CN114671581B - 一种通过em菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，首先向制备好的优化培养基中按照5％的接种量加入EM菌原液，在30℃、120rpm/min的摇床中培养活化18h后备用，将污泥放在容器中并放入摇床中以转速为120rpm/min进行混匀，然后将混匀后的污泥倒入到反应瓶中并按投加量为2％(V/V)的比例投入活化后的EM菌。本发明通过EM菌开发污泥的“内碳源”实现资源化利用的方法，有效开发内碳源以实现循环利用，使污泥得到有效利用，环境污染小、成本低，还可以提高污水脱氮除磷效率，从而实现污泥与污水的共处理，为工业化污泥提取有机碳源提供了一种低成本的方法。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体为一种通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，城市污水处理厂的负荷也越来越大，目前多数城市污水处理厂采用活性污泥法处理城市污水，普遍存在两方面的问题，一方面是进水碳源不足，导致脱氮除磷效果不佳，很难达到排放标准，因此如何进一步改进、优化该方法，提高其脱氮除磷效果，并且有效减少处置过程中产生的剩余污泥已成为该领域亟待解决的重要问题。针对这一问题，多数城市污水处理厂采取的对策为外加碳源(例如乙酸钠)提高C/N，但是该方法在提高脱氮除磷效率的同时也会大大增加运行成本，污泥产量大幅增加，而且化学试剂投加还会对环境造成二次污染，对污水厂的长期运行极为不利。另一方面，现有的污水处理工艺会产生大量的剩余污泥，由于污泥中含有有害物质，随意处置会对环境造成二次污染，对其进行处理费用占整个污水处理厂运行费用的 50％以上。寻求合适的方法来有效地实现污泥资源化、减量化、无害化具有很好的应用前景，也是城市污水处理厂未来处理处置污泥的趋势。
已有的研究表明，城市污水处理过程中产生的剩余污泥中含有大量诸如蛋白质、多糖等有机质，这些物质经厌氧发酵后产生挥发性脂肪酸，可作为脱氮除磷过程中的碳源而得以循环使用，被称为“内碳源”，开发污泥“内碳源”在降低运行和处理成本的同时，还可以使产生的剩余污泥无害化，既能缓解环境压力又能减少资源浪费，是一项重大的国家战略需求，开发“内碳源”已经成为城市污水处理领域的发展新趋势，但是在实现内碳源开发过程中发现，单一的物理法很难达到预期效果，必须与其他方法联用，化学法由于会对设备以及环境造成影响，逐步会限制其应用，生物法对环境友好，处理效果可观。目前，生物表面活性剂和微生物已经广泛应用于污水处理应用研究，因此本发明选用微生物制剂EM菌消化处理污泥，在快速释放污泥内碳源的同时，实现污泥减量和资源化。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，以解决现有技术的上述问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，包括以下步骤：
S1、使用葡萄糖10g，蛋白胨5g，酵母浸膏0.25g，MgSO4·7H2O 0.25g， K2HPO41.0g，FeSO4·7H2O 0.015g，可溶性淀粉5.0g混匀制成优化培养基， pH值设置为7±0.2，然后将微生物含量为2×10^11/L的EM菌液按照5％的接种量加入优化培养基中，在30℃、120rpm/min的摇床中培养活化18h后备用；
S2、将污水处理厂剩余污泥放在容器中，放入摇床中以转速为120rpm/min 进行混匀；
S3、将混匀后的污泥取出并倒入到反应瓶中，并向反应瓶内按投加量为2％ (V/V)的比例投入活化后的EM菌，使EM菌混入到混匀的污泥内；
S4、将反应瓶放入震荡培养箱中以转速120rpm/min、温度30℃培养72～120h；
S5、将培养处理后的污泥静置沉降2h后，将反应瓶放入到离心机中并在转速9500rpm/min下离心10min，经过离心得到的上清液为可用于生物脱氮的有机碳源。
在本发明的技术方案中，在对大量污泥进行处理时，污泥与EM菌溶液能够在处理基座上进行混合，所述处理基座的顶端开设有若干输送槽，所述处理基座上还设置有若干混合仓，所述输送槽将所述混合仓贯穿，所述输送槽中安装有输送机构，所述混合仓中安装有混合机构，所述处理基座的侧方设置有输送管道，EM菌溶液通过输送管道输送到处理基座中的污泥中并在混合仓内与污泥混合。
在本发明的技术方案中，所述混合仓内开设有混合腔，所述输送槽与所述混合腔相连通，所述处理基座首端的顶部位置处固定有入料斗。
在本发明的技术方案中，所述处理基座的末端位置处开设有集中槽，所述处理基座末端的外表面上安装有排放管道，所述排放管道伸入到所述集中槽内并与所述集中槽相连通。
在本发明的技术方案中，所述输送机构包括位于所述输送槽内的长轴、紧密焊接在所述长轴外围表面上的若干节螺旋叶片以及与所述长轴同轴连接的输送电机，所述处理基座的首端位置处设有电机座，所述输送电机固定在所述电机座上。
在本发明的技术方案中，所述长轴与所述处理基座转动连接，所述混合仓的位置位于相邻的两个所述螺旋叶片之间，所述螺旋叶片的外围表面上固定有若干搅拌杆。
在本发明的技术方案中，所述混合机构包括横向贯穿所述混合仓的横轴、安装在所述混合仓的外侧并与所述横轴同轴连接的混合电机以及固定在所述横轴上的若干套柱，所述套柱的外围表面上固定有若干搅拌板。
在本发明的技术方案中，所述混合仓的顶端安装有顶盖，所述顶盖顶端的左右两侧边缘处均固定有固定座，所述输送管道上连接有若干支管，所述支管将所述固定座贯穿，所述支管的底端连接有若干喷管，所述喷管贯穿所述顶盖并伸入到所述混合仓内。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过EM菌开发污泥的“内碳源”实现资源化利用的方法，有效开发内碳源以实现循环利用，使污泥得到有效利用，实现污泥资源化，环境污染小、成本低，还可以提高污水脱氮除磷效率，从而实现污泥与污水的共处理，为工业化污泥提取有机碳源提供了一种低成本的方法。
2、本发明中，通过设置的处理基座对污泥进行运输，并使用输送管道将培养后的EM菌注入到污泥中，使溶液能够在输送机构和混合机构的作用下充分与污泥混合，使污泥能够被EM菌充分反应。
附图说明
图1为本发明中EM菌生长条件的确定图；
图2为本发明中不同投加量EM菌对污泥SOD的影响示意图；
图3为本发明中不同投加量EM菌对污泥磷酸盐含量的影响示意图；
图4为本发明中用于混合污泥与EM菌的设备的整体结构图；
图5为本发明中用于混合污泥与EM菌的设备的整体结构爆炸图；
图6为本发明中处理基座的结构图；
图7为本发明中顶盖的结构图；
图8为本发明中输送机构的结构图；
图9为本发明中混合机构的结构图；
图10为本发明中输送管道的结构图。
附图标记说明：
1-处理基座；11-输送槽；12-混合仓；121-混合腔；13-顶盖；131-固定座； 14-集中槽；141-排放管道；15-电机座；16-入料斗；2-输送机构；21-长轴； 22-螺旋叶片；221-搅拌杆；23-输送电机；3-混合机构；31-横轴；32-混合电机；33-套柱；331-搅拌板；4-输送管道；41-支管；42-喷管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
参照图1-图3，本发明的通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，包括以下步骤：
S1、将微生物含量为2×10^11/L的EM菌液活化18h后对EM菌进行培养， EM菌的培养方法有两种，一种是使用质量分数为10％的红糖水，通过向红糖水中按照5％的接种量加入EM菌原液，在25℃、120rpm/min的摇床中培养活化18h，并将活化后的EM菌按照1:50的比例分别加入到设定pH值7，最佳使用温度25℃的红糖水培养；另一种是使用葡萄糖10g，蛋白胨5g，酵母浸膏0.25g， MgSO4·7H2O 0.25g，K2HPO4 1.0g，FeSO4·7H2O 0.015g，可溶性淀粉5.0g混匀制成优化培养基，通过向优化培养基中按照5％的接种量加入EM菌原液，在 30℃、120rpm/min的摇床中培养活化18h，并将活化后的EM菌按照1:50的比例分别加入到设定pH值7，最佳使用温度30℃的优化培养基培养,从而确定EM 菌最佳生长条件；
S2、将污水处理厂剩余污泥进行取样并放在容器中，放入摇床中以转速为120rpm/min进行混匀；
S3、将混匀后的污泥取出并倒入到反应瓶中，并向反应瓶内按投加量为2％ (V/V)的比例投入最适生长条件下活化的EM菌，使EM菌混入到混匀的污泥内；
S4、将反应瓶放入震荡培养箱中以转速120rpm/min、温度30℃培养72～120h；
S5、将培养处理后的污泥静置沉降2h后，将反应瓶放入到离心机中并在转速9500rpm/min下离心10min，经过离心得到的上清液为可用于生物脱氮的有机碳源。
具体的，在进行EM菌的培养时，通过将两种方法培养的EM菌定期取样并测定在600nm处的吸光值，比较EM菌在两种不同培养条件下的生长差异，由图 1中可看出，在优化培养基中EM菌的OD600明显高于在质量分数10％的红糖水中，且在48h前生长迅速。研究结果说明，在选定的最佳温度与pH条件下，EM 菌在优化培养基中的生长要远远优于在红糖水中的生长。因此，在本实验中，选择在优化培养基中培养EM菌，最适生长条件为：pH值7±0.2，温度30℃。
进一步的，在添加EM菌时，为了比较不同梯度EM菌对污泥SCOD和磷酸盐含量的影响，将300ml混匀的污泥放入反应瓶中，取三份重复，并调节pH＝7±0.2，并向其中添加活化18h后的EM菌，添加梯度为分别0.5％(V/V)、1％(V/V) 和2％(V/V)，以不添加EM菌为空白对照，在30℃、120rpm/min的震荡培养箱中培养9d，每隔一天定期取样，测定EM菌对污泥SCOD和磷酸盐含量的影响。 SCOD表示水体中可溶性有机物的含量，其变化可反映不同投加量EM菌对污泥中有机物的分解程度。
进一步的，由结果可以看出随着培养时间的增加，SCOD先增加后降低，且投加量EM菌越多SCOD越高，当投加量EM菌为2％，第5d时SCOD最高(11.45mg O2/L)，是空白组的1.9倍(P<0.01)，表明当EM菌投加量为2％(V/V)时， EM菌可促进有机物的溶出，可将其应用于开发污泥内碳源，促进污泥中有机物溶出，进而降解成小分子有机质作为内碳源，供脱氮除磷过程使用。同时，添加EM菌后，随着培养时间的延长，污泥中磷酸盐含量逐渐降低，当EM菌投加量分别为0.5％(V/V)、1％(V/V)、2％(V/V)时，在第7d时磷酸盐含量分别为3.24mg/L、1.26mg/L、2.38mg/L，以上结果表明EM菌可去除水体中的磷，该方法有效开发内碳源以实现循环利用使污泥得到有效利用，实现资源化。
实施例2
参照图4-图10，在对大量污泥进行处理时，污泥与EM菌溶液能够在处理基座1上进行混合，处理基座1的顶端开设有若干输送槽11，处理基座1上还设置有若干混合仓12，输送槽11将混合仓12贯穿，混合仓12内开设有混合腔 121，输送槽11与混合腔121相连通，处理基座1首端的顶部位置处固定有入料斗16，通过从入料斗16处可将污泥注入到处理基座1上，使污泥将输送槽 11填充，同时，在多个输送槽11将污泥分开后，污泥流入到混合仓12内即可再次进行混合，随着污泥的继续流动，使混合后的污泥能够再次被多个输送槽 11分开，使污泥在处理基座1上不断地分隔和汇合，使污泥能够被充分混匀。
本发明中，处理基座1的末端位置处开设有集中槽14，处理基座1末端的外表面上安装有排放管道141，排放管道141伸入到集中槽14内并与集中槽14 相连通，使污泥最终能够随着输送槽11流入到集中槽14内并从排放管道141 排出。
具体的，输送槽11中安装有输送机构2，输送机构2包括位于输送槽11内的长轴21、紧密焊接在长轴21外围表面上的若干节螺旋叶片22以及与长轴21 同轴连接的输送电机23，处理基座1的首端位置处设有电机座15，输送电机23 固定在电机座15上，长轴21与处理基座1转动连接，当将输送电机23与外界电源相接通时，输送电机23开始工作并带动长轴21转动，使得长轴21带动螺旋叶片22一同转动，在螺旋叶片22的作用下，使得从入料斗16注入的污泥能够被螺旋叶片22运输，使污泥从入料斗16注入后能够沿输送槽11朝向集中槽 14运动，达到运输污泥的目的。
进一步的，混合仓12的位置位于相邻的两个螺旋叶片22之间，螺旋叶片 22的外围表面上固定有若干搅拌杆221，使得螺旋叶片22在被长轴21带动转动时，螺旋叶片22进行污泥运输的同时会使螺旋叶片22上的搅拌杆221对输送槽11中的污泥进行搅拌，使污泥能够被混匀。
此外，混合仓12中安装有混合机构3，混合机构3包括横向贯穿混合仓12 的横轴31、安装在混合仓12的外侧并与横轴31同轴连接的混合电机32以及固定在横轴31上的若干套柱33，套柱33的外围表面上固定有若干搅拌板331，当将混合电机32与外界电源相接通时，混合电机32开始工作并带动横轴31转动，从而使横轴31带动套柱33一同转动，在套柱33的转动下，搅拌板331会不断地对进入到混合仓12内的污泥进行搅拌混合，使污泥能够混合地更加均匀。
值得注意的是，处理基座1的侧方设置有输送管道4，EM菌溶液通过输送管道4输送到处理基座1中的污泥中并在混合仓12内与污泥混合。混合仓12 的顶端安装有顶盖13，顶盖13顶端的左右两侧边缘处均固定有固定座131，输送管道4上连接有若干支管41，支管41将固定座131贯穿，支管41的底端连接有若干喷管42，喷管42贯穿顶盖13并伸入到混合仓12内，随着EM菌从输送管道4的注入，EM菌会沿支管41进入到喷管42后进入到混合仓12内的污泥中，使污泥与EM菌混合在一起，同时在输送机构2和混合机构3的作用下，使 EM菌能够与污泥充分混合。
本发明的通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法在进行污泥与EM菌进行大量混合时的工作原理具体为：
首先将输送电机23与外界电源相接通，使输送电机23开始工作并带动长轴21转动，使得长轴21带动螺旋叶片22以及搅拌杆221一同转动，然后将混合电机32与外界电源相接通，使混合电机32开始工作并带动横轴31转动，从而使横轴31带动套柱33以及搅拌板331一同转动，最后从入料斗16倒入污泥的同时将培养并活化后的EMJUN菌溶液通过输送管道4注入到混合仓12内，使污泥在螺旋叶片22的转动下沿输送槽11被运输，当污泥进入混合仓12内时，污泥混合在一起并与注入的EM菌在搅拌板331的搅拌下充分混合，此时随着螺旋叶片22的继续转动，使混合后的污泥能够沿输送槽11继续运输，随着污泥与EM菌不断地混合，最终污泥进入到集中槽14内并从排放管道141排除，从而使得大量污泥能够与EM菌进行充分的混合。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (6)
1.一种通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、使用葡萄糖10g，蛋白胨5g，酵母浸膏0.25g，MgSO4·7H2O 0.25g，K2HPO4 1.0g，FeSO4·7H2O 0.015g，可溶性淀粉5.0g混匀制成优化培养基，pH值设置为7±0.2，然后将微生物含量为2×10^11/L的EM菌液按照5％的接种量加入优化培养基中，在30℃、120rpm/min的摇床中培养活化18h后备用；
S2、将污水处理厂剩余污泥放在容器中，放入摇床中以转速为120rpm/min进行混匀；
S3、将混匀后的污泥取出并倒入到反应瓶中，并向反应瓶内按投加量为2％(V/V)的比例投入活化后的EM菌，使EM菌混入到混匀的污泥内；
S4、将反应瓶放入震荡培养箱中以转速120rpm/min、温度30℃培养72～120h；
S5、将培养处理后的污泥静置沉降2h后，将反应瓶放入到离心机中并在转速9500rpm/min下离心10min，经过离心得到的上清液为可用于生物脱氮的有机碳源；
在对大量污泥进行处理时，污泥与EM菌溶液能够在处理基座(1)上进行混合，所述处理基座(1)的顶端开设有若干输送槽(11)，所述处理基座(1)上还设置有若干混合仓(12)，所述输送槽(11)将所述混合仓(12)贯穿，所述输送槽(11)中安装有输送机构(2)，所述混合仓(12)中安装有混合机构(3)，所述处理基座(1)的侧方设置有输送管道(4)，EM菌溶液通过输送管道(4)输送到处理基座(1)中的污泥中并在混合仓(12)内与污泥混合；
所述混合仓(12)内开设有混合腔(121)，所述输送槽(11)与所述混合腔(121)相连通，所述处理基座(1)首端的顶部位置处固定有入料斗(16)。
2.如权利要求1所述的通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，其特征在于：所述处理基座(1)的末端位置处开设有集中槽(14)，所述处理基座(1)末端的外表面上安装有排放管道(141)，所述排放管道(141)伸入到所述集中槽(14)内并与所述集中槽(14)相连通。
3.如权利要求1所述的通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，其特征在于：所述输送机构(2)包括位于所述输送槽(11)内的长轴(21)、紧密焊接在所述长轴(21)外围表面上的若干节螺旋叶片(22)以及与所述长轴(21)同轴连接的输送电机(23)，所述处理基座(1)的首端位置处设有电机座(15)，所述输送电机(23)固定在所述电机座(15)上。
4.如权利要求3所述的通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，其特征在于：所述长轴(21)与所述处理基座(1)转动连接，所述混合仓(12)的位置位于相邻的两个所述螺旋叶片(22)之间，所述螺旋叶片(22)的外围表面上固定有若干搅拌杆(221)。
5.如权利要求1所述的通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，其特征在于：所述混合机构(3)包括横向贯穿所述混合仓(12)的横轴(31)、安装在所述混合仓(12)的外侧并与所述横轴(31)同轴连接的混合电机(32)以及固定在所述横轴(31)上的若干套柱(33)，所述套柱(33)的外围表面上固定有若干搅拌板(331)。
6.如权利要求1所述的通过EM菌开发污泥内碳源实现污泥资源化利用的方法，其特征在于：所述混合仓(12)的顶端安装有顶盖(13)，所述顶盖(13)顶端的左右两侧边缘处均固定有固定座(131)，所述输送管道(4)上连接有若干支管(41)，所述支管(41)将所述固定座(131)贯穿，所述支管(41)的底端连接有若干喷管(42)，所述喷管(42)贯穿所述顶盖(13)并伸入到所述混合仓(12)内。
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