一種石灰熱堿破胞污泥減量方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理領域，具體涉及一種石灰熱堿破胞污泥減量方法，包括以下處理步驟：(1)污泥濃縮；(2)石灰熱堿處理；(3)隱性生長。步驟(2)熱堿破胞處理選取石灰作為堿調節(jié)劑，然后加熱。步驟(3)將破胞后的污泥回投至生化池中，以實現(xiàn)污泥的隱性生長。本發(fā)明采用低成本的石灰作為堿調節(jié)劑，結合隱性生長污泥減量方法，不僅減量成本低，而且可強化除磷，為污泥減量提供了一種新的途徑。
【專利說明】
一種石灰熱堿破胞污泥減量方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于水處理領域，具體涉及一種石灰熱堿破胞污泥減量方法。
【背景技術】
[0002]國內污水處理廠以活性污泥法為主，而活性污泥法污泥產(chǎn)量大的弊端越來越不容忽視。
[0003]目前，基于污泥處理處置研究目標的減量化、無害化、穩(wěn)定化、資源化這四個層次，國內外通常將污泥處理與污泥處置區(qū)分開來。污泥處理方法是指污泥進行處置前通過一系列單元工藝組合處理來達到處置要求，通常有污泥脫水、厭氧消化、滅菌干化等;污泥處置方法指使處理后的污泥置于自然環(huán)境中或進行再利用的最終處理方式，通常有土地農(nóng)業(yè)利用、衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電。但是一方面是污泥產(chǎn)量必然增大的趨勢，另一方面是人們環(huán)保意識逐漸增強以及環(huán)境標準日趨嚴格，兩者之間的矛盾導致各種污泥處理處置途徑將受到巨大的挑戰(zhàn)。
[0004]近年來，污泥減量方法的提出為解決污泥處理處置問題提供了新途徑。目前國內外污泥減量方法可歸納為三種方式:代謝解偶聯(lián)、生物強化作用、隱性生長。通常使用污泥表觀產(chǎn)率(Ycibs)來表示活性污泥的增值率。污泥表觀產(chǎn)率為實測活性污泥增長率，已經(jīng)扣除了因內源呼吸作用使其本身質量消亡的一部分。計算公式如下所示:
[0005]Yobs= AM/ACOD
[0006]式中Ycibs——表觀污泥產(chǎn)率(g MLSS/g COD)；
[0007]ΔΜ——污泥排放量、出水SS及系統(tǒng)內污泥增量的總和(g)；
[0008]Δ COD——QXt X (CODin-CODeff)，即COD 消耗總量(g)；
[0009]QXt——系統(tǒng)總處理水量(L);
[0010]CODin——進水 C0D(g/L);
[0011]CODeff——出水 C0D(g/L)。
[0012]在正常情況下，微生物分解代謝與合成代謝同時進行、相對平衡，這種關系即為偶聯(lián)關系。代謝解偶聯(lián)污泥減量方法是指在特殊情況下，細菌的分解代謝和合成代謝能發(fā)生相互剝離，在分解代謝的過程中無法大量合成ATP或者合成后被迅速釋放。在此情況下，細菌同化作用降低，即分解速度大于合成速度，這種現(xiàn)象在宏觀上表現(xiàn)為較低的污泥表觀產(chǎn)率。代謝解偶聯(lián)污泥減量方法存在對污泥性能影響較大，對環(huán)境造成潛在危害，能耗較高等缺點。生物強化污泥減量方法通過從自然界中或者原系統(tǒng)中篩選優(yōu)勢菌種或優(yōu)勢物種，增加這些菌種或物種在系統(tǒng)內的相對比例以達到從源頭上進行污泥減量的目的。但是生物強化污泥減量方法，對水質變化適應性較差，在實際運用中往往達不到與實驗室研究結果相吻合的污泥減量效果，因此無法推廣使用。
[0013]微生物利用細胞水解形成的基質重新合成微生物機體的生長方式稱為隱性生長。實現(xiàn)污泥隱性生長的關鍵環(huán)節(jié)是污泥破胞。污泥破胞的目的是強化污泥水解，破壞污泥中微生物的細胞結構，與此同時，菌膠團絮體被打破，微生物細胞內外聚集的有機物質在破胞作用下釋放到液相中成為溶解性有機物，這些有機物將作為污泥再生利用的二次基質被微生物利用。
[0014]目前所研究的破胞方法(如高壓均值破胞、臭氧-超聲破胞、C102—超聲破胞)均以高破解率為目的，存在高能耗的缺點。此外，由于活性污泥中含有磷，這些方法還存在一個突出缺點是:導致出水磷濃度增加。磷是污水處理過程中需要重點控制的指標，這些技術的應用也因此受到了限制。
[0015]熱堿處理(即高pH值和高溫)是另一種有效的破胞方法。剩余污泥中主要成分是微生物，熱堿處理可使污泥破裂。在溫度達到某限定值時，剩余污泥中大量有機物質溶解，微生物細胞膜的通透性變大，細胞內以蛋白質、多糖為主的有機物質轉移到液相中成為可溶性有機物。同時，系統(tǒng)內在堿(0H—)的作用下，污泥絮體被破壞，同時一些蛋白質及核酸發(fā)生水解。熱和堿兩個因素的共同作用加速了污泥細胞內物質的釋放，是對單因素破解污泥效果的助推與強化。以氫氧化鈉為堿調節(jié)劑的熱堿聯(lián)合破胞方法有較多的研究應用，但主要是用于堆肥、污泥厭氧消化預處理等，較少用于隱性生長的污泥減量。而且用氫氧化鈉破胞，同樣存在破胞處理后磷濃度增加的問題。
[0016]綜上，尋找一種經(jīng)濟可行的污泥減量方法，將熱堿處理與隱性生長相結合，并解決其它的破胞方法與隱性生長相結合時存在的磷濃度增加的難題，對于解決當前的污泥難題具有重要的價值。

【發(fā)明內容】

[0017]鑒于現(xiàn)有方法存在的問題，本發(fā)明提供的一種石灰熱堿破胞污泥減量方法，包括以下處理步驟:(I)污泥濃縮；(2)石灰熱堿處理；(3)隱性生長。
[0018]所述步驟(I)污泥濃縮是指將待處理的活性污泥進行濃縮，濃縮后含水量為85%
?95% ο
[0019]所述步驟(2)的污泥破胞方法是基于熱處理和堿處理方法，利用石灰(生石灰，熟石灰或其混合物)作為堿調節(jié)劑，通過投加石灰創(chuàng)造堿性環(huán)境，外部熱源創(chuàng)造熱環(huán)境實現(xiàn)熱堿污泥破胞。活性污泥中投加石灰并混合均勻，石灰的投加量以控制混合物的PH為10?13為依據(jù)。將活性污泥與石灰的混合物進行加熱，控制混合物的溫度為60?95°C，在此溫度下保持120?300min。這是因為當體系溫度低于60°C，破胞效果較差，體系溫度高于95°C也會使得細胞體內揮發(fā)性有機酸的損失和溶解性蛋白質的變性從而導致破胞效果變差。
[0020]所述步驟(3)是通過將經(jīng)過步驟(1)、(2)處理后的污泥回投至生化池中，利用生化系統(tǒng)的活性污泥降解破胞產(chǎn)物，以實現(xiàn)隱性生長污泥減量和污泥減量。污泥回投之后生化池中的pH控制在6.5?8.5。
[0021 ]本發(fā)明將熱堿破胞方法與隱性生長方法相結合進行污泥減量。熱堿破胞方法選取石灰作為堿調節(jié)劑，然后加熱，實現(xiàn)熱堿破胞。熱堿破胞方法是使用熱和堿兩個因素的共同作用加速污泥細胞內物質的釋放的特點，實現(xiàn)破壞微生物的細胞壁和細胞膜的一種破胞方法;隱性生長是利用細胞水解形成的基質重新合成微生物機體的生長方式。
[0022]本發(fā)明相對于現(xiàn)有方法的有益效果包括:
[0023]1、將熱堿聯(lián)合污泥破胞和隱性生長相結合，是一種高效率，低能耗的污泥減量方法。
[0024]2、選取石灰作為堿調節(jié)劑進行污泥破胞，替代了高成本的傳統(tǒng)堿調節(jié)劑NaOH，實際應用中可降低成本。
[0025]3、選取石灰進行污泥破胞，鈣和磷發(fā)生反應可強化除磷效果，避免了其它污泥破胞和隱性生長技術出現(xiàn)的除磷效果變差的問題。
【附圖說明】
[0026]圖1，兩個SBR系統(tǒng)污泥表觀產(chǎn)率變化示意圖；
[0027]圖2，兩個SBR系統(tǒng)總磷處理效果變化示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但發(fā)明的實施方式不限于此。
[0029]實施例1:
[0030]一種石灰熱堿破胞污泥減量方法，包含如下步驟:(I)污泥濃縮；(2)石灰熱堿處理；(3)隱性生長。
[0031]其中，所述步驟(I)的污泥濃縮方法是指破胞前將剩余污泥進行污泥濃縮，濃縮后含水量為90 %。
[0032]所述步驟(2)的污泥破胞方法是利用生石灰作為堿調節(jié)劑，向活性污泥中投加生石灰并混合均勻，生石灰的投加量以控制混合物的PH為11.6為依據(jù)。將活性污泥與生石灰的混合物進行加熱，控制混合物的溫度為76.5°C，在此溫度下保持182min。
[0033]所述步驟(3)是通過將經(jīng)過步驟(1)、(2)處理后的污泥回投至生化反應器中。反應器采用SBR，污泥回投之后SBR的pH控制在7.5，利用隱性生長來實現(xiàn)污泥減量。
[0034]SBR每天運行4個周期，每個周期6h，單周期分為進水、缺氧、硝化、沉淀、出水四個階段。破胞產(chǎn)物回投周期選擇為第二周期。
[0035]該方法另設對照實驗，兩套SBR裝置平行運行，進水水質相同，一組為對照組，一組為石灰熱堿破胞污泥減量組。兩組裝置正常運行排泥，石灰熱堿破胞污泥減量組回投熱堿破胞污泥產(chǎn)物，對照組不進行任何污泥處理操作。接種污泥取自深圳市某污水處理廠回流污泥，將系統(tǒng)調試至穩(wěn)定運行。石灰熱堿破胞污泥減量組和對照組排泥量根據(jù)污泥濃度確定，定期排泥，保證裝置能污泥濃度穩(wěn)定在3000 ±200mg/L。石灰熱堿破胞污泥減量組65.6%的排泥采用步驟(1)(2)(3)的方法進行熱堿破胞處理后回投至反應器，其余剩余污泥直接外排。對照組剩余污泥全部外排。兩個SBR系統(tǒng)污泥表觀產(chǎn)率變化圖如圖1所示。
[0036]結果表明，石灰熱堿破胞污泥減量組的污泥表觀產(chǎn)率明顯低于對照組。石灰熱堿破胞污泥減量組的平均污泥表觀產(chǎn)率為0.1437g MLSS/g C0D，相比對照組的平均污泥表觀產(chǎn)率0.2908g MLSS/g C0D，實現(xiàn)減量50%。
[0037]另外通過實驗發(fā)現(xiàn)，控制步驟(I)含水量為85%?95%;步驟(2)活性污泥中投加石灰并混合均勻，石灰的投加量以控制混合物的PH為10?13為依據(jù);然后將活性污泥與石灰的混合物進行加熱，控制混合物的溫度為60?95°C，在此溫度下保持120?300min;所述步驟(3)污泥回投之后污泥系統(tǒng)的pH控制在6.5?8.5，也有基本一致的實現(xiàn)減量效果。然而，不在所述范圍，要么難以實現(xiàn)，要么效果明顯較差。
[0038]實施例2:
[0039]一種石灰熱堿破胞污泥減量方法，采用SBR裝置運行，包含如下步驟:(1)污泥濃縮；(2)石灰熱堿處理；(3)隱性生長。
[0040]其中，所述步驟(I)的污泥濃縮方法是指破胞前將剩余污泥進行污泥濃縮，濃縮后含水量為85 %。
[0041]所述步驟(2)的污泥破胞方法是利用熟石灰作為堿調節(jié)劑，向活性污泥中投加生石灰并混合均勻，熟石灰的投加量以控制混合物的PH為13為依據(jù)。將活性污泥與熟石灰的混合物進行加熱，控制混合物的溫度為90.00C，在此溫度下保持250min。
[0042]所述步驟(3)是通過將經(jīng)過步驟(1)、(2)處理后的污泥回投至生化反應器中。反應器采用SBR，污泥回投之后SBR的pH控制在8.5，利用隱性生長來實現(xiàn)污泥減量。
[0043]SBR每天運行4個周期，每個周期6h，單周期分為進水、缺氧、硝化、沉淀、出水四個階段。破胞產(chǎn)物回投周期選擇為第二周期。
[0044]該方法另設對照實驗，兩套SBR裝置平行運行，進水水質相同，一組為對照組，一組為石灰熱堿破胞污泥減量組。兩組裝置正常運行排泥，石灰熱堿破胞污泥減量組回投熱堿破胞污泥產(chǎn)物，對照組不進行任何污泥處理操作。接種污泥取自深圳市某污水處理廠回流污泥，將系統(tǒng)調試至穩(wěn)定運行。石灰熱堿破胞污泥減量組和對照組排泥量根據(jù)污泥濃度確定，定期排泥，保證裝置能污泥濃度穩(wěn)定在3000 ±200mg/L。石灰熱堿破胞污泥減量組65.6%的排泥采用步驟(1)(2)(3)的方法進行熱堿破胞處理后回投至反應器，其余剩余污泥直接外排。對照組剩余污泥全部外排。兩個SBR系統(tǒng)總磷處理效果變化圖如圖2所示。
[0045]結果表明:在系統(tǒng)穩(wěn)定運行15?73天內，進水總磷平均值為6.72mg/L，最高值為7.45mg/L，最低值為5.28mg/L。對照組出水總磷平均值為1.57mg/L，最高值為2.06mg/L，最低值為1.24mg/L，平均去除率為76.34%;石灰熱堿破胞污泥減量組出水總磷平均值為
0.40mg/L，最高值為0.74mg/L，最低值為0.10mg/L，平均去除率為93.87%。對比兩組出水數(shù)據(jù)可知，石灰熱堿破胞使得系統(tǒng)出水總磷去除率提高了 17.53%。
[0046]另外通過實驗發(fā)現(xiàn)，控制步驟(I)含水量為85%?95%;步驟(2)活性污泥中投加石灰并混合均勻，石灰的投加量以控制混合物的PH為10?13為依據(jù);然后將活性污泥與石灰的混合物進行加熱，控制混合物的溫度為60?95°C，在此溫度下保持120?300min;所述步驟(3)污泥回投之后污泥系統(tǒng)的pH控制在6.5?8.5，也有基本一致的實現(xiàn)減量效果。然而，不在所述范圍，要么難以實現(xiàn)，要么效果明顯較差。
[0047]以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所做的進一步詳細的說明，但是不表示本發(fā)明的具體實施是局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬拘束領的普通方法人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或是替換，都應視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種石灰熱堿破胞污泥減量方法，其特征在于，包括以下處理步驟:(I)污泥濃縮；(2)石灰熱堿處理；(3)隱性生長。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)污泥濃縮是指將待處理的活性污泥進行濃縮，濃縮后含水量為85 %?95 %。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)的石灰熱堿處理是向步驟(I)處理后污泥中加入石灰并加熱以達到破解細胞的目的。4.根據(jù)權利要求1或3所述的方法，其特征在于，選取石灰進行熱堿破胞，石灰可以是生石灰、熟石灰或其混合物。5.根據(jù)權利要求1、3或4所述的方法，其特征在于，活性污泥中投加石灰并混合均勻，石灰的投加量以控制混合物的pH為1?13為依據(jù)。6.根據(jù)權利要求1、3、4或5所述的方法，其特征在于，將活性污泥與石灰的混合物進行加熱，控制混合物的溫度為60?95°C，在此溫度下保持120?300min。7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)是通過將經(jīng)過步驟(I)、(2)處理后的污泥回投至生化池中，利用生化系統(tǒng)的活性污泥降解破胞產(chǎn)物，以實現(xiàn)隱性生長和污泥減量。8.根據(jù)權利要求1或7所述的方法，其特征在于污泥回投之后生化池中的pH控制在6.5?8.5o
【文檔編號】C02F11/12GK105948443SQ201610313451
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】李繼, 呂小梅, 翟坤
【申請人】深圳市瑞清環(huán)?？萍加邢薰?br>