一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法
2023-04-27 09:50:21
一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法
【專利摘要】本發明公開了一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，包括：1)經接種培養法培養馴化的生化汙泥，採樣處理後，通過破壞性實驗誘使活性汙泥發生膨脹，對膨脹汙泥進行採樣處理；2)經預處理後的兩種汙泥，採用變性梯度凝膠電泳技術，對其進行檢測、鑑定；3)根據檢測和鑑定結果，繪製和構建優勢菌系統發育樹，確定生物之間的進化和親緣關係；4)根據原始馴化汙泥和膨脹汙泥細菌和真菌的種類及數量，結合微生物之間的進化和親緣關係，進行分析比對，確定汙泥膨脹原因，較現有技術和方法準確率較高，能從誘發汙泥膨脹的根本原因和微生物種群的角度為活性汙泥膨脹的預防和控制提供可靠的理論依據。
【專利說明】一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於汙水好氧生物處理【技術領域】，涉及一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法。
【背景技術】
[0002]活性汙泥法屬於廢水好氧生物處理方法，是一種應用廣泛並極具發展潛力的汙水處理技術，活性汙泥的性能是處理廢水效果是否良好的重要保證，活性微生物的活性對汙水處理的效果具有決定性作用。但這裡所說的活性汙泥不是一般的汙泥，而是廢水中一種由微生物和懸浮物質所形成的茶褐色的絮凝體，這種絮凝體具有一定的活性，它是活性汙泥處理系統中的主體作用物質。雖然活性汙泥法具有應用範圍廣泛靈活、運行方式多種多樣、處理效果明顯、費用較低等許多優點，但也存在著很多不足之處。以傳統活性汙泥法為例，在其應用中還存在如:耐衝擊負荷能力低、汙泥產量大、佔地面積大、基建投資大、動力消耗高、運行操作較為複雜、常規活性汙泥法對營養物質氮和磷的去除率較低、汙泥上浮及活性汙泥膨脹等問題。其中活性汙泥膨脹是活性汙泥工藝運行中經常遇到的最棘手的問題之一 O
[0003]活性汙泥膨脹是活性汙泥法問世以來在運行管理與控制中，一直困擾人們的最大難題之一，因而被稱之為「活性汙泥法的癌症」，其發生的原因是相當複雜的。研究者們已經對其做了廣泛地研究，同時絲狀菌過度生長的理論研究也有了進展。活性汙泥膨脹是由於某種原因，活性汙泥沉降性能，發生不良變化，在沉澱區泥水分離困難，從而造成汙泥流失，最終正常的處理系統遭到破壞，這一運行過程中的現象為活性汙泥膨脹。汙泥膨脹可以分為兩種類型:一是由於活性汙泥中絲狀菌的大量繁殖而引起的絲狀菌汙泥膨脹；二是由於菌膠團細菌大量累積高粘性物質引起的無絲狀菌大量存在的非絲狀菌汙泥膨脹。
[0004]評價汙泥沉降性能的指標有很多，如汙泥體積指數(Sludge Volume Index, SVI),汙泥面成層沉降速度(Zone Sludge Velocity, ZSV)和絲狀菌長度等，比較常用的評價指標是汙泥體積指數。對於SVI值為多少才稱為汙泥膨脹，各種資料的報導不一致。一般認為沉降性能良好的汙泥的SVI小於100mL/g,Palm認為SVI大於150mL/g,且絲狀菌長度大於104m/g，劃為汙泥膨脹。而Puol認為SVI大於200mL/g時，才能稱為汙泥膨脹。另外，Eckenfelder建議當ZSV〈0.6m/h時定義為膨脹。但事實上很多工業廢水處理廠，即使當SVI超200mL/g時，處理工藝仍能一直良好的工作，如北京高碑店汙水廠工業廢水含量超過50%, SVI常年在200-300mL/g之間，也無汙泥溢流的現象，且處理效果良好。因此有人建議活性汙泥膨脹定義為:由於某種原因活性汙泥沉降性能惡化，SVI值不斷增大，沉澱池汙泥泥面不斷上升，造成汙泥流失，曝氣池的MLSS濃度降低，最終破壞正常的處理工藝運行的現象為活性汙泥膨脹。
【發明內容】
[0005]針對上述缺陷或不足，本發明的目的在於提供一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法。
[0006]為到達以上目的，本發明的技術方案為:
[0007]包括以下步驟:
[0008]I)、採樣:
[0009]a、採取汙水廠剩餘的活性汙泥，將所述活性汙泥通過氧化溝反應器進行前期培養馴化，培養馴化成功後，對活性汙泥進行採樣得到樣品A，將樣品A貯存備用；
[0010]b、將氧化溝反應器內的活性汙泥進行破壞性試驗，通過改變活性汙泥負荷、水溫、pH,以及溶解氧，誘使活性汙泥發生膨脹，然後對膨脹汙泥採樣得到樣品B，將樣品B貯存備用；
[0011]2)、採用變性梯度凝膠電泳對樣品A和樣品B分別進行微生物多樣性檢測，檢測活性汙泥微生物種群及數量；
[0012]3)、根據微生物多樣性檢測結果，繪製優勢菌系統發育樹；
[0013]4)、結果對比分析:
[0014](I)、根據微生物多樣性檢測結果以及繪製的優勢菌系統發育樹，將樣品A細菌組成的變化與樣品B細菌組成的變化進行比較；
[0015](2)、根據微生物多樣性檢測結果以及繪製的優勢菌系統發育樹，將樣品A細菌組成的變化與樣品B真菌組成的變化進行比較；
[0016](3)、通過A細菌組成的變化與樣品B中的細菌組成和真菌組成的變化關係，確定汙泥膨脹原因。
[0017]所述將所述活性汙泥通過氧化溝反應器進行前期培養馴化，培養馴化成功後，對活性汙泥進行採樣得到樣品A具體包括:
[0018]a、將活性汙泥加入氧化溝反應器中處理，使得活性汙泥濃度為2500?3000mg/L ；
[0019]b、根據CODcr:N:P = 350-400:5:1的比例加入氮、磷營養物質，並使得活性汙泥的溶解氧量控制在2?4mg/L，並且調節pH為6.5?8.5，培養至汙泥沉降比SV3tl下降至27%?30% ；
[0020]C、將上步驟中培養的活性汙泥通過廢水處理，使得C0D&去除率達到90%以上，鏡檢觀察汙泥絮體良好，微生物種類豐富，生命力旺盛，則活性汙泥進行採樣得到樣品A。
[0021]所述步驟2)具體包括:
[0022]a)將樣品A和樣品B的DNA的分別進行製備，擴增；
[0023]b)採用D-Code突變檢測系統對樣品A和樣品B分別進行溫度梯度膠體電泳分析。
[0024]所述優勢菌系統發育樹包括優勢菌系統的結點和進化分支。
[0025]所述氧化溝反應器為環形結構，環形結構的中間設置有一道直線型導流牆，直線型導流牆的兩側各有一道便於廢水在反應器內循環的半圓型導流牆，且氧化溝反應器的單溝寬和水深比為2:1。
[0026]所述氧化溝反應器的流速為0.3?0.5m/s,容積負荷為0.2?0.4kgB0D5/m3 -d,有機負荷為0.05?0.15kg B0D5/kgMLSS.d，水力停留時間為:10?24h，活性汙泥濃度為2000?4000mg/L，汙泥齡大於15天。
[0027]與現有技術比較，本發明的有益效果為:
[0028]1、本發明所提供的判斷活性汙泥膨脹的方法，主要是通過變性梯度凝膠電泳技術對活性汙泥微生物種群及數量進行檢測，方法簡單，操作方便。
[0029]2、本發明的判斷方法，主要通過樣品提取、測序、克隆、優勢菌系統發育樹的繪製和構建去對比分析活性汙泥膨脹的機理和原因，較現有技術和方法準確率較高，能從誘發汙泥膨脹的根本原因和微生物種群的角度為活性汙泥膨脹的預防和控制提供可靠的理論依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是本發明氧化溝反應器結構示意圖；
[0031]圖2是本發明工藝流程圖及主要設備示意圖；
[0032]圖3是原始汙泥和膨脹後汙泥中細菌圖譜；其中，a為原始汙泥，b為膨脹汙泥；
[0033]圖4是原始汙泥和膨脹汙泥中真菌圖譜；其中，a為原始汙泥，b為膨脹汙泥。
【具體實施方式】
:
[0034]下面結合附圖對本發明做詳細描述。
[0035]實施例一
[0036]本發明提供了一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，如圖2所示，包括以下步驟，採用接種培養法將生活汙水處理廠和造紙廠剩餘汙泥進行接種菌活化。二者的混合液加入氧化溝使汙泥濃度MLSS在3000mg/L左右，並根據CODra:N:P = 350:5:1的比例加入氮、磷營養物質，溶解氧(DO)控制在2?4mg/L，隨時調節pH值為6.5?8.5，在馴化初期汙泥沉降比SV較高，培養7d後，汙泥沉降比SV3tl由45 %下降至27 %，汙泥絮體較為密實，並具有良好的沉降性能，廢水經處理後，C0D&去除率達到90%以上，此時汙泥濃度為2550mg/L，鏡檢觀察汙泥絮體良好，微生物種類豐富，生命力旺盛。對活性汙泥進行採樣貯存備用。
[0037]將氧化溝反應器內活性汙泥進行破壞性試驗，通過改變汙泥負荷、水溫、pH、溶解氧等環境因素，誘使活性汙泥發生膨脹。對膨脹汙泥採樣貯存備用。
[0038]對採樣的兩種活性汙泥經過DNA的製備，採樣後的活性汙泥離心收集菌體後，溶於 5ml 提取緩衝液中，37°C 振蕩 45min。加人 0.75ml20% SDS，65°C 水浴 lh。12, OOOrpm,1min離心，收集上清液。上清液用等體積的酚:氯仿:異戊醇(25:24:1)抽提2次，加入終濃度0.3M的NaAC (ρΗ5.2)及2倍體積的無水乙醇，室溫沉澱lh。4°C，12，OOOrpm, 20min離心，收集沉澱，並用70%乙醇漂洗2次，晾乾後溶於50 μ I TE中備用。
[0039]製備好的樣品進行變性梯度凝膠電泳分析檢測，兩種活性汙泥的DGGE圖譜如圖
3、4所示。原始馴化汙泥經鑑定結果表I可知，細菌主要種類為10種，而真菌幾乎沒有。膨脹汙泥經鑑定結果表2和表3可知，細菌種類6種，真菌種類為5種。
[0040]根據圖譜結果繪製系統發育樹，可以看出原始馴化汙泥和膨脹汙泥活性汙泥微生物之間的進化和親緣關係。根據原始馴化汙泥和膨脹汙泥細菌和真菌的種類及數量，結合微生物之間的進化和親緣關係，進行分析比對，此次汙泥膨脹的主要原因就是微生物種群的變化，主要是優勢菌群細菌的減少和絲狀真菌的增多而引起的絲狀菌膨脹。
[0041]表I原始活性汙泥中細菌的鑑定結果
[0042]
【權利要求】
1.一種判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)、採樣: a、採取汙水廠剩餘的活性汙泥，將所述活性汙泥通過氧化溝反應器進行前期培養馴化，培養馴化成功後，對活性汙泥進行採樣得到樣品A，將樣品A貯存備用； b、將氧化溝反應器內的活性汙泥進行破壞性試驗，通過改變活性汙泥負荷、水溫、pH,以及溶解氧，誘使活性汙泥發生膨脹，然後對膨脹汙泥採樣得到樣品B，將樣品B貯存備用； 2)、採用變性梯度凝膠電泳對樣品A和樣品B分別進行微生物多樣性檢測，檢測活性汙泥微生物種群及數量； 3)、根據微生物多樣性檢測結果，繪製優勢菌系統發育樹； 4)、結果對比分析: (1)、根據微生物多樣性檢測結果以及繪製的優勢菌系統發育樹，將樣品A細菌組成的變化與樣品B細菌組成的變化進行比較； (2)、根據微生物多樣性檢測結果以及繪製的優勢菌系統發育樹，將樣品A細菌組成的變化與樣品B真菌組成的變化進行比較； (3)、通過A細菌組成的變化與樣品B中的細菌組成和真菌組成的變化關係，確定汙泥膨脹原因。
2.根據權利要求1所述的判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，其特徵在於，所述將所述活性汙泥通過氧化溝反應器進行前期培養馴化，培養馴化成功後，對活性汙泥進行採樣得到樣品A具體包括: a、將活性汙泥加入氧化溝反應器中處理，使得活性汙泥濃度為2500?3000mg/L； b、根據CODcr:N:P = 350-400:5:1的比例加入氮、磷營養物質，並使得活性汙泥的溶解氧量控制在2?4mg/L，並且調節pH為6.5?8.5，培養至汙泥沉降比SV3tl下降至27%?30% ； C、將上步驟中培養的活性汙泥通過廢水處理，使得C0D&去除率達到90%以上，鏡檢觀察汙泥絮體良好，微生物種類豐富，生命力旺盛，則活性汙泥進行採樣得到樣品A。
3.根據權利要求1所述的判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，其特徵在於，所述步驟2)具體包括: a)將樣品A和樣品B的DNA的分別進行製備，擴增； b)採用D-Code突變檢測系統對樣品A和樣品B分別進行溫度梯度膠體電泳分析。
4.根據權利要求1所述的判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，其特徵在於，所述優勢菌系統發育樹包括優勢菌系統的結點和進化分支。
5.根據權利要求1所述的判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，其特徵在於，所述氧化溝反應器為環形結構，環形結構的中間設置有一道直線型導流牆，直線型導流牆的兩側各有一道便於廢水在反應器內循環的半圓型導流牆，且氧化溝反應器的單溝寬和水深比為2:1。
6.根據權利要求1或5所述的判斷活性汙泥膨脹的工藝方法，其特徵在於，所述氧化溝反應器的流速為0.3?0.5m/s,容積負荷為0.2?0.4kgB0D5/m3.d，有機負荷為0.05?0.15kg B0D5/kgMLSS.d，水力停留時間為:10?24h，活性汙泥濃度為2000?4000mg/L,汙泥齡大於15天。
【文檔編號】G01N27/447GK104181220SQ201410419130
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】王森, 張安龍, 李新平, 梁豔 申請人:陝西科技大學