申请日2015.03.09
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号C02F11/02; C02F101/20; C02F3/00; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种同步实现污泥强化脱水和提高生物吸附剂产量的方法。先从采用生物处理工艺的城镇污水处理厂取得剩余污泥，按质量比量取表面活性剂∶污泥干重=0.01-0.3∶1;将它们混合均匀后进行好氧发酵培养，最后对发酵后污泥进行机械压滤，压滤后泥饼即为脱水污泥，滤液即为液态生物吸附剂，将滤液放在冰箱内0-5℃下保藏，备用。本发明不仅强化了污泥脱水效果，还提高了生物吸附剂产量，同步实现了剩余污泥的减量化和资源化。与没有添加表面活性剂的相同条件下的剩余污泥进行好氧发酵工艺相比，生物吸附剂的产量提高了1.8-2.7倍，泥饼含水率降低了7.7%-15.8%。
权利要求书
1.一种同步实现污泥强化脱水和提高生物吸附剂产量的方法，其特征在于：
先从采用生物处理工艺的城镇污水处理厂取得剩余污泥，按质量比量取表 面活性剂：污泥干重=0.01-0.3:1;将它们混合均匀，然后进行好氧发酵培养， 最后对发酵后污泥进行机械压滤，压滤后泥饼即为脱水污泥，滤液即为液态生 物吸附剂，将滤液放在冰箱内0-5℃下保藏，备用;
上述表面活性剂是阴离子表面活性剂，或阳离子表面活性剂，或非离子表 面活性剂，或两性表面活性剂，或生物表面活性剂;
上述混合均匀是采用机械搅拌或曝气搅拌方式使表面活性剂与污泥混合均 匀;
上述好氧发酵培养是将pH为5-9，浓度为3-15g/L的剩余污泥放入发酵 罐中进行发酵，通过曝气使发酵罐中溶解氧浓度为0.5-6.5mg/L，发酵温度 为25-55℃，发酵时间为2-24h;
上述机械压滤是将发酵后污泥采用板框脱水，或带式脱水，或离心脱水， 或叠螺脱水。
说明书
一种同步实现污泥强化脱水和提高生物吸附剂产量的方法
技术领域
本发明涉及一种同步实现污泥强化脱水和提高生物吸附剂产量的方法，属于 环境保护技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，城市人口近几年来的持续增加，我国对于城镇 污水的处理量越来越大，导致在污水处理过程中产生的副产物～剩余污泥的产量 不断增加。《国家环境保护“十二五”规划》指出：2015年我们的污水处理能力 为475亿吨，若按每处理万吨污水会产生7.5吨含水率为80%剩余活性污泥(脱 水后的泥饼)计，我国2015年会产生3512.5万吨剩余活性污泥。剩余污泥中含 有大量水分、种类复杂的有机物质及多种重金属有毒物质、病原菌及病毒微生物 等有害物质，如果对其不加处理任意堆放或填埋，会对环境造成严重污染。
然而，剩余污泥既是污水处理厂产生的废弃物质和环境污染物，又是很好的 有机资源。它是由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集 合体，其中有机物的含量在60%左右，生物易降解有机组分在40%以上，这些生 物易降解有机物主要是蛋白质、多糖、核酸等有机高分子物质。这些有机高分子 物质中包含的官能团能为吸附过程提供众多的吸附点位，因此，可作为生物吸附 剂用于含重金属废水的处理。该生物吸附剂具有制备简单、节能廉价、去除率高、 易于分离和回收重金属的优点。显然，如果能够利用剩余污泥制备生物吸附剂， 不仅减少了它对环境的污染，又可以生产处具有高效重金属吸附性能的生物吸附 剂，这样就实现了剩余污泥的减量化、稳定化、资源化及减少环境污染的目的。 中国发明专利201310234516.8公开了利用剩余污泥制备重金属生物吸附剂的工 艺，具体是先进行好氧发酵，再超声处理，最后离心分离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同步实现强化污泥脱水和提高生物吸附剂产量 的方法。用本发明的方法，不仅能强化污泥脱水效果，还能提高重金属生物吸附 剂产量，同步实现剩余污泥的减量化和资源化。
为了达到上述目的，本发明的研究发现：剩余污泥的好氧发酵是在好氧条件 下，利用剩余污泥中微生物的活性将吸附在细菌细胞表面的小分子有机物进一步 利用，转化成菌体和菌胶团的分泌物，而这些菌体和分泌物中包含的多糖、蛋白 质和核酸等物质对重金属离子具有很好的吸附作用。经过好氧发酵，污泥上清液 中的有机物在活的菌体及菌胶团的吸附、代谢作用下浓度大大降低。同时，胞外 聚合物对活性污泥的脱水性能有着重要的影响，污泥难以脱水的一个原因就是由 于胞外聚合物的存在，它像胶囊一样包围在细菌的周围，它的存在使得更多的水 分结合在活性污泥絮体中，这部分水很难通过机械脱水去除，因此活性污泥中胞 外聚合物的含量越高，脱水性能越差。
表面活性剂具有“两亲”性，及亲水和亲油的性质，而且还具有“增溶”的 作用，因此可以利用表面活性剂来促进剩余污泥胞外聚合物的释放，使得包裹在 胞外聚合物中的结合水转变成自由水，从而实现强化污泥脱水及提高生物吸附剂 产量。到目前为止，有关利用表面活性剂同时实现强化污泥脱水及提高生物吸附 剂产量的研究尚未报道。为此本发明先从采用生物处理工艺的城镇污水处理厂取 得剩余污泥，按质量比量取表面活性剂：污泥干重=0.01～0.3:1;然后将它们混合 均匀，进行好氧发酵培养，然后对发酵后污泥进行机械压滤，压滤后泥饼即为脱 水污泥，滤液即为液态生物吸附剂，将滤液在冰箱内0～5℃下保藏，备用;
上述表面活性剂是阴离子表面活性剂，或阳离子表面活性剂，或非离子表面 活性剂，或两性表面活性剂，或生物表面活性剂;
上述混合均匀是采用机械搅拌或曝气搅拌方式使表面活性剂与污泥混合均 匀;
上述好氧发酵培养是将pH为5～9，浓度为3～15g/L的剩余污泥放入发酵罐 中进行发酵，通过曝气实现发酵罐中溶解氧浓度为0.5～6.5mg/L，发酵温度为 25～55℃，发酵时间为2～24h;
上述机械压滤是将发酵后污泥采用板框脱水，或带式脱水，或离心脱水，或 叠螺脱水。
本发明具有以下优点和效果：
(1)利用城镇污水处理厂的剩余污泥，通过表面活性剂和好氧发酵的协同 作用大大提高了利用污泥制备生物吸附剂的产量，不仅实现了污泥减量化、稳定 化、资源化以及减少污泥有机物污染环境的目的，同时生产了有利用价值的产物 重金属生物吸附剂，是城镇污水处理厂的一种可持续发展的循环经济模式。
(2)生产的重金属生物吸附剂可用于含重金属离子的废水处理，实现污水 处理的同时回收了重金属，由于利用剩余污泥制备重金属生物吸附剂成本低廉， 重金属生物吸附剂对重金属离子的吸附容量大，因此可以降低含重金属离子废水 的处理成本，实现了污染治理和资源回收双重收益。
(3)表面活性剂在促进胞外聚合物等大分子的释放的同时，使得包裹在胞 外聚合物中的结合水变成自由水，通过机械脱水的泥水分离方式，实现了生物吸 附剂制备的同时也强化了污泥的脱水效果，这对改进、优化现有的污泥处理系统， 降低投资成本也具有重要的指导意义。