本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种种泥的制备方法及污泥处理方法。
背景技术：
随着我国经济不断发展、城市化程度不断提高，污水数量也在不断增加，据预测，到2020年将达到536亿m3/d。污泥是污水处理后的产物，其主要特性是含水率高(可高达99％以上)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态，难以进行固液分离。
随着污水数量的增加、废水处理技术的推广和发展，污泥的产生量越来越大，种类和性质也更复杂。废水中有毒有害物质往往浓缩于污泥之中，所以污泥是影响环境的最为严重的因素之一，必须重视污泥的处理和处置问题，有效地对污泥进行处理，主要有以下作用：(1)降低水分以减少体积，便于污泥的运输、贮存及各种处理和处置工艺的进行。(2)消除会散发恶臭、导致病害及污染环境的有机物和病原菌以及其他有毒有害物质，使污泥卫生化、稳定化。(3)改善污泥的成分和性质，以利于应用，或易于回收能源和资源。
但是我国现有的污水处理厂，存在重水轻泥现象，有很大一部分污泥没有稳定化处理和无害化处理，污泥没有得到妥善处置，导致环境污染，抑制了城市污水厂的长期可持续发展。我国污泥的处置现状不容乐观，污泥产生量大，含水率高都是污泥处理的瓶颈问题，污泥问题十分严峻。
目前，污泥进行脱水处理的方法大致分为以下几种：(1)自然干化法。主要是利用土地下表面碎石和砂子下渗并结合蒸发进一步降低污泥含水量，但是此方法脱水效果差，脱水效率低，使用效果不好，应用范围小。(2)造粒脱水法。造粒脱水法是利用造粒脱水机进行工作，使添加了高分子混凝剂的污泥进入造粒部在污泥自身重力的作用下，絮凝压缩，分层滚成泥丸，接着泥丸和水进入脱水部，水从环向泄水斜缝中排出。最后进入压密部，泥丸在自重下进一步压缩脱水，形成粒大密实的泥丸，推出筒体。利用此方法进行污泥脱水，需要购置造粒脱水机，设备费用较高，成本高，此外，利用该方法进行污泥脱水得到含有高浓度污染物质的滤液，进一步影响环境造成污染。(3)机械脱水法。先在污泥中添加大量调理剂调节污泥性能，再利用机械脱水法进行脱水。机械脱水法有过滤法和离心法。过滤法是将湿污泥用滤层(多孔性材料如滤布、金属丝网)过滤，使水分(滤液)渗过滤层，脱水污泥(滤饼)则被截留在滤层上。由于污泥数量大，粘度高，利用简单的过滤法得到的脱水效果差，不能广泛应用。离心法是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的离心力进行浓缩；但其投资较高，动力费用较高，维护复杂，使用不便利。由此可见，现有的污泥脱水处理方法技术不成熟，脱水效率较低，脱水效果差，脱水过程中需添加大量调理剂进而对环境造成污染，同时需采用大型设备，提高了污泥脱水的成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种种泥的制备方法及污泥处理方法，旨在解决现有技术中污泥脱水处理效果差的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种种泥的制备方法，包括以下步骤：
获取污泥，调节污泥为酸性；
在所述污泥富集嗜酸性菌并进行曝气处理，得到种泥；
其中，所述种泥中，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％。
以及一种污泥处理方法，包括如下步骤：
获取待处理污泥，调节待处理污泥的ph为4.0～6.5，得到酸性待处理污泥；
提供上述所述方法制备获得的种泥；
将所述种泥接种于所述酸性待处理污泥中并混匀，得到第一混合物；
对所述第一混合物进行曝气处理，得到曝气处理后的污泥。
与现有技术相比，本发明所述的种泥的制备方法是通过直接调节污泥为酸性，使污泥中的各种嗜酸性菌进行富集，同时避免其他有害菌的污染，得到富集嗜酸性菌群的污泥；直接对富集嗜酸性菌群的污泥进行曝气，采用饥饿曝气的方法，不额外添加碳源、氮源等营养物质，给嗜酸性菌群营造一个好氧饥饿的环境，更好地促进嗜酸性菌群在污泥表面富集，在外环境缺少碳源、氮源等营养物质的条件下，嗜酸性菌群靠消耗自己的肌体来产生能量进行代谢，进一步将比表面积较大的嗜酸性菌分解，得到比表面积小、活性较高的富集嗜酸性菌群的种泥，其中，经过上述步骤处理得到的种泥中，富集了嗜酸性菌，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％，比处理之前污泥中的酸性菌群的含量有所提高，使所述种泥具有良好耐酸性、高活性恢复速率，当所述种泥接种到新的污泥环境中，可以迅速发生反应、更好地作用于污泥中，提高污泥的沉降性能。
此外，本发明还提供了一种污泥处理方法，所述污泥处理方法是将待处理污泥先调节为酸性，接种上述制备得到的种泥于酸性待处理污泥上，对接种得到的混合泥进行均匀曝气处理，由于上述种泥长期处于饥饿状态，表面的嗜酸性菌群比表面积较小、活性高，当接种于污泥中并均匀通氧，可以使富集在污泥表面的嗜酸性菌群快速增长繁殖，消耗污泥体系中胞外聚合物eps和细胞壁中多糖类物质，降低污泥有机物含量及黏度，达到更好的污泥脱水的效果，改善污泥沉降性能。同时，此处理工艺操作简单，无需外加大量调理剂也无需使用大型设备，即可一次性实现污泥脱水至低含水率，价格低廉，不会产生其他有害废弃物，适合工业上大规模的应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例提供了一种种泥的制备方法，包括以下步骤：
s01.获取污泥，调节污泥为酸性；
s02.在所述污泥富集嗜酸性菌并进行曝气处理，得到种泥；
其中，所述种泥中，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％。
具体的，在上述步骤s01中，直接获取任意污泥即可，将所述污泥调节为酸性，在本发明优选实施例中，所述酸性条件为弱酸性，ph为5.5～6.5，保证所述污泥反应环境为弱酸性，其主要作用如下：第一，能够给污泥的菌群提供一个良好的酸性环境，富集大量嗜酸性菌群；第二，在酸性条件下，使丝状菌能够大量生长，此时，丝状菌在此ph条件下成为污泥中的优势菌种，其大量菌丝交错生长，污泥环境中可避免其他杂菌的存在，使丝状菌能够更好地对污泥进行处理。若污泥环境偏碱性，则丝状菌无法生长，污泥中球菌增多，絮体表面光滑，强有力地附着在污泥表面，无法对污泥起到分解作用，无法得到污泥脱水的效果；若ph环境过低，偏强酸性，则嗜酸性细菌的生长会受到抑制，因此，若将污泥的环境调节得低于5.5，或高于6.5，污泥中丝状菌丝均无法大量生长，同时容易在体系中积累其他杂菌，无法更好地富集到嗜酸性菌群的污泥，则不利于后期进行曝气处理，“种泥”的作用效果不好，不利于污泥进行脱水。
优选的，调节所述污泥的含固率为1.5％～2.5％，若污泥的含固率低于1.5％，则污泥浓度太稀，污泥中的有效成分过少，水含量太多，加入种泥无法与污泥中的固体有机质充分结合，则脱水反应效果不好；若污泥的含固率高于2.5％，则反应体系中污泥的含固量太高，加入种泥后，种泥无法均匀与体系中的污泥混匀，则污泥中有机质得不到完全分解，有机质分解不彻底，无法得到低含水率的污泥。本发明优选实施例中，调节所述污泥的含固率为2.0％。
在上述步骤s02中，在所述污泥表面富集嗜酸性菌并进行曝气处理，得到种泥。优选的，在所述酸性污泥表面富集的嗜酸性菌群均为丝状菌，包括β-变形细菌、放线菌等。丝状菌并不是一种特殊的微生物，而是具有丝状或枝状特性的微生物的统称。从本质上来说，丝状菌是具有疏水表面层的，与油类的特性相似，可以附着于疏水性底物上繁殖生长。其中，β-变形菌包括很多好氧细菌，通常其降解能力较强，在酸性条件下，能够很好地进行繁殖及生长，有效地分解污泥中聚合物。另一方面，所述嗜酸性菌群中含量更多的是放线菌，放线菌是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强大的原核生物。它在生长繁殖过程中，含有大量发达的分枝菌丝，大量的营养菌丝主要是吸收营养物质，促进菌体繁殖及对污泥中各类物质的降解。
具体的，对所述污泥直接进行曝气处理，曝气是指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，主要是指将空气中的氧气大量强制性地通入富集嗜酸性菌群的污泥体系中，在该体系中通入氧气，由于污泥体系表面已经富集了大量的嗜酸性菌体，通入氧气，可确保所富集的嗜酸性菌体与溶解氧完全接触。在本发明具体实施例中，所述曝气步骤中，采用的曝气源为空气，直接往污泥中通入空气，此方法方便快捷，费用低，操作简便。
优选的，所述曝气步骤中，采用饥饿曝气的方法，在体系中不单独加入碳、氮等营养元素，使微生物进行内源代谢阶段，靠消耗自己的机体来产生能量以维持生命活动，通过对比表面积较大的丝状菌进行分解，得到比表面积较小、活性较高的含有大量嗜酸性菌群的颗粒污泥，在本发明优选实施例中，所述曝气处理步骤中，曝气时间为20天～30天；通入的溶解氧值为饱和溶氧率。进一步优选的，对所述富集嗜酸性菌群的污泥曝气处理20天～30天，通入的溶解氧值为饱和溶氧率，使菌群可以反应完全，在整个反应过程中，实现“优胜劣汰”的效果，通过20天～30天的曝气处理，使嗜酸性菌能够完全富集，提高嗜酸性菌的浓度，并通过长时间的曝气处理，减少其他杂菌的影响，保证制备得到的污泥处理种泥富集大量的嗜酸性菌群，有利于进行下一步使用。若曝气时间过短，则种泥中曝气不完全，无法确保所富集的嗜酸性菌群为优势菌，则在污泥中添加了该种泥，种泥由于所富集的嗜酸性菌不够多，不够有优势，故无法迅速发生反应，则污泥的脱水效果较差；若曝气时间过长，则降低了反应效率，并且所富集得到的嗜酸性菌群活力不够高，在后续反应过程中效果较差。进一步优选的，通入的溶解氧值为饱和溶氧率，在所述饱和溶氧率的情况下，才可以保证嗜酸性菌的富集效果最佳；若所通入的溶氧率不饱和，则嗜酸性菌的富集效果较差。优选的，所述制备得到的种泥的溶解氧浓度至少为5mg/l。
具体的，制备得到的种泥中，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％，通过对污泥进行处理，得到所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％。该种泥中的嗜酸性菌自身具有较强的生存能力以及环境变化适应能力，能够很好地适应酸性条件，在所提供的酸性条件下，嗜酸性菌能够快速繁殖富集形成“种泥”中的优势菌群，使制备得到的种泥中的嗜酸性菌群的含量明显高于污泥中嗜酸性菌群的含量，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％，为体系中的优势菌种，使种泥具有良好耐酸性、高活性恢复速率，当所述种泥接种到新的污泥环境中，可以迅速发生反应、更好地作用于污泥中，提高污泥的沉降性能。
综上，本发明所述的种泥是通过直接调节污泥为酸性，使污泥中的各种嗜酸性菌进行富集，同时避免其他有害菌的污染，得到富集嗜酸性菌群的污泥；直接对富集嗜酸性菌群的污泥进行曝气，采用饥饿曝气的方法，不额外添加碳源、氮源等营养物质，给嗜酸性菌群营造一个好氧饥饿的环境，更好地促进嗜酸性菌群在污泥表面富集，在外环境缺少碳源、氮源等营养物质的条件下，嗜酸性菌群靠消耗自己的肌体来产生能量进行代谢，进一步将比表面积较大的嗜酸性菌分解，得到比表面积小、活性较高的富集嗜酸性菌群的种泥，其中，经过上述步骤处理得到的种泥中，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％，比处理之前污泥中的酸性菌群的含量有所提高，使所述种泥具有良好耐酸性、高活性恢复速率，当所述种泥接种到新的污泥环境中，可以迅速发生反应、更好地作用于污泥中，提高污泥的沉降性能。
相应地，本发明实施例还提供了一种利用上述种泥进行污泥处理的方法，该方法包括如下步骤：
g01.获取待处理污泥，调节待处理污泥的ph为4.0～6.5，得到酸性待处理污泥；
g02.提供制备获得的种泥；
g03.将所述种泥接种于所述酸性待处理污泥中并混匀，得到第一混合物；
g04.对所述第一混合物进行曝气处理，得到曝气处理后的污泥。
具体的，在上述步骤g01中，获取待处理污泥，调节所述待处理污泥的ph为4.0～6.5，得到酸性待处理污泥。优选的，在所述待处理污泥中加酸进行调节，调节其ph为4.0～6.5，若ph＜4.0，则污泥体系偏强酸性，则无法为加入的种泥提供最优的菌体生长环境，无法使菌体发生最优的反应，达不到最优的曝气效果；若ph＞6.5，则污泥体系整体中性偏碱性，不是酸性环境，若在此环境下加入种泥，则富集在污泥处理种泥的嗜酸性菌群无法迅速进行繁殖，同时其中一部分菌体会由于体系ph值过高，导致生长环境不合适而无法存活，导致无法起到相应的消耗污泥体系中杂质，达不到污泥脱水的作用。由于污泥中各菌群体内的生化反应都在酶的参与下进行，酶反应需要合适的ph值范围才能发挥最大的转化作用，因此，若选择的体系ph偏酸或偏碱，均无法为种泥提供良好的反应环境。在本发明优选实施例中，所添加进行调节ph的酸为稀盐酸。
具体的，上述步骤g02中，所述种泥即依上述种泥制备方法制备得到的。为了节约篇幅，具体内容则不再进行论述。
具体的，上述步骤g03中，将所述种泥接种于所述酸性待处理污泥中并混匀，得到第一混合物。优选的，所述富集嗜酸性菌群的种泥的接种量为10wt％～30wt％。若接种量少于10wt％，则接种泥无法与所述酸性待处理污泥完全混合均匀，无法完全混合均匀，则无法达到良好的污泥脱水的效果，无法提高污泥脱水的性能；若接种量高于30wt％，则体系中，体系中污泥固体有机质含量较少，种泥与污泥固体有机质的质量比就失衡，而使种泥的生化效率低下，作用效果较差。
具体的，上述步骤g04中，对所述第一混合物进行曝气处理，得到处理后的污泥。优选的，在所述曝气处理步骤中，通过通入足够多的溶解氧，促进种泥所富集的嗜酸性菌进行大量繁殖及处理，同时防止污泥中的悬浮体下沉，可以加强污泥的有机物与嗜酸性菌完全与溶解氧进行接触，保证嗜酸性菌在有充足溶解氧的条件下，对污水中的有机物进行有效的氧化分解作用。在好氧条件下，嗜酸性菌对污泥好氧消化的反应可以用下面的方程式表达：
c6h7no2(n-乙基顺丁烯二酰亚胺)+7o2→5co2+no3-+3h2o+h+
其中，上式中c6h7no2为细胞组织的元素组成物质。嗜酸性菌通过代谢降解产生co2、nh3、h2o等物质，其中，nh3会在有氧条件下进一步氧化为硝酸盐。这种代谢降解程度高，无臭稳定，易脱水，脱水效果好。该体系中溶解氧值为2～4mg/l，ph为4.0～6.5，污泥脱水体系通过协同溶解氧的量及ph，使体系中的氢离子与溶解氧的含量趋于平衡，种泥处理污泥提供一个良好稳定的体系，保证在该体系下，富集在污泥表面的嗜酸性菌群快速增长繁殖，消耗污泥体系中胞外聚合物eps和细胞壁中多糖类物质，降低污泥有机物含量及黏度，达到更好的污泥脱水的效果，改善污泥沉降性能。优选的，曝气处理后得到的污泥，溶解氧浓度为2-4mg/l。在本发明优选实施例中，曝气处理后得到的污泥，所述溶解氧值为优选为3mg/l。
优选的，所述曝气处理步骤中，曝气时间为1～4小时。若反应时间过短，则体系中曝气不均匀，污泥中的固体有机物无法被完全降解，达不到良好的脱水效果；若反应时间过长，则反应效率过低，造成资源浪费。在本发明优选实施例中，所述曝气时间为2小时。
本发明所提供的一种利用上述种泥进行污泥处理的方法，所述污泥处理方法是将待处理污泥先调节为酸性，接种上述制备得到的种泥于酸性待处理污泥上，对接种得到的混合泥进行均匀曝气处理，由于上述种泥长期处于接曝气状态，表面的嗜酸性菌群比表面积较小、活性高，当接种于污泥中并均匀通氧，可以使富集在污泥表面的嗜酸性菌群快速增长繁殖，消耗污泥体系中胞外聚合物eps和细胞壁中多糖类物质，降低污泥有机物含量及黏度，达到更好的污泥脱水的效果，改善污泥沉降性能。同时，此处理工艺操作简单，无需外加大量调理剂也无需使用大型设备，即可一次性实现污泥脱水至低含水率，价格低廉，不会产生其他有害废弃物，适合工业上大规模的应用。
现以上述种泥的制备方法及利用该种泥处理污泥的方法为例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种种泥的制备方法，所述种泥，具体包括以下步骤：
获取污泥，将所述污泥调为酸性(ph＝5.5)；在所述污泥富集嗜酸性菌得到富集嗜酸性菌群的污泥；对所述富集嗜酸性菌群的污泥直接进行曝气处理，曝气处理时间为20天，得到种泥，种泥的溶解氧值为5mg/l；其中，所述种泥中，所述嗜酸性菌的含量为，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％。
一种利用上述污泥处理的方法，该方法包括如下步骤：
获取待处理污泥，调节待处理污泥为酸性，得到ph＝5.5的酸性待处理污泥；将上述制备得到种泥接种20％于所述ph＝5.5的酸性待处理污泥中并进行均匀混合，得到第一混合物；对所述第一混合物进行曝气处理，曝气时间为4小时，曝气结束得到上下分层的污泥，污泥的溶解氧值为2mg/l。并测定污泥的含水率及脱水性能。
实施例2
一种种泥的制备方法，所述种泥，具体包括以下步骤：
获取污泥，将所述污泥调为酸性(ph＝6.0)；在所述污泥富集嗜酸性菌得到富集嗜酸性菌群的污泥；对所述富集嗜酸性菌群的污泥直接进行曝气处理，曝气处理时间为25天，得到种泥，种泥的溶解氧值为5mg/l；其中，所述种泥中，，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％。
一种利用上述污泥处理的方法，该方法包括如下步骤：
获取待处理污泥，调节待处理污泥为酸性，得到ph＝6.5的酸性待处理污泥；将上述制备得到种泥接种20％于所述ph＝6.5的酸性待处理污泥中并进行均匀混合，得到第一混合物；对所述第一混合物进行曝气处理，曝气时间为4小时，曝气结束得到上下分层的污泥，污泥的溶解氧值为2mg/l。并测定污泥的含水率及脱水性能。
实施例3
一种种泥的制备方法，所述种泥，具体包括以下步骤：
获取污泥，将所述污泥调为酸性(ph＝6.5)；在所述污泥富集嗜酸性菌得到富集嗜酸性菌群的污泥；对所述富集嗜酸性菌群的污泥直接进行曝气处理，曝气处理时间为25天，得到种泥，种泥的溶解氧值为5mg/l；其中，所述种泥中，，所述嗜酸性菌群的相对丰度为25％～35％。
一种利用上述污泥处理的方法，该方法包括如下步骤：
获取待处理污泥，调节待处理污泥为酸性，得到ph＝7.5的酸性待处理污泥；将上述制备得到种泥接种25％于所述ph＝7.5的酸性待处理污泥中并进行均匀混合，得到第一混合物；对所述第一混合物进行曝气处理，曝气时间为4小时，曝气结束得到上下分层的污泥，污泥的溶解氧值为2mg/l。并测定污泥的含水率及脱水性能。
对上述实施例1～3处理得到的污泥进行含水率的测定，结果显示，经过种泥进行污泥处理后得到的污泥，均能达到较低的含水率。测定得到，实施例1得到的污泥含水率为64.5％；实施例2得到的污泥含水率为63.9％；实施例3得到的污泥含水率为64.2％；由此可得，利用种泥进行污泥处理后得到的污泥脱水效果良好，均能达到65％以下低含水率的效果，效果显著，并且操作方便快捷，成本低廉。
其次，在上述实施例1～3中，分别在利用所述种泥进行污泥处理的曝气过程中，每隔半个小时取一次处理的污泥样品，测定污泥样品的毛细吸水时间以分析其脱水性能，实验分析结果如表1，其中，表1中的过程时间s为毛细吸水时间(cst)，所述毛细吸水时间越小则说明脱水性能越好。
表1实施例1～3污泥样品的毛细吸水时间
对实施例1～3的污泥均进行了4个小时的曝气实验，三个实施例通入的溶解氧do的量均为2mg/l，实施例1的反应条件为ph＝5.5，实施例2的反应条件为ph＝6.5，实施例3的反应条件为ph＝7.5。如上表1中可得，对于实施例1～3中，均在曝气时间为2小时的情况下，其毛细吸水时间均最低，其中，实施例1所述的污泥在处理2小时后，毛细吸水时间为13.5s；实施例2所述的污泥在处理2小时后，毛细吸水时间为11.6s；实施例3所述的污泥在处理2小时后，毛细吸水时间为14.5s。由此可得，在溶解氧do的量均为2mg/l的条件下，ph＝6.5，曝气处理2小时所得到的污泥，其脱水效果最好。此外，当实施例1、实施例2(即反应条件为酸性条件)的污泥的处理时间低于2小时或高于2小时，均能起到污泥脱水的效果，只是当处理时间为2小时时，脱水效果最佳。而实施例3(反应条件为碱性条件)的污泥处理时间若高于2小时，其不但起不到脱水效果，同时会使污泥的含水率增加，这就意味着，当污泥的环境条件不适宜嗜酸性菌生长时，嗜酸性菌不仅起不到有益作用效果，还会影响污泥的含水率。
因此，本发明所提供的一种利用上述富集嗜酸性菌群的种泥进行污泥处理的方法，需要将待处理污泥调节为酸性，再进行种泥接种，均匀曝气，由于种泥表面的嗜酸性菌群比表面积较小、活性高，当接种于酸性待处理污泥中并均匀通氧，可以使富集在污泥表面的嗜酸性菌群快速增长繁殖，消耗污泥体系中胞外聚合物eps和细胞壁中多糖类物质，降低污泥有机物含量及黏度，达到更好的污泥脱水的效果，改善污泥沉降性能。同时，此处理工艺操作简单，无需外加大量调理剂也无需使用大型设备，即可一次性实现污泥脱水至低含水率，价格低廉，不会产生其他有害废弃物，适合工业上大规模的应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。