CN110980962B

CN110980962B - 一种聚磷菌剂及应用该菌剂的污泥处理技术

Info

Publication number: CN110980962B
Application number: CN201911172076.1A
Authority: CN
Inventors: 言红红; 郑言; 郑勇生
Original assignee: Zhejiang Yongxu Environmental Engineering Co ltd
Current assignee: Zhejiang Yongxu Environmental Engineering Co ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: CN110980962A

Abstract

本发明涉及一种聚磷菌剂及应用该菌剂的污泥处理技术，涉及活性污泥的的技术领域，其包括以下重量百分比计组分：不动杆菌属16‑20%、假单胞菌属12‑16%、气单胞菌属12‑16%、营养剂20‑24%、生物增效载体16‑20%、酸碱缓释剂3‑5%、第一助剂3‑5%。通过加入第一助剂和生物增效载体，两者之间发生协同作用，减少颗粒化污泥内部和周围的硝态氮的含量，从而提高对污水的处理效率和效果。

Description

一种聚磷菌剂及应用该菌剂的污泥处理技术

技术领域

本发明涉及活性污泥的的技术领域，尤其是涉及一种聚磷菌剂及应用该菌剂的污泥处理技术。

背景技术

伴随着我国化工行业的高速发展，近二十年来，我国磷化工得到了迅速发展，并取得了令人鼓舞的沉积。但是，伴随着磷化工的发展而产生的环境污染状况也日趋严重。现阶段，除磷方法包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜分离法和生物法。与传统的物理化学方法比较，生物法具有经济花费少、对环境影响小、遗留问题少、最大限度地降低污染物的浓度、修复时间较短等优点。

现有一种颗粒化污泥(HJDL)聚磷工艺，其以强化生化反应为核心，通过投加复合微生物聚磷菌剂和增效载体，在高效厌氧，兼氧，好氧反应器和微纳米曝气系统独特造粒功能作用下，无边界、无死角的在反应池产生具有外部好氧，中部兼氧，内部厌氧特殊结构的颗粒化污泥，给微生物构造了一个优良的生存、新陈代谢及高富集的环境，大幅提高微生物数量种群活性，从而达到提高活性污泥对废水的处理效率的一种技术。

聚磷菌剂的聚磷原理是：在厌氧环境下，污水中的有机物与细菌体内的磷酸盐作用，有菌体内的磷酸盐分解后提供能量，合成PHB，并放出磷；在好氧环境下，利用体内的PHB，吸收液体中的磷，形成磷酸盐，储存在细胞内。

但日常生活中排放的生活污水以及印染工业等排放的印染废水中普遍存在较多的总氮含量，而聚磷菌剂在厌氧环境下，硝态氮的存在会消耗有机基质，而抑制PAO对磷的释放，从而影响在好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。且在厌氧环境下，硝态氮的存在会被气单胞菌属利用作为电子受体进行反硝化，从而影响其以发酵中间产物作为电子受体进行发酵产酸，从而抑制PAO的释磷和摄磷能力及PHB的合成能力，导致对污水的处理效果降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚磷菌剂及应用该菌剂的污泥处理技术，通过复配聚磷菌剂并应用于颗粒化污泥技术中对污水进行处理，减少颗粒化污泥内部和周围的硝态氮的含量，从而提高对污水的处理效率和效果。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种聚磷菌剂，其包括以下重量百分比计组分：不动杆菌属16-20％、假单胞菌属12-16％、气单胞菌属12-16％、营养剂20-24％、生物增效载体16-20％、酸碱缓释剂3-5％、第一助剂3-5％。

通过采用上述技术方案，不动杆菌属、假单胞菌属和气单胞菌属皆是是常用的生物用聚磷菌剂，具有良好的聚磷和释磷效果。营养剂用以提供菌种生长繁殖所需的营养。生物增效载体用以负载菌剂，形成颗粒化污泥。酸碱缓释剂用调解菌剂的pH值，提高菌种的存活率和生长繁殖速率。第一助剂可以和生物增效载体之间发生协同作用，减少颗粒化污泥内部和周围的硝态氮的含量，从而提高对污水的处理效率和效果。

本发明进一步设置为：所述生物增效载体包括以下重量百分比计组分：膨胀石墨粉26-30％、碳酸钠6-10％、碳酸氢钠16-20％、海藻酸钠6-10％，以及余量去离子水。

通过采用上述技术方案，膨胀石墨是一种疏松多孔的炭素材料，其表面及内部孔结构非常发达，比表面积可达50-200m²/g，孔径基本以大孔为主，是一种优良的吸附材料，可吸附更多的菌剂，从而提高聚磷菌剂的聚磷效果和效率。

碳酸钠和碳酸氢钠用以调节污水的pH值，使呈酸性的污水的呈弱碱性，或呈碱性的污水与碳酸氢钠反应使污水呈弱碱性，从而提高聚磷菌剂在污水中的存活率和活性。且碳酸钠和碳酸氢钠会在酸性条件下分解生成二氧化碳，减少颗粒化污泥内部和周围的氧气含量，从而提高聚磷菌剂的释磷量。

海藻酸钠作为粘稠剂，增加碳酸氢钠和碳酸钠溶液的粘度，便于碳酸钠和碳酸氢钠黏附在膨胀石墨，也可以作为粘粘剂，提高碳酸钠和碳酸氢钠在膨胀石墨上黏附牢固度。同时，海藻酸钠还可以作为金属络合剂，防止污水中的重金属的存在影响聚磷菌剂的活性和存活率，从而提高对污水的处理效率和效果。

本发明进一步设置为：所述酸碱缓释剂包括以下重量百分比计组分：磷酸氢二钾16-20％、磷酸二氢钾20-24％、葡萄糖酸钠11-19％，以及余量去离子水。

通过采用上述技术方案，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾可复配形成缓冲液，用以调节菌剂的pH值，提高菌种的存活率和生长繁殖速率。同时，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾可提高聚磷菌剂的聚磷和释磷效果，从而提高聚磷菌剂对污水的处理效果。磷酸氢二钾、磷酸二氢钾和葡萄糖酸钠可作为金属络合剂，防止污水中的重金属的存在影响聚磷菌剂的活性和存活率，从而提高对污水的处理效率和效果。且葡萄糖酸钠、磷酸氢二钾和磷酸二氢钾易被生物分解，溶解在污水中，液不会影响人们的使用。钾离子还能促进聚磷菌剂生物除磷，其可以与菌种体内的短链磷酸盐螯合，产生质子动势为菌体提供能量合成体内的ATP，而且对菌体的生长没有毒性。

本发明进一步设置为：所述第一助剂包括以下重量百分比计组分：铁粉50-60％、铜粉10-20％、羟丙基甲基纤维素20-40％。

通过采用上述技术方案，铁粉可与膨胀石墨形成原电池，从而电解颗粒化污泥内部和周围的硝态氮，减少颗粒化污泥内部和周围的硝态氮的含量，从而聚磷菌剂的释磷效果。铜粉可增加电位差，促进铁离子的释放，便于原电池的形成。且由Fe²⁺氧化生成的Fe³⁺逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)₃胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,从而增强对废水的净化效果。羟丙基甲基纤维素用以改善铁粉和铜粉与水之间的界面张力，提高铁粉和铜粉在水中的分散性。

本发明进一步设置为：所述营养剂包括以下重量百分比计组分：碳源30-34％、组氨酸1-5％、氯化钠20-24％、硫酸镁3-7％，以及余量去离子水。

通过采用上述技术方案，碳源用以提供菌种生长繁殖所需的营养，以及提供聚磷时所要的能量。组氨酸即可以作为质子供体，也可以作为质子受体，可以调节菌剂的pH值，从而达到平衡菌剂pH值的目的，提高菌种的存活率和生长繁殖速率。氯化钠用以调节菌剂的含盐浓度，防止菌种由于外界含盐浓度过高而失水，从而导致菌种失活。硫酸镁中的镁离子能促进聚磷菌剂生物除磷，其可以与菌种体内的短链磷酸盐螯合，产生质子动势为菌体提供能量合成体内的ATP，而且对菌体的生长没有毒性。

本发明进一步设置为：所述碳源包括以下重量百分比计组分：乙酸钠30-40％、丙酸钠30-40％、葡萄糖20-40％。

通过采用上述技术方案，采用小分子有机物，便于在厌氧环境下被聚磷菌剂利用生成能量，从而提高聚磷的菌的释磷效果和效率。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种应用聚磷菌剂的污泥处理技术，其包括以下步骤：

S1：按比例将不动杆菌属、假单胞菌属、气单胞菌属、营养剂、酸碱缓释剂、第一助剂和生物增效载体复合得到颗粒化污泥；

S2：废水依次通过格栅、调节池、反应池和二沉池，反应池中加入步骤S1中制得的颗粒化污泥，连续处理7d后，向反应池内通入氧气，再连续处理3d，然后将处理后的污水通入二沉池中；

颗粒化污泥的每天添加量为污水每天处理量的千分之0.5；

S3：经过二沉池沉淀后的污泥回流至反应池中，沉淀后得到的废水经过检测合格后进行排放，未合格则回流至反应池中继续处理。

通过采用上述技术方案，步骤2中，反应池中加入颗粒化污泥，连续处理7d后，向反应池内通入氧气，再连续处理3d，为聚磷菌剂提供一个好氧环境，提高聚磷菌剂的聚磷效果。加入颗粒化污泥连续处理7d的这个过程中，碳酸钠和碳酸氢钠会在酸性条件下分解生成二氧化碳，从而减少颗粒化污泥内部和周围的氧气含量，提高了聚磷菌剂的释磷量。通过在7d之内增加释磷量，为之后的3d聚磷时，提供充足的能量。

本发明进一步设置为：所述生物增效载体包括以下制备工艺：按比例将碳酸氢钠、碳酸氢钠、海藻酸钠和去离子水混合均匀后，再按比例加入膨胀石墨粉，在真空加压条件下，浸泡30min，然后经鼓风干燥箱干燥24h，接着研磨成粉，并采用200目筛网过筛，制得生物增效载体。

通过采用上述技术方案，在真空加压条件下浸泡30min，便于碳酸氢钠和碳酸氢钠进入到膨胀石墨内部，从而提高膨胀石墨粉内碳酸氢钠和碳酸氢钠的含量。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、通过加入第一助剂和生物增效载体，两者之间发生协同作用，减少颗粒化污泥内部和周围的硝态氮的含量，从而提高对污水的处理效率和效果；

2、通过加入碳酸钠和碳酸氢钠，两者会在酸性条件下分解生成二氧化碳，减少颗粒化污泥内部和周围的氧气含量，从而提高聚磷菌剂的释磷量；

3、在步骤2中，反应池内加入颗粒化污泥，连续处理7d后，向反应池内通入氧气，再连续处理3d，为聚磷菌剂提供一个好氧环境，提高聚磷菌剂的聚磷效果。

具体实施方式

实施例一：

本发明公开了一种应用聚磷菌剂的污泥处理技术，其包括以下步骤：

S1：将20％的不动杆菌属、16％的假单胞菌属、12％的气单胞菌属、30％的营养剂、3％的酸碱缓释剂、3％的第一助剂和16％的生物增效载体复合得到颗粒化污泥；

制备生物增效载体：将6％的碳酸氢钠、20％的碳酸氢钠、6％的海藻酸钠和38％的去离子水混合均匀后，再加入30％的膨胀石墨粉，在真空加压条件下，浸泡30min，然后经鼓风干燥箱干燥24h，接着研磨成粉，并采用200目筛网过筛，制得生物增效载体；

酸碱缓释剂包括以下重量百分比计组分：16％的磷酸氢二钾、20％的磷酸二氢钾、19％的葡萄糖酸钠和45％的去离子水；

第一助剂包括以下重量百分比计组分：50％的铁粉、10％的铜粉和40％的羟丙基甲基纤维素；营养剂包括以下重量百分比计组分：34％的碳源、1％的组氨酸、24％的氯化钠、3％的硫酸镁和38％的去离子水；

碳源包括以下重量百分比计组分：30％的乙酸钠、30％的丙酸钠和40％的葡萄糖；

S2：废水依次通过格栅、调节池、反应池和二沉池，反应池中加入步骤S1中制得的颗粒化污泥，连续处理7d后，向反应池内通入氧气，再连续处理3d，然后将处理后的污水通入二沉池中；颗粒化污泥的每天添加量为污水每天处理量的千分之0.5；

实施例2-5与实施例1的区别在于，聚磷菌剂包括以下重量百分比计组分：

实施例6-9与实施例1的区别在于，生物增效载体包括以下重量百分比计组分：

实施例10-13与实施例1的区别在于，酸碱缓释剂包括以下重量百分比计组分：

实施例14-17与实施例1的区别在于，第一助剂包括以下重量百分比计组分：

实施例18-21与实施例1的区别在于，营养剂包括以下重量百分比计组分：

实施例22-25与实施例1的区别在于，碳源包括以下重量百分比计组分：

对比例：

对比例1与实施例1的区别在于，聚磷菌剂中不包括第一助剂；

对比例2与实施例1的区别在于，生物增效载体包括以下重量百分比计组分：膨胀石墨粉30％、氢氧化钠20％、海藻酸钠6％和44％去离子水，即生物增效载体不会产生二氧化碳；

对比例3与实施例1的区别在于，步骤2中，反应池加入颗粒化污泥后不通入氧气，即反应池中加入步骤S1中制得的颗粒化污泥，连续处理10d。

检测方法

从同一批待处理的污水中取8L污水，污水的pH值为5，平均等分成4份试样，每份试样中取一半量的试样测试COD值，剩余的试样分别记为试样A、试样B、试样C和试样D。然后在试样A中加入实施例1中得到的颗粒化污泥，在试样B中加入对比例1中得到的颗粒化污泥，在试样C中加入对比例2中得到的颗粒化污泥，在试样D中加入实施例1中得到的颗粒化污泥，颗粒化污泥加入量为10g。加入颗粒化污泥处理30min后，在试样A、试样B、试样C中通入氧气处理15min，氧气的通入量为5h/m³，然后测定试样A、B、C、D的COD值，结果如下表。

由上表可知，通过实施例1与对比例1比较可知，加入有第一助剂与生物增效载体复配使用，可提高聚磷菌剂对污水的聚磷效果，说明第一助剂和生物增效载体之间可发生协同作用，减少颗粒化污泥内部和周围的硝态氮的含量，从而提高聚磷菌剂的释磷量，为之后的聚磷提供足够的能量，从而提高聚磷菌剂的聚磷效果。

通过实施例1与对比例2比较可知，加入有碳酸钠和碳酸氢钠，可提高聚磷菌剂对污水的聚磷效果，说明碳酸钠和碳酸氢钠会在酸性条件下分解生成二氧化碳，减少颗粒化污泥内部和周围的氧气含量，从而提高聚磷菌剂的释磷量，为之后的聚磷提供足够的能量，从而提高聚磷菌剂的聚磷效果。

通过实施例1与对比例3比较可知，在步骤2中，反应池内加入颗粒化污泥，连续处理7d后，向反应池内通入氧气，再连续处理3d，可提高聚磷菌剂对污水的聚磷效果。说明在反应后期，通入氧气，为聚磷菌剂聚磷提供充足的氧气，从而提高聚磷菌剂的聚磷效果。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚磷菌剂，其特征在于：包括以下重量百分比计组分：不动杆菌属16-20%、假单胞菌属12-16%、气单胞菌属12-16%、营养剂20-24%、生物增效载体16-20%、酸碱缓释剂3-5%、第一助剂3-5%；

所述生物增效载体包括以下重量百分比计组分：膨胀石墨粉26-30%、碳酸钠6-10%、碳酸氢钠16-20%、海藻酸钠6-10%，以及余量去离子水；

所述第一助剂包括以下重量百分比计组分：铁粉50-60%、铜粉10-20%、羟丙基甲基纤维素20-40%。

2.根据权利要求1所述的一种聚磷菌剂，其特征在于：所述酸碱缓释剂包括以下重量百分比计组分：磷酸氢二钾16-20%、磷酸二氢钾20-24%、葡萄糖酸钠11-19%，以及余量去离子水。

3.根据权利要求1所述的一种聚磷菌剂，其特征在于：所述营养剂包括以下重量百分比计组分：碳源30-34%、组氨酸1-5%、氯化钠20-24%、硫酸镁3-7%，以及余量去离子水。

4.根据权利要求3所述的一种聚磷菌剂，其特征在于：所述碳源包括以下重量百分比计组分：乙酸钠30-40%、丙酸钠30-40%、葡萄糖20-40%。

5.一种应用如权利要求1所述的聚磷菌剂的污泥处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

颗粒化污泥的每天添加量为污水每天处理量的千分之0.5；

6.根据权利要求5所述的一种应用聚磷菌剂的污泥处理方法，其特征在于：所述生物增效载体包括以下制备工艺：按比例将碳酸氢钠、碳酸氢钠、海藻酸钠和去离子水混合均匀后，再按比例加入膨胀石墨粉，在真空加压条件下，浸泡30min，然后经鼓风干燥箱干燥24h，接着研磨成粉，并采用200目筛网过筛，制得生物增效载体。