申请日2017.05.27
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F11/02; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，所述装置包括反应罐、控制室、氧气罐以及机械脱水机，所述反应罐内设置有搅拌装置和加热机，所述搅拌设置在反应罐的上方，搅拌装置靠近反应罐底部，使污泥和噬菌型细菌菌液在反应罐内充分混合;所述加热机设置在反应罐底部，使反应罐内部能够在一定温度范围内;所述反应罐前端设置有污泥入口，与之前的污泥浓缩池污泥出口连接;所述反应罐的后端设置有污泥出口，与之后的机械脱水机污泥入口连接;所述反应罐前端还设置有菌液入口，与之前的菌液投加机连接;所述氧气罐的氧气出口与反应罐连接，用以调节溶解氧;所述机械脱水机，收到信号后开启进行对于处理后污泥的机械脱水。
权利要求书
1.一种通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，其特征在于，所述装置包括
反应罐、控制室、氧气罐以及机械脱水机，所述反应罐内设置有搅拌装置和加热机;
所述搅拌设置在反应罐的上方，搅拌装置靠近反应罐底部，使污泥和噬菌型细菌菌液在反应罐内充分混合;所述加热机设置在反应罐底部，使反应罐内部能够恒定在一定温度范围内;所述反应罐前端设置有污泥入口，与之前的污泥浓缩池污泥出口连接;所述反应罐的后端设置有污泥出口，与之后的机械脱水机污泥入口连接;
所述反应罐前端还设置有菌液入口，与之前的菌液投加机连接;
所述氧气罐的氧气出口与反应罐连接，用以调节溶解氧;
所述机械脱水机，收到信号后开启，进行处理后污泥的机械脱水。
2.根据权利要求1所述的通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，其特征在于，所述装置还包括噬菌型细菌菌液池，污泥浓缩池，还包括
与所述污泥入口连接的污泥进泥输送管道，其上安装有污泥泵，收到信号开启，保证待处理污泥输送至反应罐;
与所述污泥出口连接的污泥出泥输送管道，其上安装有污泥泵，收到信号开启，保证处理后污泥输送至机械脱水机;
与所述菌液入口连接的菌液投加机，收到信号开启，将菌液池中配置好的噬菌型细菌菌液输送至反应罐。
3.根据权利要求2所述的通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，其特征在于，所述装置还包括污泥检测传感器和第一工业控制器;
所述污泥检测传感器设置于反应罐中，污泥检测传感器包含温度测定探头、溶解氧测定探头以及pH测定探头，用于测量反应罐内污泥的温度、溶解氧和pH值;
第一工业控制器，所述工业控制器设置在控制柜中，若水温低于15℃，第一工业控制器控制加热机工作，将水温升高至15—35℃;若溶解氧低于1mg/L，第一工业控制器调节氧气罐出气阀的开度，调节溶解氧至1-10mg/L，所述第一工业控制器通过工业以太网连接，由一台工业嵌入式主机集中控制,氧气罐出气阀、加热机和污泥传感器分别与第一工业控制器电信息连接。
4.根据权利要求2或3所述的通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，其特征在于，所述装置还包括污泥毛细吸水时间检测传感器和第二工业控制器，
所述污泥毛细吸水时间检测传感器用于测量反应罐内污泥的毛细吸水时间，反应罐前进泥输送管道上污泥泵、反应罐后出泥输送管道上污泥泵、菌液投加机后菌液阀、机械脱水机和污泥毛细吸水时间检测传感器分别与所述第二工业控制器电信息连接;
所述第二工业控制器设置在控制柜中，污泥毛细吸水时间检测传感器对反应罐内污泥的毛细吸水时间进行实时测定，若反应罐内污泥的毛细吸水时间在持续下降过程中，突然出现拐点，并持续增加至高于前一次测定数值，第二工业控制器控制反应罐前进泥输送管道上污泥泵、反应罐后出泥输送管道上污泥泵的打开以及菌液投加机后菌液阀、机械脱水机的的启动，进行下一批次的污泥脱水处理。
5.采用权利要求1-4任意一项所述装置提高市政污泥脱水性能方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)噬菌型细菌菌液制备，将培养好的噬菌型细菌进行离心并重悬，使其浓度范围在103—106pfu/mL或使用制备好的噬菌型细菌固态菌剂活化后使其浓度范围在103—106pfu/mL;
2)向反应罐排入污泥进行搅拌预处理，第二工业控制器控制进泥输送管道上污泥泵的开启以及菌液投加机的启动，浓缩污泥在进入反应罐中和噬菌型细菌进行混合和搅拌，搅拌速度为30-150r/min，使噬菌型细菌在污泥中的最终浓度为102—105pfu/mL;
3)在反应罐中进行裂解处理，反应罐中的污泥检测传感器会将污泥温度、溶解氧和pH测试的结果传输至第一工业控制器，第一工业控制器会根据初设环境对污泥温度、溶解氧进行自动调整并时刻显示污泥pH值，出气阀若水温低于15℃，第一工业控制器控制加热机工作，将水温升高至15—35℃;若溶解氧低于1mg/L，第一工业控制器调节氧气罐出气阀的开度，调节溶解氧至1-10mg/L;
4)启动脱水机，污泥毛细吸水时间检测传感器对反应罐内污泥的毛细吸水时间进行实时测定;污泥毛细吸水时间用于确定污泥脱水性能，指污泥在吸水滤纸上渗透一定距离所需要的时间，在正常情况下其测定数值随污泥生物裂解处理过程不断降低直至出现拐点并开始持续上升;若反应罐内污泥的毛细吸水时间测定值在持续下降过程中，出现拐点，第二工业控制器以电信号控制反应罐后出泥输送管道上污泥泵打开，，同时启动机械脱水机，污泥进入机械脱水阶段;
5)重复第(2)-(4)步。
说明书
通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种装置，具体涉及一种通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，属于市政污水处理技术领域。
背景技术
近年来，随着我国经济的发展以及城市化进程的加快，城市污水的产生量与处理量逐年增加，从而导致污水处理厂伴生的剩余污泥产量快速增长。污泥的处理处置目前已成为一个世界性的社会和环境问题。
污水处理厂产生的剩余污泥含水量一般达95%以上，污泥含水量高且不易脱水.污泥中大量的胞内水与结合水难以通过机械的方式被释放出来。目前，简单机械压滤污泥脱水技术只能将污泥含水率降到80%左右，造成污泥处理处置费用占到整个污水处理厂总费用的20%~45%。现有的物理化学污泥减量预处理技术主要包括超声波法和化学药剂调理法等，超声波法通过超声波的空穴作用压碎细胞壁,释放出细胞内所含的成分和细胞质从而实现污泥减量。传统的化学调理法常使用PAC、FeCl3和PAM 等药剂通过电中和架桥作用促使污泥颗粒絮凝来改善污泥脱水性。但是物理方式能耗较高，化学方式中投入的化学药剂会造成二次污染，影响后续污泥的安全处理处置。因此，迫切需要开发一种科学、高效与环境友好的污泥脱水减量方法。
相对于前两类污泥减量方法，污泥的生物处理对阻碍细胞裂解的刚性细胞膜结构的破坏程度较大，有利于污泥易生物降解胞内物质的释放、污泥脱水性能的提高。同时通过生物捕食的生物链延长方式可强化污泥物质与能量的减量转移。因此，污泥的生物减量技术作为一种生态工程技术，具有减量效率高、能耗低、无二次污染等特点，已日益受到关注。
噬菌型细菌是一类以捕食宿主菌为生的小型寄生性细菌,可破坏细胞壁,穿入宿主细胞,裂解大多数科、属的革兰氏阴性细菌和部分革兰氏阳性细菌.到目前为止,各国科学家已分别从土壤、下水道污水、河水、海洋、植物根系、以及人类与哺乳动物粪便中发现了这类微生物。噬菌型细菌在自然界存在的广泛性、对宿主细胞的裂解高效性与依赖性及对宿主菌的选择非特异性预示其可以有效破坏细胞壁，影响污泥絮体组成与结构,故在提高污泥脱水性能上具有巨大应用潜力。但是，利用噬菌型细菌处理市政污泥的过程对于生长条件要求较高，若不能达到最佳噬菌型细菌的生长环境，其高效生物裂解作用不能够完全体现。因此，需要提出一种利用噬菌型细菌提高市政污泥脱水性能的装置及方法，以满足污泥处理处置需要。
发明内容
本发明正是针对现有工艺中存在的技术问题，提供一种通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，该技术方案充分考虑到噬菌型细菌提高污泥脱水性能时各种因素的影响，该方案是一种适合利用微生物即噬菌型细菌进行污泥细胞裂解的装置及方法。本方法不使用化学絮凝剂或其他任何药剂，不带来二次污染，可以满足脱水污泥含水率降到60%以下的污泥裂解需求，能有效解决泥饼含水率高的问题，同时还能降低裂解预处理费用，降低综合处置成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种通过微生物裂解反应提高市政污泥脱水性能的装置，其特征在于，所述装置包括反应罐、控制室、氧气罐以及机械脱水机，所述反应罐内设置有搅拌装置和加热机，
所述搅拌设置在反应罐的上方，搅拌装置靠近反应罐底部，使污泥和噬菌型细菌菌液在反应罐内充分混合;所述加热机设置在反应罐底部，使反应罐内部能够在一定温度范围内;所述反应罐前端设置有污泥入口，与之前的污泥浓缩池污泥出口连接;所述反应罐的后端设置有污泥出口，与之后的机械脱水机污泥入口连接;
所述反应罐前端还设置有菌液入口，与之前的菌液投加机连接;
所述氧气罐的氧气出口与反应罐连接，用以调节溶解氧;
所述机械脱水机，收到信号后开启进行对于处理后污泥的机械脱水。
作为本发明的一种改进，所述装置还包括噬菌型细菌菌液池，污泥浓缩池，还包括
与所述污泥入口连接的污泥进泥输送管道，其上安装有污泥泵，收到信号开启，保证待处理污泥输送至反应罐;
与所述污泥出口连接的污泥出泥输送管道，其上安装有污泥泵，收到信号开启，保证处理后污泥输送至机械脱水机;
与所述菌液入口连接的菌液投加机，收到信号开启将菌液池中配置好的噬菌型细菌菌液输送至反应罐。
作为本发明的一种改进，所述装置还包括污泥检测传感器和第一工业控制器;
所述污泥检测传感器设置于反应罐中，污泥检测传感器包含温度测定探头、溶解氧测定探头以及pH测定探头，用于测量反应罐内污泥的温度、溶解氧和pH值;
所述第一工业控制器设置在控制柜中，若水温低于15℃，第一工业控制器控制加热机工作，将水温升高至15—35℃;若溶解氧低于1mg/L，第一工业控制器调节氧气罐出气阀的开度，调节溶解氧至1-10mg/L，所述第一工业控制器通过工业以太网连接，由一台工业嵌入式主机集中控制。
氧气罐出气阀、加热机和污泥传感器分别与第一工业控制器电信息连接。
作为本发明的一种改进，所述装置还包括污泥毛细吸水时间检测传感器和第二工业控制器，
所述污泥毛细吸水时间检测传感器用于测量反应罐内污泥的毛细吸水时间，反应罐前进泥输送管道上污泥泵、反应罐后出泥输送管道上污泥泵、菌液投加机后菌液阀、机械脱水机和污泥毛细吸水时间检测传感器分别与所述第二工业控制器电信息连接;
所述第二工业控制器设置在控制柜中，污泥毛细吸水时间检测传感器对反应罐内污泥的毛细吸水时间进行实时测定，若反应罐内污泥的毛细吸水时间测定值在持续下降过程中，出现拐点，第二工业控制器控制反应罐后出泥输送管道上污泥泵打开，同时启动机械脱水机。待污泥全部经过机械脱水机处理后，第二工业控制器控制反应罐前进泥输送管道上污泥泵打开，进行下一批次的污泥处理。
通过生物裂解作用提高市政污泥脱水性能方法，所述方法包括以下步骤：
1)噬菌型细菌菌液制备，将培养好的噬菌型细菌进行离心并重悬，使其浓度范围在103—106pfu/mL或使用制备好的噬菌型细菌固态菌剂活化后使其浓度范围在103—106pfu/mL;
2)向反应罐排入污泥进行搅拌预处理，第二工业控制器控制进泥输送管道上污泥泵的开启以及菌液投加机的启动，浓缩污泥在进入反应罐中和噬菌型细菌进行混合和搅拌，搅拌速度为30-150r/min，使噬菌型细菌在污泥中的最终浓度为102—105pfu/mL;
3)在反应罐中进行裂解处理，反应罐中的污泥检测传感器会将污泥温度、溶解氧和pH测试的结果传输至第一工业控制器，第一工业控制器会根据初设环境对污泥温度、溶解氧进行自动调整并时刻显示污泥pH值，出气阀若水温低于15℃，第一工业控制器控制加热机工作，将水温升高至15—35℃;若溶解氧低于1mg/L，第一工业控制器调节氧气罐出气阀的开度，调节溶解氧至1-10mg/L;
4)启动脱水机，污泥毛细吸水时间检测传感器对反应罐内污泥的毛细吸水时间进行实时测定。污泥毛细吸水时间用于确定污泥脱水性能，指污泥在吸水滤纸上渗透一定距离所需要的时间，在正常情况下其测定数值会不断减少直至出现拐点并开始持续上升，若反应罐内污泥的毛细吸水时间测定值在持续下降过程中，出现拐点，第二工业控制器以电信号控制反应罐后出泥输送管道上污泥泵打开，同时启动机械脱水机，污泥进入机械脱水阶段。
5)重复第(2)-(4)步。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案利用生物裂解作用提高市政污泥脱水性能的装置结构简单，具有较高的处理效果，反应器内设有温度控制系统，不受地区气候差异影响，同时不受季节变化影响，可在北方低温条件下正常运行;
2)反应罐中设有污泥检测传感器和工业控制器，时刻保持反应罐中为噬菌型细菌最适生长环境和最佳裂解效果所需环境，使噬菌型细菌存活率得到保持并且处理效果达到稳定。
3)污泥毛细吸水时间检测传感器和工业控制器的使用使本方法简单且自动化程度高。可应用于常规市政污水处理厂生物处理工艺的二沉池、污泥浓缩池或改良污泥浓缩池中，同时各流程的开始和结束由工业控制器自动控制，人为控制需求小，可进行连续反应。
4)处理污泥采用单管进泥方式，一般只需要配备少数泥泵，因而投资、维护、运行费用较低，便于管理和控制，有效节省运行费用。
5)该方案不产生二次污染，生态与卫生安全性高，与目前污水处理厂多使用的化学絮凝剂或化学调节剂相比，本发明所使用的噬菌型细菌在完成裂解宿主细胞的任务后，会因饥饿而自动消亡，因此对公共健康无毒副作用，也为污泥的绿色处理处置提供保障。