申请日2018.05.21
公开(公告)日2018.09.28
IPC分类号C02F3/34; C02F3/12; C12N1/20; C12N1/18; C12R1/01; C12R1/225; C12R1/23; C12R1/865; C12R1/125
摘要
本发明涉及一种利用复合微生物菌剂处理污水并减量污泥产生的方法。本发明所述方法通过在污水处理过程中加入创新的特殊菌种种类和配比制备的高效复合微生物菌剂，强化污水中原有微生物的组成和功能，并促进有机污染物和死亡微生物菌体的不断再分解，进而减少污泥的生成量，重点解决污水处理厂当前现有技术的污泥产生量过大、污水处理范围及能力不足，且后处理成本过高等工艺难题。
翻译权利要求书
1.一种利用复合微生物菌剂处理污水并减量污泥产生的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)向预处理的污水中加入复合微生物菌剂，控制pH值7.0～7.8，污泥浓度2300～2700mg/L、处理水量为50～100m3/d、反应器水温为25～29℃，溶解氧0.10～0.15mg/L，DO值4～6mg/L，回流比控制在1.2～1.8，培养1～3d，制得活性污泥;
所述复合微生物菌剂含有如下微生物：
深红红螺菌、保加利亚乳酸杆菌和/或嗜酸乳杆菌、啤酒酵母、枯草芽孢杆菌、放线菌;
(2)调节活性污泥的菌体浓度达为1～9×105个/ml，控制pH值7.0～7.8、污泥浓度2300～2700mg/L、处理水量为50～100m3/d、水温为25～29℃，维持DO值4.5～5.5mg/L，回流比在1.2～1.8，进行菌体驯化7～15d制得驯化污泥;
经检测，驯化后污水中化学需氧量20～60mg/L，生化需氧量5～20mg/L，悬浮物5～20mg/L，总氮8～20mg/L，氨氮1～15mg/L，总磷0.05～1mg/L;
(3)控制pH值7.0～7.8、污泥浓度2300～2700mg/L、水温为25～29℃，维持DO值4.5～5.5mg/L，水力停留时间为6～8h，制得处理后污水。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，复合微生物菌剂的加入量为预处理的污水质量的0.5‰～1.5‰。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，深红红螺菌购自中国普通微生物保藏管理中心，菌种编号1.5005;保加利亚乳酸杆菌购自常州益菌加生物科技有限公司，产品编号NJ2101，嗜酸乳杆菌购自常州益菌加生物科技有限公司，产品编号NJ2201;啤酒酵母购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号CICC1202;枯草芽孢杆菌购自中国农业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号ACCC11060;深蓝色游动放线菌购自中国普通微生物保藏管理中心，菌种编号4.5526。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中预处理的污水为将污水经粗细格栅处理后获得。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的污泥为普通城市污水处理过程中的污泥。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的复合微生物菌剂，按如下方法制备：
(i)将深红红螺菌活化培养后，接种至摇瓶培养基I中，在30～35℃条件下，培养36～48h，制得深红红螺菌种子液;
所述摇瓶培养基I每升组份如下：
氯化铵1.0g，醋酸钠3.5g，氯化镁0.1g，氯化钙0.1g，磷酸二氢钾0.6g，磷酸氢二钾0.4g，酵母膏0.1g，pH 7.2;
(ii)将保加利亚乳酸杆菌或嗜酸乳杆菌活化培养后，接种至摇瓶培养基II中，在28～32℃厌氧条件下，培养36～48h，制得乳酸菌种子液;
所述摇瓶培养基II每升组份如下：
牛肉蛋白粉10g，鱼肉汁10g，酵母浸出汁粉5g，葡萄糖20g，醋酸钠5g，柠檬酸二铵2g，吐温80 0.1g，硫酸镁0.58g，硫酸锰0.28g，pH 6.2～6.4;
(iii)将啤酒酵母活化培养后，接种至摇瓶培养基III中，在28～32℃厌氧条件下，培养36～48h，制得啤酒酵母种子液;
所述摇瓶培养基III每升组份如下：
酵母膏1g，蛋白胨2g，葡萄糖2g，琼脂20g，pH自然;
(iv)将枯草芽孢杆菌活化培养后，接种至摇瓶培养基IV中，在30～37℃条件下，培养36-48小时，制得枯草芽孢杆菌种子液;
所述摇瓶培养基IV每升组份如下：
葡萄糖20g，蛋白胨15g，氯化钠5g，牛肉膏0.5g，pH 7.0;
(v)将放线菌活化培养后，接种至摇瓶培养基V中，在30～37℃条件下，培养36～48h，制得放线菌种子液;
所述摇瓶培养基V每升组份如下：
大豆粉0.5g，硫酸铵1.5g，葡萄糖2.5g，氯化钠0.6g，碳酸钙0.6g，pH 7.0;
(vi)分别按体积百分比30%、3%、10%、3%、15%的比例依次将深红红螺菌种子液、乳酸菌种子液、啤酒酵母种子液、枯草芽孢杆菌种子液和放线菌种子液接种于发酵培养基中，在pH为7.0～7.8、温度25～29℃的条件下，发酵培养36～48h，制得发酵液，经干燥，制得复合微生物菌剂;
所述发酵培养基组份如下，均为重量百分比：
牛肉膏0.2%、酵母浸粉0.1%、蛋白胨0.3%、马铃薯全粉(粉末)1%、葡萄糖1.5%、NaCl 0.2%、醋酸铵0.2%、KH2PO4 0.05%、MgSO4·7H2O 0.02%、FeSO4·7H2O 0.001%、消泡剂0.15%、pH值7.0。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用MBR生物膜反应器进行菌体驯化。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，污泥浓度2500mg/L、处理水量为80m3/d、水温为27℃，DO值5.0mg/L。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，污泥浓度2500mg/L、水温为27℃，DO值5.0mg/L，水力停留时间为7h。
说明书
一种利用复合微生物菌剂处理污水并减量污泥产生的方法
技术领域
本发明涉及一种利用复合微生物菌剂处理污水并减量污泥产生的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
随着工业的发展和城市人口的增加，城市生活污水治理已成为环境保护中倍受关注的焦点。活性污泥法作为世界上应用最为广泛的污水生物处理技术，具有技术成熟、工艺种类多、污水处理效果良好等特点，但是活性污泥法在处理污水的同时一直存在一个最大的弊端，就是会产生大量的剩余污泥。污泥量通常占污水量的0.3%～0.5%(体积)或者约为污水处理量的1%～2%(质量)，如果属于深度处理，污泥量还会增加0.5～1倍。污水处理量和排放标准的提高，必然导致污泥数量的增加。在我国现有的污水处理设施中，有污泥稳定处理的不到25%，有处理工艺和配套设施完善的不到10%。为数不多的污泥消化池能够正常运行的很少，有些根本没有运行。且剩余污泥中含有病原体、重金属及有机物等对环境有害的物质，处置不当会引起环境的二次污染。
目前的污泥处理技术主要有卫生填埋、农用、土地利用、焚烧等，随着法律法规对污泥处置的要求越来越严格和环境保护的发展，己不能适应污水处理厂生产的需要，造成污水处理厂污泥处置的压力将越来越大，成为世界各国面临的日益严重的污泥问题。污泥减量化是20世纪90年代提出的解决剩余污泥问题的新概念，它是通过采用物理、化学和生物等手段，在保证污水处理厂生物处理系统运行效果的前提下，使处理过程中所产生的污泥量降低。近年的研究主要包括:解偶联技术、维持代谢技术、溶胞技术和微型动物捕食技术，以及各种物理、化学预处理技术等。但是，已有的污泥减量技术在实现污泥减量过程中存在许多问题，如解偶联剂通常是较难生物降解或对生物有较大毒性的化合物，使得生物对解偶联剂的降解不完全，这将会给水处理带来新的污染;溶胞技术减量法对能量、药剂的需求大，对设备的要求高，从而使运行费用增大，制约了其在工业上的大范围应用。而且现有的污泥减量技术不能与现有的污水处理厂的工艺相一致，需要进行改造和调整，并可能产生新的问题，因此不能在污水处理厂得到实际应用。
中国专利文献CN105645710A(申请号201410667690.6)公开了一种利用复合微生物制剂进行污泥减量的方法，在生化池中投加起始浓度为生化池处理容积0.1～0.2‰的复合微生物制剂;但其功效只能稳定减量20%～30%，复合微生物需要多达24个种属，大大提高了复合微生物制剂发酵技术复杂度和生产成本，且其在污水处理过程中对溶氧量要求极高，污水处理工艺的整体成本较高。
中国专利文献CN102220240A(申请号201010146579)公开了一种用作城市生活污水和工业废水处理的污泥减量的复合微生物制剂，主要含有光合细菌群、酵母菌群、乳酸菌群、丙酸杆菌群、放线菌群以及真菌等多种对人、动物、植物有益无害的微生物，通过特种培养基和培养技术，使厌氧、兼氧和好氧的特征各异的微生物能共生、共存于同一培养基中，并互利互补、协同作用。其生产方法主要采用微生物学发酵法。生产步骤包括严格选择生产用微生物种、斜面保裁、种子液的扩大培养、产品静态培养、活菌计数、质量检验、包装库存。该制剂的生产工艺无“三废”污染，属于“清洁生产”工艺。该制剂不含任何致病菌，无毒、无害、无刺激性。但其没有具体实施菌种，造成处理效果不稳定，污泥减量率在40%～70%波动。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种利用复合微生物菌剂处理污水并减量污泥产生的方法。该方法通过在污水处理过程中加入创新的特殊菌种种类和配比制备的高效复合微生物菌剂，强化污水中原有微生物的组成和功能，并促进有机污染物和死亡微生物菌体的不断再分解，进而减少污泥的生成量，重点解决污水处理厂现有技术的污泥产生量过大、污水处理范围及能力不足，且后处理成本过高等工艺难题。
本发明技术方案如下：
一种利用复合微生物菌剂处理污水并减量污泥产生的方法，步骤如下：
(1)向预处理的污水中加入复合微生物菌剂，控制pH值7.0～7.8，污泥浓度2300～2700mg/L、处理水量为50～100m3/d、反应器水温为25～29℃，溶解氧0.10～0.15mg/L，DO值4～6mg/L，回流比控制在1.2～1.8，培养1～3d，制得活性污泥;
所述复合微生物菌剂含有如下微生物：
深红红螺菌、保加利亚乳酸杆菌或嗜酸乳杆菌、啤酒酵母、枯草芽孢杆菌、放线菌;
(2)调节活性污泥的菌体浓度达为1～9×105个/ml，控制pH值7.0～7.8、污泥浓度2300～2700mg/L、处理水量为50～100m3/d、水温为25～29℃，维持DO值4.5～5.5mg/L，回流比在1.2～1.8，进行菌体驯化7～15d，制得驯化污泥;
经检测，驯化后污水中化学需氧量20～60mg/L，生化需氧量5～20mg/L，悬浮物(SS)5～20mg/L，总氮(TN)8～20mg/L，氨氮(NH4+-N)1～15mg/L，总磷(TP)0.05～1mg/L;
(3)控制pH值7.0～7.8、污泥浓度2300～2700mg/L、水温为25～29℃，维持DO值4.5～5.5mg/L，水力停留时间为6～8h，制得处理后污水。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，复合微生物菌剂的加入量为预处理的污水质量的0.5‰～1.5‰。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，深红红螺菌购自中国普通微生物保藏管理中心，菌种编号1.5005;保加利亚乳酸杆菌购自常州益菌加生物科技有限公司，产品编号NJ2101，嗜酸乳杆菌购自常州益菌加生物科技有限公司，产品编号NJ2201;啤酒酵母购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号CICC1202;枯草芽孢杆菌购自中国农业微生物菌种保藏管理中心，菌种编号ACCC11060;深蓝色游动放线菌购自中国普通微生物保藏管理中心，菌种编号4.5526。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中预处理的污水为将污水经粗细格栅处理后获得。污水经粗细格栅，去除水中漂浮物、细小颗粒及悬浮物。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中的污泥为普通城市污水处理过程中的污泥。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中的复合微生物菌剂，按如下方法制备：
(i)将深红红螺菌活化培养后，接种至摇瓶培养基I中，在30～35℃条件下，培养36～48h，制得深红红螺菌种子液;
所述摇瓶培养基I每升组份如下：
氯化铵1.0g，醋酸钠3.5g，氯化镁0.1g，氯化钙0.1g，磷酸二氢钾0.6g，磷酸氢二钾0.4g，酵母膏0.1g，pH7.2;
(ii)将保加利亚乳酸杆菌或嗜酸乳杆菌活化培养后，接种至摇瓶培养基II中，在28～32℃厌氧条件下，培养36～48h，制得乳酸菌种子液;
所述摇瓶培养基II每升组份如下：
牛肉蛋白粉10g，鱼肉汁10g，酵母浸出汁粉5g，葡萄糖20g，醋酸钠5g，柠檬酸二铵2g，吐温80 0.1g，硫酸镁0.58g，硫酸锰0.28g，pH6.2～6.4;
(iii)将啤酒酵母活化培养后，接种至摇瓶培养基III中，在28～32℃厌氧条件下，培养36～48h，制得啤酒酵母种子液;
所述摇瓶培养基III每升组份如下：
酵母膏1g，蛋白胨2g，葡萄糖2g，琼脂20g，pH自然;
(iv)将枯草芽孢杆菌活化培养后，接种至摇瓶培养基IV中，在30～37℃条件下，培养36～48h，制得枯草芽孢杆菌种子液;
所述摇瓶培养基IV每升组份如下：
葡萄糖20g，蛋白胨15g，氯化钠5g，牛肉膏0.5g，pH7.0;
(v)将放线菌活化培养后，接种至摇瓶培养基V中，在30～37℃条件下，培养36～48h，制得放线菌种子液;
所述摇瓶培养基V每升组份如下：
大豆粉0.5g，硫酸铵1.5g，葡萄糖2.5g，氯化钠0.6g，碳酸钙0.6g，pH7.0;
(vi)分别按体积百分比30%、3%、10%、3%、15%的比例依次将深红红螺菌种子液、乳酸菌种子液、啤酒酵母种子液、枯草芽孢杆菌种子液和放线菌种子液接种于发酵培养基中，在pH为7.0～7.8、温度25～29℃的条件下，发酵培养36～48h，制得发酵液，经干燥，制得复合微生物菌剂;
所述发酵培养基组份如下，均为重量百分比：
牛肉膏0.2%、酵母浸粉0.1%、蛋白胨0.3%、马铃薯全粉(粉末)1%、葡萄糖1.5%、NaCl 0.2%、醋酸铵0.2%、KH2PO4 0.05%、MgSO4·7H2O 0.02%、FeSO4·7H2O0.001%、消泡剂0.15%、pH值7.0。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中，采用MBR生物膜反应器进行菌体驯化。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中，污泥浓度2500mg/L、处理水量为80m3/d、水温为27℃，DO值5.0mg/L。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，污泥浓度2500mg/L、水温为27℃，DO值5.0mg/L，水力停留时间为7h。
本技术方法的主要优势及效果
1、本发明通过采用不同的微生物经共同发酵后获得了复合微生物菌剂，该复合微生物菌剂应用于城市污水处理过程中，优化了整个污水处理厂污水生物处理系统中微生物群落结构，增强了污水处理系统对特定污染物降解能力，降低了有机物的生物转化，可以显著减少污泥量的产生;
2、由于本发明所述方法采用了复合微生物菌剂，从而使污泥活化阶段耗氧量显著低于现有常规技术，极大降低了曝气耗能巨大的问题;