申请日20200416
公开(公告)日20200814
IPC分类号C02F3/32
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种用于处理生活污水的藻‑菌颗粒，藻‑菌颗粒包括以下组份：异养型细菌和自养型微藻，异养型细菌和自养型微藻的质量比为(1:5)～(5:3);还公开了一种藻‑菌颗粒的制备方法;还公开了一种利用藻‑菌颗粒处理生活污水的方法。本发明在污水处理过程中不依赖于曝气，靠光驱动、不产生温室气体，处理污水时可采用多种模式如连续光照模式、连续黑暗模式和黑暗‑光照交替运行模式进行，且可在不同季节和不同天气的情况下实现在任意周期内达到污染物去除效果的目的。
权利要求书
1.一种用于处理生活污水的藻-菌颗粒，其特征在于，藻-菌颗粒包括以下组份：异养型细菌和自养型微藻，异养型细菌和自养型微藻的质量比为(1:5)～(5:3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理生活污水的藻-菌颗粒，其特征在于，所述异养型细菌为变形菌门，所述自养型微藻为绿藻门或/和蓝藻门。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理生活污水的藻-菌颗粒，其特征在于，所述藻-菌颗粒的粒径为0.2～3mm。
4.权利要求1至3中任意一项所述的藻-菌颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采取城市污水厂的活性污泥，活性污泥的初始浓度为4-5g/L，备用;
S2：利用亚铁强化模拟生活废水，生活废水的组成成分如下：192.3-769.2mg/LCH3COONa，57.3-152.9mg/LNH4Cl，11.2-44.9mg/L K2HPO4，30mg/LFeSO4·7H2O，10mg/LMgSO4·7H2O，5mg/L CaCl2，10mg/L EDTA，0.12mg/L ZnSO4·7H2O，0.15mg/L H3BO3，0.03mg/L CuSO4·5H2O，10mg/L KI，0.15mg/L CoCl2·6H2O，0.06mg/L MnCl2·6H2O，0.03mg/LNaMoO4，pH为6.5～7.2;
S3：利用SBR工艺，并采用好氧/缺氧模式运行，每个周期的运行过程如下：进水2-5min，曝气240min，曝气量为200-300mL/min，静置120min后沉淀20min，随后排水2-5min，体积交换率为50%;按上述运行过程正常反应7天后，按下述过程逐渐缩短沉淀时间：沉淀时间缩短为10min且持续运行3天、沉淀时间缩短为5min且持续运行3天、沉淀时间缩短为2min且持续运行3天，直至好氧颗粒污泥形成，此时污泥的SVI2与SVI30相差5%以内;随后将好氧颗粒污泥放置在烧杯中，利用步骤S2中的生活废水静置培养好氧颗粒污泥20-40天，即可获得藻-菌颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种藻-菌颗粒的制备方法，其特征在于，步骤S3中静置培养好氧颗粒污泥时的条件如下：体积交换率为100%，水力停留时间为12～24h，颗粒污泥在烧杯中的层厚不大于5cm，同时给予自然光或LED光源照射，光照强度为150～20000μmol/m2/s。
6.利用权利要求1至3中任意一项所述的藻-菌颗粒处理生活污水的方法，其特征在于，被处理的生活污水的污染物含量如下：150-600mg/L COD，15-40mg/L NH4+-N，15-40mg/LTN，1.5-6mg/LPO43--P，pH为6-9;被处理的生活污水中的藻-菌颗粒的浓度为5～15g/L，被处理的生活污水的水温为7.8-36.2℃，污水处理的水力停留时间为4～12h，污泥沉降比SV30为10%～55%，污泥容积指数SVI30为15～90mL/g;处理过程中不需曝气，所需要的光源来自于太阳光或自然光或人工LED光源，所需的光照强度为150～20000μmol/m2/s，处理时采用如下三种方式分别运行10天：(1)采用连续光照模式，光线来源为人工光源，运行时不需要搅拌生活污水;(2)采用连续黑暗模式，运行时需要搅拌生活污水，搅拌转速为150-750rpm/min;(3)采用黑暗-光照交替运行模式，运行时需要搅拌生活污水，搅拌转速为150-750rpm/min。
说明书
一种藻-菌颗粒及制备方法、利用其处理生活污水的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种藻-菌颗粒及制备方法、利用其处理生活污水的方法。
背景技术
随着经济发展、城市化进程的加快，生活垃圾和水体污染正日渐成为困扰人们日常生活的两大难题，为了治理生活垃圾和水体污染，做了大量的工作。城市生活污水是城市发展中的产物，随着城市化和工业化进程的加快，其产生量不断增大，污染日益严重，已严重制约了城市社会经济的可持续发展。治理水污染，保护水资源，不仅是当今世界性的问题，更是我国城乡普遍面临的当务之急。目前，城市生活污水的处理方法主要是常规活性污泥法(CAS)，而CAS存在能耗高和温室气体排放量大的问题，其环境可持续性和经济可行性受到越来越多的诟病。CAS工艺的单位能耗在0.3-0.6kWh/m3之间，其中约40%-60%的能耗与曝气有关;同时污水处理伴随着大量的温室气体如二氧化碳、甲烷和氧化二氮的排放。
藻类是自养型生物，能以光能作为能源，利用污水中氮磷等营养物质和二氧化碳合成自身复杂的有机成分，另一方面，异养型细菌可以通过呼吸作用产生二氧化碳作为藻类光合作用的原料。因此藻-菌系统有可能实现污水中的污染物向生物质细胞的高效富集转化，从而构建污水处理新体系。而生物颗粒由于其污泥浓度高、污染物去除速率快、快速沉降利于生物质的收集而被污水处理领域广泛关注。
因此，发明人提出一种不曝气、光驱动、不产生温室气体的藻-菌颗粒及制备方法、利用其处理生活污水的方法。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种藻-菌颗粒及制备方法、利用其处理生活污水的方法，本发明在处理污水过程中不依赖于曝气，处理过程中采用多种模式运行，在不同的环境条件下均可实现污染物在任意周期内达到去除效果的目的。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种用于处理生活污水的藻-菌颗粒，藻-菌颗粒包括以下组份：异养型细菌和自养型微藻，异养型细菌和自养型微藻的质量比为(1:5)～(5:3)。
进一步的，所述异养型细菌为变形菌门，所述自养型微藻为绿藻门或/和蓝藻门。
进一步的，所述藻-菌颗粒的粒径为0.2～3mm。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种藻-菌颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1：采取城市污水厂的活性污泥，活性污泥的初始浓度为4-5g/L，备用;
S2：利用亚铁强化模拟生活废水，生活废水的组成成分如下：192.3-769.2mg/LCH3COONa，57.3-152.9mg/L NH4Cl，11.2-44.9mg/L K2HPO4，30mg/L FeSO4·7H2O，10mg/LMgSO4·7H2O，5mg/L CaCl2，10mg/L EDTA，0.12mg/L ZnSO4·7H2O，0.15mg/L H3BO3，0.03mg/L CuSO4·5H2O，10mg/L KI，0.15mg/L CoCl2·6H2O，0.06mg/L MnCl2·6H2O，0.03mg/LNaMoO4，pH为6.5～7.2;
S3：利用SBR工艺，并采用好氧/缺氧模式运行，每个周期的运行过程如下：进水2-5min，曝气240min，曝气量为200-300mL/min，静置120min后沉淀20min，随后排水2-5min，体积交换率为50%;按上述运行过程正常反应7天后，按下述过程逐渐缩短沉淀时间：沉淀时间缩短为10min且持续运行3天、沉淀时间缩短为5min且持续运行3天、沉淀时间缩短为2min且持续运行3天，直至好氧颗粒污泥形成，此时污泥的SVI2与SVI30相差5%以内;随后将好氧颗粒污泥放置在烧杯中，利用步骤S2中的生活废水静置培养好氧颗粒污泥20-40天，即可获得藻-菌颗粒。
进一步的，步骤S3中静置培养好氧颗粒污泥时的条件如下：体积交换率为100%，水力停留时间为12～24h，颗粒污泥在烧杯中的层厚不大于5cm，同时给予自然光或LED光源照射，光照强度为150～20000μmol/m2/s。
为解决以上技术问题，本发明还提供了一种藻-菌颗粒处理生活污水的方法，被处理的生活污水的污染物含量如下：150-600mg/L COD，15-40mg/LNH4+-N，15-40mg/L TN，1.5-6mg/LPO43--P，pH为6-9;被处理的生活污水中的藻-菌颗粒的浓度为5～15g/L，被处理的生活污水的水温为7.8-36.2℃，污水处理的水力停留时间为4～12h，污泥沉降比SV30为10%～55%，污泥容积指数SVI30为15～90mL/g;处理过程中不需曝气，所需要的光源来自于太阳光或自然光或人工LED光源，所需的光照强度为150～20000μmol/m2/s，处理时采用如下三种方式分别运行10天：(1)采用连续光照模式，光线来源为人工光源，运行时不需要搅拌生活污水;(2)采用连续黑暗模式，运行时需要搅拌生活污水，搅拌转速为150-750rpm/min;(3)采用黑暗-光照交替运行模式，运行时需要搅拌生活污水，搅拌转速为150-750rpm/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在处理污水过程中不依赖于曝气，仅依靠光驱动、不产生温室气体，相对于活性污泥法和好氧颗粒污泥技术，可以达到经济环保的效果;本发明在处理污水过程中高效，相对于现有污水处理的AAO和氧化沟等主流工艺的水力停留时间8-24h，藻-菌颗粒的水力停留时间仅为4-12h;处理污水条件灵活，采用多种模式如连续光照模式、连续黑暗模式和光照-黑暗交替运行模式进行，可在不同季节和不同天气的情况下实现在任意周期内达到污染物去除效果的目的;本发明对污水中生化需氧量(COD)、氨氮和磷酸盐的去除率分别高达81.2-95.1%、89.1%-98.7%和66.7-96.7%，最终的出水水质可达到《GB18918-2002》一级A标准;处理生活污水产生的藻-菌生物质有可能进一步被利用生产生物肥料、生物气、生物柴油和生物炭等。综上所述，藻-菌颗粒是一种经济环保灵活高效的污水处理方法。（发明人季斌）
