一種超聲波和光合細菌聯(lián)合促進剩余污泥消化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于剩余污泥的資源化與減量化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲波和光合細菌聯(lián)合促進剩余污泥消化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]剩余污泥是在污水處理時，在生化處理過程中，活性污泥中的微生物不斷地消耗著廢水中的有機物質(zhì)，被消耗的有機物質(zhì)中，一部分有機物質(zhì)被氧化以提供微生物生命活動所需的能量，另一部分有機物質(zhì)則被微生物利用以合成新的細胞質(zhì)，從而使微生物繁衍生殖，故產(chǎn)生了大量剩余污泥。
[0003]隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，城市生活廢水處理率的增加，剩余污泥總量也迅速增加；但是剩余污泥中含有大量微生物、懸浮物等有機物，若得不到妥善的處理與處置，會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。目前，主要通過改變污水處理的運行過程，或者采用一定的物理、化學(xué)等手段，增強微生物利用二次基質(zhì)進行隱性生長，在保證不影響出水水質(zhì)的前提下，使剩余污泥的產(chǎn)量最小化，但是剩余污泥脫水填埋仍然是污水處理企業(yè)最終的處理方式。因此，剩余污泥有效處理已成為了亟需解決的一大難題，開發(fā)出高效的有工程推廣價值的污泥處理技術(shù)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種超聲波和光合細菌聯(lián)合促進剩余污泥消化的方法。該方法以減量化、無害化、資源化為原則，提出采用厭氧與超聲聯(lián)合的預(yù)處理方式，采用低能超聲波、光合細菌促進的厭氧反應(yīng)，采用低能超聲波、光合細菌促進的好氧反應(yīng)，并采用回流工藝等組成一套針對剩余污泥的高效處理方法。該方法可以使污泥中的水分被分離排放，有機物以C02、CH4, H2的形式釋放，能量被微生物消耗，即提高了剩余污泥資源化的效率，又實現(xiàn)了污泥零排放或超低排放的目的。
[0005]一種超聲波和光合細菌聯(lián)合促進剩余污泥消化的方法，包括如下步驟:
[0006]1、厭氧細菌與超聲聯(lián)合預(yù)處理
[0007]將剩余污泥輸入到厭氧反應(yīng)器內(nèi)，剩余污泥中的大量好氧微生物在厭氧條件下會死亡溶解，利用污泥中的厭氧微生物和兼性微生物對剩余污泥進行厭氧消化48?72h ;在厭氧消化期間或厭氧消化后，將剩余污泥輸入超聲波處理器中超聲處理30?60min ;
[0008]其中，所述輸入的剩余污泥的濃度為8000?10000mg/L ；
[0009]所述超聲波處理器的超聲頻率為20?28kHz，超聲密度為15?20W/cm2;
[0010]上述預(yù)處理過程還可以進行攪拌，攪拌速度為500-800rpm ；
[0011]2、超聲波、光合細菌促進的厭氧消化
[0012]將預(yù)處理后的污泥輸入到含有光合細菌的厭氧反應(yīng)器或封閉的膜生物反應(yīng)器中，在光照強度為1000?12001ux，24h持續(xù)光照條件下，利用光合細菌以及污泥中的厭氧微生物和兼性微生物共同消化5-8d，同時，每天將污泥輸入到密閉的超聲波裝置中進行超聲波處理I?3次，每次30?60min ;消化過程中產(chǎn)生的二氧化碳、甲烷和氫氣等氣體通過氣體收集裝置收集；
[0013]消化結(jié)束后，將污泥通過孔隙為9?10 μπι的濾膜過濾，或者在消化過程中，將污泥通過孔隙為9?10 μπι的濾膜不間斷的過濾，未濾過部分繼續(xù)在含有光合細菌的厭氧反應(yīng)器或封閉的膜生物反應(yīng)器內(nèi)消化；濾過部分為厭氧發(fā)酵液，輸入下一步驟；
[0014]其中，光合細菌菌液濃度為2?3X 19個/L，較好的光合細菌為凈水用EM菌；所述光合細菌菌液與污泥的體積比1.5?2:1 ;
[0015]所述超聲波處理器的超聲頻率為20?28kHz，超聲密度為0.3?0.5ff/cm2；
[0016]上述厭氧消化時還可以進行攪拌，攪拌速度為50-100rpm ；
[0017]3、超聲波、光合細菌促進的好氧消化
[0018]將厭氧發(fā)酵液輸入至含有光合細菌的反應(yīng)池或敞口的膜生物反應(yīng)器中，在自然光條件下，保持反應(yīng)池或敞口的膜生物反應(yīng)器中溶解氧為8?10mg/L，利用光合細菌以及厭氧發(fā)酵液中的兼性微生物對厭氧發(fā)酵液共同消化36?48h，并且在消化期間，將發(fā)酵液輸入到超聲波裝置中進行超聲波處理2?8次，每次30?60min ；
[0019]消化結(jié)束后，將發(fā)酵液通過孔隙為0.4?0.5 μ m的濾膜過濾，或者在消化過程中，將發(fā)酵液通過孔隙為0.4?0.5 μ m的濾膜不間斷的過濾；濾過部分為水，可直接外排，未濾過部分返回步驟I重新開始消化過程；
[0020]其中，光合細菌菌液濃度為2?3X 19個/L，較好的光合細菌為凈水用EM菌；光合細菌菌液與厭氧發(fā)酵液體積比1.5?2:1 ;
[0021]所述超聲波處理器的超聲頻率為20?28kHz，超聲密度為0.3?0.5ff/cm2；
[0022]所述步驟2中的厭氧反應(yīng)器為透光性能良好，包含氣體收集系統(tǒng)，污泥循環(huán)系統(tǒng)的密閉反應(yīng)容器，還可以加裝磁力攪拌系統(tǒng)和膜組件；所述的封閉膜生物反應(yīng)器可以加裝氣體收集系統(tǒng)；
[0023]所述步驟3中的反應(yīng)池為包含暴氣系統(tǒng)，污泥循環(huán)系統(tǒng)的開放反應(yīng)容器，還可以加裝膜組件。
[0024]所述整個消化過程進入循環(huán)階段后，剩余污泥的輸入和水的排出可以是持續(xù)不斷的；剩余污泥的輸入速度和在消化過程中的流動速度為，使其在步驟I所述的厭氧反應(yīng)器內(nèi)停留時間為48?72h，在步驟2所述的厭氧反應(yīng)器或封閉的膜生物反應(yīng)器內(nèi)停留時間為5?8d，在步驟3所述的反應(yīng)池或敞口的膜生物反應(yīng)器內(nèi)停留時間為36?48h。
[0025]上述剩余污泥消化的每個循環(huán)，剩余污泥的消化率為45-60%。
[0026]本發(fā)明工藝原理如下:首先，對剩余污泥進行預(yù)處理，即對污泥進行短時間厭氧消化，在一定程度上殺死活性污泥中的大量好氧微生物，改變污泥的性質(zhì)，降低污泥的破解難度，再利用超聲波的微尺度高溫、高壓、強氧化劑效應(yīng)，分散污泥菌膠團，打破細菌細胞，分解大分子物質(zhì)；其次，對預(yù)處理后的剩余污泥進行厭氧處理，即采用光合細菌與污泥中的厭氧細菌共同消化，使污泥固體不斷水解，液相中的溶解性有機物轉(zhuǎn)變?yōu)?)2、014、!12等氣體釋放，并采用低能超聲波破碎易于分解的小顆粒有機物，促進酶的催化反應(yīng)，提高微生物的活性；再次，對厭氧消化到一定程度的剩余污泥進行好氧處理，即從厭氧反應(yīng)器中分離出一部分含有光合細菌、厭氧污泥等有機物的發(fā)酵液，利用好氧條件使發(fā)酵液中的嚴格厭氧細菌死亡、溶解，并利用發(fā)酵液中的兼性細菌和如光合細菌，在好氧條件下降解高濃度的溶解性有機物，同時利用低能超聲波提高微生物的活性；最后，對好氧消化到一定程度的污泥進行泥水分離，即采用濾膜或膜生物反應(yīng)器將微生物絮體截留在反應(yīng)裝置中，再收集回流，繼續(xù)重新進行污泥預(yù)處理，分離出來的水可以直接外排。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0028](I)相對于傳統(tǒng)污泥預(yù)處理方法，本發(fā)明中厭氧預(yù)處理可以有效殺死污泥中的部分細菌，改變污泥的性質(zhì)，降低污泥的破解難度，促進超聲空化的效能，提高污泥的破解效率；不使用化學(xué)藥劑，耗能相對較少，污泥破解程度高。
[0029](2)本發(fā)明可以使污泥中的水分被分離排放，有機物以C02、CH4、H2的形式釋放，能量被微生物消耗，實現(xiàn)了污泥零排放或超低排放的目的。
[0030](3)相對于超聲波破解剩余污泥方法和降解有機物的方法，本發(fā)明為超聲波與細菌降解相結(jié)合，從而極大的降低了超聲波破解能耗，提高了剩余污泥破解效率和破解程度，也使有機物降解更加完全。
[0031](4)相對于好氧方法剩余污泥減量工藝，本發(fā)明耗能較少，且生產(chǎn)了 4和CH4等可燃性氣體，回收了大量的資源。
[0032](5)本方法聯(lián)合的多種方法具有較高的協(xié)同作用，該工藝使剩余污泥資源化、減量化效率更高，一次處理時間縮短至8.5天，消化效率提高至60%，是一種針對剩余污泥的高效處理工藝。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0034]凈水用EM菌濃縮液購自江西稻草人農(nóng)業(yè)園。
[0035]厭氧反應(yīng)器為透光性能良好，帶有磁力攪拌系統(tǒng)，氣體收集系統(tǒng)，膜組件，污泥循環(huán)系統(tǒng)的密閉反應(yīng)容器；反應(yīng)池為帶有暴氣系統(tǒng)，膜組件，污泥循環(huán)系統(tǒng)的開放反應(yīng)容器；膜組件為日本明電舍再生水大口徑多孔陶瓷膜。
[0036]實施例1
[0037]I)厭氧細菌與超聲聯(lián)合預(yù)處理
[0038]將4L濃度為8000mg/L的剩余污泥輸入到5L的厭氧反應(yīng)器內(nèi)，剩余污泥中的大量好氧微生物在厭氧條件下會死亡溶解，利用污泥中的厭氧微生物和兼性微生物在常溫下對剩余污泥進行厭氧消化，經(jīng)厭氧消化48h后，再將經(jīng)厭氧消化的剩余污泥輸入超聲波處理器中超聲處理30?60min，超聲波處理器的超聲頻率20kHz，超聲密度15W/cm2;
[0039]2)超聲波、光合細菌促進的厭氧消化
[0040]將步驟I)中經(jīng)超聲處理后的污泥輸入含有凈水用EM菌的28L厭氧反應(yīng)器中，EM菌的菌液中光合細菌濃度為2.5X 19個/L，菌液與污泥的體積比1.5:1 ;在常溫，光照強度為10001ux，24h持續(xù)光照的條件下，利用光合細菌以及污泥中的厭氧微生物和兼性微生物共同消化5d，同時，每天將污泥輸入到密閉的超聲波裝置中超聲波處理30?60min，超聲波處理器的超聲頻率20kHz，超聲密度0.3W/cm2;消化過程中產(chǎn)生的二氧化碳、甲烷和氫氣等氣體通過氣體收集裝置收集；
[0041]消化結(jié)束后，將污泥通過孔隙9?10 μ m的濾膜過濾，未濾過部分繼續(xù)在本步驟中含有光合細菌的厭氧反應(yīng)器內(nèi)消化；濾過部分為厭氧發(fā)酵液，輸入下一步驟；
[0042]3)超聲波、光合細菌促進的好氧消化
[0043]將厭氧發(fā)酵液輸入至25L的含有凈水用EM菌的反應(yīng)池中，EM菌的菌液中光合細菌濃度為2.5 X 19個/L，菌液與厭氧發(fā)酵液體積比1.5:1，在常溫，自然光條件下保持反應(yīng)池中溶解氧為8mg/L，利用光合細菌以及厭氧發(fā)酵液中的兼性微生物對厭氧發(fā)酵液共同消化36h，在此期間，將發(fā)酵液輸入到超聲頻率20kHz、超聲密度0.3W/cm2的超聲波裝置中進行2次超聲波處理，每次30?60min ；
[0044]消化結(jié)束后，將發(fā)酵液通過孔隙0.4?0.5 μ m的濾膜過濾，濾過部分為水，可直接外排；未濾過的液漿部分返回步驟I)重新開始消