耐盐活性污泥的驯化方法和装置与流程

本发明属于微生物培养及污水处理装置，更具体地说，涉及一种耐盐活性污泥的驯化方法和装置。

背景技术：

1、活性污泥法作为一种广泛使用的废水生物处理技术，主要依赖于活性污泥中的微生物群体来降解污水中的有机物质。然而，在高盐度环境下，传统的活性污泥法面临着严峻的挑战。高盐度废水中的高浓度无机盐分会抑制微生物的活性，影响其生长和代谢，从而降低污水处理效率。通过驯化处理含盐污水是可行的，驯化过程中，微生物通过渗透压调节机制来平衡细胞内的渗透压，保护细胞内的原生质。这些调节机制包括聚集低分子量物质形成新的胞外保护层、调节代谢途径、改变基因组成等。

2、目前，关于活性污泥耐盐驯化的方法主要可以分为投菌法和自然驯化法。投菌法通过向种泥中投加耐盐菌，改变活性污泥的种群结构，提高对高盐度的承受能力，但运行费用高，实施性降低。自然驯化法则是通过逐渐提高废水盐度的方法进行驯化，但种群多样性相对较低，驯化成功后可承受的适宜盐度仍需控制在5％以内。现有技术有公开废水盐度以设定的递度逐级提升驯化污泥，如中国发明申请公布号为cn106396321a，申请日为2016年06月17日，发明名称为“一种通过加压提高耐盐性的高盐度有机废水活性污泥驯化方法”，公开的方案初始种泥中废水盐度以设定的递度逐级提升，每个递度驯化设定的天数，驯化过程采用sbr运行方式进行，驯化过程在封闭恒压反应器中进行，绝对压力控制在0.2～0.4mpa，并且曝气量使反应器内溶解氧在10mg/l以内，能有效提高高盐度3％-5％废水有机物去除效果。该方案存在以下不足：(1)驯化周期长，这个过程中微生物需要逐步适应逐渐增加的盐浓度。(2)驯化活性污泥中的微生物对盐分的耐受范围有限，对环境变化敏感，当氯离子环境突然变化时，微生物的适应性会立刻消失。(3)驯化过程中微生物的适应性是暂时的生理调整，不具有遗传特性。这意味着一旦环境发生变化，微生物的适应性可能会迅速丧失。(4)相较于直接使用耐盐菌或稀释进水的方法，逐步提高盐浓度的驯化方法操作更为复杂，需要精确控制盐浓度的增加速率和驯化条件。(5)虽然逐步提高盐浓度的方法在理论上可以提高系统的耐盐范围和处理效率，但实际中可能会因为需要更长的驯化时间和复杂操作而增加经济成本。

3、而在高盐环境下直接驯化污泥以使其具有降解有机物的能力存在一定的难度，主要原因如下：(1)高盐环境对微生物生长代谢有抑制和毒害作用。微生物在高盐环境中需要通过渗透压调节机制来平衡细胞内的渗透压，这些调节机制包括聚集低分子量物质形成新的胞外保护层、调节代谢途径、改变基因组成等。这些生理调整是暂时的，不具有遗传特性，对环境变化敏感，一旦环境变化，微生物的适应性会立刻消失。(2)驯化初期活性污泥浓度减少，是因为盐溶液的增加对微生物产生毒害，使部分微生物死亡，表现为负增长。驯化过程中，微生物需要逐步适应高盐环境，这个过程可能会很缓慢，且对操作条件要求较高。(3)盐度加强了微生物的呼吸作用和细胞的溶胞作用，降低了有机物的可生物降解性和可降解程度，使有机物的去除率和降解速率下降。(4)在进行耐盐活性污泥的培养驯化过程中，需要考虑接种污泥的来源。不同来源的活性污泥在耐盐驯化过程中存在差异，且盐度提升速率也影响着最终的处理效果。

4、因此，开发一种新的耐盐活性污泥驯化方法，以提高其在更高盐度范围内的处理效果，对于实际高盐度废水的处理具有重要意义。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、针对现有技术中，耐盐活性污泥的驯化是通过梯度提高盐度的方式，得到的污泥遗传适应性不好，且驯化周期长的技术问题，本发明提供耐盐活性污泥的驯化方法。另一方面，本发明还提供了耐盐活性污泥的驯化装置。

3、2.技术方案

4、本发明所采用的技术方案如下：

5、基于本发明的目的，本发明第一方面提供了耐盐活性污泥的驯化方法，包括步骤：

6、s1、向驯化装置投入新鲜污泥，所述新鲜污泥的含水率为98％～99％、vss/tss≥0.8±0.1、svi为85～150；所述驯化装置包括互相连通的厌-缺氧反应区和好氧反应区，驯化初始时，污泥浓度mlss控制在5000～6000mg/l；

7、s2、控制体系中盐的浓度为3～5％，当codcr去除率≤30％时，通过

8、向所述驯化装置中增加营养投加，使外加碳源占比达到1/4～1/5；和/或，

9、增加好氧反应区曝气量，使好氧反应区溶解氧达到5～6mg/l；和/或，

10、将好氧反应区的污泥回流至厌-缺氧反应区，回流比控制在100％～200％；和/或，

11、补充新鲜污泥，新增污泥投加量占比达1/5～1/3；和/或，

12、外排失活污泥，外排失活污泥量占比达1/5～1/4，至codcr去除率≥75％；

13、s3、以500～1000mg/l的梯度逐步提高codcr浓度梯度，每个codcr浓度梯度的驯化周期为5～10天；控制污泥泥龄20～25d；当污泥浓度≥10000～12000mg/l，排泥，控制污泥浓度保持稳定；

14、至进水codcr≥10000mg/l，去除率≥70％时结束驯化，得到所述耐盐活性污泥。

15、根据本发明第一方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化方法，所述控制体系中盐的浓度使用的方法为投加盐类；所述盐类为氯化钠和硫酸钠，控制3≤codcr/so42-≤10。

16、如在此所述的控制体系中盐的浓度使用的方法，也可直接向体系中投加含高盐度的废水，将体系中盐分的浓度调整至3～5％。

17、污水处理中，codcr(化学需氧量)与so42-(硫酸根离子)的比值是一个重要的参数，当codcr/so42-比值在3到10之间时：促进微生物代谢平衡；提高有机物去除效率；增强系统的抗冲击能力；优化电子流分配；提高耐盐性：在耐盐性活性污泥的驯化过程中，逐步提高盐度法更有利于耐盐菌的培养。适宜的codcr/so42-比值有助于提高污泥微生物对盐浓度的耐受程度，从而增强污泥的耐盐性能；稳定运行：维持适宜的codcr/so42-比值有助于保持活性污泥系统的稳定运行，尤其是在高盐度环境下；减少污泥产量：适宜的codcr/so42-比值有助于减少剩余污泥的产量，因为硫酸盐还原菌的活动减少，从而降低了污泥处理和处置的成本。

18、根据本发明第一方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化方法，所述增加营养投加：碳源为质量比4∶1的废水碳源和葡萄糖；codcr∶n∶p为100～300∶5∶1。

19、维持适宜的codcr∶n∶p比例对于微生物的生长至关重要，能够确保微生物在生长过程中不会因为缺乏碳源、氮源或磷源而受到限制。在反硝化过程中，适宜的碳氮比(c/n)是5∶1，而好氧池中异样微生物的增殖比例是100～300∶5∶1。通过维持这个比例，可以提高脱氮效率，尤其是在缺氧池中进行总氮去除时。工业葡萄糖的加入可以改善污泥的沉降性能和脱水性能。在污水处理过程中，工业葡萄糖的加入可以促进某些难降解污染物的生物降解过程。通过复合不同反应速率和不同类型的碳源，可以更好地匹配碳源和工艺停留时间，提高微生物的多样性和活性，从而提高脱氮效率。

20、根据本发明第一方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化方法，所述废水碳源为生物医药废水碳源，不含降解性有机物；所述新鲜污泥取自食品加工厂污水处理站生化污泥浓缩池。

21、医药废水这类碳源，一般无难降解的有机物，有助于筛选和驯化出具有更强耐盐性能的微生物。食品工业废水中的新鲜污泥含有适应食品废水特性的微生物群落，这些微生物在耐盐性驯化过程中可能有助于提高系统的稳定性和抗冲击能力。另外，食品工业废水中的新鲜污泥可能含有较高活性的微生物，这些微生物能够有效地降解有机物，提高有机物的去除效率。

22、根据本发明第一方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化方法，所述缺氧反应区的氧化还原电位控制在-100mv～+100mv；所述好氧反应区的氧化还原电位控制在+200mv～+400mv。

23、在缺氧条件下，orp控制在-100mv到+100mv之间有助于促进缺氧条件下的生物反应，如反硝化过程。这个orp范围表明系统处于兼性厌氧微生物活跃的区域，它们在+100mv以上时进行好氧呼吸，在+100mv以下时进行无氧呼吸。

24、在好氧反应区中将氧化还原电位(orp)控制在+200mv到+400mv范围内，可以促进有机物的氧化分解，在好氧条件下，较高的orp值表明系统具有较强的氧化能力，有利于好氧微生物对有机物的降解，提高cod的去除效率。优化硝化过程：好氧微生物在+100mv以上均可生长，最适为+300～+400mv。在这个orp范围内，可以促进硝化细菌的生长和硝化反应的进行，从而提高氨氮的转化率。通过orp控制好氧曝气量，可以避免曝气时间的不足或过量，确保处理出水的水质，同时节省能源。

25、根据本发明第一方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化方法，所述厌-缺氧反应区每间隔4～6h进行一次曝气。

26、曝气可以为微生物提供氧气，促进硝化反应，将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，这是生物脱氮过程的关键步骤。适当的曝气频率有助于控制活性污泥的膨胀问题，因为过度曝气可能会导致污泥絮体破裂，而曝气不足则可能导致污泥膨胀。曝气可以加速有机物的降解和氧化，显著提高污水处理效率和出水质量。适当的曝气频率有助于增强污泥絮体的形成，改善污泥的沉降性能，减少出水中的悬浮固体。曝气过度不利于活性污泥的正常生长繁殖，可能导致污泥絮团破裂。通过每间隔4～6小时曝气，可以避免这种情况，保持污泥的健康状态。

27、根据本发明第一方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化方法，所述好氧反应区中投加絮凝剂。

28、如在此所述的，絮凝剂优选为活性碳粉末，投加量为0.01kg-碳/m3-废水。

29、絮凝剂的加入可以改善污泥的沉降性能，减少污泥膨胀问题，从而提高污泥的沉降速度和沉降效率。投加絮凝剂能促进好氧颗粒污泥的形成，提高颗粒污泥的沉降性能，污泥质量浓度稳定，出水水质良好。适量投加絮凝剂可以减少污泥产量，因为絮凝剂能够促进污泥的聚集和沉降，减少系统中的悬浮固体。

30、本发明第二方面提供了耐盐活性污泥的驯化装置，用于实施所述的耐盐活性污泥的驯化方法，所述驯化装置包括：厌-缺氧反应器和好氧反应器；

31、所述厌-缺氧反应器和好氧反应器的上部通过管道连接；

32、所述厌-缺氧反应器和好氧反应器的下部通过污泥回流管道连接，所述污泥回流管道还连接污泥回流泵；

33、所述厌-缺氧反应器和好氧反应器底部均设有微孔曝气器；

34、所述厌-缺氧反应器中设有流化床填料；

35、所述好氧反应器中设有搅拌机；

36、所述好氧反应器设有排泥口。

37、根据本发明第二方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化装置，所述流化床填料占所述厌-缺氧反应器的体积≥60％。

38、根据本发明第二方面的任一实施方案的耐盐活性污泥的驯化装置，所述厌-缺氧反应器和好氧反应器的高径比均为2.5～5。

39、如在此所述的，厌-缺氧反应器和好氧反应器的规格优选均为高1.5m，直径0.6m，总有效容积0.3m3，材质为高强度亚力克板材。厌-缺氧反应器和好氧反应器壁上设置一排取样阀门，均配有ph计、溶氧仪、温度计，好氧反应器底部设有排泥口，用于驯化污泥的收集。

40、3.有益效果

41、(1)本发明的耐盐活性污泥的驯化方法：a.高效耐盐驯化：通过在高盐度(3％～5％)环境下逐步驯化活性污泥，本发明成功筛选出对高盐分有较高耐受性的菌种，这些菌种能够在极端环境下保持活性，显著提高了污水处理系统的耐盐能力。b.优化的污泥管理：通过控制选取新鲜适宜污泥，污泥浓度mlss(5000～6000mg/l)，以及驯化初始codcr浓度，确保了初始污泥的活性和处理效率，同时通过控制污泥浓度(≥10000～12000mg/l时排泥)保持稳定，优化了污泥管理。c.逐步提高codcr处理效率：通过以500～1000mg/l的梯度逐步提高codcr浓度梯度，并控制每个驯化周期为5～10天，本方案逐步增强了活性污泥对高codcr负荷的适应性，最终实现了进水codcr≥10000mg/l时去除率≥70％的目标。d.灵活的营养和曝气控制：在codcr去除率≤30％时，通过增加营养投加、增加曝气量、污泥回流、补充新鲜污泥或增加排泥等措施，灵活调整处理条件，以提高codcr去除率至≥75％，增强了系统的适应性和稳定性。e.环境友好和成本效益：通过生物处理方式提高了高盐废水的处理效率，减少了化学处理的需求，降低了处理成本，同时减少了对环境的二次污染风险。f.广泛的应用前景：本发明方法不仅适用于工业废水处理，还可以推广到其他需要高盐耐受性的污水处理领域，具有广泛的应用前景。g.操作简便且高效：通过逐步提高盐度和codcr梯度，简化了驯化过程，易于操作和管理，适用于各种规模的污水处理设施。丰富活性污泥的种类，增加污泥对盐度的适应，通过高盐环境下，直接筛选、驯化、培养，缩短驯化周期、加快了对高盐耐受力不强活性污泥的淘汰。

42、(2)本发明的耐盐活性污泥的驯化装置：a.灵活和稳定的调控：分体式设计允许厌-缺氧反应器和好氧反应器单独进行调控，使得系统在受到扰动后能快速恢复。这种设计提高了系统的灵活性和稳定性，使得每个反应器可以根据具体的处理需求进行优化操作。b.减少抑制作用：分体式工艺中的短程硝化阶段能够削减某些毒物和有机物，避免其直接进入另个反应器，从而减轻对活性污泥的抑制作用。这对于处理含毒物和有机物的废水尤为重要，提高了系统的耐冲击负荷能力。c.提高容积利用率和效率：好氧池(好氧模块)处于常曝气状态，增加了池子容积利用率，提高了设备的利用率；鼓风机压力稳定、效率高；空气氧转化利用率高，容积负荷和污泥负荷高。e.强化的生物膜反应：厌-缺氧反应器中设有流化床填料，好氧反应器中投加活性炭粉末，设有搅拌机，这些设计有助于形成稳定的生物膜，增强微生物与污水中的污染物接触，提高传质效率。

43、说明书附图

44、图1为本技术实施例中耐盐活性污泥的驯化装置结构示意图；

45、图中：

46、1、厌-缺氧反应器；2、好氧反应器；3、流化床填料；4、微孔曝气器；5、取样口；6、排泥口；7、搅拌机；8、转子流量计；9、曝气风机；10、管道；11、温度计；12、溶氧仪；13、orp计；14、污泥回流管道；15、污泥回流泵。