申请日2003.03.17
公开(公告)日2003.10.01
IPC分类号C02F11/02
摘要
提供了一种用于有机污泥处理的改进方法。在本发明中，污泥经过一个膜式生物反应器，在生物反应器中的一部分污泥经预处理设备循环。按本发明，因为经过化学和/或物理预处理后，污泥中的细胞的可生物降解性极大地增加，还因为在膜式生物反应器中固—液分离和生物降解同时发生，故可以显著地提高污泥化污效率。
権利要求書
1.一种污泥处理方法，包括以下步骤：
i)预处理污泥，以便增加污泥中的细菌细胞的可溶分率和可生物降 解性;
ii)将该预处理了的污泥转移到一个曝气生物反应器中，以进行生 物分解;和
iii)通过浸入在生物反应器(21)中的膜组件(22)来进行固—液 分离。
2.按权利要求1的污泥处理方法，其特征在于，还包括了以下步骤：
a)从生物反应器(21)中抽出和移出一部分污泥;和
b)将该部分污泥经返回管线(30)送回到预处理反应器中去。
3.按权利要求1或2的污泥处理方法，其中预处理是化学和/或物 理处理。
4.按权利要求3的污泥处理方法，其中预处理是臭氧处理、热处理、 碱处理和/或其结合。
5.按权利要求1或2的污泥处理方法，其特征在于，还包括将产生于 臭氧处理反应器(12)的废气传送到生物反应器中，以用于曝气目的(20)。
6.一种污泥处理设备，包括：
i)一种具有臭氧处理反应器和热处理反应器和/或碱性剂处理反应 器的预处理设备;
ii)一种生物反应器(21)，它装备有浸入式膜组件(22)，其中具 有中空纤维或平面膜。
说明书
使用污泥预处理和膜式生物反应器的污泥处理方法
技术领域
本发明涉及一种使用污泥预处理设备和膜式生物反应器的污泥处理 方法和设备。通过采用化学和/或物理污泥预处理和膜分离技术，本发 明极大地改进了在污水/废水处理过程中产生的污泥的处理效率。
背景技术
活化污泥工艺和其应用—它采用微生物以分解有机化合物—已用于 处理废水和/或污水污泥。但这些常规方法导致了微生物浓度上升，而 微生物本身应予化污和消除。因此，这些方法需要其它步骤来抽出部分 产生的污泥，以便于处理系统的安全操作和有效地进行固/液分离，其 中抽出的污泥要进一步由化学、物理和/或生物学方法进行处理，以使 其体积和质量降低。随后，产生的污泥饼要作填埋、焚烧处理和/或扔 入海中。
无氧化污工艺和曝气化污工艺是用于降低污泥体积的已知方法。在这 两类方法中，生物反应器在未提供有机底物和微生物的情况下操作，污 泥的内在生物降解或内源化污被诱发。
更具体地说，在无氧化污工艺中，通过控制温度和pH值等参数，在 不提供O2的情况下诱导了污泥的生物降解。通常，在无氧化污过程中污 泥的生物降解发生很慢。大约用30天可减少20-30%的污泥(Sludge into Biosolids’L.Spinosa and P.A.Vesilind，IWA Publishing， 2001)。
另一方面，在曝气化污工艺中，用连续的曝气来引发污泥的生物降解 (见图1)。由此，与无氧化污工艺相比，曝气化污工艺具有的一个优点 是，它可将用于分解在污泥中的有机化合物的停留时间降低到15-20 天。但它需要另增用于曝气的费用。
因此，常规的降低污泥量的方法有以下缺陷：
i)相对长的停留时间和低的降低效率(约20-40%)，和ii)高的 处理费用。而且，较低的微生物如细菌和真菌等的可生物降解性被认为 是导致这些缺陷的实际原因[Mu11er J.Disintegration as a key-step in sewage sludge treatment.Wat.Sci.Technol. 41(8)，123-130(2000)]。
污泥的生物降解通常是由两步完成的：i)通过水解将污泥中的微生 物溶解，和ii)溶解的有机化合物或废物的分解。微生物的水解的第一 步被认为是在生物污泥分解中的速率控制步骤，因为细胞膜和细胞壁阻 止了细胞成分的水解。
因此，一直存在着强烈的需求，即增加污泥中微生物的可生物降解性， 以改进处理效率。
发明内容
任何本文中提及的公开文献在此声明并入本申请中，以便更充分地描 述本发明所涉及的现有技术。
在理解本发明时重要的是，应当注意，在此所使用的所有技术和科学 术语，除非另有定义，都与本领域普通技术人员通常理解的意义相同。 其中使用的各种技术也都是本领域普通技术人员所知的那些，除非另有 说明。
对具体设备、细胞处理条件等或其子类的提及并不意味着限于它们， 而应当理解为包括所有相关的材料，它们是本领域普通技术人员应当认 为对该讨论所涉及的部分是有关的和有价值的。
本发明的一个目的是提供更为有效和低成本的方法和系统，来进行 有机污泥处理。为了达到该目的，本发明采用了污泥预处理工艺，以增 加污泥中微生物和其它生物物质颗粒的可生物降解性。
特别地，为了增加微生物的可生物降解性，污泥首先经历化学和/或 物理预处理如臭氧处理和热或碱性处理，其中微生物的细胞壁被破裂， 细胞成分的水解因而强化和加速。此后，经预处理的污泥被转入装备有 浸入式膜——包括中空纤维或平面型膜——的生物反应器中。在该生物 反应器中，经预处理的污泥迅速发生生物降解，同时伴随着由膜过滤实 现的固-液分离。
此外，本发明的生物反应器可以包括常规的曝气设备和绝氧罐，以用 于产生于曝气设备中的含氮成分(NO2和NO3等)的硝酸化和/或脱硝酸 化。