祝 赫

上海中耀環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司

1 引言

隨著我國農(nóng)村地區(qū)的生活水平的不斷提高，農(nóng)村地區(qū)生活用水量也出現(xiàn)了逐年上升的趨勢(shì)。由于我國農(nóng)村地區(qū)污水收集及處理系統(tǒng)尚未完善，加之我國地域廣袤，在北方冬季，經(jīng)常會(huì)因?yàn)闅鉁剌^低，使活性污泥的活性下降，導(dǎo)致冬季生活污水處理效率也有所下降，這一現(xiàn)象也對(duì)污水處理工作帶來了較大影響。污泥低溫馴化技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，改善了低溫狀態(tài)下污泥的活性問題，為我國農(nóng)村地區(qū)的生活污水處理工作帶來了諸多幫助。

2 污泥低溫馴化技術(shù)概述

根據(jù)北方地區(qū)冬季污水處理工作來看，污水處理廠在溫度較低的情況下會(huì)采用增大污泥回流量、加熱保溫或增加水力停留時(shí)間降低日處理水量等措施解決，但是這些措施均存在諸多弊端，導(dǎo)致冬季污水處理工作的運(yùn)行成本增高。基于此，有關(guān)研究人員提出采用污泥低溫馴化的技術(shù)措施，促使污泥的耐低溫性得以提高，如流態(tài)連續(xù)形方法，污泥外加磁場(chǎng)法等[1]。當(dāng)前，針對(duì)筆者參與的部分北方地區(qū)農(nóng)村污水處理項(xiàng)目，準(zhǔn)備采取逐級(jí)降溫的方式將活性污泥進(jìn)行馴化，并且對(duì)馴化后的污泥所處理污水效果進(jìn)行考察，以便能夠掌握在農(nóng)村生活污水處理工作中最適合的接種量，使得低溫條件下污水處理后出水水質(zhì)能夠達(dá)到農(nóng)業(yè)灌溉用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 材料來源

本次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)應(yīng)用到的污泥來自某污水廠的污泥，培養(yǎng)基為 LB 培養(yǎng)基，生活污水為污水處理廠周邊A 戶、B 戶、C 戶三戶居民化糞池污水。之后采用氯化銨、葡萄糖、磷酸二氫鉀、牛肉膏、乙酸鈉等物制備人工污水。再準(zhǔn)備1L～2L蒸餾水，將上述所有污水經(jīng)過滅菌后備用。制備人工污水的過程中，應(yīng)用到的所有試劑都為分析純。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

在本次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中應(yīng)用到的設(shè)備為：生化培養(yǎng)箱，型號(hào)為LRH-800F；全恒溫振蕩培養(yǎng)箱，型號(hào)為HZQ-X300C；多參數(shù)消解儀，型號(hào)為LH-25A；潔凈工作臺(tái)，型號(hào)選擇SW-CJ-2FD。所有設(shè)備都在室溫狀態(tài)（22℃～26℃）下使用，開展測(cè)定工作。

3.3 實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)方法

3.3.1 污泥的耐低溫馴化

將采集到的污泥采用LB 液體培養(yǎng)基在25℃下的生化培養(yǎng)箱中活化培養(yǎng)3d，然后取出5g活化后的濕污泥。將其加到含有200ml 人工污水的三角瓶當(dāng)中，在溫度為20℃、15℃、12℃、10℃、8℃的條件的情況下馴化培養(yǎng)7d，每個(gè)溫度條件至少反復(fù)馴化3次。

3.3.2 低溫條件下不同馴化污泥量對(duì)于人工污水的處理效果

將8℃馴化過后的污泥取出，用蒸餾水將污泥反復(fù)沖洗、沉降，抽濾過后除去水分，而后將污泥稱取1g、2g、3g、4g、5g，將這些污泥分別加入經(jīng)過滅菌的200ml的人工污水中。完成上述工作之后，將其放置到生化培養(yǎng)箱當(dāng)中，在8℃的條件下培養(yǎng)7d，7d過后將瓶?jī)?nèi)物質(zhì)搖均，隨后靜止，測(cè)量瓶?jī)?nèi)上層溶液中的COD含量。最終測(cè)量結(jié)果進(jìn)行橫向比較并與不投入污泥的人工污水的COD含量進(jìn)行對(duì)照。

3.3.3 低溫條件下馴化污泥對(duì)生活污水處理能力的測(cè)定

根據(jù)不同接種量的污泥對(duì)COD 的不同去除率，選取最適接種量的已經(jīng)通過馴化的污泥，將其加入含有200ml生活污水的三角瓶當(dāng)中，在8℃的條件下進(jìn)行培養(yǎng)，定時(shí)搖均，隨后將三角瓶靜置，檢測(cè)瓶?jī)?nèi)上層溶液中的COD含量[2]。

3.3.4 污泥馴化與不經(jīng)過馴化對(duì)生活污水的處理能力比較

采集適量的非馴化活性污泥，將其加入含有200ml污水的三角瓶當(dāng)中后，在8℃的條件下進(jìn)行培養(yǎng)，在搖均靜置情況下，檢測(cè)瓶中上層溶液中的COD 含量。在該實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，馴化污泥與非馴化污泥的實(shí)驗(yàn)條件一致，比較兩種污泥在同樣條件下對(duì)生活污水的處理情況。

3.4 測(cè)定與分析方法

在實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)定COD 含量需要應(yīng)用多參數(shù)水質(zhì)分析儀以及消解儀這兩種設(shè)備，測(cè)定過程及操作流程依據(jù)《快速消解分光光度法》文件執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中涉及的所有數(shù)據(jù)信息都采用origin8.5進(jìn)行分析。在計(jì)算COD 的去除率時(shí)應(yīng)用的公式：

4 結(jié)果與討論

4.1 污泥的耐低溫馴化

在我國農(nóng)村地區(qū)，根據(jù)農(nóng)村群眾的用水習(xí)慣，對(duì)農(nóng)村生活污水處理的出水水質(zhì)多以農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為主，利用土壤對(duì)污水進(jìn)行分解，使得水中的N、P 元素能夠在農(nóng)村地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)，降低農(nóng)村污水處理難度。在20℃、15℃、12℃、10℃、8℃下對(duì)活性污泥進(jìn)行逐級(jí)降溫馴化實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過馴化后的污泥在不同溫度下對(duì)人工污水進(jìn)行處理后，人工污水本身的COD 值會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，整體上呈現(xiàn)出隨著時(shí)間的增長而逐漸減少。當(dāng)在20℃下對(duì)污泥進(jìn)行馴化后，第四天便可將人工污水中的COD 值降低到150 mg·L-1以下。第六天在其他溫度下，人工污水中的COD 降低到150 mg·L-1以下，其中12℃下的出水COD最低，為87.2mg·L-1，其中在溫度20℃、15℃、12℃、10℃、8℃下的馴化結(jié)果，最終出水COD都低于100mg·L-1。由此可見，在對(duì)活性污泥進(jìn)行逐級(jí)降溫馴化至8℃條件下，利用活性污泥對(duì)人工污水處理，已經(jīng)具備了在低溫條件下有效處理的能力[4]。

4.2 不同馴化污泥量對(duì)于人工污水的處理效果

將不同濕重的污泥接種到人工污水當(dāng)中，在溫度為8℃的情況下處理7d，COD的降解情況如圖1所示。

圖1 不同接種量污泥出水COD隨時(shí)間變化曲線（t∕d）

由上圖可知，在溫度為8℃的情況下，活性污泥接種量的不斷增加使得污泥的去除效果越來越好，在7d 的時(shí)候，1、2、3g 污泥處理過的人工污水已經(jīng)能夠達(dá)到農(nóng)業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)，污水中的COD 去除率已經(jīng)降低到 132mg·L-1以下，分別為 94.25mg·L-1、93.62mg·L-1、89.32mg·L-1。接種量為4g、5g的活性污泥，對(duì)人工污水的處理周期選擇5d，在試驗(yàn)過后，人工污水的出水COD 分別為111.62mg·L-1、105.32mg·L-1，等到試驗(yàn)7d 之后，COD 去除率分別降低到了76.21mg·L-1、75.32mg·L-1，由此可見，在相同時(shí)間內(nèi)，兩種污泥的處理效果基本相同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，筆者認(rèn)為最佳接種污泥量為4g，希望該數(shù)值能夠?yàn)檗r(nóng)村生活污水處理工作提供參考。

4.3 馴化污泥對(duì)生活污水處理能力的穩(wěn)定性測(cè)定

在該實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，首先應(yīng)用污泥對(duì)農(nóng)村地區(qū)的生活污水進(jìn)行處理，測(cè)量A、B、C 三戶人家的污水初始COD 的含量，測(cè)出結(jié)果為570.9mg·L-1、595.6mg·L-1、722.4mg·L-1，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展，A、B、C三戶人家污水中的COD含量出現(xiàn)了明顯下降趨勢(shì)?？偟膩碚f，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，經(jīng)過馴化的活性污泥在低溫狀態(tài)下處理生活污水時(shí)能夠保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)，三戶人家的污水中的COD含量都呈現(xiàn)出平緩下降的狀態(tài)，沒有出現(xiàn)較大的波動(dòng)。

4.4 馴化耐冷污泥與非馴化污泥對(duì)生活污水的處理能力比較

沒有馴化處理過的污泥受到低溫的影響較大，而經(jīng)過馴化的污泥受低溫影響較小，再加上實(shí)際生活中農(nóng)村污水本身的不穩(wěn)定性，容易導(dǎo)致污水處理效果不佳，進(jìn)而使得生活污水的最終出水水質(zhì)不能滿足農(nóng)村灌溉用水的需求。由此可見，經(jīng)過馴化后的污泥本身抗干擾能力較強(qiáng)，能夠?qū)χ苓叚h(huán)境良好適應(yīng)，因此有助于提高冬天北方農(nóng)村地區(qū)的污水處理效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合當(dāng)前我國冬天北方農(nóng)村地區(qū)污水處理情況來看，因?yàn)槭艿降蜏氐挠绊?，污泥本身活性變低，直接影響了農(nóng)村地區(qū)生活污水處理效果，針對(duì)這一現(xiàn)象，筆者認(rèn)為應(yīng)將污泥進(jìn)行低溫馴化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，經(jīng)過馴化后的污泥明顯比非馴化污泥的污水處理效果好，這一發(fā)現(xiàn)有效解決了我國北方地區(qū)冬季生活污水處理問題，提高了冬季生活污水處理效果與效率，改善了農(nóng)村地區(qū)的水環(huán)境，并使得水資源得以循環(huán)利用。