公布日：2022.08.05
申请日：2022.05.26
分类号：C02F3/34(2006.01)I
摘要
本发明涉及一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统与工艺。工艺包括将经生化O/A池处理进入二沉池固液分离后输出的高无机率污泥在超声单元与搅拌单元的联合作用下使菌胶团包裹的无机微粒充分脱落，将混合污泥送至旋流分离器分选出有机污泥(轻质污泥)与无机污泥(重质污泥)；分离出的重质污泥经污泥脱水系统处理后外运处置，分离出的轻质污泥依序经由污泥储备系统培养增殖，菌种制备系统浓缩干化制得固体微生物菌剂，菌种活化系统活化固体微生物菌剂并回用至生化O/A池。本申请对生化池污泥进行轻重质分离，提高污泥活性、生化处理能力与效率，并利用活性轻质污泥制备干化菌种保存与利用，提供剩余污泥新的资源化利用途经。
权利要求书
1.一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其特征在于，包括：将经由生化O/A池处理的煤气化废水泵入二沉池固液分离后输出高无机率污泥并送至重质污泥改性系统在超声单元与搅拌单元的联合作用下使菌胶团包裹的无机微粒得以充分释放与脱落同时不影响污泥的微生物保有量，而后将混合污泥泵送至旋流分离器依据淤沙和污泥在粒径和密度上的差异分选出轻质污泥与重质污泥；分离出的重质污泥经污泥脱水系统处理后外运处置，分离出的轻质污泥依序经由污泥储备系统培养增殖，菌种制备系统浓缩干化制得固体微生物菌剂，菌种活化系统投放营养物活化固体微生物菌剂并回用至生化O/A池以补充用于废水处理的有益微生物；其中，所述超声单元采用的超声波段为20kHz-30kHz，水力停留时间为5-15min，超声处理时的声能密度为0.1-2W/ml。
2.根据权利要求1所述的一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其特征在于，所述搅拌单元设置有搅拌器，所述搅拌器偏心装设以增强污泥轴向混合；和/或，所述旋流分离器的进料速度为8-12m/s，入料压力为0.1-0.25MPa。
3.根据权利要求1所述的一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其特征在于，所述污泥储备系统设置用于微生物培养的营养物投放口，通过投放营养物进行培养增殖，所述营养物包括碳源、氮源、磷源及微量元素，污泥储备系统回连至生化O/A池以补充用于废水处理的富含有益微生物的活性污泥，所述污泥储备系统培养增殖的停留时间为2-4h，温度为25-35℃，pH值为6-8。
4.根据权利要求1所述的一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其特征在于，所述的菌种制备系统浓缩干化制得固体微生物菌剂的具体步骤为：将富含微生物的活性污泥离心浓缩后添加可溶性淀粉、奶粉、甘油及复合载体搅拌均匀，在40-60℃下烘干，经粉磨机粉磨、筛分后制备得到固体微生物菌剂。
5.根据权利要求1所述的一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其特征在于，所述的菌种活化系统投放营养物活化固体微生物菌剂的具体步骤为：在固体微生物菌剂中加入稀释后的污水、碳源、氮源及磷源进行曝气培养活化，其中，污水稀释2-10倍，活化时间为12-72h，温度为25-35℃，含氧量2-3mg/L；所述碳源选自葡萄糖、蔗糖、甲醇及牛肉膏中的一种或多种；氮源选择氯化铵和/或蛋白胨；磷源选择磷酸二氢钾和/或磷酸氢二钾。
6.根据权利要求1所述的一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其特征在于，所述旋流分离器包括上部的圆柱段及下部的圆锥段，混合污泥由切向于圆柱段壁面的进料口输入旋流分离器内腔，旋流分离器的顶端装设可调节式插入深度的溢流排泥口，底端设置排沙口。
7.根据权利要求6所述的一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其特征在于，所述溢流排泥口深入至圆柱段高度的0.7-0.8，且溢流排泥口直径为圆柱段直径的0.1-0.3；所述排沙口直径为圆柱段直径的0.1-0.25。
发明内容
在一方面，本发明提供一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统，其对生化池污泥进行有效的轻重质分离，提高了污泥活性及生化处理能力与效率，同时利用活性轻质污泥制备干化菌种进行保存与利用，提供剩余污泥新的资源化利用途经，兼具经济性与高效的污废水处理能力。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统，包括依序管路连接的O/A池及二沉池，以使进入生化处理系统的煤气化废水经由O/A池处理后在二沉池内进行固液分离输出高无机率污泥，
还包括沿污泥流动方向依次连接的用于菌胶团包覆的小颗粒无机质在不影响微生物活性的条件下释放与脱落的重质污泥改性系统及利用淤沙和污泥在粒径和密度上的差异进行分离的轻重质污泥分离系统，分离出的重质污泥输入污泥脱水系统处理后外运处置；
分离出的部分或全部轻质污泥经资源化回路回用至生化O/A池，资源化回路包括顺次连接至污泥分离系统轻质污泥输出端的污泥储备系统、菌种制备系统及菌种活化系统，所述菌种活化系统的输出端回连至生化O/A池以补充用于废水处理的有益微生物。
一些实施方案中，所述重质污泥改性系统包括共同作用于污泥的超声单元与搅拌单元，超声单元利用空化效应快速释放由菌胶团包覆的小颗粒无机质，搅拌单元用于促进所释放无机质的脱落。
一些实施方案中，所述轻重质污泥分离系统设置有旋流分离器，旋流分离器包括上部的圆柱段及下部的圆锥段，混合污泥由切向于圆柱段壁面的进料口输入旋流分离器内腔，旋流分离器的顶端装设可调节式插入深度的溢流排泥口，底端设置排沙口。
一些实施方案中，所述溢流排泥口深入至圆柱段高度的0.7-0.8，且溢流排泥口直径为圆柱段直径的0.1-0.3；所述排沙口直径为圆柱段直径的0.1-0.25。
一些实施方案中，所述污泥储备系统设置用于微生物培养的营养物投放口，污泥储备系统旁通至生化O/A池以补充用于废水处理的富含有益微生物的活性污泥。
另一方面，本发明提供一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，其能实现轻重质污泥的有效分离，并对轻质污泥进行浓缩干化制备固体微生物菌剂用于经济出售或回用生化池针对性处理高无机率废水，具有工艺简洁，条件温和及设备易得的优势。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种高无机率污泥无机质分离及资源化工艺，包括：将经由生化O/A池处理的煤气化废水泵入二沉池固液分离后输出高无机率污泥并送至重质污泥改性系统在超声单元与搅拌单元的联合作用下使菌胶团包裹的无机微粒得以充分释放与脱落同时不影响污泥的微生物保有量，而后将混合污泥泵送至旋流分离器依据淤沙和污泥在粒径和密度上的差异分选出轻质污泥与重质污泥；
分离出的重质污泥经污泥脱水系统处理后外运处置，分离出的轻质污泥依序经由污泥储备系统培养增殖，菌种制备系统浓缩干化制得固体微生物菌剂，菌种活化系统投放营养物活化固体微生物菌剂并回用至生化O/A池以补充用于废水处理的有益微生物。
一些实施方案中，所述超声单元采用超声波段为20kHz-30kHz，水力停留时间为5-15min，超声处理时的声能密度为0.1-2W/ml；和/或，所述搅拌单元设置有搅拌器，所述搅拌器偏心装设以增强污泥轴向混合；和/或，所述旋流分离器的进料速度为8-12m/s，入料压力为0.1-0.25MPa。
一些实施方案中，本发明提供所述污泥储备系统通过投放营养物进行培养增殖，所述营养物包括碳源、氮源、磷源及微量元素，污泥储备系统回连至生化O/A池以补充用于废水处理的富含有益微生物的活性污泥，所述污泥储备系统培养增殖的停留时间为2-4h，温度为25-35℃，pH值为6-8。
一些实施方案中，本发明提供所述的菌种制备系统浓缩干化制得固体微生物菌剂的具体步骤为：将富含微生物的活性污泥离心浓缩后添加可溶性淀粉、奶粉、甘油及复合载体搅拌均匀，在40-60℃下烘干，经粉磨机粉磨、筛分后制备得到固体微生物菌剂。
一些实施方案中，本发明提供所述的菌种活化系统投放营养物活化固体微生物菌剂的具体步骤为：在固体微生物菌剂中加入稀释后的污水、碳源、氮源及磷源进行曝气培养活化，其中，污水稀释2-10倍，活化时间为12-72h，温度为25-35℃，含氧量2-3mg/L；所述碳源选自葡萄糖、蔗糖、甲醇及牛肉膏中的一种或多种；氮源选择氯化铵和/或蛋白胨；磷源选择磷酸二氢钾和/或磷酸氢二钾。
本发明采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
1.采用超声与机械搅拌联合作用方式对高无机率污泥进行改性，利用超声空化效应在不影响微生物活性的前提下快速破坏污泥松散结合型的有机聚合物、菌胶团，使包裹其中的无机微粒得到释放，结合搅拌混合可使释放的无机微粒得以充分脱落，强化分离效果；
2.通过轻重质污泥分离系统有效去除混合污泥中的无机颗粒，使整个污水处理系统剩余污泥实现了减量化，提高了污泥的活性及生化处理能力与效率，降低重质污泥对生化系统设备、管道的结垢及因此带来的设备能耗；
3.活性湿污泥侧线保存技术使得生化系统的微生物菌种快速增殖，可直接返回至生化池用于污水处理，迅速恢复由有机物或抑制性冲击负荷、水力负荷超量等导致的异常状态；
4.活性污泥干化菌种的保存技术，富含微生物的活性污泥通过浓缩和脱水，进行低温干化，制备固体菌剂，可以常温下长期保存；
5.活性污泥中所包含的微生物适应能力强、微生物种类多，而且含有各种原生动物，解决了污水厂优质活性污泥的短缺问题，可高效针对性净化各类污废水；
6.利用污泥为原料进行微生物菌剂的制备生产，不仅能够为工厂污泥提供新的资源化途径，减少剩余污泥处理成本，售卖菌剂增加收益，而且可大幅度降低工业微生物菌剂制备成本。
（发明人：杨秀梅;朱洪;王日彩;张衡;马洪玺;韩媛媛;池剑亭）