[發明專利]用于增強CEPT污泥絮凝和脫水能力的生物絮凝劑組合物

在審

• 申請號: 201510087916.X
• 申請日: 2015-02-26
• 公開（公告）號: CN104876420A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 黃煥忠
• 申請（專利權）人: 香港浸會大學
• 主分類號: C02F11/14
• 分類號: C02F11/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陳建芳;閻娬斌

技術領域

本發明旨在通過一種用于使污水污泥快速絮凝并提高污水污泥的過濾能力和脫水能力的方法解決與廢水處理設施相關的問題。更具體地說，本發明涉及一種增強污泥脫水能力的新穎的復合生物絮凝劑，其具有展現多功能活性的不同微生物聚生體的摻混物，還涉及使用所述復合生物絮凝劑使污水污泥快速絮凝并提高污水污泥的過濾能力和脫水能力。

背景技術

生活廢水通常在處置或再循環之前通過一級、二級和三級方法進行處理。化學強化一級處理(CEPT)方法已經作為用于生活污水的常規方法的替代性處理方法而實施。由于CEPT方法快速處理大量廢水，因此該方法非常適用于快速增長的巨型城市和發展中國家。位于香港昂船洲的CEPT工廠是世界上最大的CEPT工廠之一，它每天處理140萬立方米污水。典型地，在CEPT方法中使用無機三價絮凝劑(一般是氯化鐵)處理污水，隨后使用陰離子聚合物去除廢水中的懸浮固體。在聚合物處理后，使絮凝污水的懸浮固體顆粒沉降。沉降過程產生極大量的含水量>95％的污泥。

初沉污泥含有體積龐大的水和懸浮顆粒。CEPT污泥的固體含量以重量計在約2-4％的范圍內。為了安全處置初沉污泥或進一步利用初沉污泥，污泥固體必須從水中去除并進行穩定。污泥的脫水是必要的，這可以在對污泥適當預調節之后通過機械脫水方法經由壓濾或離心來實現。由于具有高濃度的高負電荷的懸浮顆粒，因此CEPT污泥難以脫水并且其需要用非常有效的絮凝劑調節以提高脫水能力。

一般用無機金屬絮凝劑和有機聚合物作為脫水前的調節劑。然而，由于需要大量無機絮凝劑，污泥調節本身是污水處理中的一個昂貴過程。過量的FeCl₃將導致更嚴重的問題。在污泥脫水過程中，使用的典型劑量為每公噸干污泥固體使用1-10kg聚電解質聚合物，并且因此所述聚合物占經過調節的污泥的總干固體質量的0.1％-1％。對于極大量的昂貴絮凝劑的需求自身構成了污泥處理方法的約50％成本。另外，用于強化增稠和脫水過程的一些陽離子有機聚合物可能產生強烈氣味，因為其在經過脫水的污泥的儲存期間發生了降解。此外，聚合物絮凝劑和其衍生物造成了許多生態危害，因為一些衍生物是不可生物降解的，并且所述聚合物絮凝劑和其降解的中間產物對人類健康有害，因為其單體具有神經毒性和致癌性。因此，需要針對污泥脫水開發環保且安全的絮凝劑。

為了消除與使用合成絮凝劑有關的擔憂，當前，生物絮凝劑由于具有令人滿意的絮凝效果和安全的生物可降解性質而越來越受到關注。生物絮凝劑是來源于微生物培養物整體或微生物培養物產物的無機和有機絮凝劑。已經證實了微生物絮凝劑去除幾種廢水(包括生活廢水、釀酒廢水和醫藥廢水)中的懸浮固體、化學需氧量(COD)和重金屬的潛能。大多數所報道的微生物絮凝劑是多糖，其僅僅通過橋接機制主要參與到凝聚/絮凝方法中。另一方面，由嗜酸性鐵氧化細菌產生的生物源三價鐵離子也可用作污泥脫水的潛在凝聚劑/絮凝劑。

本發明提供一種使用無害且低成本的市售化學品、天然存在的微生物和可再生廢料的新穎的復合生物絮凝劑和其制造方法。本發明的復合生物絮凝劑包括產生強絮凝劑的自養微生物和有機營養微生物。本發明中使用的自養微生物是從含鐵底物和含硫要素獲取能量的嗜酸性細菌，使用的有機營養微生物是分離自有機廢物的有機營養菌聚生體。制造復合生物絮凝劑的本發明方法包括使用自養細菌和有機營養細菌以及比較便宜的二價鐵源和快速生產絮凝劑。復合生物絮凝劑快速提高污泥脫水能力。

本專利申請的該部分或任何其它部分中對任何參考文獻的引用或認同都不應解釋為承認所述參考文獻是本專利申請的現有技術。

發明內容

在第一方面中，本發明提供一種用于CEPT污泥調節的復合生物絮凝劑，其包含至少一種絮凝劑組分，其中所述至少一種絮凝劑組分包含：第一絮凝劑組分，所述第一絮凝劑組分包含至少一種嗜酸性自養鐵氧化細菌和至少一種耐酸性有機營養微生物，所述細菌和微生物在含有鐵(II)鹽作為能量底物的培養基中或在作為生長培養基的有機廢物水解產物中生長；第二絮凝劑組分，所述第二絮凝劑組分包含在含有硫作為能量底物的礦質培養基或污泥濾液中的硫氧化細菌聚生體(consortium)，其中所述第二絮凝劑組分的濃度為0.1％到1％(v/v)；和第三絮凝劑組分，所述第三絮凝劑組分包含有機營養聚生體，所述有機營養聚生體包含至少三種不同的有機營養微生物，其中所述有機營養微生物使用污泥或食物廢物水解產物作為培養基。