污泥低温驯化及其对农村生活污水处理效果的研究

祝 赫

上海中耀环保实业有限公司

1 引言

随着我国农村地区的生活水平的不断提高，农村地区生活用水量也出现了逐年上升的趋势。由于我国农村地区污水收集及处理系统尚未完善，加之我国地域广袤，在北方冬季，经常会因为气温较低，使活性污泥的活性下降，导致冬季生活污水处理效率也有所下降，这一现象也对污水处理工作带来了较大影响。污泥低温驯化技术的出现与应用，改善了低温状态下污泥的活性问题，为我国农村地区的生活污水处理工作带来了诸多帮助。

2 污泥低温驯化技术概述

根据北方地区冬季污水处理工作来看，污水处理厂在温度较低的情况下会采用增大污泥回流量、加热保温或增加水力停留时间降低日处理水量等措施解决，但是这些措施均存在诸多弊端，导致冬季污水处理工作的运行成本增高。基于此，有关研究人员提出采用污泥低温驯化的技术措施，促使污泥的耐低温性得以提高，如流态连续形方法，污泥外加磁场法等[1]。当前，针对笔者参与的部分北方地区农村污水处理项目，准备采取逐级降温的方式将活性污泥进行驯化，并且对驯化后的污泥所处理污水效果进行考察，以便能够掌握在农村生活污水处理工作中最适合的接种量，使得低温条件下污水处理后出水水质能够达到农业灌溉用水的水质标准。

3 实验部分

3.1 材料来源

本次实验活动应用到的污泥来自某污水厂的污泥，培养基为 LB 培养基，生活污水为污水处理厂周边A 户、B 户、C 户三户居民化粪池污水。之后采用氯化铵、葡萄糖、磷酸二氢钾、牛肉膏、乙酸钠等物制备人工污水。再准备1L～2L蒸馏水，将上述所有污水经过灭菌后备用。制备人工污水的过程中，应用到的所有试剂都为分析纯。

3.2 实验设备

在本次实验活动中应用到的设备为：生化培养箱，型号为LRH-800F；全恒温振荡培养箱，型号为HZQ-X300C；多参数消解仪，型号为LH-25A；洁净工作台，型号选择SW-CJ-2FD。所有设备都在室温状态（22℃～26℃）下使用，开展测定工作。

3.3 实验过程及实验方法

3.3.1 污泥的耐低温驯化

将采集到的污泥采用LB 液体培养基在25℃下的生化培养箱中活化培养3d，然后取出5g活化后的湿污泥。将其加到含有200ml 人工污水的三角瓶当中，在温度为20℃、15℃、12℃、10℃、8℃的条件的情况下驯化培养7d，每个温度条件至少反复驯化3次。

3.3.2 低温条件下不同驯化污泥量对于人工污水的处理效果

将8℃驯化过后的污泥取出，用蒸馏水将污泥反复冲洗、沉降，抽滤过后除去水分，而后将污泥称取1g、2g、3g、4g、5g，将这些污泥分别加入经过灭菌的200ml的人工污水中。完成上述工作之后，将其放置到生化培养箱当中，在8℃的条件下培养7d，7d过后将瓶内物质摇均，随后静止，测量瓶内上层溶液中的COD含量。最终测量结果进行横向比较并与不投入污泥的人工污水的COD含量进行对照。

3.3.3 低温条件下驯化污泥对生活污水处理能力的测定

根据不同接种量的污泥对COD 的不同去除率，选取最适接种量的已经通过驯化的污泥，将其加入含有200ml生活污水的三角瓶当中，在8℃的条件下进行培养，定时摇均，随后将三角瓶静置，检测瓶内上层溶液中的COD含量[2]。

3.3.4 污泥驯化与不经过驯化对生活污水的处理能力比较

采集适量的非驯化活性污泥，将其加入含有200ml污水的三角瓶当中后，在8℃的条件下进行培养，在摇均静置情况下，检测瓶中上层溶液中的COD 含量。在该实验活动中，驯化污泥与非驯化污泥的实验条件一致，比较两种污泥在同样条件下对生活污水的处理情况。

3.4 测定与分析方法

在实验过程中测定COD 含量需要应用多参数水质分析仪以及消解仪这两种设备，测定过程及操作流程依据《快速消解分光光度法》文件执行。实验活动中涉及的所有数据信息都采用origin8.5进行分析。在计算COD 的去除率时应用的公式：

4 结果与讨论

4.1 污泥的耐低温驯化

在我国农村地区，根据农村群众的用水习惯，对农村生活污水处理的出水水质多以农业灌溉水质标准为主，利用土壤对污水进行分解，使得水中的N、P 元素能够在农村地区的生态系统中循环，降低农村污水处理难度。在20℃、15℃、12℃、10℃、8℃下对活性污泥进行逐级降温驯化实验，经过驯化后的污泥在不同温度下对人工污水进行处理后，人工污水本身的COD 值会随着时间的变化而变化，整体上呈现出随着时间的增长而逐渐减少。当在20℃下对污泥进行驯化后，第四天便可将人工污水中的COD 值降低到150 mg·L-1以下。第六天在其他温度下，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，为87.2mg·L-1，其中在温度20℃、15℃、12℃、10℃、8℃下的驯化结果，最终出水COD都低于100mg·L-1。由此可见，在对活性污泥进行逐级降温驯化至8℃条件下，利用活性污泥对人工污水处理，已经具备了在低温条件下有效处理的能力[4]。

4.2 不同驯化污泥量对于人工污水的处理效果

将不同湿重的污泥接种到人工污水当中，在温度为8℃的情况下处理7d，COD的降解情况如图1所示。

图1 不同接种量污泥出水COD随时间变化曲线（t∕d）

由上图可知，在温度为8℃的情况下，活性污泥接种量的不断增加使得污泥的去除效果越来越好，在7d 的时候，1、2、3g 污泥处理过的人工污水已经能够达到农业用水的标准，污水中的COD 去除率已经降低到 132mg·L-1以下，分别为 94.25mg·L-1、93.62mg·L-1、89.32mg·L-1。接种量为4g、5g的活性污泥，对人工污水的处理周期选择5d，在试验过后，人工污水的出水COD 分别为111.62mg·L-1、105.32mg·L-1，等到试验7d 之后，COD 去除率分别降低到了76.21mg·L-1、75.32mg·L-1，由此可见，在相同时间内，两种污泥的处理效果基本相同。根据实验结果可知，笔者认为最佳接种污泥量为4g，希望该数值能够为农村生活污水处理工作提供参考。

4.3 驯化污泥对生活污水处理能力的稳定性测定

在该实验活动中，首先应用污泥对农村地区的生活污水进行处理，测量A、B、C 三户人家的污水初始COD 的含量，测出结果为570.9mg·L-1、595.6mg·L-1、722.4mg·L-1，随着实验的进展，A、B、C三户人家污水中的COD含量出现了明显下降趋势。总的来说，根据实验结果来看，经过驯化的活性污泥在低温状态下处理生活污水时能够保持较为稳定的状态，三户人家的污水中的COD含量都呈现出平缓下降的状态，没有出现较大的波动。

4.4 驯化耐冷污泥与非驯化污泥对生活污水的处理能力比较

没有驯化处理过的污泥受到低温的影响较大，而经过驯化的污泥受低温影响较小，再加上实际生活中农村污水本身的不稳定性，容易导致污水处理效果不佳，进而使得生活污水的最终出水水质不能满足农村灌溉用水的需求。由此可见，经过驯化后的污泥本身抗干扰能力较强，能够对周边环境良好适应，因此有助于提高冬天北方农村地区的污水处理效果。

5 结束语

综上所述，结合当前我国冬天北方农村地区污水处理情况来看，因为受到低温的影响，污泥本身活性变低，直接影响了农村地区生活污水处理效果，针对这一现象，笔者认为应将污泥进行低温驯化，根据实验结果来看，经过驯化后的污泥明显比非驯化污泥的污水处理效果好，这一发现有效解决了我国北方地区冬季生活污水处理问题，提高了冬季生活污水处理效果与效率，改善了农村地区的水环境，并使得水资源得以循环利用。