專利名稱：生物污泥的減量化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物污泥的處理方法，屬于水處理領(lǐng)域的生物污泥的減量化方法。
背景技術(shù)：
隨著水體富營養(yǎng)化的不斷加劇，許多國家都制定了越來越嚴(yán)格的氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)。 但是大部分的污水廠都是在低碳源的環(huán)境下運(yùn)行，并且在碳源過低時(shí)采用常規(guī)厭氧_缺 氧_好氧生物處理工藝常難以滿足同時(shí)高效脫氮除磷的要求。要進(jìn)一步提高氮的去除率， 需補(bǔ)充碳源。但由于原水固有的性質(zhì)，處理水量又較大，外加碳源必然會(huì)增加成本，因此低 碳源原水高效脫氮除磷已成為生污水處理中一個(gè)亟待解決的問題。 而生物處理過程中產(chǎn)生大量污泥，傳統(tǒng)的污泥處理主要是采用濃縮、脫水和干燥 等措施降低污泥的含水率，進(jìn)而減少污泥容積，以便于后續(xù)的污泥運(yùn)輸和處置。這種傳統(tǒng)的 污泥末端處理技術(shù)，不但處理費(fèi)用昂貴，增加污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行成本，而且無法從根 本上減少污泥的干物質(zhì)量，對后續(xù)的污泥最終處置依然帶來巨大壓力。因此，越來越多的研 究開始著眼于從源頭上減少剩余污泥產(chǎn)生量。其中對污泥的細(xì)胞溶胞后將其中的物質(zhì)溶解 于水中，再由其他的微生物進(jìn)行分解以達(dá)到減量的方法行之有效，例如超聲波法，臭氧法等 等。但是由于微生物細(xì)胞壁的破碎難度大，需要消耗大量的能量，成本高是其難點(diǎn)。因此，開 發(fā)一種能夠提高污泥破壁效果，降低處理成本的生物污泥溶胞的促進(jìn)方法具有重要意義。 進(jìn)一步將剩余污泥經(jīng)過細(xì)胞溶胞預(yù)處理后，返送至傳統(tǒng)厭氧_缺氧_好氧生物處理工藝的 厭氧或缺氧池，不僅可以解決生活污水碳源不足的的問題，同時(shí)也可減免剩余污泥后續(xù)處 理的設(shè)施與費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高污泥溶胞效果，降低處理成本的生物污泥溶胞的 方法，補(bǔ)充進(jìn)水碳源，提高活性污泥法脫氮除磷效率。該方法具有與其他溶胞方法容易組 合，操作管理簡單和成本低的特點(diǎn)。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明一種生物污泥的細(xì)胞溶胞方法，向污泥中加入表面活性劑對剩余污泥進(jìn)行 細(xì)胞破壁；表面活性劑種類為陰離子型表面活性劑，陽離子型表面活性劑，非離子型表面活 性劑和兩型表面活性劑，至少1種或多種協(xié)同作用，表面活性劑添加量為10-500mg/l ;加入 堿調(diào)節(jié)pH值為9 13，溫度為10-10(TC，處理時(shí)間在15-300分鐘。 本發(fā)明所述的陽離子表面活性劑包括胺鹽，季胺鹽和雜環(huán)類陽離子表面活性劑；
陰離子表面活性劑包括脂肪酸鹽，磺酸鹽，硫酸酯鹽和磷酸酯鹽；非離子表面活性劑包括聚
乙二醇型表面活性劑，多元醇型表面活性劑，烷基醇酰胺型表面活性劑；兩型表面活性劑包
括氨基酸型兩性表面活性劑，和甜菜堿型兩性表面活性劑。 本發(fā)明所述的吐溫類表面活性劑包括吐溫-20，吐溫-60和吐溫-80。
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本發(fā)明的方法可以在加入堿和表面活性劑之后對污泥進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間為 1-30分鐘；超聲波密度為0. l-15W/cm2。 本發(fā)明的方法還可以在加入堿和表面活性劑之前對污泥進(jìn)行曝氣，曝氣的時(shí)間在 15-300分鐘，污泥的溶解氧在0. 3-4. 5mg/l。 本發(fā)明的生物污泥溶胞后的溶出物經(jīng)過生物水解酸化或不經(jīng)過生物水解酸化而
直接添加到厭氧_缺氧_好氧過程的任意組合的除磷脫氮工藝的厭氧池，缺氧池中的一個(gè) 或者兩個(gè)單元過程。 為了降低污泥的溶胞成本，提高污泥溶胞效率，在進(jìn)行溶胞之前或溶胞之后進(jìn)行 曝氣處理。 剩余污泥處在沒有營養(yǎng)物的狀態(tài)下，通過堿與表面活性劑耦合作用，使污泥外部 的多聚物等得到部分分解，并促進(jìn)細(xì)胞壁破解，加速堿對細(xì)胞的作用，溶胞效果明顯高于單 純堿作用情況下。且在污泥濃度高的情況下，投加少量的表面活性劑即可達(dá)到較高的溶胞 效果。為低成本污泥溶胞奠定了基礎(chǔ)。 對于除磷脫氮工藝，碳源濃度過低將會(huì)對有機(jī)物的實(shí)際降解產(chǎn)生不可忽視的影 響，本發(fā)明將溶胞后的污泥經(jīng)過水解酸化或不經(jīng)過水解酸化作用而直接添加到厭氧或缺氧 池中的任一個(gè)生物池中。 本發(fā)明的有益效果是，在加堿之前投加表面活性劑，由于表面活性劑具有親水親 油基團(tuán)，在污泥絮體表面呈定向排列，從而使水分在絮體表面布滿，增大了堿與污泥絮體的 接觸面積，同時(shí)表面活性劑具有乳化和增溶的作用，使污泥表面絮體中的固體有機(jī)物溶解 于液相中，溶胞效果明顯高于單獨(dú)堿作用下。另外，與超聲波耦合，可以進(jìn)一步提高效果。如 在堿和表面活性劑耦合作用之后再超聲3分鐘所得SC0D與未投加表面活性劑而直接進(jìn)行 超聲10分鐘所得SC0D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。通過將溶胞后的生物污泥返送到厭氧_缺氧_好氧的除磷脫氮工藝中的厭 氧或缺氧池，不僅可以減少污泥產(chǎn)生量，還為除磷脫氮提供了碳源，提高了除磷脫氮效率。


圖1 :污泥溶胞工藝流程圖。
圖2 :生物污泥的減量化方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 溶胞工藝流程如圖1所示，經(jīng)過曝氣處理后的剩余污泥首先升溫并投加表面活性 劑1 ，之后進(jìn)入加堿池2，投加燒堿3，再送入低密度超聲裝置4，經(jīng)過溶胞處理的剩余污泥排 入污泥酸化池5。 生物污泥的減量化方法的工藝流程如圖2所示，廢水依次進(jìn)入?yún)捬醭?，缺氧池7， 好氧池8，在池8中通入空氣9，分解完有機(jī)物后的泥水混合液一部分作為內(nèi)回流污泥10返 回至缺氧池7，另一部分泥水混合液進(jìn)入最終沉淀池ll，泥水分離后排出處理水12，沉淀污 泥的一部分作為回流污泥13返送至廢水厭氧池6，另一部分污泥送入污泥曝氣池14，在通 入的空氣9的作用下，進(jìn)行污泥改質(zhì)處理，然后送入污泥溶胞裝置15，溶胞后送入污泥酸化池5，最后返送回厭氧池6。
實(shí)施例1 最終沉淀池排除的剩余污泥，加熱至溫度為IO(TC，先投加非離子型表面活性劑 TW-80，投加量為10mg/l，放置30分鐘，再加入Ca(OH)2液體調(diào)節(jié)pH值為9，在IO(TC下恒定 保持15分鐘，經(jīng)過上述處理后測得污泥SCOD/TCOD值為0. 94，接近完全破壁。
實(shí)施例2 最終沉淀池排除的剩余污泥，投加陰離子型表面活性劑十二烷基苯酸鈉，投加量 為500mg/l，放置15分鐘，再加入KOH液體調(diào)節(jié)pH值為10，送入超聲波反應(yīng)器在1. 34W/cm2 的聲能密度下進(jìn)行3分鐘的污泥破壁。破壁完成后所得SCOD值為3126mg/L，而在ffl值為 10，但未投加表面活性劑情況下，超聲10分鐘所得SCOD值為3216mg/L， 二者基本保持相同。 在達(dá)到相同溶胞效果下，超聲耗資較大，且產(chǎn)生噪聲污染，而投加表面活性劑比較經(jīng)濟(jì)與方 便。 實(shí)施例3 將最終沉淀池排出的污泥送入污泥預(yù)處理池進(jìn)行曝氣，控制溶解氧在4. 5mg/1左 右，曝氣15分鐘。然后投加陽離子型表面活性劑苯扎氯銨，投加量為200mg/l，放置時(shí)間為 30分鐘，之后再加入NaOH液體調(diào)節(jié)pH值為11。結(jié)果與不曝氣的系統(tǒng)相比，破壁效果相同 的情況下，堿的用量降低了 35%，降低了運(yùn)行成本。
實(shí)施例4 工藝過程和操作條件與實(shí)施例1相同，所不同的是污泥破壁后送入生物水解罐進(jìn) 行水解，之后將其送入A/A/0工藝的厭氧池中，補(bǔ)充碳源，解決了生活污水生物處理碳源不
足的問題。 實(shí)施例5 最終沉淀池排除的剩余污泥，將最終沉淀池排出的污泥送入污泥預(yù)處理池進(jìn)行曝 氣，控制溶解氧在2. Omg/1左右，曝氣2小時(shí)。之后投加兩性表面活性劑十二烷基二甲基甜 菜堿BS-12，投加量為150mg/l，放置30分鐘，再加入NaOH液體調(diào)節(jié)pH值為13，在溫度為 1(TC下作用5小時(shí)。破壁完成后將其送人A/0脫氮除磷工藝的缺氧池中。結(jié)果與不投加表 面活性劑的系統(tǒng)相比，其他作用條件相同的情況下，SCOD增加了 43. 5%，提高了進(jìn)水碳源。
實(shí)施例6 將最終沉淀池排出的污泥加熱至溫度為25°C ，投加非離子型表面活性劑TW-20和 陰離子表面活性劑甘膽酸鈉，投加量各為50mg/l，放置時(shí)間為30分鐘，之后再加入Ca(OH)2 液體調(diào)節(jié)pH值為12，送入超聲波反應(yīng)器在1. 34W/cm2的聲能密度下進(jìn)行10分鐘的污泥破 壁。破壁完成后將其送入倒置A^脫氮除磷工藝的厭氧池和缺氧池中。
實(shí)施例7 將最終沉淀池排出的污泥送入污泥預(yù)處理池進(jìn)行曝氣，控制溶解氧在0. 3mg/1左 右，曝氣5小時(shí)。之后投加非離子型表面活性劑TW-60，投加量為100mg/l，放置時(shí)間為20 分鐘，之后再加入KOH液體調(diào)節(jié)pH值為11. 5，放置半小時(shí)后繼續(xù)投加非離子型表面活性劑 TW-20，投加量為100mg/l，之后送入超聲波反應(yīng)器在0. 1W/cm2的聲能密度下進(jìn)行30分鐘的 污泥破壁。破壁完成后將其送入U(xiǎn)CT脫氮除磷工藝的厭氧池中。
實(shí)施例8
工藝過程和操作條件與實(shí)施例5相同，所不同的是污泥破壁后將其送入生物水解 罐進(jìn)行水解，之后將其送入同步硝化/反硝化脫氮除磷工藝的反硝化池中，補(bǔ)充碳源，解決 了生活污水生物處理碳源不足的問題。
實(shí)施例9 工藝過程和操作條件與實(shí)施例6相同，所不同的是污泥破壁后將其送入生物水解 罐進(jìn)行水解，之后將其送入短程硝化_厭氧氨氧化工藝的厭氧池中，補(bǔ)充碳源，解決了生活 污水生物處理碳源不足的問題。
權(quán)利要求
一種生物污泥的細(xì)胞溶胞方法，其特征是向污泥中加入陰離子型、陽離子型、兩型表面活性劑或非離子型表面活性劑對剩余污泥進(jìn)行細(xì)胞破壁，至少1種或多種協(xié)同作用；表面活性劑添加量為10-500mg/l；加入堿調(diào)節(jié)pH值為9～13，溫度為10-100℃，處理時(shí)間在15-300分鐘。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物污泥的細(xì)胞溶胞方法，其特征是所述的表面活性劑為吐溫類。
3. 如權(quán)利要求1所述的生物污泥的細(xì)胞溶胞方法，其特征是在加入堿和表面活性劑之 后對污泥進(jìn)行超聲處理，處理時(shí)間為1-30分鐘；超聲波密度為0. l-15W/cm2。
4. 如權(quán)利要求1所述的生物污泥的細(xì)胞溶胞方法，其特征是在加入堿和表面活性劑之 前對污泥進(jìn)行曝氣，曝氣的時(shí)間在15-300分鐘，污泥的溶解氧在0. 3-4. 5mg/1。
5. 如權(quán)利要求1 4所述的任意一項(xiàng)生物污泥的細(xì)胞溶胞方法，其特征是生物污泥溶 胞后的溶出物經(jīng)過生物水解酸化或不經(jīng)過生物水解酸化而直接添加到厭氧_缺氧_好氧過 程的任意組合的除磷脫氮工藝的厭氧池，缺氧池中的一個(gè)或者兩個(gè)單元過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物污泥的減量化方法，向污泥中加入吐溫類表面活性劑對剩余污泥進(jìn)行細(xì)胞破壁；表面活性劑添加量為10-500mg/l；加入堿，調(diào)節(jié)pH值為9～13，溫度為10-100℃，處理時(shí)間在15-300分鐘。本發(fā)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。通過將溶胞后的生物污泥返送到厭氧-缺氧-好氧的除磷脫氮工藝中的厭氧或缺氧池，不僅可以減少污泥產(chǎn)生量，還為除磷脫氮提供了碳源，提高了除磷脫氮效率。
文檔編號C02F11/00GK101786778SQ20101013007
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者張書延, 張?jiān)葡? 王雅麗 申請人:天津大學(xué)