[发明专利]一种溶解污泥中生物细胞的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域中一种溶解污泥中生物细胞的方法及其应用。

背景技术

以活性污泥法为代表的废水生物处理技术会产生大量的剩余污泥，剩余污泥的处置费用占污水处理厂总运行费用的40-60％左右。研究剩余污泥减量化的技术是污水处理领域急需解决的问题。剩余污泥减量化可以通过采用新的反应器或操作从源头上减少污泥的产生来实现。如冯权等人发明的利用好氧—厌氧反复耦合污水处理(邢新会，冯权，娄恺，罗明芳，授权发明专利ZL200310121766.7；冯权，邢新会，刘则华，以剩余污泥减量化为目标的废水生物处理技术研究进展，化工进展，2004，23(8)：832-836；冯权、刘则华、梁鹏，邢新会，用好氧—厌氧反复耦合生物反应器处理肌苷生产废水，化工环保，2006，26(6)：484-487)和相关多孔载体技术(邢新会，冯权，授权发明专利ZL200410080347.8)以及卫藤俊司发明的流离球(碎石球)污水处理技术(卫藤俊司，授权发明专利，CN96106018.2，1997)等。

另一条剩余污泥减量化的途径是通过处理已产生的污泥，即对污泥进行溶菌处理，然后将其再利用或和污水一起流入曝气池内进行生物分解，从而减少向体系外排放的污泥量。利用各种溶胞技术，使细菌能够迅速死亡并成为微生物代谢的基质再次被其他细菌所利用，是该污泥减量工艺必须的手段。促进细胞溶解，在传统模型中可以认为是增大了细胞衰减速率，这样可以降低剩余污泥的产量。目前促进污泥细胞溶解的方法有：化学法(酸或碱处理)、物理法(加热、超声波、球磨、高压均质和剪切均质)、氧化法(过氧化氢、臭氧、氯气氧化)以及生物酶法处理等。在上述方法中，从操作性、成本和效果上看，臭氧氧化是极具潜力的方法之一。

臭氧的氧化性极强，其氧化还原电位仅次于氟。臭氧反应后生成物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。据报道，在高压分解污泥、热处理和臭氧氧化分解细胞等方法中，臭氧氧化是效能最高的方法(Muller，Pretreatment processes forthe recycling and reuse of sewage sludge.Water Science and Technology 2000，42(9)：167-174)。Yasui等人首先提出将剩余污泥用臭氧氧化后返回到曝气池可以使污泥减量。对于BOD负荷为550kg/d的装置，运行10个月没有剩余污泥排出(Yasui andShibata，An Innovative Approach to Reduce Excess Sludge Production in theActivated-Sludge Process.Water Science and Technology 1994，30(9)：11-20)。日本专利“Pre-treatment of sludge by oxidation using ozone for predetermined time in reactor”(专利号JP2222798-A)采用臭氧对剩余污泥进行预处理，提高污泥的溶解率，然后再进行厌氧消化，可以显著提高污泥的厌氧发酵速率。

目前，臭氧应用于剩余污泥减量存在一些严重的问题。一是臭氧在水中溶解性和稳定性较差，臭氧的利用率不高，加上臭氧的发生成本较高，导致臭氧处理的费用较高；二是臭氧处理污泥的溶解效率普遍不高(Bougrier，C.，Albasi，C.et al.，Effectof ultrasonic，thermal and ozone pre-treatments on waste activated sludge solubilisationand anaerobic biodegradability.Chemical Engineering and Processing 2006，45(8)：711-718)。要想得到较高的溶解效率，需大大增加臭氧的投加量，这也势必增加运行费用。因此，研究开发进一步提高臭氧的利用效率和氧化能力、降低操作成本的技术在污泥减量化应用中迫在眉睫，对水环境保护具有十分重要的实用意义。

微米气泡的直径一般在50μm以下，而通常鼓泡装置释放出的气泡直径在0.5-5mm。微米气泡与通常的气泡相比具有许多独特的优势，主要表现为非常大的比表面积、缓慢的上升速度以及较高的内部压力和溶解速度。微米气泡的传质强化、对氧化还原反应及生物代谢作用等的影响引起了科学家和社会的极大关注。

发明内容