污泥低溫馴化及其對農村生活污水處理效果的研究

祝 赫

上海中耀環保實業有限公司

1 引言

隨著我國農村地區的生活水平的不斷提高，農村地區生活用水量也出現了逐年上升的趨勢。由于我國農村地區污水收集及處理系統尚未完善，加之我國地域廣袤，在北方冬季，經常會因為氣溫較低，使活性污泥的活性下降，導致冬季生活污水處理效率也有所下降，這一現象也對污水處理工作帶來了較大影響。污泥低溫馴化技術的出現與應用，改善了低溫狀態下污泥的活性問題，為我國農村地區的生活污水處理工作帶來了諸多幫助。

2 污泥低溫馴化技術概述

根據北方地區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采用增大污泥回流量、加熱保溫或增加水力停留時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，導致冬季污水處理工作的運行成本增高。基于此，有關研究人員提出采用污泥低溫馴化的技術措施，促使污泥的耐低溫性得以提高，如流態連續形方法，污泥外加磁場法等[1]。當前，針對筆者參與的部分北方地區農村污水處理項目，準備采取逐級降溫的方式將活性污泥進行馴化，并且對馴化后的污泥所處理污水效果進行考察，以便能夠掌握在農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能夠達到農業灌溉用水的水質標準。

3 實驗部分

3.1 材料來源

本次實驗活動應用到的污泥來自某污水廠的污泥，培養基為 LB 培養基，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。再準備1L～2L蒸餾水，將上述所有污水經過滅菌后備用。制備人工污水的過程中，應用到的所有試劑都為分析純。

3.2 實驗設備

在本次實驗活動中應用到的設備為：生化培養箱，型號為LRH-800F；全恒溫振蕩培養箱，型號為HZQ-X300C；多參數消解儀，型號為LH-25A；潔凈工作臺，型號選擇SW-CJ-2FD。所有設備都在室溫狀態（22℃～26℃）下使用，開展測定工作。

3.3 實驗過程及實驗方法

3.3.1 污泥的耐低溫馴化

將采集到的污泥采用LB 液體培養基在25℃下的生化培養箱中活化培養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中，在溫度為20℃、15℃、12℃、10℃、8℃的條件的情況下馴化培養7d，每個溫度條件至少反復馴化3次。

3.3.2 低溫條件下不同馴化污泥量對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箱當中，在8℃的條件下培養7d，7d過后將瓶內物質搖均，隨后靜止，測量瓶內上層溶液中的COD含量。最終測量結果進行橫向比較并與不投入污泥的人工污水的COD含量進行對照。

3.3.3 低溫條件下馴化污泥對生活污水處理能力的測定

根據不同接種量的污泥對COD 的不同去除率，選取最適接種量的已經通過馴化的污泥，將其加入含有200ml生活污水的三角瓶當中，在8℃的條件下進行培養，定時搖均，隨后將三角瓶靜置，檢測瓶內上層溶液中的COD含量[2]。

3.3.4 污泥馴化與不經過馴化對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污水的三角瓶當中后，在8℃的條件下進行培養，在搖均靜置情況下，檢測瓶中上層溶液中的COD 含量。在該實驗活動中，馴化污泥與非馴化污泥的實驗條件一致，比較兩種污泥在同樣條件下對生活污水的處理情況。

3.4 測定與分析方法

在實驗過程中測定COD 含量需要應用多參數水質分析儀以及消解儀這兩種設備，測定過程及操作流程依據《快速消解分光光度法》文件執行。實驗活動中涉及的所有數據信息都采用origin8.5進行分析。在計算COD 的去除率時應用的公式：

4 結果與討論

4.1 污泥的耐低溫馴化

在我國農村地區，根據農村群眾的用水習慣，對農村生活污水處理的出水水質多以農業灌溉水質標準為主，利用土壤對污水進行分解，使得水中的N、P 元素能夠在農村地區的生態系統中循環，降低農村污水處理難度。在20℃、15℃、12℃、10℃、8℃下對活性污泥進行逐級降溫馴化實驗，經過馴化后的污泥在不同溫度下對人工污水進行處理后，人工污水本身的COD 值會隨著時間的變化而變化，整體上呈現出隨著時間的增長而逐漸減少。當在20℃下對污泥進行馴化后，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℃下的馴化結果，最終出水COD都低于100mg·L-1。由此可見，在對活性污泥進行逐級降溫馴化至8℃條件下，利用活性污泥對人工污水處理，已經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 的時候，1、2、3g 污泥處理過的人工污水已經能夠達到農業用水的標準，污水中的COD 去除率已經降低到 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，對人工污水的處理周期選擇5d，在試驗過后，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，在相同時間內，兩種污泥的處理效果基本相同。根據實驗結果可知，筆者認為最佳接種污泥量為4g，希望該數值能夠為農村生活污水處理工作提供參考。

4.3 馴化污泥對生活污水處理能力的穩定性測定

在該實驗活動中，首先應用污泥對農村地區的生活污水進行處理，測量A、B、C 三戶人家的污水初始COD 的含量，測出結果為570.9mg·L-1、595.6mg·L-1、722.4mg·L-1，隨著實驗的進展，A、B、C三戶人家污水中的COD含量出現了明顯下降趨勢。總的來說，根據實驗結果來看，經過馴化的活性污泥在低溫狀態下處理生活污水時能夠保持較為穩定的狀態，三戶人家的污水中的COD含量都呈現出平緩下降的狀態，沒有出現較大的波動。

4.4 馴化耐冷污泥與非馴化污泥對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，而經過馴化的污泥受低溫影響較小，再加上實際生活中農村污水本身的不穩定性，容易導致污水處理效果不佳，進而使得生活污水的最終出水水質不能滿足農村灌溉用水的需求。由此可見，經過馴化后的污泥本身抗干擾能力較強，能夠對周邊環境良好適應，因此有助于提高冬天北方農村地區的污水處理效果。

5 結束語

綜上所述，結合當前我國冬天北方農村地區污水處理情況來看，因為受到低溫的影響，污泥本身活性變低，直接影響了農村地區生活污水處理效果，針對這一現象，筆者認為應將污泥進行低溫馴化，根據實驗結果來看，經過馴化后的污泥明顯比非馴化污泥的污水處理效果好，這一發現有效解決了我國北方地區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，改善了農村地區的水環境，并使得水資源得以循環利用。