一种微生物改性助剂 本发明涉及一种用于工业或生活废水处理的微生物改性助剂，具体地说，涉及一种用于提高生化处理系统中的微生物活性、改善污泥沉降性能的微生物改性助剂。
目前在废水处理中，活性污泥法仍占有相当大的比例。但在许多活性污泥法处理装置运行中，还存在着曝气池产泡、处理效率低、产泥量大、运行费用高等问题；近年来，随着企业的不断发展，废水量也逐年增加，而处理装置又不能同步增加，致使原有处理装置超负荷运行，出水不能达标。
国内外常用的消泡方法主要是采用高压水喷淋或一般的油类的消泡剂，前者无形中增加了水处理量，而后者只是暂时消泡，而且由于添加了油类物质，增加了对环境的污染，同时，这两种方法只是单纯消泡，没有任何促进微生物活性的作用。
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提出了一种用于废水处理的微生物改性助剂。
本发明人经过多年研究，提出了一种用于提高生化处理系统中的微生物活性、改善污泥沉降性能的微生物改性助剂，包括以下几种药剂，按重量份数计为：
(1)皂荚提取液：500～1000；
(2)可供活性污泥利用的碳、氮、磷：0～50；
(3)可供活性污泥利用的营养元素20～50：K、Mn、Mg、Fe、Ca。
所述的皂荚提取液是由下述方法制得：按重量份数计，将1份皂荚磨碎，加入5～20份水或甲醇、乙醇加热至沸腾，保持1～5小时，冷却后过滤，取清液即得。
所述的可供活性污泥利用的碳源选自甲醇、乙醇、葡萄糖的一种或它们的混合物；氮源选自NH4Cl、NH4NO3、尿素的一种或它们的混合物；磷源选自Na2HPO4、KH2PO4的一种或它们地混合物。
所述的可供活性污泥利用的营养元素中的K选自KNO3、KCl、KH2PO4的一种或它们的混合物；Mn选自MnCl2、MnSO4的一种或它们的混合物；Mg选自MgCl2、MgSO4的一种或它们的混合物；Fe选自FeCl3、Fe2(SO4)3的一种或它们的混合物；Ca为CaCl2。
所述的营养元素各组分之间的重量比为：K∶Mn∶Mg∶Fe∶Ca＝(3～8)∶(2～4)∶(1～3)∶(1～2)∶(13～33)。
所述的微生物改性助剂可用在活性污泥法处理工业或生活废水中，投加量为0.5～3mg/l废水。
根据废水中碳、氮、磷的含量，调整碳、氮、磷的投加量，按碳∶氮∶磷＝100∶5∶1投加。
与现有技术相比，本发明的微生物改性助剂具有以下优点：
(1)在生化处理装置中加入本发明的微生物改性助剂，可以提高氧传递速度，比不加改性助剂的氧传递速度高20％，因而可以改善曝气池中的充氧条件，在同样处理负荷情况下，可显著减少电耗。
(2)在生化处理装置中加入本发明的微生物改性助剂，可以提高微生物的耐冲击能力，用活性污泥法处理工业废水，由于水质波动大，微生物经常受到冲击，从而可以保证处理效果的稳定。
(3)在生化处理装置中加入本发明的微生物改性助剂，可以显著改善活性污泥的沉降性能，并能很有效地消除曝气池的泡沫，使污水生化处理能长期正常运转。
(4)在生化处理装置中添加本发明的微生物改性助剂后，可以减少剩余污泥生成量，从而降低污泥处理费用，因此可以降低剩余污泥的处理费用。
(5)在生化处理装置中添加本发明的微生物改性助剂，因显著减少了曝气量及活性污泥生成量，从而使电耗和污泥处理费用大为降低，虽然增加了少量药剂费，但从总体来看，处理成本将有所下降。
实施例1
(1)皂荚提取液的制备
取500g皂荚磨碎，加入5000ml水加热至沸腾，保持2小时，冷却后过滤，取清液即得。
(2)微生物改性助剂的制备
按重量克数计其组成为皂荚提取液750，葡萄糖30，NH4Cl50，Na2HPO410，KH2PO430，MnCl210，MgSO410，FeCl33，CaCl240
(3)性质试验
在8升的有机玻璃柱中装入6升水，先用氮气将水中的氧吹出，当溶解氧仪指示水中氧浓度低于0.1毫克/升时，即关闭氮气阀门，开始进空气充氧，同时记录在不同时间下水中溶解氧的浓度，然后按下式计算KLa值。KLa=2.203×bg(Cs-C1)-bg(Cs-C2)t2-t1×60]]>式中：Cs---饱和溶解氧(公斤/米3)
C---液相经充分混合后，氧的平均浓度(公斤/米3)
t---时间(分钟)
KLa---氧传递系数(小时-1)
试验中，先测定清水中KLa值，然后投加微生物活性助剂，投加浓度为1毫克/升投加到水中。KLa测定结果见表1。
表1投加微生物活性助剂对水中氧传递系数的影响(试验温度t＝20℃)试验序号微生物活性助剂浓度 (毫克/升) 水中表面张力 (达因/厘米) KLa值 (小时-1) KLa值提高 (％) 1 0 71.7 34.4 2 0 71.5 16.2 3 1 46.0 42.8 24.4 4 1 45.5 20.6 25.6
实施例2
(1)皂荚提取液的制备
取500g皂荚磨碎，加入6000ml水加热至沸腾，保持5小时，冷却后过滤，取清液即得。
(2)微生物改性助剂的制备
按重量克数计其组成为皂荚提取液600，CH3CH2OH50，NH4Cl30，Na2HPO410，KH2PO415，MnSO46，MgSO412，FeCl35，CaCl280
(3)性质试验
从北京燕山石化公司化工污水车间曝气池表面取泡沫500毫升，然后分别投加不同种类和不同浓度的消泡剂，观察消泡效果，其结果见表2。
1#：硅油类消泡剂 2#：大油类消泡剂
3#：煤油类消泡剂 4#：微生物改性助剂
表2不同消泡剂的消泡效果消泡剂种类 泡沫初始高度 投加不同浓度消泡剂后泡沫液面高度(毫米) (毫米) 0.1mg/l 0.2mg/l 0.3mg/l 0.5mg/l 1# 500 100 270 2# 500 300 150 110 3# 500 150 70 4# 500 120 90
实施例3
(1)皂荚提取液的制备
取500g皂荚磨碎，加入2500ml乙醇加热至沸腾，冷凝液回流，保持4小时，冷却后过滤，取清液即得。
(2)微生物改性助剂的制备
按重量克数计其组成为皂荚提取液750，CH3OH30，NH4Cl20，Na2HPO45，KH2PO420，MnSO48，MgCl26，FeCl34，CaCl275
(3)性质试验顶部充满深褐色粘稠状泡沫。在1#曝气柱加入微生物改性助剂0.5毫克/升，2#装置不加微生物改性助剂，试验结果见表3。
表3消泡试验 装置 流量 (ml/h) COD(毫克/升) 运转时间 (天) 备注 进水 出水 去除率％ 1# 144 75.8 52.4 30.8 9 1天后泡沫全部消除 2# 146 75.8 75.4 -0 9 9天后泡沫才消除
实施例4
(1)皂荚提取液的制备
取400g皂荚磨碎，加入8000ml水加热至沸腾，浓缩至4000ml，冷却后过滤，取清液即得。
(2)微生物改性助剂的制备
按重量克数计其组成为皂荚提取液900，葡萄糖50，NH4Cl50，Na2HPO410，KH2PO425，MnSO410，MgSO48，FeCl33，CaCl260
(3)性质试验
用实施例3两套装置进行连续试验，一套投加微生物改性助剂2mg/l，一套不投加，运行一个月后，分别从两套装置取活性污泥进行基质去除速率和自身氧化系数两项指标的测定。测定结果见表4和表5。
表4基质去除速率的测定 时间 (小时) 加(污泥量：0.157gV SS) 不加(污泥量：0.245gV SS) COD (mg/l)基质降解速率(gCOD/gV SS.h) COD (mg/l)基质降解速率(gCOD/gV SS.h)
表4基质去除速率的测定 时间 (小时) 加(污泥量：0.157gV SS) 不加(污泥量：0.245gV SS) COD (mg/l)基质降解速率(gCOD/gV SS.h) COD (mg/l)基质降解速率(gCOD/gV SS.h) 0 1074 1074 1 986 0.56 917 0.64 2.5 828 0.63 683 0.63 5 444 0.80 249 0.67 7.5 132 0.80 161 0.50
表5自身氧化系数的测定 加微生物改性助剂 不加微生物改性助剂 原污泥量(g) 0.6112 0.7596 MLVSS/M LSS(％) 22.1 21.32 振荡48后污泥量(g) 0.3633 0.5711 污泥减量(g) 0.2479 0.1885 挥发污泥减量(g) 0.1931 0.1483 自身氧化系数(d-1) 0.158 0.098
实施例5
(1)皂荚提取液的制备
同实施例1
(2)微生物改性助剂的制备
同实施例1
(3)性质试验
本阶段试验进水来自燕化化工污水车间生化曝气池的混合进水。这组试验进水COD不高，而且因为取来的废水中含有生活污水，放置一段时间后，废水中易降解的有机物已被降解，剩余的COD则为难降解物质。
1#装置投加微生物改性助剂，投加量为1mg/l。
2#装置不投加微生物改性助剂
污泥取自燕化化工污水车间曝气池，分别等量地投入1#、2#装置。对照试验历时26天，第一阶段试验为期11天，曝气池水力停留时间为9小时；第二阶段为期15天，水力停留时间为7小时。各阶段COD去除情况各项指标平均值见表6。
表6实际生产废水对比试验各项指标平均值 项目 第一阶段 第二阶段 1# 2# 1# 2# 试验时间(天) 11 11 15 15 流量(ml/h) 209 199 272 245水力停留时间(hr) 9.0 9.0 7.0 7.0 污泥负荷 (KgCOD/KgVSS.d) 0.21 0.16 0.10 0.07 进水COD(mg/l) 213 213 148 148 出水COD(mg/l) 78 136 58 COD去除率(％) 61.4 36.1 59.3 -0 污泥浓度(g/l) 3.84 4.85 3.7 6.4 污泥灰份(％) 30.3 43.6 33.8 44.0
注：1#装置微生物改性助剂投加量为1毫克/升；2#装置不投加。实施例6(1)皂荚提取液的制备同实施例1(2)微生物改性助剂的制备同实施例1(3)性质试验
在取自燕化化工污水车间均质池进水的废水中配入燕山油，使1#、2#装置的进水油含量在120mg/l，1#、2#装置投加微生物改性助剂及接种污泥情况同实施例3，由于向进水中配入燕山油，进行连续试验有困难，故改为间歇试验，分二阶段进行。第一阶段为同等水力负荷下的对比试验，第二阶段为增大1#装置的负荷试验。对比试验进行9天，试验结果各项指标平均值见表7。
表7同等负荷下，投加与不投加微生物改性助剂对比试验平均值 项目 1#装置 2#装置 进水量(1) 0.85 0.85 进水COD(mg/l) 495.9 423.6 出水COD(mg/l) 241.4 284.0 COD去除总量(mg) 216.3 118.6 COD去除率(％) 51.9 32.5 进水油(mg/l) 129.9 122.7 出水油(mg/l) 7.01 19.92 油去除总量(mg) 103.3 87.3 油去除率(％) 94.63 84.03 污泥沉降比(％) 72 80
较不投加微生物改性助剂的2#装置，将1#装置的进水水量负荷提高了40％，试验结果各项指标平均值见表8。
表8负荷对照试验各项指标平均值 项目 1#装置 2#装置 进水量(l) 1.2 0.85 进水COD(mg/l) 588.7 305.8 出水COD(mg/l) 246.4 230.8 COD去除总量(mg) 406.7 63.3 COD去除率(％) 57.6 23.14 进水油(mg/l) 111.94 32.22 出水油(mg/l) 17.4 15.4 油去除总量(mg) 132.0 14.23 油去除率(％) 86.0 52.4 SV(％) 40.0 81.0
实施例7
(1)皂荚提取液的制备
同实施例2
(2)微生物改性助剂的制备
同实施例2
(3)性质试验
将微生物改性助剂投入正产生泡沫的2#装置，而对1#装置停止加入微生物改性助剂。试验前后装置的运行情况分别见表9和表10。
表9 试验前1#、2#装置情况 装置 微生物改性助剂 进水COD(mg/l) 进水油(mg/l) 运行情况 1# 投加1mg/l 400ˉ500 110ˉ130 正常 2# 不投加 400ˉ500 110ˉ130 有严重泡沫
表10 试验后1#，2#装置情况 装置 微生物改性助剂 进水COD(mg/l) 进水油(mg/l) 运行情况 1# 不投加 350ˉ450 110ˉ130 3天后表面出现泡沫 2# 投加1mg/l 350ˉ450 110ˉ130 1天后泡沫消除