申请日2015.04.16
公开(公告)日2015.08.05
IPC分类号C02F11/02; C02F11/14
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及一种低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法。本方法采用的微生物为多次低温驯化后的复合微生物，所述的低温为10-15℃。本发明很好的实现了在温度低至10-15℃的条件下，经2-5天的反应处理，明显改善城市污泥的脱水性能，处理后污泥经压滤后泥饼含水率降至60%以下。
权利要求书
1. 一种低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，采用的微生物为多次低温驯化后的复合微生物，所述的低温为10-15℃。
2.如权利要求1所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，步骤如下：
1)将待处理污泥含水率调节至95-98%，向待处理污泥中接种复合微生物;并按3-10g/L的量加入复合营养剂，连续曝气，每立方米污泥的曝气量为2- 6 Nm3/h;温度10-15℃条件下，驯化培养7-15天，获得复合菌种接种液;
2)将步骤1)获得的复合菌种接种液接种到动态反应系统中的含水率已调节至95-98%的待处理污泥，接种量为污泥体积的5-15%;添加复合营养剂3-10g/L，并连续曝气，每立方米污泥的曝气量为2- 6 Nm3/h;温度10-15℃条件下，生物处理2-5天。
3.如权利要求2所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，步骤1)中，所述复合微生物的组成以及相对于处理污泥体积的接种量如下：耐低温的氧化亚铁硫杆菌3.3-5.1%，耐低温的氧化硫硫杆菌2.1-4.5%，耐低温的乳酸杆菌0.12-0.27%，耐低温的酵母菌0.24-0.51%，耐低温的枯草芽孢杆菌0.18-0.39%，耐低温的黄曲霉菌0.33-0.54%。
4.如权利要求3所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述复合微生物通过下法获得：
(1)向液态9K培养基中按培养基5-10%的量接种氧化亚铁硫杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养，待菌液pH降至1.5-2.0时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态9K培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的氧化亚铁硫杆菌;
(2)向液态Waksman培养基中按培养基5-10%的接种量接种氧化硫硫杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养;等菌液pH降至1-1.5时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态Waksman培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的氧化硫硫杆菌;
(3)向液态MRS培养基中按培养基质量5-10%的接种量接种乳酸杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液吸光度值不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态MRS培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的乳酸杆菌;
(4)按1%酵母膏+2%蛋白胨+2%葡萄糖的配方配制液态YPD培养基，并向YPD培养基中按培养基质量5-10%的接种量接种酵母菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液吸光度值不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态YPD培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的酵母菌;
(5)按1L蒸馏水+20g葡萄糖+15g蛋白胨 + 5g氯化钠+0.5g牛肉膏的比例配制液态培养基，并按5-10%的接种量接种枯草芽孢杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液吸光度值不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到上述液态培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的枯草芽孢杆菌;
(6)向液态PDA培养基中按5-10%的接种量接种黄曲霉菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液中菌丝体的量不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到上述PDA培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的黄曲霉菌。
5.如权利要求2所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述复合营养剂包含S单质、七水硫酸亚铁、磷酸氢二钾、腐殖土、柠檬酸铵、微量元素、维生素、蛋白胨、葡萄糖。
6.如权利要求5所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，复合营养剂中，S单质含量为80-150g/kg、磷酸氢二钾含量为50-100 g/kg、腐殖土含量为60-80 g/kg、柠檬酸铵20-50 g/kg、七水硫酸亚铁含量为200-600 g/kg、微量元素5-10 g/kg、维生素20-60 g/kg、蛋白胨10-50 g/kg、葡萄糖50-80 g/kg。
7.如权利要求1-6任一所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述的动态反应系统为10个反应池串联组合的10级动态反应系统。
8.如权利要求7所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，向动态反应系统1级反应池连续泵入含水率为95-98%的新鲜污泥，同时向1级反应池泵入复合营养剂和回流污泥，并进行连续曝气。
9.如权利要求8所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，复合营养剂相对新鲜污泥加入量为3-10g/L，回流污泥量为新鲜污泥量的20-60%，每立方米污泥的曝气量为2- 6 Nm3/h。
10.如权利要求7所述的低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，其特征在于，动态反应系统中每个反应池的进泥口和出泥口位于同一水平面的对角线位置上，与底部距离为反应池总深度的70-80%;进泥管与导流管连接，导流管通至反应池底部且导流管末端与池底的距离为池深的8-10%;出泥管与下一级反应池的进泥管相连;每个反应池内平行设两道挡板，每道挡板的长度为池壁宽度的60-70%，高度与池深相同;挡板间距及挡板与池壁的距离均为池壁长度的三分之一。
说明书
一种低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及一种低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，我国城镇化率已超过50%，城市化进程的加快决定了城市的污水处理能力越来越高。在城市污水处理能力不断增长的同时，污泥的产生量也在大幅度增长。污泥是在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，不包括栅渣、浮渣和沉砂，是一种由有机物絮凝体、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的复杂的非均质体。据权威环保部门统计，全国每年产生含水率80%的污泥约3000万吨左右，且这个数字还在逐年上升。含水率高是污泥的重要特点，一般污水处理厂的剩余污泥的含水率都在95%以上。如果能将污泥中的水分释放出来，把污泥含水率降到60%以下，则污泥的体积能大大减小，这对污泥的后续处理处置(焚烧、填埋、堆肥等)都十分有利。
目前国内污泥生物处理技术均起步较晚。其主要是通过向污泥中接种氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌两种自养菌(ZL02112924.X;ZL02137921.1)以及一些耐酸性的异养菌((ZL200410044843.8) 组成的复合菌剂，并投加特定的营养剂(专利申请号201010221264.)，在特定生物反应器(专利号zL200520072316.8)中反应一段时间，依靠目标微生物的作用，污泥的脱水性能会得到很大改善，压滤泥饼含水率可降至60%以下。
目前的污泥生物处理技术在常温下处理污泥的效果良好，但在低温(15度以下)条件下如我国北方秋冬季节，因低温条件下微生物活性严重下降，处理效果会明显变差，表现为处理周期延长、营养剂需求量增大等。此外现有技术所用的推流式反应器(专利申请号200810242584.8)结构过于复杂，易造成污泥流通不畅;且需要加热装置进行温度调节，耗能较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，以解决低温条件下污泥生物处理效果不佳的难题，提高污泥处理效果。
本发明采用的技术方案如下：
一种低温条件下提高城市污泥脱水性能的方法，采用的微生物为多次低温驯化后的复合微生物，所述的低温为10-15℃。
优选的，步骤如下：
1)将待处理污泥含水率调节至95-98%，向待处理污泥中接种复合微生物;并按3-10g/L的量加入复合营养剂，连续曝气，每立方米污泥的曝气量为2- 6 Nm3/h;温度10-15℃条件下，驯化培养7-15天，获得复合菌种接种液;
2)将步骤1)获得的复合菌种接种液接种到动态反应系统中的含水率已调节至95-98%的待处理污泥，接种量为污泥体积的5-15%;添加复合营养剂3-10g/L，并连续曝气，每立方米污泥的曝气量为2- 6 Nm3/h;温度10-15℃条件下，生物处理2-5天。
其中，步骤1)中，所述复合微生物的组成以及相对于处理污泥体积的接种量如下：耐低温的氧化亚铁硫杆菌3.3-5.1%，耐低温的氧化硫硫杆菌2.1-4.5%，耐低温的乳酸杆菌0.12-0.27%，耐低温的酵母菌0.24-0.51%，耐低温的枯草芽孢杆菌0.18-0.39%，耐低温的黄曲霉菌0.33-0.54%。
优选的，所述复合微生物通过下法获得：
(1)向液态9K培养基中按培养基5-10%的量接种氧化亚铁硫杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养，待菌液pH降至1.5-2.0时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态9K培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的氧化亚铁硫杆菌;
(2)向液态Waksman培养基中按培养基5-10%的接种量接种氧化硫硫杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养;等菌液pH降至1-1.5时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态Waksman培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的氧化硫硫杆菌;
(3)向液态MRS(de Man, Rogosa and Sharpe)培养基中按培养基质量5-10%的接种量接种乳酸杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液吸光度值不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态MRS培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的乳酸杆菌;
(4)按1%酵母膏+2%蛋白胨+2%葡萄糖的配方配制液态YPD(Yeast Extract Peptone Dextrose)培养基，并向YPD培养基中按培养基质量5-10%的接种量接种酵母菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液吸光度值不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到液态YPD培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的酵母菌;
(5)按1L蒸馏水+20g葡萄糖+15g蛋白胨 + 5g氯化钠+0.5g牛肉膏的比例配制液态培养基，并按5-10%的接种量接种枯草芽孢杆菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液吸光度值不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到上述液态培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的枯草芽孢杆菌;
(6)向液态PDA(Potato Dextrose Agar)培养基中按5-10%的接种量接种黄曲霉菌，10-15℃下进行低温驯化培养;检测菌液中菌丝体量不再增加时，以此菌液为菌种，按10%的接种量接种到上述培养基中，10-15℃下再次进行低温驯化培养;重复上述接种-培养操作5-8次，获得耐低温的黄曲霉菌。
优选的，复合营养剂包含S单质、七水硫酸亚铁、磷酸氢二钾、腐殖土、柠檬酸铵、微量元素、维生素、蛋白胨、葡萄糖。
更优选的，复合营养剂中，S单质含量为80-150g/kg、磷酸氢二钾含量为50-100 g/kg、腐殖土含量为60-80 g/kg、柠檬酸铵20-50 g/kg、七水硫酸亚铁含量为200-600 g/kg、微量元素5-10 g/kg、维生素20-60 g/kg、蛋白胨10-50 g/kg、葡萄糖50-80 g/kg。
优选的，步骤3)所述的动态反应系统为10个反应池串联组合的10级动态反应系统。
使用时，向动态反应系统1级反应池连续泵入含水率为95-98%的新鲜污泥，同时向1级反应池泵入复合营养剂和回流污泥，并进行连续曝气。
优选的，复合营养剂相对新鲜污泥加入量为3-10g/L，回流污泥量为新鲜污泥量的20-60%，每立方米污泥的曝气量为2- 6 Nm3/h。
上述过程即生物处理的过程，具体的，生物处理如下：将含水率已调节至95-98%的待处理污泥按一定速度连续加入到动态反应系统的第1级反应池中;同时按3-10g/L(相对新鲜污泥加入量)的量向第1级反应池中连续添加复合营养剂，从第10级反应池中按20-60%的量(相对新鲜污泥加入量)向第1级反应池中连续泵入回流污泥;连续曝气，每立方米污泥的曝气量为2- 6 Nm3/h;温度10-15℃条件下，进行污泥连续处理。污泥在推流作用下，从第1级反应池逐渐流至第10 级反应池，最后流出反应系统，完成污泥处理过程。
优选的，动态反应系统中每个反应池的进泥口和出泥口位于同一水平面的对角线位置上(如图2所示)，与底部距离为反应池总深度的70-80%;进泥管与导流管连接，导流管通至反应池底部，导流管末端与池底的距离为池深的8-10%;出泥管与下一级反应池的进泥管相连;每个反应池内平行设两道挡板，每道挡板的长度为池壁宽度的60-70%，高度与池深相同;挡板间距及挡板与池壁的距离均为池壁长度的三分之一。
优选的，单个反应池的长：宽：高 = 3:3:4。
动态系统中每个反应池平行设置的两道隔板，可使污泥在每个反应池中以Z字形曲折流动，保证新旧污泥充分混合。
本发明总体上从三个方面来进行改善：一是工艺采用的微生物是经多次低温驯化后的复合微生物，其耐低温性能基本稳定，可以在15℃以下良好生长。二是投加特定配方营养剂，所述复合营养剂中除了加入供微生物生长的一般营养物质外，还加入了腐殖土、柠檬酸铵、蛋白胨和葡萄糖等，其中的腐殖土可以缓慢释放K+、Ca2+、Na+、Mg2+等离子，为微生物生长提供长期营养供给。三是通过一个10级动态反应系统在低温(10-15℃)下有效地处理污泥。现有技术所用的推流式反应器结构简单，不能实现污泥流动过程中充分混合的目的，本发明采用10级串联动态反应系统，污泥在系统中以Z字形折流的方式流动，进泥口和出泥口在同一水平面的对角位置，充分保证新进污泥和系统中污泥混合均匀。通过上述复合微生物的低温驯化、改善营养剂配方、改进反应设备，很好的实现了在温度低至10-15℃的条件下，经2-5天的反应处理，明显改善城市污泥的脱水性能，处理后污泥经压滤后泥饼含水率降至60%以下。