本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种用于污泥减量的复合微生物菌剂及其制备方法。
背景技术：
活性污泥法作为世界上应用最为广泛的污水生物处理技术，具有技术成熟、工艺种类多、污水处理效果良好等特点，但是活性污泥法在处理污水的同时也带来了大量副产物一一剩余活性污泥，污泥量通常占污水量的0.3％-0.5％(体积)或者约为污水处理量的1％-2％(质量)；如果属于深度处理，污泥量还会增加0.5-1倍，污水处理量和排放标准的提高，必然导致污泥数量的增加。
随着我国城镇及工业污水处理能力极大地提高，相应的污水处理过程中产生的剩余污泥量也日趋庞大，且每年10％-15％的速度递增，污泥污染日趋严重，污泥处理问题凸显。我国目前的污泥主要以堆肥、填埋和随意外运的形式处理，呈混乱状态，其比例大致为堆肥10％、填埋20％、随意外运简单填埋和堆放占70％。即使现行污水处理厂对污泥进行了浓缩处理，但由于技术和污泥脱水难度的限制往往达不到要求，含水率高达80％的湿污泥不但增加了运输难度，而且使运输路线周边的环境面临威胁，同时给后续的处置带来不便。如果不把处理污水过程中产生的剩余污泥处置好，其中所含病原微生物、重金属等污染物将转移到周围环境中造成二次污染。
人们对污泥处理问题的关注多集中在末端治理，很少对污泥发生量的过程控制加以研究。目前国内外研究的污泥减量技术主要有臭氧氧化技术，超声波破碎细胞技术，解偶联技术，酸碱溶解技术，但都存在成本高或技术瓶颈，没有形成一定的市场应用推广。目前污水处理厂庞大的产泥量与污泥处理技术不完善的矛盾已经凸显。如果不控制剩余污泥的产生量，使污泥从源头上减量，而是仅仅采取末端治理，则无论采取何种污泥处理或处置技术，都很难把污泥问题解决好。
剩余污泥最常用的处理处置方法为浓缩、厌氧消化、机械脱水、干化、堆肥、焚烧和填埋等。污泥的减量化方法主要有浓缩脱水、厌氧消化、焚烧等方式。以脱水方式进行污泥减容的方法，只是减少了污泥的含水量，污泥的固体含量并没有减少，不能实现污泥的减量化。厌氧消化法处理剩余污泥所需设备要求高、投资大、处理周期长。焚烧法处理剩余污泥工艺复杂、耗能高、焚烧废气易造成二次污染。近年来开发了多种污泥减量化处理新方法，其中，sbr法是活性污泥法的变法，是依靠活性污泥微生物的活动来净化污水的，这一点sbr工艺与传统活性污泥工艺完全一致，只是运行方式不同，传统工艺采用连续运行方式，污水连续进入处理系统并连续排出，系统内每单元的功能不变，污水依次流过各单元，从而完成处理过程。sbr工艺一般采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统并间歇排出。系统内只设一个处理单元，该单元在不同时间发挥不同的作用，污水进入该单元后按时间顺序进行不同功能的处理。
与其他工艺相比，sbr工艺由于具有简易、高效、低耗等优点，近年来在国内外得到了较为广泛的应用，但是sbr工艺所存在的一些技术问题使其应用受到一定程度的限制。首先，sbr工艺是间歇进水、间歇曝气，这不仅使曝气阶段反应池的利用率降低，而且鼓风曝气机由于间歇运转，其额定风量和功率也比较高，整个工艺的运行变得不够稳定；第二，原污水间歇进人反应池，需要安装较为复杂的顺序进水闸阀及自控系统；第三，当进水量较大时，sbr工艺需要多套反应池并联运行，增加了系统的复杂性；第四，对于一些高浓度的难降解有机废水需要较长的反应时间。
为了解决以上问题，dat-iat工艺在同一个反应池中设置导流墙，导流墙的前后分别作为dat池和iat池。原污水连续进入dat池并连续曝气，对整个处理系统起到了水力均衡的作用，显著提高了系统运行的稳定性，特别是处理高浓度有机废水时，连续曝气加强了对难降解有机物的降解，相对缩短了运行周期，使鼓风曝气机的额定风量和功率也随之减少；而且dat池的连续进水，利用普通的污水泵就能实现该操作，完全不必采用复杂的顺序进水闸阀及自控系统。因此，dat-iat工艺不仅具备sbr工艺的诸多优点，而且解决了sbr工艺所存在的问题，是一项值得研究、推广的新工艺。
dat-iat工艺主体构筑物是由两个串联的反应池组成,即需氧池(demandaerationtank)和间歇曝气池(intermittentaerationtank),一般情况下dat连续进水，连续曝气(也可间歇曝气)，池中呈完全混合流态，是微生物降解有机物的主要场所；iat连续进水，间歇曝气，进一步去除污水中的有机物，在iat完成反应、沉淀、出水等工序，使污水达到排放标准，处理后水和剩余活性污泥均由iat排出
dat-iat工艺中，该阶段反应首先发生在dat，该池全天在连续进水的同时连续曝气，池中水流呈完全混合流态，其主要任务是完成活性污泥对有机物的吸附。在污水开始与活性污泥接触后的较短时间内，进水中的有机污染物即被大量除去，完成物理吸附和生物吸附，污水中呈悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性污泥凝聚和吸附而去除，并且被吸附在微生物细胞表面的有机物会被微生物逐步摄人体内。由于该系统为连续进水，对整个反应系统起到水力均衡的作用。反应的第2部分发生在iat，经dat进行初步的生物处理后的污水通过两池之间双层配水装置连续不断地进入iat，按工艺计算要求进行一定时间的曝气或搅拌，从而达到好氧反应的目的(去除剩余的bod5和硝化)。一般来说，dat与l&t需氧量之比为65％：35％，有时为达到更好的沉淀效果，在沉淀前最短时间内进行曝气，以去除附着在污泥上的氮气。存活在iat内的活性污泥微生物继续完成将周围环境污水中的有机污染物作为营养加以摄取、吸收，进一步氧化分解和合成代谢的过程，并将合成代谢产物一一剩余污泥从iat池排出系统。
dat—iat系统可视为延时曝气，沉淀发生在iat，其活性污泥混合液具有质轻，絮体颗粒小，易被出水带去，易受扰动等特点，因此为避免沉淀过程产生扰动，在设计中需将dat注入iat过程中的流速设置得非常低。当iat停止曝气后，活性污泥絮体静态沉淀与上清液分离。dat—iat工艺采用独特的双隔墙导流系统，有效地防止了污水自dat流入iat时，出现水力短流或扰动已沉淀的污泥层的现象，因而具有良好的沉淀效果。iat活性污泥混合液的质量浓度在2～4mg/l之间，具有絮凝性能，可以产生成层沉淀，沉淀时泥水之间有较清晰的界面，絮凝体结成整体，共同下沉，达到澄清上清液，浓缩混合液的作用。
dat-iat工艺基本操作运行程序如下：
⑴进水：污水连续进入dat池经连续曝气后，通过dat池与iat池之间导流设施进入iat池。dat池不直接排放处理水，因此不像连续进连续出水的活性污泥法容易受负荷变化的影响。
⑵反应：反应工艺分两部分进行。首先发生在dat池，该池在连续进水的同时连续曝气。去除有机物的机理和操作与连续流活性污泥法相同。反应工序的第二部分发生在iat池，经dat池初步生物处理的污水连续进入iat。按工艺设置进行一定时间的曝气以达到好氧的目的。
⑶沉淀：沉淀工序仅发生在iat池。当iat池停止曝气以后，活性污泥絮体开始重力沉淀和泥水分离。iat池的沉淀工序相当于连续流活性污泥法中的二次沉淀池功能。
⑷排水：排水工序只发生在iat池。iat池池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清液由设置在iat池末端的滗水器缓慢排出池外。当池水位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水。
⑸闲置：在iat池沉淀后到下个周期开始期间可视污水的性质设置一闲置期，在该时间段内可根据需要进行搅拌或曝气。在厌氧条件下搅拌比好氧条件下的曝气要省能量，同时对保持污泥的活性也是有利的。在以脱磷为目的的装置中，剩余污泥的排放一般是在闲置工序之初和沉淀工序的最后进行。
dat-iat池去除的cod总量较常规法高，因为iat系统是在非稳态条件下运行，经历厌氧、缺氧、好氧阶段，iat池内生物相当复杂，微生物种类丰富，可通过多种途径代谢，使有机物降解更完全。
本发明根据dat-iat污水处理工艺的特性，在dat池中投入降脂菌菌剂和降蛋白菌菌剂，实现在降解有机物的同时分解活性污泥中死亡或衰老的菌体，在不影响出水水质的情况下，通过对污泥的过程减量达到减少剩余污泥的发生量。在iat池中投入絮凝菌菌剂，利用絮凝菌的作用使污泥更易沉淀、易脱水且脱水后的体积更小。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于污泥减量的复合微生物菌剂及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于污泥减量的复合微生物菌剂，该复合微生物菌剂含有：絮凝菌菌剂、降蛋白菌菌剂和降脂菌菌剂。
其中，絮凝菌菌剂包含牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，淀粉，磷酸二氢钾，氯化铵，硫酸镁，硫酸亚铁以及絮凝菌菌种。
其中，降蛋白菌菌剂包含牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，葡萄糖，磷酸二氢钠，氯化铵，蛋白降解菌菌种。
其中，降脂菌菌剂包含牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，丙三醇，磷酸二氢钾，氯化铵，降脂菌菌种。
其中，复合微生物菌剂应用于污水处理的dat-iat工艺段，其具体方法为分别在dat池和iat池中投入复合微生物菌剂，将降蛋白菌剂和降脂菌剂投加到dat池中。将絮凝菌剂投加到iat池中。将iat池中20％污泥取出进行超声波处理后回流至dat池中。
其中，降蛋白菌剂、降脂菌剂以及絮凝菌剂各菌剂的投入量与待处理污泥的质量体积比为0.03％:1。
其中，复合微生物菌剂的制备方法包括下述步骤：
(1)发酵液的制备：将降蛋白菌、降脂菌和絮凝菌分别斜面接种于种子培养基上进行活化；保持培养温度35-37℃，转速200-220rpm培养1-2天；
发酵培养；将各菌种按1％-2％接种量接入发酵培养基中，保持培养温度35-37℃，转速200-22orpm，恒温培养8-12h，发酵液浓度od600达到0.8-1，得混合发酵液。
其中，种子培养基的成份:牛肉膏0.5％、氯化钠0.5％、牛肉膏1％，余量为蒸馏水，ph调节范围为7.2；发酵培养基与种子培养基的成份相同。
(2)制备菌剂；将步骤(1)所得混合发酵液8000rpm离心8min，加入保护剂；每10mg菌泥，加入到30ml0.2g/ml的脱脂奶粉中，充分混合均匀后加入6ml1g/ml的蔗糖溶液、2ml0.3g/mll-谷氨酸钠溶液、2ml0.2g/ml维生素c溶液；采用搅拌机充分混合均匀，将加入保护剂的菌泥在-80℃冰箱预冻过夜，再放入真空冷冻干燥机中干燥，得菌剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据dat-iat污水处理工艺的特性，在dat池中投入降脂菌菌剂和降蛋白菌菌剂，实现在降解有机物的同时分解活性污泥中死亡或衰老的菌体，在不影响出水水质的情况下，通过对污泥的过程减量达到减少剩余污泥的发生量。在iat池中投入絮凝菌菌剂，利用絮凝菌的作用使污泥更易沉淀、易脱水且脱水后的体积更小。将iat池中部分污泥进行超声波处理后回流至dat池，使污泥中大部分细菌裂解，胞内有机物释放到水中，并供dat池中微生物利用，从而减小污泥产量。该方法能使污水处理过程中污泥减量率达到30％-70％，降低污水处理厂的综合运行成本，具有重要的经济、环境和社会意义。
图1：为本发明的工作原理图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一、生物材料及其来源
用于污泥减量的复合微生物菌剂含有：絮凝菌菌剂、降蛋白菌菌剂和降脂菌菌剂。
絮凝菌菌剂包含牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，淀粉，磷酸二氢钾，氯化铵，硫酸镁，硫酸亚铁以及絮凝菌菌种。
降蛋白菌菌剂包含牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，葡萄糖，磷酸二氢钠，氯化铵，蛋白降解菌菌种。
降脂菌菌剂包含牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，丙三醇，磷酸二氢钾，氯化铵，降脂菌菌种
这三种菌种都是常规菌种，可以从中国普通微生物菌种保藏管理中心(cgmcc)或美国菌种保藏中心(atcc)购得。
二、微生物菌剂的制备方法包括下述步骤：
(1)发酵液的制备：将降蛋白菌、降脂菌和絮凝菌分别斜面接种于种子培养基上进行活化；保持培养温度35-37℃，转速200-220rpm培养1-2天。
发酵培养；将各菌种按1％-2％接种量接入发酵培养基中，保持培养温度35-37℃，转速200-22orpm，恒温培养8-12h，发酵液浓度od600达到0.8-1，得混合发酵液。
其中，种子培养基的组成:牛肉膏0.5％、氯化钠0.5％、牛肉膏1％，余量为蒸馏水，ph调节范围为7.2；发酵培养基与种子培养基的配方相同。
(2)制备菌剂：将步骤(1)所得混合发酵液8000rpm离心8min，加入保护剂。每10mg菌泥，加入到30ml0.2g/ml的脱脂奶粉中，充分混合均匀后加入6ml1g/ml的蔗糖溶液、2ml0.3g/mll-谷氨酸钠溶液、2ml0.2g/ml维生素c溶液；采用搅拌机充分混合均匀，将加入保护剂的菌泥在-80℃冰箱预冻过夜，再放入真空冷冻干燥机中干燥，得菌剂。
三、复合微生物菌剂应用于污水处理的dat-iat工艺段。
其具体方法为分别在dat池和iat池中投入复合微生物菌剂，将所述的降蛋白菌剂和降脂菌剂投加到dat池中；将所述的絮凝菌剂投加到iat池中；并将iat池中20％污泥取出进行超声波处理后回流至dat池。
降蛋白菌剂、降脂菌剂以及絮凝菌剂各菌剂的投入量与待处理污泥的质量体积比为0.03％:1。投加要有准确的可调手段。投加量小，则絮凝效果差；而投加量大，则一方面会造成浪费，另一方面会形成反胶体，与介质无法分离。
实施例2
用于污泥减量的复合微生物菌剂的制备方法，包括下述步骤：
(1)发酵液的制备：将降蛋白菌、降脂菌和絮凝菌分别斜面接种于种子培养基上进行活化；保持培养温度35℃，转速200-220rpm培养2天。
发酵培养：将各菌种按1％-2％接种量接入发酵培养基中，保持培养温度35-37℃，转速200-22orpm，恒温培养8-12h，发酵液浓度od600达到0.8-1，得混合发酵液。
(2)制备菌剂：将步骤(1)所得混合发酵液8000rpm离心8min，加入保护剂。每10mg菌泥，加入到30ml0.2g/ml的脱脂奶粉中，充分混合均匀后加入6ml1g/ml的蔗糖溶液、2ml0.3g/mll-谷氨酸钠溶液、2ml0.2g/ml维生素c溶液；采用搅拌机充分混合均匀，将加入保护剂的菌泥在-80℃冰箱预冻过夜，再放入真空冷冻干燥机中干燥，得菌剂。
实施例3
某污水厂，污水的进水量为10吨/天，污水进入dat池，在连续进水的同时连续曝气。去除有机物的机理和操作与连续流活性污泥法相同。反应工序的第二部分发生在iat池，经dat池初步生物处理的污水连续进入iat。按工艺设置进行一定时间的曝气以达到好氧的目的。在dat池中投加入降蛋白菌剂和降脂菌剂，控制加入量为1l污泥中加入0.03g的降蛋白菌剂和降脂菌剂。dat池出口的絮状污泥污水混合体进入iat反应池，作为iat反应池生化反应的部分营养物质。在iat反应池中投加入絮凝菌菌剂，控制加入量为1l污泥中加入0.03g的絮凝菌菌剂。当iat池停止曝气以后，活性污泥絮体开始重力沉淀和泥水分离，在沉淀下来的污泥按20％wt量进行超声波处理后回流至dat池中，另一部分经出水口排除。活性污泥经过样本浓缩后污泥浓度达到60g/l，含水率85.97％，于35℃，80r摇床条件下模拟环境条件进行处理72h，污泥减量达到48.33％，含水率降至50.32％。
本发明根据dat-iat污水处理工艺的特性，在dat池中投入降脂菌菌剂和降蛋白菌菌剂，实现在降解有机物的同时分解活性污泥中死亡或衰老的菌体，在不影响出水水质的情况下，通过对污泥的过程减量达到减少剩余污泥的发生量。在iat池中投入絮凝菌菌剂，利用絮凝菌的作用使污泥更易沉淀、易脱水且脱水后的体积更小。将iat池中部分污泥进行超声波处理后回流至dat池，使污泥中大部分细菌裂解，胞内有机物释放到水中，并供dat池中微生物利用，从而减小污泥产量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。