CN113136351B - 一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微生物絮凝剂技术领域。本发明提供了一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用，其制备方法为：将污泥调pH值后加入微生物菌剂A，得到菌泥；将污水和微生物菌剂B混合后培养得到发酵污水；将菌泥和发酵污水混合后培养，得到絮凝菌泥；将絮凝菌泥和外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。本申请的复合微生物絮凝剂可以维持系统生物活性，维持系统的降解能力，抑制丝状菌的生长，提高污泥中的有益活性菌浓度，建立有利于废水中降解污染物的微生物生态平衡，控制污泥膨化，恢复污泥的沉降性能，解决污泥流失，确保出水水质稳定。兼具高效、无毒、无害、无污染、可降解、易操作等多种优点。

Description

一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及微生物絮凝剂技术领域，尤其涉及一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
在污水处理中，活性污泥的核心成分是以丝状菌为骨架，胶团菌附着在丝状菌上面组成的菌胶团。在良好的运行状态下，菌胶团和丝状菌二者会保持适宜的配比，如果丝状菌太少，则菌胶团如一盘散沙，形不成大的絮体，且沉降性能差；如果丝状菌过度繁殖，就会出现污泥膨胀。污泥膨胀是污水处理厂经常会遇到的问题，有机物超出系统负荷、系统中的溶解氧过低(DO<0.7～2mg/L)、进水水质发生变化、碳水化合物过多、pH过低、温度低于5℃或高于35℃等条件的变化都易引起丝状菌生长。当丝状菌大量生长繁殖，活性菌胶团结构受到破坏，将致使活性污泥沉降比升高，形成大量絮体漂浮于水面，难于沉降，污泥流失严重。同时造成系统BOD去除率降低、出水悬浮物、COD、氨氮超标等一系列问题。
传统解决丝状菌膨胀方法有：①投加氯、臭氧、过氧化氢等药剂，杀灭丝状菌。②在曝气池的入口处投加硫酸铝、三氯化铁高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)等絮凝剂，提高活性污泥的絮凝性。③在曝气池的入口处投加粘土、消石灰，调节过酸环境，提高活性污泥的沉降性、密实性。④加大系统排泥量。⑤更换活性污泥，接种新泥，改善生化系统中菌群结构。⑥调节Ph、温度、营养比例等，改善有益菌群生存环境。但传统处理方法存在系统恢复耗时长、降低污水处理效率、杀菌剂对微生物环境造成破坏、絮凝剂难降解引起二次污染、更换污泥工程量大等问题。因此开发无毒、无害、无污染，可有效解决丝状菌膨胀的高效絮凝剂显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用，有效解决丝状菌膨胀。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种复合微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将污泥pH值调至9～10，搅拌6～8h，加入微生物菌剂A后继续搅拌5～10min，得到菌泥；
(2)将污水和微生物菌剂B混合后培养，得到发酵污水；
(3)将菌泥和发酵污水混合后培养16～24h，得到絮凝菌泥；
(4)将絮凝菌泥和外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。
作为优选，所述污泥为生化污泥沉淀池内的污泥；调pH值时用质量浓度为10～20％的氢氧化钙溶液；微生物菌剂A停止加入的标准为污泥的pH值达到7.5～8.5。
作为优选，所述微生物菌剂A包括如下体积份的组分：保加利亚乳酸杆菌液25～35份、植物乳杆菌液40～50份、醋酸杆菌液15～25份。
作为优选，所述污水为经过过滤的生活污水；所述污水中悬浮物小于20mg/L，微生物菌剂B的添加量为污水体积的30～50％；所述步骤(2)中培养的温度为25～35℃。
作为优选，所述微生物菌剂B包括如下体积份的组分：甲基营养型芽孢杆菌液15～25份、蜡样芽孢杆菌液20～30份、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液10～20份、巨大芽孢杆菌液20～30份、枯草芽孢杆菌液15～25份。
作为优选，所述发酵污水中总菌数不低于1×108CFU/g。
作为优选，所述菌泥和发酵污水混合时菌泥的添加量为发酵污水体积的30～50％；所述外硫红螺菌液的添加量为絮凝菌泥体积的10～20％；所述步骤(3)中培养的温度为25～35℃。
作为优选，所述甲基营养型芽孢杆菌液、蜡样芽孢杆菌液、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液、枯草芽孢杆菌液、巨大芽孢杆菌液、保加利亚乳酸杆菌液、植物乳杆菌液、醋酸杆菌液和外硫红螺菌液中菌数均不低于1×108CFU/g。
本发明还提供了一种复合微生物絮凝剂。
本发明还提供了所述复合微生物絮凝剂在解决污泥膨胀中的应用。
本发明提供了一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用，其制备方法为：将污泥调pH值后加入微生物菌剂A，得到菌泥；将污水和微生物菌剂B混合后培养得到发酵污水；将菌泥和发酵污水混合后培养，得到絮凝菌泥；将絮凝菌泥和外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。本申请的复合微生物絮凝剂能在发酵过程中产生具有絮凝作用的多糖、蛋白质和糖蛋白等大分子代谢产物，可以维持系统生物活性，维持系统的降解能力，还可以抑制丝状菌的生长，提高污泥中的有益活性菌浓度，建立有利于废水中降解污染物的微生物生态平衡，控制污泥膨化，进一步恢复污泥的沉降性能，解决污泥流失，确保出水水质稳定。兼具高效、无毒、无害、无污染、可降解、易操作等多种优点。
附图说明
图1为投加复合微生物絮凝剂前后水质变化；
图2为投加复合微生物絮凝剂后污泥沉降性变化；
图3为投加复合微生物絮凝剂后生物相镜检结果；
图4为投加复合微生物絮凝剂前后出水水质对比。
具体实施方式
本发明提供了一种复合微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将污泥pH值调至9～10，搅拌6～8h，加入微生物菌剂A后继续搅拌5～10min，得到菌泥；
(2)将污水和微生物菌剂B混合后培养，得到发酵污水；
(3)将菌泥和发酵污水混合后培养16～24h，得到絮凝菌泥；
(4)将絮凝菌泥和外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。
在本发明中，所述污泥优选为沉淀池内的污泥。
在本发明中，调pH值时优选用质量浓度为10～20％的氢氧化钙溶液，进一步优选为用质量浓度为12～18％的氢氧化钙溶液，再进一步优选为用质量浓度为15％的氢氧化钙溶液。
在本发明中，所述搅拌时间优选为7h。
在本发明中，所述微生物菌剂A加入时边加边搅拌。
在本发明中，微生物菌剂A停止加入的标准优选为污泥的pH值达到7.5～8.5，进一步优选为污泥的pH值达到7.8～8.2，再进一步优选为污泥的pH值达到8.0。
在本发明中，所述微生物菌剂A中保加利亚乳酸杆菌液的体积份数优选为25～35份，进一步优选为28～32份，再进一步优选为30份。
在本发明中，所述微生物菌剂A中植物乳杆菌液的体积份数优选为40～50份，进一步优选为43～47份，再进一步优选为45份。
在本发明中，所述微生物菌剂A中醋酸杆菌液的体积份数优选为15～25份，进一步优选为18～22份，再进一步优选为20份。
在本发明中，所述污水和微生物菌剂B混合时优选在发酵罐中进行，混合的同时开启曝气和搅拌。
在本发明中，所述污水和微生物菌剂B培养时优选每10～14h进行一次检测计数，进一步优选为每12h进行一次检测计数。
在本发明中，所述污水优选为经过过滤的生活污水。
在本发明中，所述污水中悬浮物优选小于20mg/L，进一步优选为小于15mg/L，进一步优选为小于10mg/L。
在本发明中，所述微生物菌剂B的添加量优选为污水体积的30～50％，进一步优选为污水体积的35～45％，再进一步优选为污水体积的40％。
在本发明中，所述步骤(2)中培养的温度优选为25～35℃，进一步优选为28～32℃，再进一步优选为30℃。
在本发明中，所述微生物菌剂B中甲基营养型芽孢杆菌液的体积份数优选为15～25份，进一步优选为18～22份，再进一步优选为20份。
在本发明中，所述微生物菌剂B中蜡样芽孢杆菌液的体积份数优选为20～30份，进一步优选为23～27份，再进一步优选为25份。
在本发明中，所述微生物菌剂B中耐硼赖氨酸芽孢杆菌液的体积份数优选为10～20份，进一步优选为13～17份，再进一步优选为15份。
在本发明中，所述微生物菌剂B中巨大芽孢杆菌液的体积份数优选为20～30份，进一步优选为23～27份，再进一步优选为25份。
在本发明中，所述微生物菌剂B中枯草芽孢杆菌液的体积份数优选为15～25份，进一步优选为18～22份，再进一步优选为20份。
在本发明中，所述发酵污水中总菌数优选为不低于1×108CFU/g。
在本发明中，所述菌泥和发酵污水混合时菌泥的添加量优选为发酵污水体积的30～50％，进一步优选为发酵污水体积的35～45％，再进一步优选为发酵污水体积的40％。
在本发明中，所述菌泥和发酵污水混合后培养的时间优选为20h。
在本发明中，所述菌泥和发酵污水混合后的培养过程中进行曝气和搅拌。
在本发明中，所述外硫红螺菌液的添加量优选为絮凝菌泥体积的10～20％，进一步优选为絮凝菌泥体积的12～18％，再进一步优选为絮凝菌泥体积的15％。
在本发明中，所述甲基营养型芽孢杆菌液、蜡样芽孢杆菌液、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液、枯草芽孢杆菌液、巨大芽孢杆菌液、保加利亚乳酸杆菌液、植物乳杆菌液、醋酸杆菌液和外硫红螺菌液中菌数优选为均不低于1×108CFU/g。
在本发明中，所述步骤(3)中培养的温度优选为25～35℃，进一步优选为28～32℃，再进一步优选为30℃。
在本发明中，所述甲基营养型芽孢杆菌液、蜡样芽孢杆菌液、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液、枯草芽孢杆菌液和巨大芽孢杆菌液分别由甲基营养型芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、耐硼赖氨酸芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌用LB肉汤培养基培养而成。
在本发明中，所述LB肉汤培养基的配方优选为：蛋白胨10g，氯化钠5g，葡萄糖1g，酵母膏粉5g，蒸馏水1L，最终pH7.0±0.2。
在本发明中，所述保加利亚乳酸杆菌液、植物乳杆菌液和醋酸杆菌液分别由保加利亚乳酸杆菌、植物乳杆菌和醋酸杆菌用乳酸菌液体培养基培养而成。
在本发明中，所述乳酸菌液体培养基的配方优选为：蛋白胨10g、牛肉浸取物10g、酵母提取液5g、葡萄糖20g、乙酸钠5g、柠檬酸氢二胺2g、吐温-801ml、磷酸氢二钾2.0g、七水硫酸镁0.2g、七水硫酸锰0.05g、蒸馏水1L。
在本发明中，所述外硫红螺菌液由外硫红螺菌用丙酸盐培养基培养而成。
在本发明中，所述丙酸盐培养基的配方优选为酪蛋白水解物10g、酵母提取物1g、磷酸二氢钾3g、磷酸氢二钾4.8g、硫酸铵3g、硫酸镁0.2g、L-半胱氨酸盐酸盐0.5g、丙酸钠15g、低聚半乳糖10g、蒸馏水1L，pH6.3±0.2。
本发明还提供了一种复合微生物絮凝剂。
本发明还提供了所述复合微生物絮凝剂在解决污泥膨胀中的应用。
在本发明中，所述复合微生物絮凝剂在使用时好氧池中污泥浓度优选为1500～2500mg/L，进一步优选为1800～2200mg/L，再进一步优选为2000mg/L。
在本发明中，所述复合微生物絮凝剂的使用量优选为生化池有效容积的0.1～0.5％。
在本发明中，所述生化池优选为好氧池和兼养池。
在本发明中，所述复合微生物絮凝剂在使用时投加的流速优选为6～10小时投加完，进一步优选我7～9小时投加完，再进一步优选为8小时投加完。
在本发明中，所述复合微生物絮凝剂投加完成后，开启生化处理污泥回流100％，并在两天不进行生化池的二沉池的排泥操作。
在本发明中，所述复合微生物絮凝剂投加三天后进行排泥。
在本发明中，所述排泥的量优选为控制泥龄在10～12天和污泥浓度在1500～2000mg/L，进一步优选为1750mg/L。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实验材料：甲基营养型芽孢杆菌液、蜡样芽孢杆菌液、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液、枯草芽孢杆菌液和巨大芽孢杆菌液分别由甲基营养型芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、耐硼赖氨酸芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌用LB肉汤培养基培养而成；
保加利亚乳酸杆菌液、植物乳杆菌液分别由保加利亚乳酸杆菌和植物乳杆菌用乳酸菌液体培养基培养而成；
外硫红螺菌液由外硫红螺菌用丙酸盐培养基培养而成；
在本申请实施例中所用的甲基营养型芽孢杆菌液、蜡样芽孢杆菌液、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液、枯草芽孢杆菌液、巨大芽孢杆菌液、保加利亚乳酸杆菌液、植物乳杆菌液、醋酸杆菌液和外硫红螺菌液中菌数均不低于1×108CFU/g。
实施例1
按照保加利亚乳酸杆菌液25份、植物乳杆菌液40份、醋酸杆菌液20份的体积份配置微生物菌剂A，按照甲基营养型芽孢杆菌液15份、蜡样芽孢杆菌液20份、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液20份、巨大芽孢杆菌液20份、枯草芽孢杆菌液25份的体积份配置微生物菌剂B；
取沉淀池内的污泥，将污泥的pH值用质量浓度为10％的氢氧化钙溶液调至9，搅拌6h，加入微生物菌剂A，加入时边加边搅拌，直至污泥的pH值达到7.5，继续搅拌5min，得到菌泥；
取悬浮物小于20mg/L的污水，将污水和污水体积30％的微生物菌剂B在发酵罐中混合，混合的同时开启曝气和搅拌，每10h进行一次检测计数，在25℃条件下培养至污水中总菌数不低于1×108CFU/g得到发酵污水；
将发酵污水体积30％的菌泥和发酵污水在发酵罐中混合，开启曝气和搅拌，在35℃条件下培养16h，得到絮凝菌泥；
将絮凝菌泥和絮凝菌泥体积10％的外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。
实施例2
按照保加利亚乳酸杆菌液30份、植物乳杆菌液45份、醋酸杆菌液25份的体积份配置微生物菌剂A，按照甲基营养型芽孢杆菌液20份、蜡样芽孢杆菌液25份、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液10份、巨大芽孢杆菌液25份、枯草芽孢杆菌液20份的体积份配置微生物菌剂B；
取沉淀池内的污泥，将污泥的pH值用质量浓度为15％的氢氧化钙溶液调至10，搅拌7h，加入微生物菌剂A，加入时边加边搅拌，直至污泥的pH值达到8.0，继续搅拌8min，得到菌泥；
取悬浮物小于15mg/L的污水，将污水和污水体积40％的微生物菌剂B在发酵罐中混合，混合的同时开启曝气和搅拌，每12h进行一次检测计数，在30℃条件下培养至污水中总菌数不低于1×108CFU/g得到发酵污水；
将发酵污水体积40％的菌泥和发酵污水在发酵罐中混合，开启曝气和搅拌，在30℃条件下培养20h，得到絮凝菌泥；
将絮凝菌泥和絮凝菌泥体积15％的外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。
实施例3
按照保加利亚乳酸杆菌液35份、植物乳杆菌液50份、醋酸杆菌液15份的体积份配置微生物菌剂A，按照甲基营养型芽孢杆菌液25份、蜡样芽孢杆菌液30份、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液15份、巨大芽孢杆菌液30份、枯草芽孢杆菌液15份的体积份配置微生物菌剂B；
取沉淀池内的污泥，将污泥的pH值用质量浓度为20％的氢氧化钙溶液调至10，搅拌8h，加入微生物菌剂A，加入时边加边搅拌，直至污泥的pH值达到8.5，继续搅拌10min，得到菌泥；
取悬浮物小于10mg/L的污水，将污水和污水体积50％的微生物菌剂B在发酵罐中混合，混合的同时开启曝气和搅拌，每14h进行一次检测计数，在35℃条件下培养至污水中总菌数不低于1×108CFU/g得到发酵污水；
将发酵污水体积50％的菌泥和发酵污水在发酵罐中混合，开启曝气和搅拌，在25℃条件下培养24h，得到絮凝菌泥；
将絮凝菌泥和絮凝菌泥体积20％的外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。
试验例
试验于5月12日至5月25日在污水处理厂CASS池污水进行现场测试。该污水处理厂正常处理水量为594.9m3/h，最大处理水量为1035.8m3/h；出水COD指标不稳定，达标率56％～77.5％；由于污水特点，丝状菌自然呈优势增长；CASS工艺反应过程营养结构不平衡，污泥沉降比高，跑泥现象严重。
向池内投加实施例2制备的复合微生物絮凝剂，首次投加的总量为水量的0.1％，待系统正常运行后，投加量改为0.05％。频次根据系统运行情况确定，无较大冲击的情况下，15天左右投加一次。出现异常情况时，根据异常情况的严重程度确定药剂补加量，一般为待处理水量的0.05～0.1％比例投加。
对投加复合微生物絮凝剂前后污泥及水质进行观察和镜检，投加复合微生物絮凝剂前后水质变化如图1所示，投加复合微生物絮凝剂后污泥沉降性变化如图2所示；投加复合微生物絮凝剂后生物相镜检结果如图3所示；投加复合微生物絮凝剂前后出水水质对比如图4所示；投加复合微生物絮凝剂后出水指标检测结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003037754060000091
结果：投加1天后，镜检可发现大量的活性生物菌，丝状菌大量的出现断裂，污泥沉降性能逐渐恢复，新生污泥、菌胶团开始形成，污泥沉降效果呈现。投加1周后，镜检发现较多的原生动物，包括钟虫和漫游虫，污泥活性恢复。投加2周后，新生污泥、原生动物较多，污泥情况正常，出水水质清澈。投加复合微生物絮凝剂后出水水质情况明显变好，COD、氨氮含量均达到一级排放标准。该生物絮凝剂对水质有明显改善作用。
结论：采用本申请制备的复合微生物絮凝剂能有效抑制污水处理过程中丝状菌生长和控制污泥膨化，具备恢复时间短、影响范围小、控制简便、出水稳定等特点；实验期间未发生丝状菌爆发和污泥膨化等现象，SV30数据稳定，污泥浓度控制适宜，效果均达到控制要求。
由以上实施例可知，本发明提供了一种复合微生物絮凝剂及其制备方法和应用，其制备方法为：将污泥调pH值后加入微生物菌剂A，得到菌泥；将污水和微生物菌剂B混合后培养得到发酵污水；将菌泥和发酵污水混合后培养，得到絮凝菌泥；将絮凝菌泥和外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂。本申请的复合微生物絮凝剂能在发酵过程中产生具有絮凝作用的多糖、蛋白质和糖蛋白等大分子代谢产物，可以维持系统生物活性，维持系统的降解能力，还可以抑制丝状菌的生长，提高污泥中的有益活性菌浓度，建立有利于废水中降解污染物的微生物生态平衡，控制污泥膨化，进一步恢复污泥的沉降性能，解决污泥流失，确保出水水质稳定。兼具高效、无毒、无害、无污染、可降解、易操作等多种优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将污泥pH值调至10～11，搅拌6～8h，加入微生物菌剂A后继续搅拌5～10min，得到菌泥；
(2)将污水和微生物菌剂B混合后培养，得到发酵污水；
(3)将菌泥和发酵污水混合后在培养16～24h，得到絮凝菌泥；
(4)将絮凝菌泥和外硫红螺菌液混合，得到复合微生物絮凝剂；
所述微生物菌剂A包括如下体积份的组分：保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillusbulgaricus)液25～35份、植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)液40～50份、醋酸杆菌(Acetobacterium Balch)液15～25份；
所述微生物菌剂B包括如下体积份的组分：甲基营养型芽孢杆菌(Bacillusmethylotrophicus)液15～25份、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)液20～30份、耐硼赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus boronitolerans)液10～20份、巨大芽孢杆菌(Bacillusmagaterium)液20～30份、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)液15～25份。
2.根据权利要求1所述的一种复合微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述污泥为生化污泥沉淀池内的污泥；调pH值时用质量浓度为10～20％的氢氧化钙溶液；微生物菌剂A停止加入的标准为污泥的pH值达到7.5～8.5。
3.根据权利要求1所述的一种复合微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述污水为经过过滤的生活污水；所述污水中悬浮物小于20mg/L，微生物菌剂B的添加量为污水体积的30～50％；所述步骤(2)中培养的温度为25～35℃。
4.根据权利要求1所述的一种复合微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述发酵污水中总菌数不低于1×108CFU/g。
5.根据权利要求4所述的一种复合微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述菌泥和发酵污水混合时菌泥的添加量为发酵污水体积的30～50％；所述外硫红螺菌液的添加量为絮凝菌泥体积的10～20％；所述步骤(3)中培养的温度为25～35℃。
6.根据权利要求4～5任意一项所述的一种复合微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述甲基营养型芽孢杆菌液、蜡样芽孢杆菌液、耐硼赖氨酸芽孢杆菌液、枯草芽孢杆菌液、巨大芽孢杆菌液、保加利亚乳酸杆菌液、植物乳杆菌液、醋酸杆菌液和外硫红螺菌液中菌数均不低于1×108CFU/g。
7.权利要求1～6任意一项制备的一种复合微生物絮凝剂。
8.权利要求7所述复合微生物絮凝剂在解决污泥膨胀中的应用。
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