一种溶解污泥中生物细胞的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种溶解污泥中生物细胞的方法及其应用。该溶解污泥中生物细胞的方法，是将臭氧微米气泡通入污泥中，使所述污泥中的生物细胞溶解。该溶解污泥中生物细胞的方法可用于污泥减量，具体方法是将臭氧微米气泡通入污泥溶液中，使所述污泥减量。该方法使污泥的溶解率大大提高，初始污泥浓度在１５００－６０００ｍｇ／Ｌ范围内，臭氧投加量（通入污泥溶液的臭氧量）为０．０６－０．１６ｇ　Ｏ↓［３］／ｇ　ＴＳＳ时，污泥的ＣＯＤ溶解率和固体溶解率分别可达到２５－５０％和１５－３５％；臭氧气体的利用率在９９％以上，尾气中臭氧浓度可以控制在允许排放的范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污水处理
中 一种溶解污泥中生物细胞的方法及其应用。
技术介绍
以活性污泥法为代表的废水生物处理技术会产生大量的剩余污泥，剩余污泥的处置费用占污水处理厂总运行费用的40-60%左右。研究剩余污泥减量化的技术是污 水处理领域急需解决的问题。剩余污泥减量化可以通过采用新的反应器或操作从源 头上减少污泥的产生来实现。如冯权等人专利技术的利用好氧一厌氧反复耦合污水处理 (邢新会，冯权，娄恺，罗明芳，授权专利技术专利ZL200310121766.7;冯权，邢新会， 刘则华，以剩余污泥减量化为目标的废水生物处理技术研究进展，化工进展，2004， 23(8): 832-836;冯权、刘则华、梁鹏，邢新会，用好氧一厌氧反复耦合生物反应器 处理肌苷生产废水，化工环保，2006， 26(6): 484-487)和相关多孔载体技术(邢新 会，冯权，授权专利技术专利ZL200410080347.8)以及卫藤俊司专利技术的流离球(碎石球) 污水处理技术(卫藤俊司，授权专利技术专利，CN96106018.2, 1997)等。另一条剩余污泥减量化的途径是通过处理已产生的污泥，即对污泥进行溶菌处 理，然后将其再利用或和污水一起流入曝气池内进行生物分解，从而减少向体系外排放的污泥量。利用各种溶胞技术，使细菌能够迅速死亡并成为微生物代谢的基质 再次被其他细菌所利用，是该污泥减量工艺必须的手段。促进细胞溶解,在传统模型 中可以认为是增大了细胞衰减速率，这样可以降低剩余污泥的产量。目前促进污泥 细胞溶解的方法有化学法(酸或碱处理)、物理法(加热、超声波、球磨、高压 均质和剪切均质)、氧化法(过氧化氢、臭氧、氯气氧化)以及生物酶法处理等。 在上述方法中，从操作性、成本和效果上看，臭氧氧化是极具潜力的方法之一。臭氧的氧化性极强，其氧化还原电位仅次于氟。臭氧反应后生成物是氧气，所 以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。据报道，在高压分解污泥、热处理和臭氧氧 化分解细胞等方法中，臭氧氧化是效能最高的方法(Muller, Pretreatment processes for the recycling and reuse of sewage sludge. Water Science and Technology 2000, 42 (9): 167-174)。 Yasui等人首先提出将剩余污泥用臭氧氧化后返回到曝气池可以使污泥减 量。对于BOD负荷为550 kg/d的装置，运行IO个月没有剩余污泥排出(Yasui and Shibata, An Innovative Approach to Reduce Excess Sludge Production in theActivated-Sludge Process. Water Science and Technology 1994， 30(9): 11-20)。日本专 禾U"Pre-treatment of sludge by oxidation using ozone for predetermined time in reactor"(专利号JP2222798-A)采用臭氧对剩余污泥进行预处理，提高污泥的溶解率，然后 再进行厌氧消化，可以显著提高污泥的厌氧发酵速率。目前，臭氧应用于剩余污泥减量存在一些严重的问题。 一是臭氧在水中溶角军性 和稳定性较差，臭氧的利用率不高，加上臭氧的发生成本较高，导致臭氧处理的费 用较高；二是臭氧处理污泥的溶解效率普遍不高(Bougrier,C.,Albasi,C.etal., Effect of ultrasonic, thermal and ozone pre-treatments on waste activated sludge solubilisation and anaerobic biodegradability. Chemical Engineering and Processing 2006, 45(8): 711-718)。要想得到较高的溶解效率，需大大增加臭氧的投加量，这也势必增加运行 费用。因此，研究开发进一步提高臭氧的利用效率和氧化能力、降低操作成本的技 术在污泥减量化应用中迫在眉睫，对水环境保护具有十分重要的实用意义。微米气泡的直径一般在50 pm以下，而通常鼓泡装置释放出的气泡直径在0.5-5 mm。微米气泡与通常的气泡相比具有许多独特的优势，主要表现为非常大的比表面 积、缓慢的上升速度以及较高的内部压力和溶解速度。微米气泡的传质强化、对氧 化还原反应及生物代谢作用等的影响引起了科学家和社会的极大关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种溶解污泥中生物细胞(污泥细胞)的方法和一种污泥 减量方法。本专利技术所提供的溶解污泥细胞的方法，是将臭氧微米气泡通入污泥溶液中，使 所述污泥中生物细胞溶解。本专利技术所提供的污泥减量方法，是将臭氧微米气泡通入污泥溶液中，使所述污 泥减量。所述臭氧微米气泡的直径可小于等于100微米，优选小于等于60微米，尤其 优选为小于等于50微米。所述污泥溶液的总固体悬浮物(TSS)的含量为1500—15000 mgTSS/L，优选 为1500 —10000 mgTSS/L，尤其优选为1500 — 6000 mgTSS/L。其中，总固体悬浮物(TSS)的重量按照如下方法测定把污泥溶液在4。C， 10000 rpm下离心10 min，将离心后的固体残渣在105-110°C烘箱中烘干至恒重，所得重量即为悬浮固体物质的重量。所述方法中，通入所述污泥溶液中的臭氧量为0.004-0.5g/gTSS，优选为0.06—0.2g/gTSS，尤其优选为0.10 — 0.16 g/gTSS。可直接用现有的微米气泡发生器和臭氧发生器组装成臭氧微米气泡发生装置 得到臭氧微米气泡。本专利技术的方法可以处理任何城市污水和工业有机废水生物处理所产生的剩余污泥。本专利技术还提供了一种用于污泥减量的装置。本专利技术所提供的用于污泥减量的装置，包括产生上述任一种的臭氧微米气泡的臭氧微米气泡发生装置，以及提供污泥溶液和臭氧微米气泡反应空间的反应器；所 述反应器有一个用于向所述臭氧微米气泡发生装置中输入污泥溶液的入口。其中，所述臭氧微米气泡发生装置主要由臭氧发生器和微米气泡发生器组成； 所述微米气泡发生器由水泵、回旋加速器和分散器通过管道连接而成；所述分散器 设于所述反应器的底部；所述水泵用于将所述臭氧发生器产生的臭氧和由所述反应 器中输出的污泥溶液同时泵入所述回旋加速器；所述回旋加速器将产生的臭氧气液 混合物由所述分散器射流排出，形成臭氧微米气泡。其中，臭氧发生器用于产生臭氧，现有放电式臭氧发生器均可采用，如Eco Design (日本)。现有的可产生微米气泡的发生器均可采用，如日本Kyowa Engineering Co., Ltd. 生产的微米气泡发生器。所述水泵用于向所述回旋加速器内泵入水和臭氧，或污泥溶液和臭氧，使其压 力增加。所述回旋加速器对所述水泵泵入的加压后的水和臭氧，或污泥溶液和臭氧 旋转混合，使臭氧气体充分溶入水中，气液混合物由分散器排出，形成直径为小于 IOO微米的气泡。上述用于污泥减量的装置，其操作可以是连续向反应器内供给污泥，也可以是 批式供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶解污泥中生物细胞的方法，是将臭氧微米气泡通入污泥中，使所述污泥中的生物细胞溶解。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢新会，初里冰，闫桑田，于安峰，冯权，孙旭临，本杰明，
申请(专利权)人：清华大学，乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]