高寒地区城市生活污水处理技术-undefined

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目前,活性污泥法是大多数城市污水处理厂所普遍使用的技术, 在常温下处理效果较好。然而在我国北方地区和西部高寒地区,污水处理效果受到环境温度的影响较大 ,随着水温的降低,活性污泥的活性逐渐下降、沉淀性变差,有机物去除、硝化和反硝化作用受到极大冲击。当温度低于15 ℃ 时,常温微生物的活性将急剧下降,硝化效果明显降低;在10 ℃ 左右,部分微生物处于休眠状态;当温度在4 ℃ 范围内,大部分微生物进入休眠期甚至死亡,污水处理系统的硝化作用几乎停止。此外低温也为小胸虫提供了适宜的生长条件,其过度生长将导致污泥膨胀,进而影响出水水质。

因此,寒冷地区的污水厂运行不得不采取加热、保温、增大污泥回流量、增长污水停留时间等措施来提高出水水质,但增大污泥回流量和增长污水停留时间又会降低污水水温,尤其是污水停留时间的增长,会导致污水水温随时间线性下降。而加热和保温措施又会增加工程的投资和运行费用,还可能带来污泥膨胀等一系列问题。

对此,国内外研究表明通过人工筛选、培育和驯化耐低温优势菌株可作为解决上述问题的最佳途径,耐冷菌是一类可以在最低温度为- 5 ~ 0 ℃ 及最高温度高于20 ℃ 的条件下生长繁殖的微生物,该温度范围能较好的适应高寒地区的气候特征 ,例如,国内的一项研究筛选出了耐低温的酵母菌就可在低温下有效去除COD。然而,国内针对低温微生物的研究开发较少 ,国外对低温微生物处理污水技术的研究起步较早,主要通过筛选低温微生物去除污水中的油烃类、氯酚类、表面活性剂、氮和磷等达到净化水质的目的。

生物强化技术在污水处理中的应用为解决低温污水难处理的问题提供了最直接有效的解决方案,生物强化处理工艺是指向生化处理系统中投加高效菌种或载体,以提高系统中的微生物活性或浓度、强化生化处理效果的一种有效手段。冬季向系统投加在筛选驯化的耐冷菌或经固定化处理的耐冷菌等,通过高效菌种的直接作用或共代谢作用可实现对低温污水的强化处理。投菌活性污泥法是近十几年国外发展起来的一种生物强化技术 ,它不仅增加了曝气池内缺少的细菌,在流入污水水质不变的条件下增加微生物的氧化作用,且当污水水质改变、环境变异时,微生物仍能保持活性,提高耐冲击负荷和处理效果,改善出水水质。投菌活性污泥法结合固定化细胞技术克服了投菌导致的菌体流失,避免了投加技术的缺点。此外,活性污泥和生物膜复合工艺作为一种新型的污水处理工艺,在提高现有污水处理系统的效能、改善污泥沉降性能、降低污泥产率、增强运行稳定性和节约占地等方面具有显著的优势。近年来也有研究表明,适当的静磁场在低温下可以增强活性污泥的活性,强化活性污泥的耐寒性,这将为我们改善污水处理提供新的思路。

本实验旨在利用生物强化技术解决我国北方或高寒地区冬季城市生活污水处理困难的问题,通过培育、筛选和驯化出能高效处理低温污水的耐冷微生物菌群,进而增强活性污泥的耐低温性能,提高污水处理效果,改善出水水质,使出水水质达到城镇污水排放一级A 类标准。在实际应用中,再结合投菌活性污泥法、固定化细胞技术和生物膜复合工艺等,将会进一步强化活性污泥的去污能力,巩固污水的处理效果。

1材料与方法

1. 1材料来源

2014 年11 月上旬,从四川省阿坝州马尔康市的市政下水道、河流湖泊中采样,当时的采样温度为5 ℃左右。随后,将采集来的污泥用于耐冷微生物的筛选与驯化,微生物生长的培养基采用LB 培养基,后期培养活性污泥的污泥来源是成都市龙泉驿区的平安污水处理厂。实验用的人工污水配方如表1 和表2所示。