。
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