CN109942079A - 一种好氧颗粒污泥快速制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种好氧颗粒污泥的快速制备方法，将污泥依次经脱水、螺旋输送挤压切块成型和球形造粒制得好氧颗粒污泥，所制造的好氧颗粒污泥可以投入曝气池内使用做接种污泥，配套使用于适宜培养好氧颗粒污泥的反应器中。与现有技术相比，本发明所制备的好氧颗粒污泥具有加工成本低、出料快、好氧颗粒污泥活性高以及颗粒性强等优点。

Description

一种好氧颗粒污泥快速制备方法

技术领域

本发明涉及环境工程及水处理工程领域，具体涉及一种污泥脱水后球形造粒用做好氧颗粒污泥的方法。

背景技术

随着经济和社会的快速发展，人多地少的局面越发严重，污水处理亟需占地少、能耗低、高效的工艺。传统的活性污泥法由于能耗高、占地大、产生剩余污泥多，在某种程度上限制和影响了其在污水处理中的应用。好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)是大量细菌和原后生动物等在好氧条件下，通过自凝聚作用而相互粘结、缠绕形成的高活性致密体、沉降性良好、生物量高且多菌群的生物聚集体。自1991年Mishma和Nakamura首次在好氧升流式污泥床反应器(Aerobic Upflow Sludge Blanket,AUSB)中培养出AGS，关于AGS的形成和应用的案例不断被报道，AGS技术具有剩余污泥排放量少，可在高容积负荷下降解高浓度有机废水，占地小，能实现同步硝化反硝化等特点，因而备受关注。

污水处理厂产生的剩余污泥，一般含有大量的有机物、丰富的氮、磷、钾和微量元素，可以有效利用；但也含有有害化学物质、细菌、微生物、寄生虫及重金属等，处理不当，排放后会对环境造成严重的危害。污泥处理处置方式主要有填埋法、焚烧、土地利用、建筑材料利用等，但处理处置费用很高，污泥减量及资源化利用技术是解决剩余污泥问题的重要途径。

启动时间长是制约AGS系统应用的首要问题。AGS的培养多是以絮状污泥为接种污泥，也有厌氧颗粒污泥和破裂的AGS为接种污泥来培养驯化的，或是絮状污泥和成熟AGS按一定比例混合为接种污泥。促进污泥颗粒化的方法主要是投加惰性载体、絮凝剂等。

Tao J等的研究结果表明，颗粒活性炭(GAC)可以促进AGS颗粒化进程，同时实现脱氮除磷。GAC对成熟颗粒的细菌组成没有影响，说明GAC不是通过改变细菌结构来加速污泥颗粒化，而是通过提供晶核的方式来加速颗粒化。

Liu Y等研究了投加聚合氯化铝(PAC)对AGS破碎后加速恢复的作用。序批式反应器(SBR)中投加PAC使得污泥胞外聚合物(EPS)中蛋白质含量更高，降低了污泥表面的负电荷，PAC电中和架桥作用也改善了污泥的表面性质，恢复形成的颗粒尺寸更大，结构更紧凑，化学混凝后污染物的去除性能也有所改善，化学需氧量(COD)和氨氮去除率分别达95％和75％。

易诚等分别在SBR和搅拌-序批式活性污泥反应器(WSBR)中加入絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)培养AGS，研究显示，在WSBR中形成的絮凝颗粒细菌结构更紧密，杆菌占主要优势，而SBR中形成的颗粒含大量丝状菌，丝状菌为骨架结构，杆菌和球菌附着其上。

Liu J等以污水厂活性污泥为接种污泥，采用SBR处理养猪废水时，由于废水中含高浓度的Ca²⁺和Fe³⁺，3天即获得了粒径为0.2mm的AGS，18天后污泥有很好的沉降性能，污泥体积指数SVI＝20.3mL/g。Ca²⁺和Fe³⁺加速了AGS的形成。

以脱水污泥为种泥的研究还很少，国外未见报道。王良杰等将污水处理站脱水污泥泥饼(含水率81％)经筛网(孔径1.5mm)切割造粒后用做接种污泥，明显提高了好氧污泥颗粒化速度。研究表明：在第20d，接种造粒污泥的R2中90％以上的污泥粒径即大于0.2mm，而接种絮状污泥的R1中只有26.7％。脱水过程未对污泥活性造成明显影响，培养期间两者COD去除率均大于90％，培养后期R2中总氮的去除率约70％，明显优于R1的55％。

姚源等利用城市污水厂干化污泥接种，以进料负荷的交替变化作为调控措施，成功在反应器中实现好氧污泥颗粒化。在实际工程运行过程中，第13天出现污泥颗粒化，污泥平均粒径0.499mm；第40天好氧污泥已经完全颗粒化，AGS的平均粒径1.336mm。

利用活性污泥为接种，好氧颗粒污泥的培养时间一般需要40-60天以上，限制了好氧颗粒污泥技术的实际应用。运行成本的增加，且启动过程中出水水质往往无法达标；一些通过投加凝结核或絮状剂等加速污泥颗粒化进程的办法，一方面增加了运行成本，另一方面，效果也不是特别理想。而上述以脱水污泥或干化污泥为接种污泥，未进行球形造粒而形状不规则，因水力剪切等作用颗粒仍易破碎或解体。本案是针对现有好氧颗粒污泥造粒和工艺的不足，本发明将采用剩余活性污泥脱水球形造粒为AGS反应器种泥。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产工艺简单，使用方法简单，适合大规模的污水处理厂使用的好氧颗粒污泥及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种好氧颗粒污泥快速制备方法，该方法为，将污泥依次经脱水、螺旋输送挤压切块成型和球形造粒制得好氧颗粒污。

进一步地，所述的污泥为好氧活性污泥或剩余活性污泥，其中污泥的MLVSS/MLSS>0.65，且不可混入初沉池或三沉池等排放的含絮凝剂较多的物化污泥，以保证脱水污泥中微生物数量和种类的多样性。

进一步地，所述的脱水使污泥含水率降低为70-80％，脱水方法包括带式脱水、板框压滤或离心脱水。

进一步地，所述的污泥脱水前加入调理剂对污泥进行调理，调理剂的加入量为污泥干固物质量的0.15-0.3％，调理方式为机械搅拌10～20分钟。

进一步地，所述的调理剂为阳离子型、阴离子型或非离子型聚丙烯酰胺的一种。

进一步地，所述的污泥脱水前还可掺入木质纤维素，木质纤维素为粉碎后粒径小于0.5mm的木质纤维素，其掺入量为污泥干固物质量的15-30％。

进一步地，所述的木质纤维素包括蔗渣、木屑或秸秆的一种或几种。

进一步地，所述的螺旋输送挤压切块成型是通过成型机实现，成型机包括输料筒、螺旋输送挤压轴、电机、筛板、电动切片机和出料盘，所述的螺旋输送挤压轴置于输料筒内部，电机驱动螺旋输送挤压轴连续转动，将污泥从筛板中挤出，再通过电动切片机切块后得到圆柱状污泥颗粒。

进一步地，所述的螺旋输送挤压轴表面上配套装有输送绞龙；所述的电机的输出端通过链条与螺旋输送挤压轴连接；成型机出料口的孔径可以通过使用不同预制孔径的筛板来调整，所述的筛板的孔径为0.5-5mm，数量一般为10-15个；所述的成型机出料口下方安装有出料盘。

进一步地，所述的球形造粒是将螺旋输送挤压切块成型得到的圆柱状污泥颗粒送入球形造粒机的旋转滚筒，经5-15min造粒后，即得好氧颗粒污泥产品，待球形颗粒的大小和紧密度达到要求时，停车、出料。

进一步地，所制造的好氧颗粒污泥可以投入曝气池内使用做接种污泥，配套使用于适宜培养好氧颗粒污泥的反应器中；过程要尽可能迅速，以免颗粒污泥破碎或污泥细菌活性降低。

进一步地，所述的颗粒污泥干湿度需要调整时，可以打开喷水头阀门，对污泥进行加湿，加湿程度与紧密度和盘转速有关。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明是区别于其它现有的好氧污泥造粒方法，含污泥脱水、螺旋输送挤压切块成型和球形造粒等单元，造粒方法可以完全机械自动化生产，便于产业化应用，其加工成本低、出料快、好氧颗粒污泥活性高，生产出的球形颗粒污泥可直接用做好氧颗粒污泥种泥。

(2)本发明的所选取的污泥MLVSS/MLSS需大于0.65，且不可混入初沉池或三沉池等排放的含絮凝剂较多的物化污泥，以保证脱水污泥中微生物数量和种类的多样性；经机械压滤后，污泥含水率降低为70-80％，不会破坏活性污泥内的结合水，减少加工成本和保持了污泥活性。

(3)污泥脱水前，可适当掺入粉碎后的木质纤维素，如蔗渣、木屑、秸秆等。纤维素为可生化降解成分，降解后颗粒污泥内的气孔通道有利于氧气的进入，以提高污泥内部孔隙率及提高氧气传质效率，提高污泥活性。

(4)本发明是区别于其它现有的好氧污泥造粒方法，本发明加工出的圆柱状污泥颗粒进入球形造粒机的旋转滚筒，经5-15min造粒后才可成为球形好氧颗粒污泥。球形污泥由于受力更均匀及可以承受更大的表面张力，在曝气池内可以承受更强的高压水冲、曝气冲刷、污泥间碰撞切割等，相对于不规则形状的颗粒污泥会更易于保持颗粒污泥形状。

(5)本发明是区别于其它现有的好氧污泥造粒方法，球形颗粒污泥干湿度可方便调整。打开喷水头阀门，对污泥进行加湿，调整造粒盘转速等可以控制颗粒的湿度与紧密度。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种好氧颗粒污泥快速制备方法，包括以下步骤：

(1)污泥脱水：取50kg污水厂二沉池排放的剩余污泥，MLVSS/MLSS＝0.75，加入污泥干固物质量的0.3％的调理剂阳离子聚丙烯酰胺，机械搅拌20分钟，得到调理污泥；掺入粉碎后粒径需小于0.5mm的木质纤维素蔗渣，进行充分混合，掺入量为污泥干固物质量的30％；经机械压滤后，污泥含水率降低为70％；

(2)螺旋输送挤压切块成型：通过螺旋输送挤压轴的连续转动，将脱水后的污泥从孔径为5mm的筛板中挤出，电动切片机切块后得到圆柱状污泥颗粒，落在出料口下面的出料盘里；

(3)球形造粒：圆柱状污泥颗粒落入出料盘后，进入球形造粒机的旋转滚筒。圆柱状污泥颗粒在滚筒内经15min造粒后，制造出粒径为5mm的好氧颗粒污泥，可直接用做好氧颗粒污泥反应器接种污泥。

实施例2

一种好氧颗粒污泥快速制备方法，包括以下步骤：

(1)污泥脱水：取50kg污水厂二沉池排放的剩余污泥，MLVSS/MLSS＝0.68，加入污泥干固物质量的0.15％的调理剂阳离子聚丙烯酰胺，搅拌15min，得到调理污泥；再加入干污泥质量20％的秸秆，然后进行脱水，经机械压滤后，污泥含水率降低为80％；

(2)螺旋输送挤压切块成型：通过螺旋输送挤压轴的连续转动，将脱水后的污泥从孔径为3mm的筛板中挤出，电动切片机切块后得到圆柱状污泥颗粒，落在出料口下面的出料盘里；

(3)球形造粒：圆柱状污泥颗粒落入出料盘后，进入球形造粒机的旋转滚筒。圆柱状污泥颗粒在滚筒内经10min造粒后，制造出粒径为3mm的好氧颗粒污泥，可直接用做好氧颗粒污泥反应器接种污泥。

实施例3

(1)污泥脱水：取50kg污水厂二沉池排放的剩余污泥，MLVSS/MLSS＝0.70，加入干污泥质量0.2％的非离子型聚丙烯酰胺，搅拌10min，得到调理污泥；再加入污泥干固物质量的25％的木屑，然后进行脱水，经机械压滤后，污泥含水率降低为75％；

(2)螺旋输送挤压切块成型：通过螺旋输送挤压轴的连续转动，将脱水后的污泥从孔径为4mm的筛板中挤出，电动切片机切块后得到圆柱状污泥颗粒，落在出料口下面的出料盘里；

(3)球形造粒：圆柱状污泥颗粒落入出料盘后，进入球形造粒机的旋转滚筒。圆柱状污泥颗粒在滚筒内经5min造粒后，制造出粒径为4mm的好氧颗粒污泥，可直接用做好氧颗粒污泥反应器接种污泥。

实施例4

(1)污泥脱水：取50kg污水厂二沉池排放的剩余污泥，MLVSS/MLSS＝0.72，加入污泥干固物质量的0.3％的非离子型聚丙烯酰胺，搅拌20min，得到调理污泥；然后进行脱水，经机械压滤后，污泥含水率降低为80％；

(2)螺旋输送挤压切块成型：通过螺旋输送挤压轴的连续转动，将脱水后的污泥从孔径为3.5mm的筛板中挤出，电动切片机切块后得到圆柱状污泥颗粒，落在出料口下面的出料盘里；

(3)球形造粒：圆柱状污泥颗粒落入出料盘后，进入球形造粒机的旋转滚筒。圆柱状污泥颗粒在滚筒内经10min造粒后，制造出粒径为3.5mm的好氧颗粒污泥，可直接用做好氧颗粒污泥反应器接种污泥。

Claims (10)

1.一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，将污泥依次经脱水、螺旋输送挤压切块成型和球形造粒制得好氧颗粒污泥。

2.根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的污泥为好氧活性污泥或剩余活性污泥，其中污泥的MLVSS/MLSS>0.65。

3.根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的脱水使污泥含水率降低为70-80％，脱水方法包括带式脱水、板框压滤或离心脱水。

4.根据权利要求1或3所述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的污泥脱水前加入调理剂对污泥进行调理，调理剂的加入量为污泥干固物质量的0.15-0.3％，调理方式为机械搅拌10～20分钟。

5.根据权利要求4述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的调理剂为阳离子型、阴离子型或非离子型聚丙烯酰胺的一种。

6.根据权利要求1或3所述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的污泥脱水前还可掺入木质纤维素，木质纤维素为粉碎后粒径小于0.5mm的木质纤维素，其掺入量为污泥干固物质量的15-30％。

7.据权利要求6述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的木质纤维素包括蔗渣、木屑或秸秆的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的螺旋输送挤压切块成型是通过成型机实现，成型机包括输料筒、螺旋输送挤压轴、电机、筛板、电动切片机和出料盘，所述的螺旋输送挤压轴置于输料筒内部，电机驱动螺旋输送挤压轴连续转动，将污泥从筛板中挤出，再通过电动切片机切块后得到圆柱状污泥颗粒。

9.根据权利要求8所述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的螺旋输送挤压轴表面上配套装有输送绞龙；所述的电机的输出端通过链条与螺旋输送挤压轴连接；所述的筛板的孔径为0.5-5mm；所述的成型机出料口下方安装有出料盘。

10.根据权利要求1所述的一种好氧颗粒污泥快速制备方法，其特征在于，所述的球形造粒是将螺旋输送挤压切块成型得到的圆柱状污泥颗粒送入球形造粒机的旋转滚筒，经5-15min造粒后，即得好氧颗粒污泥产品。