菌种驯化

工程的调试、运行与管理 第一节 菌种驯育与启动 一、厌氧培菌与启动 1．选取菌种（污泥）

用于厌氧发酵罐启动的厌氧活性污泥叫接种物。沼气发酵过程是多种类微生物共同作用的结果，要注意接种物的产甲烷活性，因为产酸菌繁殖快，而产甲烷菌繁殖很慢，如果接种物中产甲烷菌（活性污泥）数量太少，常常因为在启动过程中酸化与甲烷化速度的过分不平衡而导致启动的失败。

在确定系统运行温度后，要选择同类工程的活性污泥做接种物（菌种）。是否是相同的菌种，或富集菌种的多少，决定系统启动速度的快慢。由于各地具体条件差异，监测手段不同，启动时的操作方式也不会是一个模式，只能是类似。 条件具备的地方，处理同类废水，接种同类污泥，以保持厌氧微生物生态环境的一致。当地不具备这样的条件，需要在驯化上下工夫，启动的时间要长些，速度会慢些。厌氧发酵罐排出的活性污泥和污水沟底正在发泡的活性污泥，都可作为选取接种物的对象。接种量约占发酵容积的1/10~1/3，接种量越多，启动速度越快，在此基础上逐渐富集。 2．菌种的驯化与富集

菌种的驯化富集可在新建的发酵罐内进行，也可在其他的容器内进行。取来的厌氧活性污泥（菌种）越多越好，再加入适量的处理原料（数量小于菌种数量的10%份额）。菌种和原料的混合液在装置内作好保温，再逐渐升温（如果是中温或高温运行，要逐渐升温到35~54℃），并调节pH在6.8~7.2范围。每隔1~2天加入新料液一次，数量仍为装置内料液的5%~10%份额，以此继续下去。驯化富集过程，是为厌氧发酵创造必要的条件，首要条件是适宜的温度和pH，每次加入新料液的多少也是由驯化富集起来的菌种液pH的高低所确定。 3．沼气发酵启动

沼气发酵的启动是指从投入接种物和原料开始，经过驯化和培养，使发酵罐中厌氧活性污泥的数量和活性逐步增加，直至发酵罐的运行达到设计要求的全过程。这个过程所经历的时间成为启动期。沼气发酵罐的启动一般需要较长时间，若能取得大量活性污泥作为接种物，在启动开始时投入发酵罐中，可缩短启动期。 把富集的菌种投入到发酵罐内，对于较小容器的发酵罐，菌种量约占总容积的1/3；较大容积的发酵罐，富集的菌种可以适当小于容积的1/3。然后按正常运行状态封闭发酵罐，接通全系统，使富集的菌种逐步升温到系统的运行温度。中温运行的系统，升温到35℃±1℃；高温运行的系统，升温到54℃±1℃。目前，对菌种升温速度持有不同观点，一种观点是采用间断升温办法，每次升温2~3℃，接着稳定2~3天，然后重复进行，直至升温至35℃或54℃。另一种观点是主张快速升温，每小时升温1℃。

在启动运行时，要装备监测手段，特别是对食品工业废水，要求达到排放标准。简单的做法是控制好发酵料液的温度和pH在最佳范围之内。有条件应以监视挥发酸含量代替监控pH，还应监测排出液的COD含量、去除率及沼气发酵罐的消化负荷。启动运行阶段COD去除率要适当放宽，以满足最佳pH要求。 无论是哪种类型的发酵装置，其启动方式都是将接种物和首批料液投入发酵罐后，停止进料若干天。在料液处于静态下，使接种污泥暂时聚集和生长，或者附着于填料表面。待大部分有机物被分解去除时，即产气高峰过后，料液的pH在

7.0以上，或产气中甲烷含量在50%以上或COD去除率达到80%左右时，再进行连续投料或半连续投料运行。

每次进料要在预处理阶段升温到高出系统运行温度3~5℃，并使新料液pH调节到6.5~7范围内，每次进料量是发酵罐内料液的5%~10%，进料量的多少，由发酵罐内的料液pH高低来确定。每隔1~2天进料一次，直至发酵罐内的料液向外溢流，这为该系统启动的第一阶段。此后，逐渐缩短每次进料间隔，逐渐增加进料量，直至通过实践得出每天的最大进料量，并能满足发酵罐正常运行。如果是达标排放的环保工程，还要满足COD去除率的指标，同时也可以得出发酵罐的最大消化负荷，也就是每天每立方米发酵容积能消化多少千克COD，用kgCOD/（m3?d）表示。

在启动过程中，最常见的障碍是负荷过高所引起的发酵液有机酸含量上升、pH降低；这会引起污泥沉降性能差而严重流失。排除的方法为：首先应停止进料，待pH恢复正常后，再以较低负荷开始进料。当发现pH已经降至5.5以下，需要添加石灰水、碳酸钠、碳酸氢钠等碱性物质进行中和。同时也可排出部分发酵液，再加入一些接种物，以起到稀释、补充缓冲物质和增加活性污泥的作用。 4．UASB启动和颗粒污泥

UASB的启动最大困难时获得大量性能良好的厌氧活性污泥。最好的办法是从现有的厌氧处理设备中取出大量污泥投入消化器进行启动，如有处理相同废水的污泥则效果更好。

启动时应注意，最初污泥负荷应低于0.1~0.2kgCOD/（kgVSS?d），根据挥发酸数值，再逐步提高负荷。

在UASB内虽设有三相分离器，但出水中仍带有一定数量污泥，特别是在工艺控制不当时，常会造成大量跑泥。在正常运行时，少量活性污泥会因进水中的悬浮固体或气泡的夹带而随水冲出。污泥过满，也会使出水中污泥增多，这时应及时排放剩余污泥。在冲击负荷的条件下，可能导致污泥过度膨胀，也可大量流失污泥。

UASB的成功运行，使得消化器内形成了一种主要由厌氧消化细菌和胞外多聚物构成的微生态颗粒，人们称它为颗粒污泥。颗粒污泥的形成是厌氧消化过程的一个新发现，它实际上是沼气发酵微生物的天然固定化颗粒。在每个成熟的污泥颗粒内生活着厌氧消化生态系所必须的各种微生物类群，胞外多聚物填充于细菌之间并包围于颗粒表面，使每个污泥颗粒成为一个独立的渗透性实体。各种营养物质经过胞外酶水解后，通过渗透作用进入颗粒内供厌氧消化细菌生长繁殖，细菌之间按其食物链关系将其代谢产物互相传递，并将其终产物通过渗透作用从颗粒中排出。这样，颗粒中的每个细菌都成了这个微生态系的一员，它们与外界环境的接触都通过这个系统进行。因而对每个细菌来说，生活条件都相对稳定，使颗粒污泥对环境条件的变化具有更大的适应性。

颗粒污泥的形状大小不一，直径在0.2~5mm之间，但成熟的颗粒污泥直径多在2~3mm之间，形状多为近球形。 二、好氧活性污泥驯育与启动 1．培菌

在活性污泥的培养与驯育期间，必须满足微生物生命活动所需的各种条件，而且要求尽量理想化。一是保证足够的溶解氧和保持营养平衡，对于缺乏某些营养物质的工业废水，要适量投加一些营养物质。二是水温、pH值要尽量在最适范围内，且没有大的波动。三是有机负荷要由低而高、循序渐进。培养期间，每隔8

小时要对混合液的污泥浓度、污泥指数、溶解氧含量等进行分析化验，同时还要检测进出水的BOD、COD及SS等指标，根据检测结果及时加以调整。

（1）间歇培养法 间歇培养法是将污水注满曝气池，然后停止进水，开始闷曝（只曝气而不进水）。闷曝2~3天后，停止曝气，静止1~1.5小时，然后再进入部分新鲜污水，水量约为曝气池容积的1/5即可。以后循环进行闷曝、静止沉淀、进水三个过程，但每次进水量应比上次有所增加，而每次闷曝的时间应比上次有所减少，即增加进水的次数。

当污水的温度在15~20℃时，采用这种方法经过15天左右，就可使曝气池中的污泥浓度超过1g/L以上，混合液的污泥沉降比（SV）达到15%~20%。此时停止闷曝，连续进水连续曝气，并开始回流污泥。最初回流比应当小些，可以控制在25%左右，随着污泥浓度的增高，逐渐将回流比提高到设计值。

（2）连续培养法 连续培养法是使污水直接通过活性污泥系统的曝气池和二沉池，连续进水和出水；二沉池不排放剩余污泥，全部回流曝气池，直到混合液的污泥浓度达到设计值为止的办法。具体做法有以下三种。

a．低负荷连续培养：将曝气池注满污水后，停止进水，闷曝1~2天。然后连续进水连续曝气，进水量控制在设计水量的1/2或更低，不排泥也不回流。等曝气池形成污泥絮体后，开始以低回流比（25%左右）回流污泥。当混合液污泥浓度超过1g/L后，开始以设计回流比回流污泥。当混合液的污泥浓度接近设计值时，可根据具体情况适量排放剩余污泥。

b．高负荷连续培养：将曝气池注满污水后，停止进水，闷曝1~2天。然后按设计流量连续进水连续曝气，等曝气池形成污泥絮体后，开始以低回流比（25%左右）回流污泥。当混合液的污泥浓度接近设计值时，可再根据具体情况适量排放剩余污泥。

c．接种培养：将曝气池注满污水后，投入大量其他污水处理厂的正常污泥（最好是没有经过消化的新鲜脱水剩余污泥），再按高负荷连续培养法培养。接种培养能力大大缩短污泥培养时间，但大型处理厂需要的接种量非常大，运输大量污泥往往不太现实，所以此法一般只适用于规模较小的污水处理厂。当污水处理厂改建或扩建时，利用旧曝气污泥为新曝气池提供接种污泥，是常用的做法。当新建污水处理厂有多个系列的曝气池、附近又没有污水处理厂可以提供接种污泥时，可以先在一个系列利用上述方法成功培养污泥后，再向其他系列曝气池提供接种污泥，从而缩短全场的培养时间和降低培养的能耗。 2．活性污泥的驯化

活性污泥的驯化通常是针对含有有毒或难降解的有机工业废水而言。一般是预先利用生活污水或粪便水培养活性污泥，再用待处理的污水驯化，使活性污泥适应所处理污水的特点。经过长期驯化的活性污泥甚至有可能氧化分解一些有毒有机物，甚至将其变成微生物的营养物质。 驯化的方法可分为异步法和同步法两种，两种驯化法的结果都是全部接纳工业废水。

a．异步驯化法是用生活污水或粪便水将活性污泥培养成熟后，再逐步增加工业废水在混合液中的比例。每变化一次配比，污泥浓度和处理效果的下降不应超过10%，并且经过7~10天运行后，能恢复到最佳值。

b．同步驯化法是用生活污水或粪便水培养活性污泥的同时，就开始投加少量的工业废水，随后逐渐提高工业废水在混合液中的比例。

对生化性好、有毒成分较少、营养也比较全面的工业废水，可以使用同步驯化法同时进行污泥的培养和驯化。否则，必须使用异步驯化法将培养和驯化完全分开。 第二节 工程厌氧-好氧系统的运行和管理 一、厌氧消化系统的运行管理

启动后，厌氧消化系统管理的基本要求，在于通过控制各项工艺条件，使厌氧装置稳定运行。只有稳定运行的消化器才会有高的运行效果。不稳定情况的出现，常常由于操作人员在控制上的疏忽，如进料量过多或过少，温度骤然升高或下降等；或因控制条件以外的原因，如停电、停水、进水浓度大幅度波动，进水中混入强酸、强碱、农药、抗菌素等有毒物质。因此，除日常运行坚持正确控制各种运行条件外，还要随时注意消化器内酸化和甲烷化的平衡，及早发现出现的问题，并迅速予以纠正。 1.酸化和甲烷化的平衡 酸化和甲烷化的失调，主要是因为酸化细菌的繁殖速度远远高于甲烷化细菌的繁殖速度。失调的具体表现是：发酵液挥发酸浓度升高，pH下降；沼气产量明显减少，沼气中的CO2含量升高，CH4含量下降；出水COD浓度升高，悬浮固体沉降性能下降。上述三个方面如能经常检查，均可较早发现不平衡现象的出现。经验表明，测定有机酸的组成，可以预报可能发生的事故。如果有机酸不断上升，就预示着设备超负荷，这就应该采取相应措施，如果控制有机负荷后，短期内消化作用恢复正常，说明不平衡主要由超负荷所引起。如果控制并调节pH后，消化作用仍不正常，则应检查进料中是否含有有毒物质。 2.污泥浓度的调节

厌氧消化器内保持足够的污泥量，是保证消化器运行效率的基础，但经长时间运行后，污泥持留量过度时，不仅无助于提高厌氧消化效率，相反会因为污泥沉积使有效容积缩小而降低效率。或者因易于堵塞而影响正常运行，或者因短路使污泥与原料混合情况变差，使出水中带有大量污泥。因此，当消化器运行至一定时间后就应及时、适量地排泥，使污泥沉降的上平面保持在溢流出水口下0.5~1.0m的位置，这样既可保证水力运行的畅通，又可使悬浮污泥有沉降的空间。 排泥的方法多从底部排泥管排出，由于无活性的沉渣和少量泥砂沉淀于消化器底部，长期堆积占据消化器空间而无功效，应经常将其排出。一般每隔3~5天排放一次，每次排放量应视污泥在消化器内积累高度而定。如果长期不排除沉淀污泥，会使排泥管堵塞，特别是在进行薯干酒精废液沼气发酵时，一旦泥砂沉积造成排泥管堵塞，再想排泥十分困难。启动阶段，沼气池内污泥量不足时，排出的污泥经沉砂后可回流入沼气池内。 3.搅拌的控制

搅拌的目的主要是为了增加微生物与原料的接触，在厌氧消化器内，由于进料的冲击及所产生沼气的逸出形成一些搅拌作用。因此，在厌氧消化过程中一般不需连续搅拌，在升流式消化期内一些沉降性能良好的原料，则不需要搅拌，一些易悬浮生成结壳的原料需每天定时搅拌几次打破结壳，并使浮渣逐渐分解而沉降。 UASB不需要搅拌，USR如无浮渣结壳现象也不需要搅拌，一些常规消化器一般不需要连续搅拌，特别是在出料时应尽量使发酵原料保持自然沉降状态，这样可以延长SRT和MRT因而获得较高的消化率。 4.停运与再启动

因检修或季节性生产等原因，厌氧发酵装置可能会有一段时间停运，这种停运对厌氧消化性能的保持并无大影响。因而在停运条件下，厌氧污泥的活性可以保持一年或更长的时间。

在停运期内，应使消化器内发酵液的温度保持在4~20℃。据观察，在此温度范围内保存的污泥，重新启动时经3~7天就可恢复到原有的性能；如果在3℃以下恢复的时间就会延长到7~10天，倘若在接近冰点的温度下保存污泥，则会使污泥性能受到影响，待消化器在启动时，就不能在短期内恢复到原有的效能。 此外，在停运期间，还应设法使出料口及导气管等保持封闭，以维持消化期内的厌氧状态。

停运后的消化器再启动时，一般只需恢复消化器的运行温度，并根据运行状态逐步提高负荷，则在较短时间内就能达到停运前的效能水平。 二、维修与安全

大型沼气工程及所有附属机械设备、计量仪表和电器除临时维修外，都应当分别有维修周期。按规定周期进行大修，不应当等到出现故障或设备损坏再突击修理。 大型沼气工程每隔3~5年有计划地检修一次，事先应做好存放厌氧活性污泥的准备，以便检修后及时将污泥泵回沼气池内，可缩短大修后再启动的时间。大修时应将污泥、浮渣、沉渣和底部泥砂清扫干净，进行防腐、防渗、防漏处理，最后按沼气池试用验收合格后，才能重新装入污泥继续进行。 检修进入应特别注意安全：

①检修人员进池前，必须打开消化器的所有孔口，用鼓风机连续吹入新鲜空气8h以上，测定池内空气中的甲烷、H2S、CO2和O2含量合格后方可进入。也可用动物实验，确保操作人员的安全。

②检修人员进池应戴防毒面具、戴好安全帽、系好安全带及安全绳，池外必须保护，整个检修期间不得停止鼓风。

③池内所有照明用具和电动工具必须防爆。如需明火作业，必须符合公安部门的要求，同时要有应急措施。

④有条件时，应当配备有毒有害气体及可燃气体监测器，以保证人身绝对安全。上述有关沼气池的运行管理及检修、安全制度等规定，还需要在实际工作中不断总结、完善。

第三节 工程主要装置的运行管理、维护保养和安全操作 一、沉砂池 1.运行管理

①除砂设备应连续运行

②排除的沉砂不得露天存放，应及时外运，并采取卫生处置措施。 2.维护管理

①寒冷地区应采取防冻措施。 ②沉砂池每月应清池检修一次。 3.安全操作

在工作台上捞浮渣应注意防滑。 二、固液分离机（立式分离机） 1.运行管理

①仔细阅读设备安装、使用说明书，按设备使用说明书进行调整、操作、保养。 ②固液分离机带负荷运行前，应空载试车。

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