CN111233136B

CN111233136B - 一种丝状真菌颗粒污泥及其培养方法

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Publication number: CN111233136B
Application number: CN202010048670.6A
Authority: CN
Inventors: 万俊锋; 程文静; 孙意忱; 迟媛媛; 王岩
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN111233136A

Abstract

本发明属于颗粒污泥领域，具体涉及一种丝状真菌颗粒污泥及其培养方法。该培养方法包括以下步骤：1)在培养装置内接种厌氧颗粒污泥；2)丝状真菌培养：包括依次进行进水、厌氧、静置、好氧处理；厌氧处理时不曝气或曝气量不大于0.1L/min，好氧处理时的曝气量不大于0.1L/min；所述进水的体积不大于培养装置运行体积的50％；3)循环培养：重复步骤2)1‑3次；4)静置、排水；5)重复步骤2)‑步骤4)，即得。该污泥系统不仅可以缓解活性污泥系统容易出现的污泥膨胀现象，保证生物处理系统的长期稳定、正常运行，并且在长期运行过程中能够更加节约能源，减少曝气阶段的能耗。

Description

一种丝状真菌颗粒污泥及其培养方法

技术领域

本发明属于颗粒污泥领域，具体涉及一种丝状真菌颗粒污泥及其培养方法。

背景技术

生物处理是水污染控制的主要技术手段。传统活性污泥法处理系统普遍占地面积大，建设成本高，剩余污泥量大，运行费用高。相对于普通活性污泥和传统生物膜，好氧颗粒污泥具有结构致密、生物量大、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强等优点。

公告号为CN107285455B的中国专利公开了一种好氧颗粒污泥培养方法，培养好的好氧颗粒污泥在SBR反应器中可以对高浓度的有机废水进行处理。在该现有技术中，SBR反应器在运行时按照进水-曝气-沉淀-排水的方式运行，一个运行周期的时间为6h，其中进水4-6min，曝气337-343min，沉淀9-11min，排水4-6min，曝气量为80-120L/h。

可以看出，在好氧颗粒污泥对污水的生物处理过程中，曝气对有机物的降解效果至关重要。曝气一般采用曝气设备将空气曝入污水中，一般的曝气量达到80-120L/h，长时间、大流量的曝气作业会产生巨大的能耗，这已经成为颗粒污泥法大规模工业化应用的主要瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丝状真菌颗粒污泥的培养方法，从而解决现有好氧颗粒污泥在污水处理过程中能源耗费量大的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种丝状真菌颗粒污泥，其比表面积大，在污水处理过程中的耗氧速率大，对污水中的有机物的降解活性好，在曝气阶段的能耗低。

为实现上述目的，本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法的技术方案是：

一种丝状真菌颗粒污泥的培养方法，包括以下步骤：

1)在培养装置内接种厌氧颗粒污泥；

2)丝状真菌培养：包括依次进行进水、厌氧、静置、好氧处理；厌氧处理时不曝气或曝气量不大于0.1L/min，好氧处理时的曝气量不大于0.1L/min；所述进水的体积不大于培养装置运行体积的50％；

3)循环培养：重复步骤2)1-3次；

4)静置、排水；

5)重复步骤2)-步骤4)，即得。

步骤3)的循环培养过程，促进了丝状菌在低溶解氧和低营养负荷条件下生长占优。

本发明以厌氧颗粒污泥为接种污泥，在低溶解氧和低营养负荷情况下，促进丝状菌为优势菌，最终形成丝状菌包裹颗粒污泥形态的丝状菌颗粒污泥系统。该污泥系统不仅可以缓解活性污泥系统容易出现的污泥膨胀现象，保证生物处理系统的长期稳定、正常运行，并且在长期运行过程中能够更加节约能源，减少曝气阶段的能耗。

该培养方法中，厌氧处理(一般曝氮气或不曝气)、好氧处理(一般曝空气)均在较小的曝气量下进行，可在满足丝状真菌生长的情况下，降低对丝状真菌与核的嵌连结构破坏，进而有利于快速形成稳定结构。

为更好的促进丝状真菌的生长，优选的，步骤2)中，厌氧、静置、好氧处理的时间之比为10-20:25-35:55-65，更优选为15:30:60。

为加快丝状真菌颗粒污泥的培养效率，优选的，步骤2)中，所述好氧处理的时间为30～90min。

为进一步优化丝状真菌的快速培养，同时兼顾系统的运行效率，优选的，步骤2)中好氧处理与步骤4)中静置的时间之比为10～15:1。

从培养生物量和培养效率方面综合考虑，优选的，步骤1)中，颗粒污泥的接种量为培养装置运行体积的5～35％。

本发明的丝状真菌颗粒污泥的技术方案是：

一种丝状真菌颗粒污泥，丝状真菌在颗粒污泥上生长，形成丝状真菌包裹颗粒污泥的形态。

本发明提供的丝状真菌颗粒污泥，以颗粒污泥为核，大量丝状真菌嵌连在核上形成稳定结构，该形态的污泥系统，丝状真菌提供较大的比表面积，有利于降解有机物过程中氧的传质，对提高污泥降解有机物的活性有利。更为重要的是，其常规好氧颗粒污泥处理系统相比，其曝气量不到好氧颗粒污泥处理系统的1/8，显著降低了曝气阶段的能耗，而且最终可实现基本相当的污水处理效果。

附图说明

图1为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例所用SBR的结构示意图；

图2为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例1的培养流程图；

图3为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例1所得丝状真菌颗粒污泥的照片图；

图4为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例1所得丝状真菌颗粒污泥的电子显微镜图；

图5为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例1所得丝状真菌颗粒污泥的SEM图(1000倍)；

图6为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例1所得丝状真菌颗粒污泥的SEM图(2000倍)；

图7为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例1所得丝状真菌颗粒污泥的SEM图(10000倍)；

图8为本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法实施例1和对比例的污泥系统的微生物计数图；

图中，1-反应柱，2-循环水箱，3-曝气口，4-气源，5-进水口，6-排水口，7-进水桶，8-排水桶，9-时控装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

以下实施例中，采用续批式反应器(SBR)进行丝状真菌颗粒污泥的培养，结构如图1所示，SBR包括反应柱1，反应柱1包括内外套装以形成夹套结构的反应内柱、反应外柱，反应外柱上设有与夹套结构连通的循环水进口和循环水出口，循环水进口和循环水出口与反应柱1外的恒温循环水箱2相连。

反应柱1的底部设置有曝气口3，曝气口3与气源4相连接。反应柱的柱体的下端设置有进水口5，柱体的中部设置有排水口6。进水口5与进水桶7相连，排水口6与排水桶8相连。进水口5与进水桶7的连接管线形成进水管线，排水口6与排水桶8的连接管线形成排水管线，曝气口3与气源4的连接管线形成曝气管线，进水管线、排水管线、曝气管线分别与时控装置9相连，实现进水、排水、曝气的控制运行。

实施例中的SBR的反应内柱的内径为5cm，高为1.6m，有效容积为2L。夹套结构内循环水的温度可设定为20-30℃，优选为25℃。

实施例所用的种泥来自周口枣花淀粉厂IC(厌氧内循环)工艺的厌氧颗粒污泥。

一、本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法的具体实施例

实施例1

本实施例的丝状真菌颗粒污泥的培养方法，包括以下步骤：

1)接种污泥：向SBR内接种厌氧颗粒污泥200mL(浓度为67.42g/L)。

2)丝状真菌培养：在SBR内依次进行进水、厌氧、静置、好氧处理；进水处理由蠕动泵控制，进水时间为10min，进水量为0.33L；厌氧处理时不曝气，厌氧处理的时间为15min；静置处理的时间为30min；好氧处理时曝空气，由SBR底部的微孔曝气砂头进行曝气，由气体流量计控制曝气量为0.1L/min。

3)循环培养：重复步骤2)两次。

4)静置5min，然后由隔膜泵控制进行排水，排水量为1L(与总进水量相等)，SBR的运行体积为2L，详细培养流程如图2所示。

5)重复步骤2)-步骤4)，培养60天后，即可形成丝状真菌颗粒污泥。

本实施例的进水水质如表1所示。

表1实施例的培养方法的进水水质

(微量元素液的组成为：CoCl₂·6H₂O 50mg/L，MnSO₄·H₂O 50mg/L，CuSO₄·5H₂O50mg/L，NiCl₂·6H₂O 50mg/L，溶剂为水。)

实施例2

本实施例的丝状真菌颗粒污泥的培养方法，包括以下步骤：

1)接种污泥：向SBR内接种种泥200mL，其中厌氧颗粒污泥的浓度为67.42g/L。

2)丝状真菌培养：在SBR内依次进行进水、厌氧、静置、好氧处理；进水处理由蠕动泵控制，进水时间为10min，进水量为0.33L；厌氧处理时曝氮气，曝气量为0.1L/min，厌氧处理的时间为15min；静置处理的时间为30min；好氧处理时曝空气，由SBR底部的微孔曝气砂头进行曝气，由气体流量计控制曝气量为0.1L/min。

3)循环培养：重复步骤2)两次。

4)静置5min，然后由隔膜泵控制进行排水，排水量为1L(与总进水量相等)。

在本发明的丝状真菌颗粒污泥的培养方法的其他实施例中，各步骤的培养参数可在本发明限定的范围内进行适应性调整，其均可以获得与实施例1相当的实验效果。

二、本发明的丝状真菌颗粒污泥的具体实施例

实施例3

本实施例的丝状真菌颗粒污泥，为实施例1的培养方法得到的丝状真菌颗粒污泥，丝状真菌在颗粒污泥上生长，形成丝状真菌包裹颗粒污泥的形态。

三、对比例

对比例的好氧颗粒污泥的培养方法，培养流程与培养方法实施例1基本相同，区别仅在于，厌氧处理时，曝氮气，曝氮气量为0.4L/min；好氧处理时，曝空气量为0.8L/min。

四、实验例

实验例1

本实验例对培养方法实施例1所得到的丝状真菌颗粒污泥进行形貌观察，显微镜观察结果如图3和图4所示，扫描电镜(SEM)测试结果如图5-图7所示。

由图3-图7可知，实施例所得丝状真菌颗粒污泥是以颗粒污泥为核，大量丝状真菌嵌连在颗粒污泥表面，形成一种新型丝状真菌颗粒污泥系统。

实验例2

本实验例对培养方法实施例1和对比例的微生物进行计数，结果如图8所示(图8中R1为实施例1，R2为对比例)。

由图8可以看出，培养方法实施例1中丝状真菌与细菌的数量比例接近于1.14:1，丝状真菌占优势，而对比例中几乎没有真菌存在。

实验例3

本实验例测试丝状真菌颗粒污泥和对比例的好氧颗粒污泥的密度、比表面积和氧耗速率(OUR)，结果如表2所示。

表2丝状真菌颗粒污泥和好氧颗粒污泥的性能比较

项目	丝状菌颗粒污泥	好氧颗粒污泥
			密度	1.005～1.013g/cm<sup>3</sup>	1.009～1.017g/cm<sup>3</sup>
比表面积	14.93m<sup>2</sup>/g	4.96m<sup>2</sup>/g
			氧耗速率(OUR)	76.47mg O<sub>2</sub>/(gVSS·h)	25.34mg O<sub>2</sub>/(gVSS·h)

由表2的实验结果可知，实施例制得的丝状真菌颗粒污泥与好氧颗粒污泥相比，比表面积增大3倍左右。氧耗速率可用来反映污泥分解有机物的活性大小，通过表2的实验结果可知，丝状菌颗粒污泥在分离有机物的活性方面，为传统好氧颗粒污泥的3倍以上。

进一步的，采用丝状菌颗粒污泥、好氧颗粒污泥进行污水处理实验，丝状真菌颗粒污泥、好氧颗粒污泥分别按照实施例1、对比例记载的工序进行污染物降解实验，对污水中COD、氨氮、磷的去除效果如表3所示。

表3丝状真菌颗粒污泥和好氧颗粒污泥对污染物的去除效果

种类	COD去除率	氨氮去除率	磷去除率
				丝状真菌颗粒污泥	90％	65％	90％
好氧颗粒污泥	95％	80％	90％

可以看出，两种污泥系统对COD、氨氮、磷的去除率基本相当，但是好氧颗粒污泥系统的能耗是丝状菌颗粒污泥的8倍，在相似的处理效果下，丝状菌颗粒污泥不仅能解决因污泥膨胀导致的系统污泥大量流失而引发系统崩溃的问题，还能在长期运行过程中节约大量的能源。

Claims

1.一种丝状真菌颗粒污泥的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在培养装置内接种厌氧颗粒污泥；

3)循环培养：重复步骤2)1-3次；

4)静置、排水；

5)重复步骤2)-步骤4)，即得。

2.如权利要求1所述的丝状真菌颗粒污泥的培养方法，其特征在于，步骤2)中，厌氧、静置、好氧处理的时间之比为10-20:25-35:55-65。

3.如权利要求2所述的丝状真菌颗粒污泥的培养方法，其特征在于，步骤2)中，所述好氧处理的时间为30～90min。

4.如权利要求1所述的丝状真菌颗粒污泥的培养方法，其特征在于，步骤2)中好氧处理与步骤4)中静置的时间之比为10～15:1。

5.如权利要求1-4中任一项所述的丝状真菌颗粒污泥的培养方法，其特征在于，步骤1)中，颗粒污泥的接种量为培养装置运行体积的5～35％。