[發明專利]用于剩余污泥胞外聚合物剝離和資源化的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910800203.1
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110436729A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 王愛杰;李西齊;劉文宗;李佳琦;高翔宇;張文哲;王博
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F11/121;C02F11/14;C02F11/127
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種用于剩余污泥胞外聚合物剝離和資源化的裝置，所述裝置包括儲泥池，其出口與剩余污泥預處理單元連接；剩余污泥預處理單元，包括加藥預混池和水力旋流器，其中加藥預混池用于對儲泥池輸送過來的污泥添加表面活性劑，分離有機雜質；水力旋流器，用于高速攪動在加藥預混池中添加了表面活性劑的污泥；短程厭氧發酵單元，包括污泥厭氧發酵反應器；剩余污泥脫水單元，包括污泥濃縮池和脫水干化設備。本發明還提供了采用上述裝置進行剩余污泥胞外聚合物剝離和資源化的方法。本發明在保證剩余污泥中微生物活力的同時高效實現了剩余污泥胞外聚合物的剝離；實現了剩余污泥中難利用碳源向易利用的高價值碳源轉化。

技術領域

本發明涉及污水污泥的生物處理技術領域，尤其涉及用于剩余污泥胞外聚合物剝離和資源化的裝置及方法。

背景技術

污水處理過程中伴生大量的剩余污泥，近五年全國剩余污泥產生量平均約4760萬噸/年(80％含水率)，預計2020年達到近5300萬噸，其處理處置費用通常占到污水處理總操作成本的30-40％，預計2020年全國污泥處理處置投入將達450-600億。剩余污泥中蘊含大量有機質，其中TCOD約為780-980mg/gTSS、TN約為20-60mg/gTSS、TP約為2.5-5mg/gTSS，是一種有潛力被轉化為有用資源的廢棄物。剩余污泥的胞外聚合物是微生物胞外除細胞和水以外的第三大組成部分，占剩余污泥總有機物的50-90％，主要由蛋白質和多糖以及腐殖質等組成，空間結構上由內而外分為TB-EPS、LB-EPS以及溶解性EPS，除TB-EPS較難以剝離以外，溶解性和松散結合的EPS容易通過理化方法實現剝離。

隨著2002年國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》頒布，總氮的最高排放濃度被提高，而絕大多數國內水廠達不到要求，關鍵原因就是我國城市污水的C/N普遍較低，無法滿足脫氮的需求，一般都需要補充額外的碳源，但這樣不僅增加了污水廠的CO₂排放而且增加了剩余污泥產量。通過厭氧發酵能夠將污泥中復雜碳源轉化為小分子短鏈脂肪酸，可以作為污水廠內部高效的反硝化碳源利用，剩余污泥中胞外聚合物(Extracellularpolymeric substances，EPS)的有效破解是提升污泥水解和后續生物轉化的關鍵。目前在污水處理存在污水處理廠污泥產量巨大、資源化利用程度不高以及剩余污泥難以進行高效預處理的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種用于剩余污泥胞外聚合物剝離和資源化的裝置及方法，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一方面，提供了一種用于剩余污泥胞外聚合物剝離和資源化的裝置，所述裝置包括儲泥池、剩余污泥預處理單元、短程厭氧發酵單元和剩余污泥脫水單元，其中：

儲泥池，其出口與剩余污泥預處理單元連接，用于儲存輸入的待處理的污泥；

剩余污泥預處理單元，包括加藥預混池和水力旋流器，其中加藥預混池用于對儲泥池輸送過來的污泥添加表面活性劑，分離有機雜質；水力旋流器，用于高速攪動在加藥預混池中添加了表面活性劑的污泥；

短程厭氧發酵單元，包括污泥厭氧發酵反應器，用于對水力旋流器高速分離處理后的污泥進行厭氧發酵處理；

剩余污泥脫水單元，包括污泥濃縮池和脫水干化設備，用于對短程厭氧發酵單元發酵處理后的污泥進行濃縮干燥。

其中，所述裝置還包括二沉池，所述二沉池用于濃縮和回流活性污泥，其出口連接儲泥池和剩余污泥預處理單元中的加藥預混池。

其中，所述加藥預混池的頂部設置有加藥口和攪拌裝置；

作為優選，所述儲泥池底部與剩余污泥脫水單元相連。

其中，所述加藥預混池中的污泥通過高速離心泵輸送到水力旋流器中，且所述高速離心泵與水力旋流器組合實現高速水力旋流過程；