申请日2010.12.03
公开(公告)日2011.05.18
IPC分类号C02F11/02; C02F3/12; C02F11/06
摘要
本发明属于污泥处理与处置领域，涉及一种将化学氧化技术与生物技术有效结合起来作为污泥减量方法的工艺，具体步骤为：(1)臭氧预氧化处理单元：通过臭氧投加产生强氧化作用，可破坏不容易被生物降解的细胞膜等，使细胞内物质能较快地溶于水中，同时氧化不容易水解的大分子物质，使其更容易为微生物利用，以利于进一步的生物降解;(2)膜生物反应器单元：在膜生物反应器中利用污泥自身消化以及生物降解和膜滤等技术协同强化去除破碎后污泥释放的有机物，以达到污泥减量的目的;同时保证出水水质符合排放标准或工业回用水水质要求。该种工艺具有污泥减量效果好、无二次污染、能耗低及出水可以直接排放等优点。
权利要求书
1.臭氧预氧化-膜生物反应器协同剩余污泥减量的工艺，可以明显提高剩余污泥的减少量，对于生物化处理废水的污水处理厂剩余污泥的减量有着显著的效果，其特征是主要包括如下步骤：
a、臭氧预氧化处理单元：臭氧可破坏不容易被生物降解的细胞膜等，使细胞内物质能较快地溶于水中，同时氧化不容易水解的大分子物质，使其更容易为微生物利用，有利于进一步生物降解;
b、根据臭氧处理单元的原理，可以确定臭氧预处理的主要运行参数为臭氧投加量;
c、膜生物反应器(MBR)单元：反应器内的污泥浓度高，污泥龄长，可促进污泥自身消化;同时污泥上清液中有机物可通过生物降解以及膜过滤的协同作用得到去除，从而达到污泥减量的目的。
d、根据膜生物反应器单元和臭氧投加量，需要确定每次投加污泥的量，以达到最佳污泥减量率;
e、臭氧预氧化-膜生物反应器协同剩余污泥减量的工艺可以使剩余污泥量明显减少，而且能充分保持出水水质的稳定
2.根据权利要求1所述的臭氧预氧化处理单元，其特征是针对臭氧投加量对污泥絮体的形状以及污泥破解度有很大影响的特点，通过单独臭氧氧化破解污泥试验选定最佳参数。臭氧氧化作用破坏了污泥颗粒上细菌的细胞壁，使胞内物质由固相转入液相，从而引起了总悬浮固体量的减少，同时污泥上清液中的TOC、SCOD、NH3-N浓度增加，有利于后续MBR生物降解。
3.根据权利要求1所述的臭氧预处理主要运行参数——臭氧投加量，经过一系列实验探究和综合经济考虑，最终确定为0.04gO3/gSS。
4.根据权利要求1所述的膜生物反应器(MBR)处理单元，其特征是以臭氧预氧化处理后的污泥为处理对象，利用反应器内的生物降解和膜过滤等技术协同强化去除破碎后污泥释放的有机物;同时由于膜生物反应器(MBR)内污泥浓度高，污泥龄长，可促进污泥自身消化，从而达到污泥减量的目的。
5.根据权利要求1所述的臭氧预处理后向膜生物反应器投加的污泥量根据实验得出在最佳臭氧投加量0.04gO3/gSS时，向MBR反应器内投加30%的剩余污泥，达到的污泥减量率为28.6%。
6.根据权利要求4所述的膜生物反应器单元，膜生物反应器型式是一体式或分离式，也可以是通过投加弹性立体填料以及悬浮性填料形成的复合式膜生物反应器。
7.根据权利要求4所述的膜生物反应器单元，膜组件可以是微滤膜，也可以是超滤膜，可以是无机膜或有机膜，组件形式可以是中空纤维、平板或管式。
8.根据权利要求1所述的臭氧预氧化-膜生物反应器联合处理工艺，不仅处理效果稳定也保证了出水水质符合排放标准或工业回用水水质要求。
说明书
臭氧预氧化-膜生物反应器协同剩余污泥减量方法
一、技术领域
本发明是关于臭氧预氧化-膜生物反应器协同剩余污泥减量的方法。
二、背景技术
污水生化处理的本质是以污水中呈胶体和溶解状态的有机物作为微生物的营养来源，将其转化为二氧化碳、水和生物物质，而过量的生物物质构成了剩余污泥。剩余污泥属于固体废弃物，含有大量的有毒有害物质及未稳定化的有机物，如果没有得到适当处置，排放后会对环境造成严重污染。目前我国城市污水处理厂年排放干污泥约30万吨，以每年大约10%的速度增长。
污泥处理与处置费用昂贵，在我国城市污水处理厂中，传统的污泥处理费用约占污水处理厂总运行费用的20～50%，其投资占污水处理厂总投资的30～40%，投资和运行费用的总和占25～65%。从某种程度上说，污水生化处理把水污染的治理问题转化成了固废污染的处置问题。无论从污染物处理过程的完善程度，还是从所占的投资比例来看，污泥的处理处置都处于重要地位。
对于污泥减量化的研究在国内外已经先后开展，目前对于污泥减量的方法有超声污泥消化、湿式氧化法、膜生物反应器、污泥减容化技术等，尽管这些方法对于污泥减量有一定的成效，但是由于各污水处理厂污泥种类不同，鉴于需要污泥减量更完全，因此，可以考虑组合工艺对污泥进行减量。
三、发明内容
本发明是利用臭氧作为化学氧化剂对剩余污泥进行预氧化，再利用膜生物反应器的高微生物浓度及低污泥负荷等特点，来对剩余污泥进行减量的方法。
具体工艺步骤如下：
1、臭氧投加量对污泥性状影响实验，通过调节不同的通气时间达到不同的臭氧投加量，测定不同臭氧投量下的污泥浓度、COD、PH值、SVI值等的污泥性状的变化，最后以初步确定臭氧投加量范围;
2、臭氧投加量对污泥减量的影响实验，向膜生物反应器中投加经过臭氧氧化后的污泥。膜生物反应器连续运行，以6小时为一个周期，每1小时向反应器内投加一次经过臭氧氧化的污泥。通过试验1确定的适宜臭氧投加量范围，在相同剩余污泥投加量时，改变臭氧投加量，测定膜生物反应器内污泥浓度变化情况，最后综合剩余污泥投加量和臭氧投加量两个参数，根据运行成本确定剩余污泥投加量和臭氧投加量的最佳值。
3、臭氧-膜生物反应器剩余污泥减量工艺实验，臭氧-MBR剩余污泥减量工艺的小试试验：膜生物反应器连续运行20天，每天运行一个周期，每个周期连续运行6小时，剩余污泥投加方式同试验2，剩余污泥投加量和臭氧投加量由试验2确定。每天检测膜生物反应器的出水COD、NH3-N、浊度;污泥浓度、SVI等。
本发明有效地利用了臭氧预氧化可破坏不容易被生物降解的细胞膜等，使细胞内物质能较快地溶于水中，同时氧化不容易水解的大分子物质，使其更容易为微生物利用。并结合膜生物反应器(MBR)的高截留率并将浓缩液回流到生物反应器中，使反应器中具有很高的微生物浓度和相对较低的污泥负荷，并有很长的污泥停留时间，使有机物大部分被降解。从而有效将剩余污泥减量，与其他减量法相比较组合工艺具有更高的减量化效率，减少了污泥减量化周期时间等优点。