CN101786778A - 生物污泥的减量化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物污泥的减量化方法，向污泥中加入吐温类表面活性剂对剩余污泥进行细胞破壁；表面活性剂添加量为10-500mg/l；加入碱，调节pH值为9～13，温度为10-100℃，处理时间在15-300分钟。本发明提高破壁效果，降低破壁成本，以少量的投入，大大降低污泥溶胞的成本。通过将溶胞后的生物污泥返送到厌氧-缺氧-好氧的除磷脱氮工艺中的厌氧或缺氧池，不仅可以减少污泥产生量，还为除磷脱氮提供了碳源，提高了除磷脱氮效率。

Description

生物污泥的减量化方法
技术领域
本发明涉及一种生物污泥的处理方法，属于水处理领域的生物污泥的减量化方法。
背景技术
随着水体富营养化的不断加剧，许多国家都制定了越来越严格的氮、磷排放标准。但是大部分的污水厂都是在低碳源的环境下运行，并且在碳源过低时采用常规厌氧-缺氧-好氧生物处理工艺常难以满足同时高效脱氮除磷的要求。要进一步提高氮的去除率，需补充碳源。但由于原水固有的性质，处理水量又较大，外加碳源必然会增加成本，因此低碳源原水高效脱氮除磷已成为生污水处理中一个亟待解决的问题。
而生物处理过程中产生大量污泥，传统的污泥处理主要是采用浓缩、脱水和干燥等措施降低污泥的含水率，进而减少污泥容积，以便于后续的污泥运输和处置。这种传统的污泥末端处理技术，不但处理费用昂贵，增加污水处理厂的建设和运行成本，而且无法从根本上减少污泥的干物质量，对后续的污泥最终处置依然带来巨大压力。因此，越来越多的研究开始着眼于从源头上减少剩余污泥产生量。其中对污泥的细胞溶胞后将其中的物质溶解于水中，再由其他的微生物进行分解以达到减量的方法行之有效，例如超声波法，臭氧法等等。但是由于微生物细胞壁的破碎难度大，需要消耗大量的能量，成本高是其难点。因此，开发一种能够提高污泥破壁效果，降低处理成本的生物污泥溶胞的促进方法具有重要意义。进一步将剩余污泥经过细胞溶胞预处理后，返送至传统厌氧-缺氧-好氧生物处理工艺的厌氧或缺氧池，不仅可以解决生活污水碳源不足的的问题，同时也可减免剩余污泥后续处理的设施与费用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高污泥溶胞效果，降低处理成本的生物污泥溶胞的方法，补充进水碳源，提高活性污泥法脱氮除磷效率。该方法具有与其他溶胞方法容易组合，操作管理简单和成本低的特点。
本发明是采用如下技术方案实现的：
本发明一种生物污泥的细胞溶胞方法，向污泥中加入表面活性剂对剩余污泥进行细胞破壁；表面活性剂种类为阴离子型表面活性剂，阳离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂和两型表面活性剂，至少1种或多种协同作用，表面活性剂添加量为10-500mg/l；加入碱调节pH值为9～13，温度为10-100℃，处理时间在15-300分钟。
本发明所述的阳离子表面活性剂包括胺盐，季胺盐和杂环类阳离子表面活性剂；阴离子表面活性剂包括脂肪酸盐，磺酸盐，硫酸酯盐和磷酸酯盐；非离子表面活性剂包括聚乙二醇型表面活性剂，多元醇型表面活性剂，烷基醇酰胺型表面活性剂；两型表面活性剂包括氨基酸型两性表面活性剂，和甜菜碱型两性表面活性剂。
本发明所述的吐温类表面活性剂包括吐温-20，吐温-60和吐温-80。
本发明的方法可以在加入碱和表面活性剂之后对污泥进行超声处理，处理时间为1-30分钟；超声波密度为0.1-15W/cm2。
本发明的方法还可以在加入碱和表面活性剂之前对污泥进行曝气，曝气的时间在15-300分钟，污泥的溶解氧在0.3-4.5mg/l。
本发明的生物污泥溶胞后的溶出物经过生物水解酸化或不经过生物水解酸化而直接添加到厌氧-缺氧-好氧过程的任意组合的除磷脱氮工艺的厌氧池，缺氧池中的一个或者两个单元过程。
为了降低污泥的溶胞成本，提高污泥溶胞效率，在进行溶胞之前或溶胞之后进行曝气处理。
剩余污泥处在没有营养物的状态下，通过碱与表面活性剂耦合作用，使污泥外部的多聚物等得到部分分解，并促进细胞壁破解，加速碱对细胞的作用，溶胞效果明显高于单纯碱作用情况下。且在污泥浓度高的情况下，投加少量的表面活性剂即可达到较高的溶胞效果。为低成本污泥溶胞奠定了基础。
对于除磷脱氮工艺，碳源浓度过低将会对有机物的实际降解产生不可忽视的影响，本发明将溶胞后的污泥经过水解酸化或不经过水解酸化作用而直接添加到厌氧或缺氧池中的任一个生物池中。
本发明的有益效果是，在加碱之前投加表面活性剂，由于表面活性剂具有亲水亲油基团，在污泥絮体表面呈定向排列，从而使水分在絮体表面布满，增大了碱与污泥絮体的接触面积，同时表面活性剂具有乳化和增溶的作用，使污泥表面絮体中的固体有机物溶解于液相中，溶胞效果明显高于单独碱作用下。另外，与超声波耦合，可以进一步提高效果。如在碱和表面活性剂耦合作用之后再超声3分钟所得SCOD与未投加表面活性剂而直接进行超声10分钟所得SCOD值一致。提高破壁效果，降低破壁成本，以少量的投入，大大降低污泥溶胞的成本。通过将溶胞后的生物污泥返送到厌氧-缺氧-好氧的除磷脱氮工艺中的厌氧或缺氧池，不仅可以减少污泥产生量，还为除磷脱氮提供了碳源，提高了除磷脱氮效率。
附图说明
图1：污泥溶胞工艺流程图。
图2：生物污泥的减量化方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
溶胞工艺流程如图1所示，经过曝气处理后的剩余污泥首先升温并投加表面活性剂1，之后进入加碱池2，投加烧碱3，再送入低密度超声装置4，经过溶胞处理的剩余污泥排入污泥酸化池5。
生物污泥的减量化方法的工艺流程如图2所示，废水依次进入厌氧池6，缺氧池7，好氧池8，在池8中通入空气9，分解完有机物后的泥水混合液一部分作为内回流污泥10返回至缺氧池7，另一部分泥水混合液进入最终沉淀池11，泥水分离后排出处理水12，沉淀污泥的一部分作为回流污泥13返送至废水厌氧池6，另一部分污泥送入污泥曝气池14，在通入的空气9的作用下，进行污泥改质处理，然后送入污泥溶胞装置15，溶胞后送入污泥酸化池5，最后返送回厌氧池6。
实施例1
最终沉淀池排除的剩余污泥，加热至温度为100℃，先投加非离子型表面活性剂TW-80，投加量为10mg/l，放置30分钟，再加入Ca(OH)2液体调节pH值为9，在100℃下恒定保持15分钟，经过上述处理后测得污泥SCOD/TCOD值为0.94，接近完全破壁。
实施例2
最终沉淀池排除的剩余污泥，投加阴离子型表面活性剂十二烷基苯酸钠，投加量为500mg/l，放置15分钟，再加入KOH液体调节pH值为10，送入超声波反应器在1.34W/cm2的声能密度下进行3分钟的污泥破壁。破壁完成后所得SCOD值为3126mg/L，而在PH值为10，但未投加表面活性剂情况下，超声10分钟所得SCOD值为3216mg/L，二者基本保持相同。在达到相同溶胞效果下，超声耗资较大，且产生噪声污染，而投加表面活性剂比较经济与方便。
实施例3
将最终沉淀池排出的污泥送入污泥预处理池进行曝气，控制溶解氧在4.5mg/l左右，曝气15分钟。然后投加阳离子型表面活性剂苯扎氯铵，投加量为200mg/l，放置时间为30分钟，之后再加入NaOH液体调节pH值为11。结果与不曝气的系统相比，破壁效果相同的情况下，碱的用量降低了35％，降低了运行成本。
实施例4
工艺过程和操作条件与实施例1相同，所不同的是污泥破壁后送入生物水解罐进行水解，之后将其送入A/A/O工艺的厌氧池中，补充碳源，解决了生活污水生物处理碳源不足的问题。
实施例5
最终沉淀池排除的剩余污泥，将最终沉淀池排出的污泥送入污泥预处理池进行曝气，控制溶解氧在2.0mg/l左右，曝气2小时。之后投加两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱BS-12，投加量为150mg/l，放置30分钟，再加入NaOH液体调节pH值为13，在温度为10℃下作用5小时。破壁完成后将其送入A/O脱氮除磷工艺的缺氧池中。结果与不投加表面活性剂的系统相比，其他作用条件相同的情况下，SCOD增加了43.5％，提高了进水碳源。
实施例6
将最终沉淀池排出的污泥加热至温度为25℃，投加非离子型表面活性剂TW-20和阴离子表面活性剂甘胆酸钠，投加量各为50mg/l，放置时间为30分钟，之后再加入Ca(OH)2液体调节pH值为12，送入超声波反应器在1.34W/cm2的声能密度下进行10分钟的污泥破壁。破壁完成后将其送入倒置A2O脱氮除磷工艺的厌氧池和缺氧池中。
实施例7
将最终沉淀池排出的污泥送入污泥预处理池进行曝气，控制溶解氧在0.3mg/l左右，曝气5小时。之后投加非离子型表面活性剂TW-60，投加量为100mg/l，放置时间为20分钟，之后再加入KOH液体调节pH值为11.5，放置半小时后继续投加非离子型表面活性剂TW-20，投加量为100mg/l，之后送入超声波反应器在0.1W/cm2的声能密度下进行30分钟的污泥破壁。破壁完成后将其送入UCT脱氮除磷工艺的厌氧池中。
实施例8
工艺过程和操作条件与实施例5相同，所不同的是污泥破壁后将其送入生物水解罐进行水解，之后将其送入同步硝化/反硝化脱氮除磷工艺的反硝化池中，补充碳源，解决了生活污水生物处理碳源不足的问题。
实施例9
工艺过程和操作条件与实施例6相同，所不同的是污泥破壁后将其送入生物水解罐进行水解，之后将其送入短程硝化-厌氧氨氧化工艺的厌氧池中，补充碳源，解决了生活污水生物处理碳源不足的问题。

Claims (5)

1.一种生物污泥的细胞溶胞方法，其特征是向污泥中加入阴离子型、阳离子型、两型表面活性剂或非离子型表面活性剂对剩余污泥进行细胞破壁，至少1种或多种协同作用；表面活性剂添加量为10-500mg/l；加入碱调节pH值为9～13，温度为10-100℃，处理时间在15-300分钟。
2.如权利要求1所述的生物污泥的细胞溶胞方法，其特征是所述的表面活性剂为吐温类。
3.如权利要求1所述的生物污泥的细胞溶胞方法，其特征是在加入碱和表面活性剂之后对污泥进行超声处理，处理时间为1-30分钟；超声波密度为0.1-15W/cm2。
4.如权利要求1所述的生物污泥的细胞溶胞方法，其特征是在加入碱和表面活性剂之前对污泥进行曝气，曝气的时间在15-300分钟，污泥的溶解氧在0.3-4.5mg/l。
5.如权利要求1～4所述的任意一项生物污泥的细胞溶胞方法，其特征是生物污泥溶胞后的溶出物经过生物水解酸化或不经过生物水解酸化而直接添加到厌氧-缺氧-好氧过程的任意组合的除磷脱氮工艺的厌氧池，缺氧池中的一个或者两个单元过程。
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