CN112723537A - 一种低温厌氧污泥的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温厌氧污泥的培养方法，用于得到一种低温厌氧污泥处理生活污水，属于污水处理技术领域，本发明的步骤包括对化工废水处理工艺中得到的活性污泥和化粪池的池底污泥富集培养、对富集培养后的污泥脱水、对两种富集污泥混合得到混合污泥、对混合污泥进行人工污水和农村生活污水交替厌氧培养、收集混合厌氧污泥、稳定和低温驯化，得到了一种能够在8℃将生活污水处理达到GB5084‑2005《农田灌溉水质标准》中排放标准的低温厌氧污泥，可以用于低温生活污水处理装置中，实现了对污水的冬季处理，大幅降低了污水冬季处理的运行成本，具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，用于得到一种低温厌氧污泥处理生活污水，具体涉及一种低温厌氧污泥的培养方法。
背景技术
随着我国农村经济的发展和农民生活水平的提高，农村生活污水的排放量日益增大，污染物的种类变得复杂，污染物浓度呈现增长趋势，然而大多数的农村没有有效的污水处理措施，农村水污染的情况日益严重。对此情况，国家在2016年的中央1号文件明确要求“采取城镇管网延伸、集中处理和分散处理等多种方式，加快农村生活污水治理和改厕”。
在各种污水处理方法中，生物处理是最主要的方式，而生物处理的核心是污水处理微生物。在我国北方农村，由于冬季气温低且漫长，因而大幅度降低了污水处理微生物的活性，从而出现冬季污水处理不达标甚至不能处理的现象，也因此造成农村污水处理设备不能越冬影响用户使用的情况，进而影响农民对污水处理的积极性，使农村水污染不能得到有效的解决。为了解决这个问题，北方农村的生活污水处理设施常采用太阳能加热以及保温措施来提高冬季污水温度，使其达到常规的污水处理温度，以实现污水处理达标，但大多数的太阳能加热装置缺乏昼夜恒温加热以及连续多日无光照下加热的考虑，污水温度难以恒定，从而导致出水不稳定。此外，将污水处理温度提高到常规污水处理温度，需要耗费更多的热能，从而增加加热装置的功率，提高了整个污水处理设施的成本，而北方农村居民的经济水平相对较低，过高的污水处理设施成本、施工安装成本、运行维护成本将降低农村居民污水处理的意愿，不利于我国农村水污染的治理。因此，筛选驯化能在低温下进行污水处理的污泥或微生物，在我国北方农村污水治理中具有核心的地位。
在污水生物处理中，有厌氧生物处理和好氧生物处理两种方式。污水厌氧生物处理是一种低成本的处理技术，它可用于高浓度污水处理，也可以用于中低浓度污水处理，还具有能耗低、剩余污泥量少的优点，但厌氧处理也存在厌氧微生物生长缓慢、培养时间长、出水往往不达标需要进一步处理等缺点。好氧生物处理能使污水处理达标，但不适合高浓度污水，并且好氧曝气需要提供大量能量。在北方农村生活污水处理中，应该根据当地的地理环境条件、人口密度、经济发展水平等因素，合理选择污水处理工艺和指标。北方农村冬季污水排水量较夏季较少，但污染物浓度较高，在污水处理工艺中，以低温厌氧生物处理为核心，结合低温好氧处理，可大幅降低污水冬季加热的成本，降低好氧处理所需的能耗，同时以农田灌溉水质标准为处理指标，可降低污水处理难度，降低设备的复杂性，实现水的回用，从而从总体上降低污水处理的成本。
此外，农村生活污水的排水水质及水量在一年中的波动大，不同农户的排水情况也各不相同，需要考虑低温污泥的作用形式，使其能够有效抗击污水变化带来的冲击负荷，保障污水处理效果的稳定。因此，研究获得一种能够适应北方农村生活污水排水条件并在低温下具有良好处理能力的低温厌氧污泥，在我国北方农村污水治理中具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种低温厌氧污泥的培养方法，得到了一种能够在8℃将生活污水处理达到GB5084-2005《农田灌溉水质标准》中排放标准的低温厌氧污泥，具有重要的意义。
为了实现以上技术目的，本发明采用的技术方案：
一种低温厌氧污泥的培养方法，包括以下步骤：
（1）富集培养，将化工废水处理工艺中得到的活性污泥和北方农村埋地化粪池池底污泥分别接入到富集培养基中进行富集培养；其中，污泥的干重占富集培养基重量的0.5%-5%；
（2）脱水，污泥富集培养完成后，对富集培养物进行离心或过滤操作，得到脱水富集污泥；其中离心操作的转速为3000～6000rpm；过滤采用抽滤方式；
（3）混合，将脱水的化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物混合得到混合污泥，其中，化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物的干重比为1～5：1～5的比例；
（4）人工污水厌氧培养，将混合污泥装入厌氧容器，并且在厌氧容器中加入COD为500～1000mg/L的人工污水进行培养，其中培养的温度为20℃；
（5）收集，取厌氧容器中上层液体测定COD含量，当COD降至120mg/L以下时，收集混合污泥；
（6）农村生活污水厌氧培养，将新鲜的农村生活污水代替人工污水重复步骤（4）和步骤（5）；
（7）稳定，重复步骤（4）、步骤（5）和步骤（6）2～3次；
（8）驯化，控制温度逐级降低，重复步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）和步骤（7），直至温度降低至8℃。
进一步的，化工废水处理工艺中得到的活性污泥主要成分包括好氧微生物、兼性微生物及其代谢和吸附的有机物、无机物。
进一步的，埋地化粪池中的池底污泥中生物成分主要为肠道细菌和水解酸化细菌。
进一步的，富集培养基成分配比包括：葡萄糖10～20g/L，蛋白胨2～5g/L，酵母浸粉1～3g/L，L-半胱氨酸0.4～0.6g/L，氯化钠3～5g/L，磷酸氢二钾0.2～0.5g/L，硫酸铵0.2～0.5g/L，硫酸镁0.05～0.1g/L，氯化钙0.05～0.1g/L，柠檬酸铁铵0.01～0.02g/L。
进一步的，人工污水成分配比包括：葡萄糖0.2g/L，乙酸钠0.3g/L，可溶性淀粉0.2g/L，蛋白胨0.2g/L，氯化钠0.1g/L，磷酸氢二钾0.05g/L，硫酸镁0.02g/L，氯化钙0.02g/L，尿素0.05g/L，氯化铁0.001g/L，油脂0.2 g/L，洗涤剂0.1 g/L。
进一步的，农村生活污水为农村厨卫洗涤废水和粪水的混合物。
进一步的，混合污泥的接种量为每升接种3.00～6.00g干重的混合污泥。
进一步的，控制温度逐级降低的方式为控制温度每次降低1～2℃。
相对现有技术，本发明的有益效果是：
（1）本发明得到的低温厌氧污泥能在8℃处理农村生活污水，此温度基本为北方冻土层下的温度，在此温度下，本发明提供的低温厌氧污泥在静态处理10天内使污水COD能达到《农田灌溉水质标准》中的要求。
（2）本发明可用于小型污水处理装置中的厌氧单元中，可以采用直接将本发明得到的污泥直接投入到厌氧单元中，或者采用本发明用挂膜的方式投入到厌氧单元中进行处理生活污水；经过实际证明，采用本发明制备的污泥用于小型污水处理装置中的厌氧单元时，厌氧单元对污水的COD去除率在70%以上，再经好氧单元处理后的污水可以达到《农田灌溉水质标准》中的要求，有效地解决了北方农村污水冬季处理不达标的问题，避免了污水处理设备不能越冬而影响使用的情况。
（3）本发明得到的低温厌氧污泥可在低温下进行有效的厌氧处理，极大地降低污水加热的能耗，降低了污水冬季处理的运行成本，使污水冬季处理不需或者少需复杂昂贵的附属加热设备，污水处理效果有保证。
（4）本发明通过人工污水——实际污水交替处理，驯化出的低温厌氧污泥能够适应污水水质和水量的波动，能够用于不同类型农村生活污水的处理。
（5）本发明利用了化工废水处理工艺中产生的剩余污泥，为污水处理厂的剩余污泥处理开发了新的利用途径，具有经济效益。
附图说明
图1为本发明的实施例4附图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。
本发明采用的化工废水处理工艺中得到的活性污泥主要成分包括好氧微生物、兼性微生物及其代谢和吸附的有机物、无机物；埋地化粪池中的池底污泥中生物成分主要为肠道细菌、水解酸化细菌；农村生活污水为农村厨卫洗涤废水和粪水的混合物。
人工污水成分配比包括：葡萄糖0.2g/L，乙酸钠0.3g/L，可溶性淀粉0.2g/L，蛋白胨0.2g/L，氯化钠0.1g/L，磷酸氢二钾0.05g/L，硫酸镁0.02g/L，氯化钙0.02g/L，尿素0.05g/L，氯化铁0.001g/L，油脂0.2 g/L，洗涤剂0.1 g/L。
实施例1
（1）富集培养，将化工废水处理工艺中得到的活性污泥和北方农村埋地化粪池池底污泥分别接入到富集培养基中进行富集培养；两种污泥的干重占富集培养基重量的1%，采用摇床振荡培养，转速100rpm，温度为室温；富集培养基成分配比包括：葡萄糖15g/L，蛋白胨2g/L，酵母浸粉1g/L，L-半胱氨酸0.5g/L，氯化钠3g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，硫酸铵0.5g/L，硫酸镁0.1g/L，氯化钙0.1g/L，柠檬酸铁铵0.01g/L；
（2）脱水，污泥富集培养完成后，对富集培养物进行离心操作，得到脱水富集污泥；其中离心操作的转速为4000rpm；
（3）混合，将脱水的化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物混合得到混合污泥，其中，化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物的干重比为1：1的比例；
（4）人工污水厌氧培养，将混合污泥装入厌氧瓶，并且在厌氧瓶中加入人工污水进行培养，每个6～8h摇动一次；其中，干重的混合污泥接种浓度为5.0g/L，培养的温度为20℃；
（5）收集，取厌氧瓶中上层液体测定COD含量，当COD降至120mg/L以下时，收集混合污泥；
（6）农村生活污水厌氧培养，将新鲜的农村生活污水代替人工污水重复步骤（4）和步骤（5），农村生活污水COD为640mg/L；
（7）稳定，重复步骤（4）、步骤（5）和步骤（6）3次；
（8）驯化，控制温度逐级降低，每次降低2℃，重复步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）和步骤（7），直至温度降低至8℃。
低温厌氧污泥在8℃的厌氧活性为：10d时，人工污水处理后的COD为94.5mg/L，农村生活污水处理后的COD为104.4mg/L。
实施例2
（1）富集培养，将化工废水处理工艺中得到的活性污泥和北方农村埋地化粪池池底污泥分别接入到富集培养基中进行富集培养；两种污泥的干重占富集培养基重量的1%，采用摇床振荡培养，转速100rpm，温度为室温；富集培养基成分配比包括：葡萄糖15g/L，蛋白胨2g/L，酵母浸粉1g/L，L-半胱氨酸0.5g/L，氯化钠3g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，硫酸铵0.5g/L，硫酸镁0.1g/L，氯化钙0.1g/L，柠檬酸铁铵0.01g/L；
（2）脱水，污泥富集培养完成后，对富集培养物进行离心操作，得到脱水富集污泥；其中离心操作的转速为4000rpm；
（3）混合，混合，将脱水的化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物混合得到混合污泥，其中，脱水活性污泥和池底污泥的干重比为1：2的比例；
（4）人工污水厌氧培养，将混合污泥装入厌氧瓶，并且在厌氧瓶中加入人工污水进行培养，每个6～8h摇动一次；其中，干重的混合污泥接种浓度为5.5g/L，培养的温度为20℃；
（5）收集，取厌氧瓶中上层液体测定COD含量，当COD降至120mg/L以下时，收集混合污泥；
（6）农村生活污水厌氧培养，将新鲜的农村生活污水代替人工污水重复步骤（4）和步骤（5），农村生活污水COD为580mg/L；
（7）稳定，重复步骤（4）、步骤（5）和步骤（6）3次；
（8）驯化，控制温度逐级降低，每次降低2℃，重复步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）和步骤（7），直至温度降低至8℃。
低温厌氧污泥在8℃的厌氧活性为：10d时，人工污水处理后的COD为106.8mg/L，农村生活污水处理后的COD为107.9mg/L。
实施例3
（1）富集培养，将化工废水处理工艺中得到的活性污泥和北方农村埋地化粪池池底污泥分别接入到富集培养基中进行富集培养；两种污泥的干重占富集培养基重量的1%，采用摇床振荡培养，转速100rpm，温度为室温；富集培养基成分配比包括：葡萄糖15g/L，蛋白胨2g/L，酵母浸粉1g/L，L-半胱氨酸0.5g/L，氯化钠3g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，硫酸铵0.5g/L，硫酸镁0.1g/L，氯化钙0.1g/L，柠檬酸铁铵0.01g/L；
（2）脱水，污泥富集培养完成后，对富集培养物进行离心操作，得到脱水富集污泥；其中离心操作的转速为4000rpm；
（3）混合，将脱水的化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物混合得到混合污泥，其中，化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物的干重比为2：1的比例；
（4）培养，将混合污泥装入厌氧瓶中，并且在厌氧瓶中加入COD为760mg/L的人工污水进行培养，每个6～8h摇动一次；其中，干重的混合污泥浓度接种浓度为4.5g/L，培养的温度为室温20℃；人工污水厌氧培养，将混合污泥装入厌氧瓶，并且在厌氧瓶中加入人工污水进行培养，每个6～8h摇动一次；其中，干重的混合污泥接种浓度为4.5g/L，培养的温度为20℃；
（5）收集，取厌氧容器中上层液体测定COD含量，当COD降至120mg/L以下时，收集混合污泥；
（6）农村生活污水厌氧培养，将新鲜的农村生活污水代替人工污水重复步骤（4）和步骤（5），农村生活污水COD为760mg/L；
（7）稳定，重复步骤（4）、步骤（5）和步骤（6）3次；
（8）驯化，控制温度逐级降低，每次降低2℃，重复步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）和步骤（7），直至温度降低至8℃。
低温厌氧污泥在8℃的厌氧活性为：10d时，人工污水处理后的COD为89.3mg/L，农村生活污水处理后的COD为98.7mg/L。
实施例4
自制100L农村生活污水处理中试装置，依水流方向将装置分为五个区，分别为固渣分离区、厌氧区、好氧区、过滤沉淀区和出水区，在厌氧区中加入海绵填料生物球，在好氧区中加入立体弹性填料生物球，装置出水周期约30d，整个装置置于10℃的环境中。将实施例3中得到的低温厌氧污泥按5 g/L的接种量加入污水处理中试装置的厌氧区中，与厌氧区中的海绵填料生物球混合，好氧区通入空气，空气流量1.5L/min，定时从固渣分离区加入人工污水2L，其COD约为860mg/L，装置稳定出水后，连续30天监测厌氧区和出水的COD，并根据进水COD计算厌氧区的COD去除率，结果表明稳定出水的COD维持在100mg/L左右，厌氧区的COD去除率在70%左右，结果见附图1。
显而易见的，上面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，或在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）富集培养，将化工废水处理工艺中得到的活性污泥和北方农村埋地化粪池池底污泥分别接入到富集培养基中进行富集培养；其中，污泥的干重占富集培养基重量的0.5%-5%；
（2）脱水，污泥富集培养完成后，对富集培养物进行离心或过滤操作，得到脱水富集污泥；其中离心操作的转速为3000～6000rpm；过滤采用抽滤方式；
（3）混合，将脱水的化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物混合得到混合污泥，其中，化工污泥富集物和化粪池池底污泥富集物的干重比为1～5：1～5的比例；
（4）人工污水厌氧培养，将混合污泥装入厌氧容器，并且在厌氧容器中加入COD约为1000mg/L左右的人工污水进行培养，其中培养的温度为20℃；
（5）收集，取厌氧容器中上层液体测定COD含量，当COD降至120mg/L以下时，收集混合污泥；
（6）农村生活污水厌氧培养，将新鲜的农村生活污水代替人工污水重复步骤（4）和步骤（5）；
（7）稳定，重复步骤（4）、步骤（5）和步骤（6）2～3次；
（8）驯化，控制温度逐级降低，重复步骤（4）、步骤（5）、步骤（6）和步骤（7），直至温度降低至8℃。
2.根据权利要求1所述的一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，所述化工废水处理工艺中得到的活性污泥主要成分包括好氧微生物、兼性微生物及其代谢和吸附的有机物、无机物。
3.根据权利要求1所述的一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，所述埋地化粪池中的池底污泥中生物成分主要为肠道细菌和水解酸化细菌。
4.根据权利要求1所述的一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，所述富集培养基成分配比包括：葡萄糖10～20g/L，蛋白胨2～5g/L，酵母浸粉1～3g/L，L-半胱氨酸0.4～0.6g/L，氯化钠3～5g/L，磷酸氢二钾0.2～0.5g/L，硫酸铵0.2～0.5g/L，硫酸镁0.05～0.1g/L，氯化钙0.05～0.1g/L，柠檬酸铁铵0.01～0.02g/L。
5.根据权利要求1所述的一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，所述人工污水成分配比包括：葡萄糖0.2g/L，乙酸钠0.3g/L，可溶性淀粉0.2g/L，蛋白胨0.2g/L，氯化钠0.1g/L，磷酸氢二钾0.05g/L，硫酸镁0.02g/L，氯化钙0.02g/L，尿素0.05g/L，氯化铁0.001g/L，油脂0.2 g/L，洗涤剂0.1 g/L。
6.根据权利要求1所述的一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，所述农村生活污水为农村厨卫洗涤废水和粪水的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，所述混合污泥的接种量为每升接种3.00～6.00g干重的混合污泥。
8.根据权利要求1所述的一种低温厌氧污泥的培养方法，其特征在于，所述控制温度逐级降低的方式为控制温度每次降低1～2℃。
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