[发明专利]预处理‑EGSB‑微生物电化学联合的剩余污泥降解装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于剩余污泥资源化与减量化技术领域，特别涉及一种预处理-EGSB-微生物电化学联合的剩余污泥降解装置及方法。

背景技术

随着城镇污水处理事业的不断发展，剩余污泥总量迅速增加；由于剩余污泥中含有大量微生物、悬浮物等有机物，若得不到妥善的处理与处置，会对环境产生二次污染。据不完全统计，我国污泥年产生量3000多万吨，并以每年15％的速度递增，污泥处理形势十分严峻。因此，剩余污泥的有效处理已成为了急需解决的一大难题，开发出高效的有工程推广价值的污泥处理技术具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，并以污泥减量化、无害化、资源化为目标，提供一种预处理-EGSB-微生物电化学联合的剩余污泥降解装置及方法。本发明有机组合现有物理及生物技术实现剩余污泥的高效处理，即采用破碎-厌氧联合的预处理技术，膨胀颗粒污泥床(EGSB)技术，微生物电解池(MEC)或生物燃料电池(MFC)等技术，组成一套针对剩余污泥的高效处理装置及方法。该方法首先将剩余污泥在厌氧污泥中进行厌氧消化和破碎，使污泥悬浊液中的固体颗粒物破碎并部分的溶于水相，形成含有污泥固体颗粒的高浓度有机废水；高浓度有机废水被EGSB的厌氧颗粒污泥降解，未降解的污泥固体颗粒被回流至超声-厌氧反应区；EGSB降解后的高浓度有机废水经微生物电化学进一步降解。本发明使污泥中的水分符合排放标准，部分有机物则以CO₂、CH₄、H₂等气体形式释放，较大程度的提高剩余污泥减量化、资源化效率，同时达到无害化的目的。

一种预处理-EGSB-微生物电化学联合的剩余污泥降解装置，包括破碎-厌氧联合预处理器、EGSB厌氧处理器、微生物电化学反应器和气体收集器；

破碎-厌氧联合预处理器与EGSB厌氧处理器连接，微生物电化学反应器位于EGSB厌氧处理器内部，EGSB厌氧处理器与气体收集器连接；并且，破碎-厌氧联合预处理器与EGSB厌氧处理器间有两路管道连接；

其中，破碎-厌氧联合预处理器由厌氧反应器和破碎设备组成，破碎设备可以为超声波设备、机械匀浆设备、高压喷射设备等；破碎设备可以根据需要设置在厌氧反应器内部或外部；

厌氧反应器上设有进料口、出料口和回料口；EGSB厌氧处理器上设有进浆口、出浆口、出泥口、出水口、回水口和排气口，进浆口和出浆口分别与厌氧反应器的出料口和回料口通过管道连接，可以实现处理物料的双向流通；回水口通过三通管道与出水口连接；排气口为EGSB厌氧处理器与气体收集器的连接口；

微生物电化学反应器为MEC反应器或MFC反应器；

厌氧反应器与EGSB厌氧处理器的体积比为1：1.5～3；微生物电化学反应器的阴阳两极分布于EGSB厌氧处理器高度的1/2-4/5处，反应器电极碳纤维充满所在位置的处理器内腔，同时兼作三相分离器，起到三相分离器的功能。

一种预处理-EGSB-微生物电化学联合的剩余污泥降解方法，利用了上述的装置，包括如下步骤：

(1)破碎-厌氧联合预处理

剩余污泥由厌氧反应器上的进料口输入破碎-厌氧联合预处理器，利用厌氧反应器内的厌氧污泥对剩余污泥进行短时间厌氧消化，杀死活性污泥中的大量好氧微生物，改变污泥的性质，降低污泥的破解难度；同时利用破碎设备的超声波、机械匀浆、高压喷射的作用分散污泥菌胶团，打破细菌细胞，分解大分子物质；最终使污泥悬浊液一部分固体颗粒物溶于水相，形成含有污泥固体颗粒的高浓度有机废水；

(2)EGSB厌氧处理

将预处理后的剩余污泥由底部通入EGSB厌氧处理器中，使处理器器内部形成上升的液流；处理器中的厌氧颗粒污泥使预处理后的污泥中的固体颗粒不断降解，液相中的高浓度有机物在厌氧颗粒污泥中甲烷菌、产乙酸菌和水解发酵菌的作用下，转变为CO₂、CH₄、H₂等气体；未被降解的污泥固体颗粒被回流至步骤(1)的破碎-厌氧联合预处理器进行厌氧消化和破碎；

由于EGSB厌氧处理器中的厌氧颗粒污泥在处理过程中会逐渐生长变大，因此，需要定期对处理器进行排泥处理，排出的厌氧颗粒污泥中有机物含量为20％-35％，以无机污泥及颗粒污泥为主；

(3)微生物电化学处理

EGSB厌氧处理后形成的有机废水仍然含有一定浓度的有机物，再通过微生物电化学反应器进行处理：