一種活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)的判定及調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，涉及一種活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)的判定及調(diào)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 活性污泥法是污水生物處理中一種重要的處理方法，因其運(yùn)行方式靈活，工作效 率高，日常費(fèi)用低，很少二次污染而被廣泛采用。但活性污泥法的運(yùn)行管理比較復(fù)雜，影響 系統(tǒng)工作效率的因素很多，活性污泥的生長(zhǎng)狀態(tài)就是其中之一?；钚晕勰嗌L(zhǎng)狀態(tài)良好則 其生長(zhǎng)趨勢(shì)好，代謝快，有利于提高污水處理效果，活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)差會(huì)導(dǎo)致污泥上浮、 污泥膨脹等不利于污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的情況，因此，活性污泥的生長(zhǎng)狀態(tài)研究對(duì)實(shí)際污 水處廠運(yùn)行有巨大的參考價(jià)值。在活性污泥系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)理論和動(dòng)力學(xué)模型中，污染物去 除主要是通過(guò)異養(yǎng)菌、自養(yǎng)菌、聚磷菌等功能性菌群實(shí)現(xiàn)的。功能性菌群主要采用混合液揮 發(fā)懸浮固體(MLVSS)表征，其中自養(yǎng)菌決定了硝化作用的強(qiáng)度，進(jìn)而影響系統(tǒng)的脫氮效果。 異養(yǎng)菌在C0D去除和反硝化過(guò)程中起重要作用。因此在污水處理中，判定并調(diào)控活性污泥具 有良好的生長(zhǎng)狀態(tài)對(duì)污水廠穩(wěn)定運(yùn)行具有實(shí)際意義。
[0003] 活性污泥的生長(zhǎng)狀態(tài)不僅可以保證污泥具有良好的生長(zhǎng)趨勢(shì)，還可以保障污水處 理效果。同時(shí)生物量測(cè)試是活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)判定及調(diào)控方法的一個(gè)重要應(yīng)用。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外生物量測(cè)試技術(shù)主要有:基于呼吸計(jì)量法的生長(zhǎng)法測(cè)試、衰減法測(cè)試、 原位熒光雜技測(cè)試技術(shù)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)測(cè)試技術(shù)(PCR)等。
[0005] 但是傳統(tǒng)工藝主要采用混合液揮發(fā)懸浮固體(MLVSS)表征活性污泥的生物量，但 這一方法雖然簡(jiǎn)單易行，得到了廣泛應(yīng)用，無(wú)法表征生物的活性，也無(wú)法區(qū)分自養(yǎng)菌和異養(yǎng) 菌等不同的功能菌，往往對(duì)于污水處理廠的運(yùn)行管理難以起到指導(dǎo)作用。分子生物學(xué)技術(shù) 如熒光原位雜交(FISH)、使用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)雖可很好的區(qū)分功能性菌群，但由于操 作復(fù)雜、依賴(lài)于昂貴的儀器等原因并未在污水處理廠實(shí)際運(yùn)行中得到應(yīng)用。國(guó)際水協(xié)會(huì)活 性污泥模型專(zhuān)家組推薦使用呼吸計(jì)量法估算自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌生物量。呼吸計(jì)量法采用設(shè)備 簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單易行，是確定生物量廣泛使用的方法。但這一方法操作過(guò)程需要掌握較多的 技巧，否則容易出現(xiàn)結(jié)果不可靠、重現(xiàn)性差等問(wèn)題。呼吸計(jì)量法確定生物量是通過(guò)污泥在特 定條件下對(duì)微生物氧呼吸速率(0UR)進(jìn)行測(cè)定和解釋的方法，呼吸計(jì)量法通過(guò)控制污泥濃 度、基質(zhì)濃度、堿度、溫度等條件，在溶氧和基質(zhì)充足條件下監(jiān)測(cè)0UR變化，通過(guò)生物生長(zhǎng)理 論進(jìn)行線性擬合計(jì)算出生物量濃度。其中初始基質(zhì)濃度與生物量比值(S0/X0)的控制最為 重要。
[0006] 上述測(cè)量過(guò)程的基本假設(shè)是微生物在足夠基質(zhì)的條件下進(jìn)入對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，而在實(shí) 際測(cè)試中，若經(jīng)驗(yàn)不足，往往難以獲得良好的對(duì)數(shù)增長(zhǎng)效果，需進(jìn)行反復(fù)試錯(cuò)，這也導(dǎo)致這 一方面局限于學(xué)術(shù)界應(yīng)用，在污水處理廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于難以嚴(yán)格控制所需條件并未 得到廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)的判定及調(diào)控方法，從污泥現(xiàn) 狀特性出發(fā)，判斷污泥生長(zhǎng)狀態(tài)能否進(jìn)入對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，并對(duì)不能進(jìn)入對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期的污泥生 長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，從而為污水處理廠污泥生長(zhǎng)狀態(tài)的判斷與調(diào)控提供新的方法，本發(fā)明將 這一方法應(yīng)用到生物量的測(cè)試上，克服了傳統(tǒng)測(cè)試生物量方法試錯(cuò)的弊端，也為生物量測(cè) 試提供新的方法。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)的判定方法，包括下述步驟：
[0010] 1)取未經(jīng)任何處理的污水廠污泥，使用緩沖液對(duì)污泥進(jìn)行多次清洗后充分曝氣 2h，常溫下測(cè)其內(nèi)源呼吸速率0UR e;
[0011] 2)在步驟1)處理后的污泥中加入含氮元素化合物溶液，測(cè)定污泥加氮后自養(yǎng)菌呼 吸速率OURn，常溫下連續(xù)測(cè)定加氮后自養(yǎng)菌呼吸速率OURn，記做OURnI，0UR N2，0URN3…… OURniti ；
[0012] 3)根據(jù)測(cè)得的內(nèi)源呼吸速率01]?與加氮后自養(yǎng)菌呼吸速率OURn計(jì)算最終自養(yǎng)菌呼 吸速率〇URa:
[0013] ( OURnI，0URn2，0URn3 ……OURnhi ) -〇URe = ( OURaI，0URa2，0URa3 ……)；
[0014] 4)對(duì)步驟3)中的一組最終自養(yǎng)菌呼吸速率OURa取對(duì)數(shù)，即InOURA，做出InOURA-時(shí) 間對(duì)應(yīng)圖，若自養(yǎng)菌生長(zhǎng)狀態(tài)曲線呈線性上升趨勢(shì)，則對(duì)應(yīng)的自養(yǎng)菌生長(zhǎng)狀態(tài)為對(duì)數(shù)增長(zhǎng) 期，其他趨勢(shì)對(duì)應(yīng)為非對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期；
[0015] 5)在步驟1)處理后的污泥中依次加入自養(yǎng)菌抑制劑溶液、含碳元素化合物溶液和 含氮元素化合物溶液，常溫下連續(xù)測(cè)定加基質(zhì)后污泥異養(yǎng)菌呼吸速率0UR C，記做OURcl， 0URc2,0URc3……，0URcm;
[0016] 6)根據(jù)測(cè)得的內(nèi)源呼吸速率0URe與加基質(zhì)后的異養(yǎng)菌呼吸速率0URC計(jì)算最終的異 養(yǎng)菌呼吸速率〇URh:
[0017] (OURc 1，0URc2，0URc3 ……）-〇URe = ( OURh 1，0URh2，0URh3 ……)；
[0018] 7)對(duì)步驟6)中的一組最終的異養(yǎng)菌呼吸速率OURh取對(duì)數(shù)，即InOURH，做出InOURH-時(shí)間對(duì)應(yīng)圖，若異養(yǎng)菌生長(zhǎng)狀態(tài)曲線呈線性上升趨勢(shì)，則對(duì)應(yīng)的異養(yǎng)菌生長(zhǎng)狀態(tài)為對(duì)數(shù)增 長(zhǎng)期，其他趨勢(shì)對(duì)應(yīng)非對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期；
[0019] 8)根據(jù)步驟4)和步驟7)的測(cè)試結(jié)果判定活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)，若自養(yǎng)菌生長(zhǎng)狀態(tài)曲 線和異養(yǎng)菌生長(zhǎng)狀態(tài)曲線皆呈線性上升趨勢(shì)，則污泥生長(zhǎng)狀態(tài)為對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，該時(shí)期污泥 快速生長(zhǎng)，污泥生長(zhǎng)狀態(tài)良好，生物量測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確;若自養(yǎng)菌生長(zhǎng)狀態(tài)曲線和異養(yǎng)菌生長(zhǎng) 狀態(tài)曲線其中一種生長(zhǎng)狀態(tài)為非對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，則該時(shí)期污泥生長(zhǎng)狀態(tài)不佳，生物量測(cè)試結(jié) 果無(wú)法得到或測(cè)試結(jié)果誤差較大。
[0020] 進(jìn)一步，所述清洗污泥的緩沖液為PBS緩沖液，所述PBS緩沖液為A試劑:B試劑:C試 劑:D試劑按照質(zhì)量比1:1:1:1的比例混合的混合液；
[0021] 緩沖溶液PBS:
[0022] 所述A試劑為KH2P〇4,混合液中添加量為150~230mg · L一S [0023] 所述B試劑為K2HP〇4,混合液中添加量為30~50mg · L-1;
[0024] 所述C試劑為1~5mg · L-^gSO*與1~5mg · L-SaCl按照1:1的比例混合的混合液； [0025] 所述D試劑為NaC03,混合液中添加量為50~150mg · L一、
[0026] 進(jìn)一步，所述步驟2)中，在處理后的污泥中加入含氮元素化合物溶液為含氮元素 無(wú)機(jī)物溶液;所述含氮元素?zé)o機(jī)物溶液為氯化銨溶液或硫酸銨溶液;投加量為30~150mg/ L〇
[0027] 進(jìn)一步，所述步驟5)中，在處理后的污泥中加入含碳元素化合物溶液為乙酸鈉溶 液或葡糖糖溶液;投加量為200~2000mg/L;
[0028] 所述自養(yǎng)菌抑制劑為丙烯基硫脲溶液，投加量為20~100mg/L;
[0029] 所述含氮元素化合物溶液為氯化銨溶液或硫酸銨溶液;投加量為10~60mg/L。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種方式，一種活性污泥生長(zhǎng)狀態(tài)的調(diào)控方法，包括 以下步驟：
[0031] 1)取未經(jīng)任何處理的污水廠活性污泥，使用緩沖溶液對(duì)污泥進(jìn)行多次清洗，去除 外源基質(zhì)后，測(cè)定其準(zhǔn)內(nèi)源呼吸速率〇UR me3;
[0032] 2)對(duì)步驟1)處理后的污泥進(jìn)行充分曝氣使污泥進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài)，常溫下并測(cè)定 內(nèi)源呼吸速率〇UR e;
[0033] 3)在步驟2)處理后的污泥中加入含氮元素化合物溶液，常溫下測(cè)定污泥加氮后呼 吸速率OURn;
[0034] 4)步驟3)加氮后的污泥中加入含碳元素有機(jī)物溶液，使污泥處于有機(jī)物與營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)充足的環(huán)境，常溫下測(cè)定污泥總呼吸速率our?;
[0035] 5)計(jì)算得出準(zhǔn)內(nèi)源呼吸速率/內(nèi)源呼吸速率呼吸比0URme/0URe，自養(yǎng)菌呼吸速率： OURa = 0URN-0URe，異養(yǎng)菌呼吸速率OURh = 0URCN-0URN;計(jì)算得出自養(yǎng)菌呼吸速率/內(nèi)源呼吸 速率呼吸比0UR A/