[发明专利]剩余污泥破壁溶胞方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市污水生物处理过程中产生的大量剩余污泥的减量化方法及其相应的操作装置，属于污水处理和固体废弃物处理领域的污泥处理技术。

背景技术

随着社会经济的发展与城市化进程的加快，城镇污水及其污泥数量快速增加。我国年产湿污泥已高达1200万吨，年增长速度为10-15％之间。由于污泥处理成本占污水处理厂处理成本的50％左右，成本很高，因此我国许多污水处理厂往往只处理到污水而避开了污泥处理，以填埋和堆放为主，引发严重的环境污染问题。因此，在积极进行污水处理的同时对污泥进行科学合理的处理处置已是势在必行。

剩余污泥的厌氧消化以及污泥溶胞-微生物隐性生长方法均对剩余污泥的减量化具有比较明显的效果。但无论是厌氧消化还是污泥溶胞-隐性生长过程中的主要限制因素是剩余污泥中微生物细胞壁的阻碍。因此，如何经济、高效破解污泥中细胞壁的阻碍成为污泥消化或隐性生长减量化的关键。为此，人们提出了各种污泥预处理方法，如酸溶解、碱溶解、臭氧氧化、超声波破壁、热溶解、低温冷冻等，以促进污泥絮体分解、微生物破壁、细胞溶解，释放出污泥微生物细胞内有机物，以促进微生物对污泥中的有机物高效代谢，达到减量化的目的。

超声波作为一种物理方法，具有环境友好，操作方便等优点。但单独采用超声波进行剩余污泥溶胞效果往往不甚理想。文献1[Chu C.P.，Chang BEA-VEN，Liao G.S.，et al.Observations on Changes in Ultrasonically Treated Waste-Activated Sludge.Wat.Res.，2001，35(4)：1038-1046.]在频率为20kHz的探头超声波下，能量密度为3.3×10⁵W/m³时对污泥含水率为99.1％的剩余污泥进行超声波分别处理20min、40min和60min后污泥溶胞率分别为4％、10％和17％。单独碱进行剩余污泥的破壁溶胞不仅耗碱量大，而且时间较长。文献2[ChiuYing-Chih，Chang Cheng-Nan，Lin Jih-Gaw，et al.Alkaline and Ultrasonic Pretreatment of Sludgebefore Anaerobic Digestion.Wat.Sci.Tech.，1997，36(11)：155-162.]对含水率约为99.5％的实验室污泥加入1.6kg/m³的氢氧化钠分别处理30min、400min和1440min后污泥溶胞率分别为20％、41％和45％。而超声波与碱协同进行剩余污泥的破壁溶胞明显要比单独进行超声波或碱处理的溶胞速率更快。文献[2]在加碱量不变的情况下，采用频率为20kHz、能量密度1.2×10⁵W/m³探头超声波分别处理10min、30min和60min时溶胞率分别可达40％、55％和73％。超声波与碱协同剩余污泥破壁过程中，如需相对较高的溶胞率时，则需要加入大量的氢氧化钠和较长的超声波处理时间，这样剩余污泥pH容易升高，不利于污泥的好氧处理或厌氧消化，同时处理成本也较高，无法工业推广。本发明专利通过在传统的超声波氢氧化钠协同剩余污泥溶胞过程中加入一种化学试剂，即可达到提高溶胞效率的目的，同时相对于传统的碱溶胞过程具有更少的氢氧化钠消耗，溶胞污泥的pH相对较小，不会影响污水处理系统或污泥消化系统的正常运行，而且，处理时间也大大缩短。因此本发明专利新型溶胞技术具有更大的经济效率，相对于传统的超声波碱协同溶胞技术更具应用价值和有推广前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种城镇污水活性污泥法生物处理产生的剩余污泥的超声波与多种化学试剂协同破壁溶胞的技术方法和处理设备装置，为剩余污泥的超声波化学试剂协同溶胞提供经济、高效的技术支持。

本发明的技术方案如下：

一种剩余污泥破壁溶胞方法，是超声波与多种化学试剂协同破壁溶胞，在待处理的剩余污泥中投加氢氧化钠和吐温80，然后再经过超声波处理；氢氧化钠浓度0.80kg.m^-3～1.20kg.m^-3；吐温80浓度1.0kg.m^-3～1.5kg.m^-3；超声波有效处理时间3.0s～30s，声波频率20kHz～28kHz。

上述的方法在现有的超声波与碱协同剩余污泥破壁过程中可以实现。

为了更好的体现本发明，我们优选采用以下设备实现本发明。