江南,高寒地区城市生活污水处理技术通过培育、筛选和驯化出能高效处理低温污水的耐冷微生物菌群,进而增强活性污泥的耐低温性能,提高污水处理效果,改善出水水质,使出水水质达到城镇污水排放一级A 类标准

焦点提醒：高寒地域城市糊口污水处置手艺经由过程培养、挑选和驯化出能高效处置低温污水的耐冷微生物菌群,进而加强活性污泥的耐低温机能,提高污水处置结果,改良出水水质,使出水水质到达城镇污水排放一级A 类尺度中国给水排水2023年中国污水中国给水排水2023年城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十四届）邀请函处理厂提标改造（污水处理提质增效）高级研讨会(第七届)邀请函暨征稿启事

中国给水排水2023年中国污水中国给水排水2023年城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十四届）邀请函处理厂提标改造（污水处理提质增效）高级研讨会(第七届)邀请函暨征稿启事

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今朝,活性污泥法是年夜大都城市污水处置厂所遍及利用的手艺, 在常温下处置结果较好。但是在我国北方地域和西部高寒地域,污水处置结果遭到情况温度的影响较年夜 ,跟着水温的下降,活性污泥的活性逐步降落、沉淀性变差,无机物去除、硝化和反硝化感化遭到极年夜冲击。当温度低在15 ℃ 时,常温微生物的活性将急剧降落,硝化结果较着下降;在10 ℃ 摆布,部门微生物处在休眠状况;当温度在4 ℃ 规模内,年夜部门微生物进入休眠期乃至灭亡,污水处置系统的硝化感化几近住手。另外低温也为小胸虫供给了适合的发展前提,其过度发展将致使污泥膨胀,进而影响出水水质。

是以,严寒地域的污水厂运转不能不采纳加热、保温、增年夜污泥回流量、增加污水逗留时候等办法来提超出跨越水水质,但增年夜污泥回流量和增加污水逗留时候又会下降污水水温,特别是污水逗留时候的增加,会致使污水水温随时候线性降落。而加热和保温办法又会增添项目的投资和运转费用,还可能带来污泥膨胀等一系列问题。

对此,国表里研究注解经由过程人工挑选、培养和驯化耐低温劣势菌株可作为处理上述问题的最好路子,耐冷菌是一类能够在最低温度为- 5 ~ 0 ℃ 和最高温度高在20 ℃ 的前提下发展滋生的微生物,该温度规模能较好的顺应高寒地域的天气特点 ,例如,国内的一项研究挑选出了耐低温的酵母菌便可在低温下有用去除COD。但是,国内针对低温微生物的研究开辟较少 ,国外对低温微生物处置污水手艺的研究起步较早,首要经由过程挑选低温微生物去除污水中的油烃类、氯酚类、概况活性剂、氮和磷等到达净化水质的目标。

生物强化手艺在污水处置中的利用为处理低温污水难处置的问题供给了最间接有用的处理方案,生物强化处置工艺是指向生化处置系统中投加高效菌种或载体,以提高系统中的微生物活性或浓度、强化生化处置结果的一种有用手段。冬季向系统投加在挑选驯化的耐冷菌或经固定化处置的耐冷菌等,经由过程高效菌种的间接感化或共代谢感化可实现对低温污水的强化处置。投菌活性污泥法是近十几年国外成长起来的一种生物强化手艺 ,它不但增添了曝气池内贫乏的细菌,在流入污水水质不变的前提下增添微生物的氧化感化,且当污水水质改变、情况变异时,微生物仍能连结活性,提高耐冲击负荷和处置结果,改良出水水质。投菌活性污泥法连系固定化细胞手艺降服了投菌致使的菌体流掉,避免了投加手艺的错误谬误。另外,活性污泥和生物膜复合工艺作为一种新型的污水处置工艺,在提高现有污水处置系统的效能、改良污泥沉降机能、下降污泥产率、加强运转不变性和节俭占地等方面具有显著的劣势。最近几年来也有研究注解,恰当的静磁场在低温下能够加强活性污泥的活性,强化活性污泥的耐寒性,这将为我们改良污水处置供给新的思绪。

本尝试旨在操纵生物强化手艺处理我国北方或高寒地域冬季城市糊口污水处置坚苦的问题,经由过程培养、挑选和驯化出能高效处置低温污水的耐冷微生物菌群,进而加强活性污泥的耐低温机能,提高污水处置结果,改良出水水质,使出水水质到达城镇污水排放一级A 类尺度。在现实利用中,再连系投菌活性污泥法、固定化细胞手艺和生物膜复合工艺等,将会进一步强化活性污泥的去污能力,巩固污水的处置结果。

2014 年11 月上旬,从湖南省阿坝州马尔康市的市政下水道、河道湖泊中采样,那时的采样温度为5 ℃摆布。随后,将收集来的污泥用在耐冷微生物的挑选与驯化,微生物发展的培育基采取LB 培育基,后期培育活性污泥的污泥来历是成都会龙泉驿区的安然污水处置厂。尝试用的人工污水配方如表1 和表2所示。

首要装备:无菌操作台、生化培育箱、显微镜、全恒温振荡培育箱、紫外可见分光光度计、回流装配和氨氮蒸馏装配等。

耐冷活性污泥污水处置能力评价便宜小试装配如图1 所示,包罗1 个空气泵,3 个爬动泵,体积均为4 L 的废水池(装人工污水)、反映池(装活性污泥并进行曝气) 和沉淀池(装处置后的污水并可回流污泥)各1 个。

将收集的泥样用LB 培育基在15 ℃ 摇床150 r˙min - 1 富集培育7 d,再用平板稀释法和平板划线法进行菌种分手纯化,将屡次纯化后的单菌株移入斜面备用。

将各菌株别离在5 ℃ 前提下活化培育至对数发展期,菌悬液4 000 r˙min - 1 离心10 min,弃失落上清液,将沉淀物用磷酸缓冲溶液清洗,再用无菌蒸馏水稀释至本来OD 值,以10% 的接种量接种在250 mL 人工污水2 中,并置在摇床中5 ℃ 培育12 h,每隔12 h 取样以4 000 r˙min - 1 离心,取上清液,测定COD 值和氨氮值,然后计较二者的去除率,遴选COD 去除率较高和氨氮去除率较高的菌株。

由尝试肯定各单菌株的最优夹杂比例,然后将最优夹杂比的夹杂菌低温培育,逐步插手灭菌的人工污水1( 每3 d 一次) 直至培育液全数替代为人工污水。然后将其与收集来的适当活性污泥夹杂注入到小型污水处置装配的反映池中,插手人工污水1 至污泥质量浓度为2 000 mg˙L - 1 摆布,人工污水1 的碳源极易被微生物操纵,使微生物敏捷增殖。在废水池中插手人工污水2,人工污水2 的用处是摹拟城市糊口污水。设定系统初始温度为15 ℃ ,流量0. 15 L˙h - 1 ,节制曝气量使OD 值连结在2. 5 ~ 3. 0 之间。天天将沉淀��APP池中的污泥100% 回流到反映池,直到出水COD 值不变以后沉淀池污泥50% 回流。

活性污泥的降温驯化进程分为3 个阶段,驯化温度前后从15 ℃ 降到10 ℃ ,再从10 ℃ 降到5 ℃ ,每阶段都按时测定活性污泥的污水处置结果。第1 阶段从活性污泥的培育最先,当反映池中呈现原活泼物且曝气呈茶褐色时最先计时,此时的尝试前提为流量0. 30 L˙h - 1 ,温度15 ℃ ,并一直保持反映池污水体积为4 L,污泥的质量浓度年夜约在2 500 ~ 4 000 mg˙L - 1 之间;第2 和第3 阶段仅改变温度前提对活性污泥进行降温驯化。天天按时测定进出污水的COD 和氨氮值,直到出水COD 和氨氮到达不变状况为止。在第3 阶段测定5 ℃ 前提下耐冷菌污水处置结果的同时,以成都会龙泉驿区的安然污水处置厂非耐冷菌为对比在一样前提下进行尝试,比力二者在低温下的污水处置能力是不是有显著差别。

COD 的测定采取重铬酸钾法,氨氮的测定采取蒸馏-中和滴定法 ,尝试数据采取SPSS 23. 0 和origin 8. 5 进行阐发作图。

将分手出的14 种单菌株经由过程测定其5 ℃ 前提下的COD 和氨氮去除率来挑选方针菌株,表3 为处置5d 后的COD 和氨氮测定成果,分析各菌株的COD 和氨氮的去除率可挑选出6 种劣势菌株,即3 号、6 号、7号、9 号、10 号和12 号菌株。

将挑选出来的6 种劣势菌株依照表4 所列的6 种比例夹杂,测定其5 ℃ 前提下的COD 和氨氮去除率,表中列出了5 d 后各夹杂菌处置人工污水的COD 和氨氮去除率。尝试成果显示夹杂比例3 和夹杂比例5 可同时包管COD 和氨氮的去除率都相对较高,本尝试终究根据夹杂比例3 进行菌株夹杂,然后将夹杂菌转入人工污水培育以便后续尝试。

夹杂耐冷菌群低温驯化进程中,3 个阶段的污水处置结果对照如图2 和表5 所示,经由过程对这3 个阶段的比力,能够看出温度转变对活性污泥处置污水的能力有着显著的影响。

从图2 中曲线的转变来看,每一个阶段的出水COD 和氨氮值均跟着运转时候的耽误而逐步减小,直至最初到达不变状况,同时二者的去除率则响应增年夜并到达不变。第1 阶段是活性污泥构成阶段,该阶段前4 d,COD 和氨氮的去除率都不高,特别是氨氮的去除率呈负值。这是因为在第1 阶段最先时活性污泥没有完全构成,微生物量还不敷多,硝化和亚硝化感化较弱 ,使得人工污水2 中的年夜量牛肉膏和卵白胨被分化成氨氮且未被实时降解去除,从而增添了出水氨氮含量,形成第1 阶段前4 d 的氨氮去除率为负,但在第4 天今后,亚硝化和硝化感化加强,无机氮分化发生的氨氮被年夜量去除,出水氨氮去除率变成正,氨氮量逐步削减直至不变。

第2 阶段的降温对COD 的去除结果影响较年夜,即从第1 阶段过渡到第2 阶段时COD 的去除率年夜幅度减小,而降温对氨氮去除结果的影响除过渡期的强烈波动外,还表示在不变期氨氮去除率较第1 阶段下降了很多。第3 阶段温度从10 ℃ 降到5 ℃ ,此次降温对活性污泥污水净化结果的影响相对较小,仅形成了小幅波动,申明该污水处置系统逐步趋在不变,抗干扰能力获得了加强, 但值得留意的是,不变期间的COD 和氨氮的去除率比15 ℃ 时有所下降,申明降温确切下降了微生物的生物活性并影响了其代谢速度,终究致使活性污泥的污水净化效力有所下降。

由表5 可知,到达不变时1 至2 阶段的COD 去除率都保持在97% 摆布,第3 阶段保持在95% 摆布;而氨氮的去除率除在第2 阶段时只要72% 摆布之外,第1 和第3 阶段都到达了86% 以上。

因为我国城镇污水处置厂的进水水质受地区、季候的影响转变较年夜,一般进水COD 目标规模在200 ~1 000 mg˙L - 1 之间,氨氮在20 ~ 40 mg˙L - 1 之间。而本次尝试的进水COD 值在612 mg˙L - 1 摆布,进水氨氮值在13 mg˙L - 1 摆布,明显进水氨氮值偏低,这就客不雅上形成了氨氮的去除率较低,即便当出水氨氮仅为1. 59 mg˙L - 1 时,氨氮去除率也只能到达86. 76% 。但按照我国城镇污水处置厂污染物排放尺度的要求,以上测定成果都到达了城镇糊口污水排放的一级A 尺度 ,这申明驯化后的活性污泥确切有较好的污水净化能力,并且其在低温下处置污水的结果杰出。

2. 4驯化后的耐冷活性污泥与非耐冷活性污泥在低温下污水处置能力的比力

以下图3 为驯化后的耐冷活性泥和污水处置厂收集的通俗非耐冷活性污泥在5 ℃ 前提下的COD 和氨氮随时候转变的曲线,表6 为二者不变状况下测定成果的平均值。

表6驯化耐冷活性污泥与非耐冷活性污泥在5 ℃下不变状况时的尝试成果平均值

经由过程对照发觉,没有同意驯化的非耐冷活性污泥在5 ℃ 时的COD 和氨氮去除率均偏低,COD 去除率只能到达75% ,氨氮去除率也只要45% 摆布,其出水水质委曲可以或许到达污水排放一级A 尺度的要求。在现实利用中,天气前提复杂,进水流量较年夜,进水COD 和氨氮值转变不定,此时若气温骤降,则将会严峻影响其污水处置的结果,要使出水水质达标就很坚苦了,这就是为何我国北方和西部高寒地域每一年在降温后要使出水水质到达B 类尺度经常还比力坚苦的缘由了。研究注解当水温降到4 ℃ 以下时,年夜部门微生物进入休眠期状况或灭亡,污水处置系统硝化感化很弱,氨氮去除率变得很低[3] ,COD 去除率也只能保持在50% 摆布。

比拟之下,驯化后的耐冷活性污泥,在低温下仍具有较高的生物活性,COD 去除率可到达95% 以上,氨氮去除率也能到达86% 以上,二者都远高在污水排放一级A 尺度的要求。是以,在现实利用中驯化后的耐冷活性污泥有必然缓冲情况转变的能力,抗干扰能力较强,很合适低温污水的处置,可利用在北方或西部高寒地域的污水处置当中。

1)成功培育、分手、挑选和驯化出了耐低温的微生物菌群,操纵该菌群培育的活性污泥在低温下处置污水结果杰出,在水温5 ℃ 时,出水COD 可降到30 mg˙L - 1 以下,去除率在95% 以上;出水氨氮可降到2 mg˙L - 1 以下,去除率可到达86% 以上。参照我国城镇污水处置厂污染物排放尺度一级A 尺度的要求 ,在水温5 ℃ 前提下测得数据已达标。比拟测定的非耐冷活性污泥在5 ℃ 的出水COD 最年夜去除率75. 61% 和出水氨氮最年夜去除率45. 36% 而言,耐冷活性污泥的污水处置能力获得了很年夜提高,这申明该耐冷活性污泥很合适处置低温污水。若将其应用到北方或高寒地域的污水处置当中,将会年夜年夜改良这些地域冬季的污水处置结果,提高污水处置厂的出水水质,为高寒地域的水情况庇护供给了新的支持气力。

2)该耐冷活性污泥还具有温度顺应规模广的特点,在测试温度5 ~ 15 ℃ 的规模内,其净化污水的结果杰出,COD 去除率都在95% 以上,氨氮去除率也能到达80% 摆布。所以该活性污泥不但合用在高寒地域的污水处置,一样也能够利用在通俗中低温地域,特别是日夜温差年夜的地域,能够起到避免气温骤降对污水处置结果的强烈冲击。