CN110510753A - 一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，包括以下步骤，步骤一，制作生态酶制剂；步骤二，加入生态酶制剂；步骤三，监测水质指标；步骤四，监测污泥量；该发明，能够使污水中污染物分散、增溶、乳化，提高生物的可利用性，促进污染物的生物降解，同时也将衰老、死亡、失活的微生物水解成溶解性的小分子有机物，从而减少了污泥产量；同时有选择性的引入光合细菌、草枯芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌等菌株，加入酶制剂后，新引入的菌株强化接种污泥中天然存在的微生物菌群，在选择性竞争中促进优势菌群的繁殖，从而增加污水处理过程中优势微生物的种类和数量，高效分解污水中的有机物污染物，并耦合酶的作用，达到污泥减量目的。

Description

一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺。

背景技术

随着污水生物处理技术的应用与普及、现有处理工艺的不断升级改造，使得污水处理过程中产生的剩余污泥量大大增加。剩余污泥一般占污水处理量的0.3％-0.5％(以含水率97％计)，占所处理污水量的比例很小，但是它们的处理、处置费用却可能高达污水处理厂总运行费用的50％。剩余污泥的处理、处置问题，不仅使各污水处理厂背负沉重的处理负担，而且是世界范围不得不共同面临的、亟需解决的环境问题。因此，在如何保证污水处理效果的前提下，采用适当措施使单位污泥产量降低，已成为污水处理过程中必须关注的重要课题。

目前，关于污泥减量化的技术主要有隐性生长、生物捕食、代谢解偶联、微生物强化、投加酶等，但以上这些技术在实际应用中都存在着一些难以推广实施的缺点。经济和环境均可接受的剩余污泥处理方法的研究开发，已成为现代环境科学领域研究的热点，许多企业和研究机构均已关注该方面的发展。因此设计一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，包括以下步骤，步骤一，制作生态酶制剂；步骤二，加入生态酶制剂；步骤三，监测水质指标；步骤四，监测污泥量；

其中在上述步骤一中，制作生态酶制剂包括以下步骤：

1)按照各组分的重量百分含量分别是：50-60份的植物油、15-20份的海草、20-30份的水、15-20份的蜜糖和2-5份的发酵剂进行选取；

2)制作菌种培养基，加入上述选取的发酵剂，进行发酵剂的接种培养；

3)制作培养发酵罐，加入植物油、海草、水和蜜糖，将上述培养好的发酵剂接种于培养发酵罐中；

4)搅拌均匀后在35℃的恒温下发酵6-7d，期间定时搅拌，抑制泡沫产生和液位，直至发酵完成；其中在上述步骤二中，加入生态酶制剂包括以下步骤：

1)将发酵好的生态酶制剂以30±1℃清水配制成0.02％的溶液，并溶液投加到反应器内，用量为1mL/L的水，添加进需要处理的污水中；

2)连续正常运行，并通过继电器控制蠕动泵，自动投加酶制剂；

其中在上述步骤三中，监测进、出水水质pH、SS、COD、氨氮、TN、TP各项水质指标；

其中在上述步骤四中，每天排放活性污泥混合液，并监控污泥浓度和质量变化。

根据上述技术方案，所述发酵剂为光合细菌、草枯芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌、诺卡氏菌、短芽孢杆菌和多粘芽孢杆菌的菌种混合，且比例为1∶1∶1∶1∶1∶1。

根据上述技术方案，所述步骤一1)中，植物油包括玉米油或豆油。

根据上述技术方案，所述步骤一2)中，菌种培养基由5-10份的牛肉膏、3-5份的氯化钠和15-18份的琼脂混合搅拌而成。

根据上述技术方案，所述步骤一3)中，接种量为10％。

根据上述技术方案，所述步骤一4)中，出现泡沫时即增加搅拌速度，减少通风量，加大罐压。

根据上述技术方案，所述步骤一4)中，发酵前期根据情况定期补油。

根据上述技术方案，所述步骤一4)中，发酵完成的酶制剂可通过干燥剂制成固体状，干燥温度为40-45℃，干燥时间为1-2h。

根据上述技术方案，所述步骤二1)中，溶解氧浓度控制在1.5-3.0mg/L。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该生态酶制剂用于污泥减量的工艺，能够使污水中污染物分散、增溶、乳化，提高生物的可利用性，促进污染物的生物降解，同时也将衰老、死亡、失活的微生物(表现为剩余污泥)水解成溶解性的小分子有机物，从而减少了污泥产量；生物强化作用，因为在制备复合酶制剂的时候，有选择性的引入光合细菌、草枯芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌等菌株，加入酶制剂后，新引入的菌株强化接种污泥中天然存在的微生物菌群，在选择性竞争中促进优势菌群的繁殖，从而增加污水处理过程中优势微生物的种类和数量，高效分解污水中的有机物污染物，并耦合酶的作用，达到污泥减量目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的试验装置结构图；

图2是本发明的A、B、C套装置中污泥总量变化图；

图3是本发明的A、B、C组试验装置进、出水COD变化图；

图4是本发明的A、B、C组试验装置进出水氨氮浓度变化图；

图5是本发明的A、B、C组试验装置进出水TN浓度变化图；

图6是本发明的A、B、C组试验装置进出水TP浓度变化图；

图中：1、试验装置本体；2、进水箱；3、水泵；4、酶制剂供液箱；5、出水管；6、气泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：

试验用水来自某城市污水厂初沉池的出水，该污水厂以处理城市生活污水为主，混有少量的印染、化纤等工业废水，其水质见表1：

实验装置如图1，共设置3套(A、B、C组)，每组装置有效容积为10L，设计处理能力30L/d，HRT为8h。A组模拟该污水处理厂的运行方式，不投加复合生态酶制剂，用作污泥减量效果的对比组；B组投加液态复合生态酶制剂，投加方法：取适量的液态复合生态酶制剂，以30±1℃清水配制成0.02％的溶液，并溶液投加到反应器内，用量为1mL/L的水；C组固态复合生态酶制剂，以30±1℃清水配制0.5％的溶液，浸泡4h激活后，将激活后的溶液以1mL/L水的投加量加入反应器内。

具体操作步骤如下：

1、接种活性污泥。向A、B、C组试验装置内接种某A2/O工艺城市污水厂好氧段末端的活性污泥，接种污泥量为3500-4000mg/L，并开始连续进水，正常运行。并监测进、出水水质和污泥指标的变化，经10d的试运行，出水水质指标与该污水厂的出水水质接近，污泥性状较好，表明装置启动成功。

2、B、C组投加复合生态酶制剂。待试验装置调试稳定后，开始向B、C组投加酶制剂。B组投加液态复合生态酶制剂，每天投加30mL，每间歇4h投加一次，投加在曝气池内，每次投加5mL；C组固态复合生态酶制剂，方法与B组相同。

3、试验装置的运行。试验装置调试成功后，溶解氧浓度控制在1.5-3.0mg/L，连续正常运行，并通过继电器控制蠕动泵，自动投加酶制剂。监测进、出水水质pH、SS、COD、氨氮、TN、TP等水质指标，每天排放活性污泥混合液，并监控污泥浓度变化。

其中，pH采用便携式pH计法，仪器为哈希HACH便携式pH计；

污泥浓度分别用混合液悬浮固体浓度(MLSS)和混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)表示，采用去盐烘干至恒重称量的方法计测，称量仪器为赛多利斯BS223S电子分析天平；

COD采用重铬酸钾法；

NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法，TP采用钼锑抗分光光度法，过硫酸钾氧化紫外分光光度法，仪器均为岛津UV2450紫外分光光度计。

试验从调试运行正常后，投加生态酶制剂连续运行了45d，污泥龄设计为25d。每天排放活性污泥混合液(剩余污泥)300-400mL，部分用于测定污泥浓度，三套装置内污泥量和剩余污泥随时间的累积变化见图2。

根据试验结果，A、B、C组初始污泥总量分别为40.6g、41.6g、40.9g，实验结束时分别为69.8g、53.5g、56.9g，污泥增量分别为29.2g、11.9g、16.0g。因此，以A作为空白对照，B、C组装置污泥的减量比例分别为59.2％、45.2％。根据试验进水水量和水质，A、B、C组污泥产泥系数分别为0.21、0.08、0.11(kg.MLSS/kg.BOD5)。由此可见，B、C组投加生态酶制剂后污泥产量有较大幅度的降低，产泥系数减小较为明显，污泥减量效果明显。其中B组投加液态复合生态酶制剂，污泥减量效果较C组固态复合生态酶制剂更好。

A、B、C组试验装置，投加酶制剂前，污泥性状基本相同，SV30min％约为48％，MLVSS/MLSS约为0.64。但在试验结束时，A、B、C组试验装置污泥性状差别较大，SV30min％分别为52％、28％、30％，MLVSS/MLSS分别为0.62、0.43、0.45，B、C组试验装置污泥表现为沉降速度更快，污泥更趋于无机化。这表明：相同的运行工况条件下，试验装置投加酶制剂后，进一步削减了活性污泥中的有机质部分，从而减少了污泥的产量。

投加生态酶制剂后，试验装置的进水水质相同，对进、出水pH、SS、COD、氨氮、TN、TP等水质指标进行了监测。进水pH为7.13-7.84，出水pH为7.07-7.49，呈微碱性，符合活性污泥法处理污水所需的最佳pH水质条件。试验用水已经初沉池沉淀，进水的SS较低，在20-50mg/L范围内，出水保持在8-18mg/L范围内。A、B、C组试验装置进、出水COD、氨氮、TN、TP浓度变化如图3、图4、图5、图6所示。

由图3、图4、图5、图6可以看出，A、B、C试验装置在进水相同的情况下，出水COD、氨氮、TN、TP指标接近，说明B、C组投加生态酶制剂，获得污泥减量效果，并没有影响出水水质，A、B、C试验装置出水COD平均值分别为37.9mg/L、40.3mg/L、40.7mg/L，出水氨氮平均值分别为1.76mg/L、1.36mg/L、1.52mg/L，出水TN平均值分别为18.9mg/L、13.52mg/L、14.9mg/L，出水TP平均值分别为0.74mg/L、0.35mg/L、0.47mg/L，平均值均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。

3套实验装置均获得了较好的除磷脱氮小效果，是因为试验装置为三相内循环反应器，存在兼氧、好氧交替，反应器具有同步除磷脱氮功效。反应出投加生态酶制剂，不影响生物脱氮除磷效果，从试验结果来看，投加生态酶制剂的B、C组出水TN、TP平均值反而较A组低很多，生态酶制剂反而有助于TN、TP的去除。

综上所述，该复合酶制剂成分以生物表面活性剂酶为主，引入其他菌株微生物制成。B、C组试验装置获得污泥减量，其主要机理是酶的作用和生物强化作用。

酶的作用，体现在酶的功效，能够使污水中污染物分散、增溶、乳化，提高生物的可利用性，促进污染物的生物降解，同时也将衰老、死亡、失活的微生物(表现为剩余污泥)水解成溶解性的小分子有机物，从而减少了污泥产量；生物强化作用，因为在制备复合酶制剂的时候，有选择性的引入光合细菌、草枯芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌等菌株，试验装置加入酶制剂后，新引入的菌株强化接种污泥中天然存在的微生物菌群，在选择性竞争中促进优势菌群的繁殖，从而增加污水处理过程中优势微生物的种类和数量，高效分解污水中的有机物污染物，并耦合酶的作用，达到污泥减量目的。

因为酶的作用，将衰老、死亡、失活的微生物(表现为剩余污泥)水解成溶解性的小分子有机物，增加作为脱氮、除磷所需碳源的来源，有利于反硝化脱氮和磷的去除，从而表现为生态酶制剂在污泥减量的同时降低出水TN、TP的浓度，达到强化出水水质目的。另外，B、C组COD浓度没有降低，甚至略有上升，可能是由于污泥减量过程中，微生物分解代谢产生新的溶解性的中间产物所致。

在污水处理中投加液态和固态复合酶制剂，均获得十分有效的污泥减量效果，污泥减量分别为59.2％、45.2％，效果明显，并提高污水处理过程中对TN、TP的去除效果。

复合酶制剂用于污泥减量，可直接将酶制剂投加到废水处理工艺中，操作简单。试验中使用的液态、固态两种酶制剂，通过酶的作用和生物强化双重作用，获得污泥减量效果，若用于工程实践，将会大幅度降低污水厂污泥处置费用，获得良好的社会经济效益。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，包括以下步骤，步骤一，制作生态酶制剂；步骤二，加入生态酶制剂；步骤三，监测水质指标；步骤四，监测污泥量；其特征在于：

其中在上述步骤一中，制作生态酶制剂包括以下步骤：

1)按照各组分的重量百分含量分别是：50-60份的植物油、15-20份的海草、20-30份的水、15-20份的蜜糖和2-5份的发酵剂进行选取；

2)制作菌种培养基，加入上述选取的发酵剂，进行发酵剂的接种培养；

3)制作培养发酵罐，加入植物油、海草、水和蜜糖，将上述培养好的发酵剂接种于培养发酵罐中；

4)搅拌均匀后在35℃的恒温下发酵6-7d，期间定时搅拌，抑制泡沫产生和液位，直至发酵完成；

其中在上述步骤二中，加入生态酶制剂包括以下步骤：

1)将发酵好的生态酶制剂以30±1℃清水配制成0.02％的溶液，并溶液投加到反应器内，用量为1mL/L的水，添加进需要处理的污水中；

2)连续正常运行，并通过继电器控制蠕动泵，自动投加酶制剂；

其中在上述步骤三中，监测进、出水水质pH、SS、COD、氨氮、TN、TP各项水质指标；

其中在上述步骤四中，每天排放活性污泥混合液，并监控污泥浓度和质量变化。

2.根据权利要求1所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述发酵剂为光合细菌、草枯芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌、诺卡氏菌、短芽孢杆菌和多粘芽孢杆菌的菌种混合，且比例为1∶1∶1∶1∶1∶1。

3.根据权利要求2所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述步骤一1)中，植物油包括玉米油或豆油。

4.根据权利要求2所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述步骤一2)中，菌种培养基由5-10份的牛肉膏、3-5份的氯化钠和15-18份的琼脂混合搅拌而成。

5.根据权利要求2所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述步骤一3)中，接种量为10％。

6.根据权利要求2所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述步骤一4)中，出现泡沫时即增加搅拌速度，减少通风量，加大罐压。

7.根据权利要求2所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述步骤一4)中，发酵前期根据情况定期补油。

8.根据权利要求2所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述步骤一4)中，发酵完成的酶制剂可通过干燥剂制成固体状，干燥温度为40-45℃，干燥时间为1-2h。

9.根据权利要求2所述的一种生态酶制剂用于污泥减量的工艺，其特征在于：所述步骤二1)中，溶解氧浓度控制在1.5-3.0mg/L。