申请日2018.01.02
公开(公告)日2018.04.27
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C02F11/06; C02F11/04
摘要
本发明公开了一种物理化学结合的活性污泥预处理方法;属于厌氧发酵技术领域。本发明要解决当以剩余污泥作为基质投入到厌氧反应器中进行消化反应时，水解反应就必然成为整个污泥厌氧消化过程的限速步骤的技术问题。本发明的一种物理化学结合的活性污泥预处理方法是由下述步骤完成的：活性污泥放置至少1天后去除上清液，然后投入高铁酸钾，搅拌处理后超声破碎，即完成了活性污泥的预处理。本发明能够在污泥减量的同时，快速的破坏污泥的细胞壁，使细胞中的有机物都释放出来让厌氧消化的过程更快速、高效。
权利要求书
1.一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于所述活性污泥预处理方法是由下述步骤完成的：
活性污泥放置至少1天后去除上清液，然后投入高铁酸钾，搅拌处理15min后超声破碎15min，即完成了活性污泥的预处理。
2.根据权利要求1所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于高铁酸钾的投入量为0.5g/g VSS～1.5g/g VSS。
3.根据权利要求1所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于高铁酸钾的投入量为1.0g/g VSS。
4.根据权利要求1所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于采用磁力搅拌或者机械搅拌的方式进行搅拌。
5.根据权利要求4所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于以100～200r/min速度进行搅拌。
6.根据权利要求4所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于以150r/min速度进行搅拌。
7.根据权利要求1所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于在频率为25kHz～100kHz，功率为120～180W条件下超声破碎。
8.根据权利要求1所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于在频率为25kHz，功率为150W条件下超声破碎。
9.根据权利要求1所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于采用超声波破碎仪进行超声破碎，探头淹没深度为130mm～180mm。
10.根据权利要求7所述一种物理化学结合的活性污泥预处理方法，其特征在于探头淹没深度为150mm。
说明书
一种物理化学结合的活性污泥预处理方法
技术领域
本发明属于厌氧发酵技术领域;具体涉及一种物理化学结合的活性污泥预处理方法。本发明应用于污泥减量以及污泥厌氧发酵中对污泥的预处理。
背景技术
污泥是废水生物处理(生物膜法或活性污泥法)的副产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的及其复杂的非均质体。污泥对环境的污染并不像水污染那样明显和及时，需要一个相对较长的过程，因此往往容易被忽视。“十一五”期间国家在污泥处理方面的投资只是污水处理投资的40%，对污泥处理的投入严重不足，导致我国大部分污水处理厂的污泥得不到真正有效的处置，从而造成污染的转移。因此，从消除污染物的角度看，只有对污泥进行了彻底的处理后，污水处理的目的才能真正达到。现在污水处理技术不仅要求能去除COD，还要求对氮、磷等营养元素有去除功能，如果在处理污水中考虑污泥的减量化，可能造成这部分功能的失效。因此，切实可行的思路是对剩余污泥进行减量化研究。
由于污泥固体属难生物降解物质，因此厌氧消化停留时间长，一般在20～30天的停留时间下才能达到中等程度的降解，约30～50%;污泥在池内的停留时间过长，造成池体体积庞大，操作管理复杂;产气中甲烷含量低等。剩余污泥是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒和胶体等组成的及其复杂的非均质体。剩余污泥中大多数有机物质存在于微生物细胞内，微生物细胞的细胞壁是一个稳定的半刚性结构，起着保护细胞的作用。细胞壁属于生物难降解的惰性物质，细胞壁的破解较为困难。因此，当以剩余污泥作为基质投入到厌氧反应器中进行消化反应时，水解反应就必然成为整个污泥厌氧消化过程的限速步骤，这一点在现有的研究中得到了证明。
发明内容
本发明要解决当以剩余污泥作为基质投入到厌氧反应器中进行消化反应时，水解反应就必然成为整个污泥厌氧消化过程的限速步骤的技术问题;而提供一种物理化学结合的活性污泥预处理方法。
本发明的一种物理化学结合的活性污泥预处理方法是由下述步骤完成的：活性污泥放置至少1天后去除上清液，然后投入高铁酸钾，搅拌处理15分钟后超声破碎15分钟，即完成了活性污泥的预处理。
进一步地限定，高铁酸钾的投入量为0.5g/g VSS～1.5g/g VSS。
进一步地限定，采用磁力搅拌或者机械搅拌的方式进行搅拌;以100～200r/min速度进行搅拌。
进一步地限定，在频率为25kHz～100kHz，功率为120～180W条件下超声破碎15分钟。
进一步地限定，采用超声波破碎仪进行超声破碎，探头淹没深度为130mm～180mm。
化学药剂高铁酸钾具有强氧化性，氧化效果好、速度快，并且作用于污泥后产生无毒无害的清洁化产物。利用超声波破碎仪能够空化作用的特性，超声空化是功率超声在液体介质中引起的一种特有的物理过程，是一个复杂的非线性声学问题。超声空化是这样产生的：存在于液体中的微气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，最终崩溃，这种微小气泡振动、膨胀、闭合、崩溃等一系列动力学过程称为声空化。在非均相液体中，固-液界面附近的空化气泡溃陷与纯液体中的空化气泡溃陷有很大的区别，在介面附近声场干扰下，空化气泡是不对称溃陷，这种不对称形变能把流动的流体以100m/s的速度通过空腔表面，形成微喷射流的冲击作用。这种冲击波能产生较强的机械剪切力，使大分子链上碳键断裂，从而起到降解高分子的作用。本发明将高铁酸钾和超声破碎联用能够得到最高的挥发酸含量。
本发明能够在污泥减量的同时，快速的破坏污泥的细胞壁，使细胞中的有机物都释放。
具体实施方式
具体实施方式一：本发明的一种物理化学结合的活性污泥预处理方法是由下述步骤完成的：将哈尔滨市文昌污水处理厂中取回的活性污泥(即二沉池污泥)放置一天，然后将上清液倒出;投入1g/g VSS的高铁酸钾，以150r/min速度搅拌15分钟后将超声波破碎仪的探头插入其中，淹没深度为150mm，在频率为25kHz，功率为150W条件下超声波破碎仪工作15分钟。
本实施方式化学和物理联用的污泥预处理工艺能够在极短的时间(30分钟)内使原泥从溶解性化学需氧量(SCOD)从300mg/L增加到6190mg/L，污泥降解率也提高到25%。同时，污泥中释放出了1145mg/L蛋白质、496mg/L糖类。污泥减量为12%，离心后称重减量39%。