专利名称：剩余污泥细胞破壁系统及其方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，特別是涉及ー种新型的剩余污泥細胞破壁系统及其方法。
背景技术：
活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术，但其弊端是会产生大量的剰余活性污泥。这些剩余活性污泥通常含有一定量的有毒有害物质(如寄生虫卵、病原微生物、重金属)及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括細菌，原生动物和藻类等。其中，細菌和原生动物是主要的两大类。活性污泥从外观上看，似絮绒颗粒，统称生物絮凝体，其粒径一般介于0. 02-0. 2MM之间。城市污水生物处理厂剩余污泥的处理与处置是一个较为棘手的问题。其处理费用占到污水处理厂总运行费用的25% 40%，甚至高达60% ；通常采用的污泥中温厌氧消化 エ艺，存在着反应速度慢，污泥在池内的停留时间过长，池体体积庞大，操作管理复杂，产气中甲烷含量低等缺点。污泥厌氧消化过程中，污泥水解是限速步骤。采用一定的预处理方式，可以使細胞壁破裂，細胞内含物溶出，加速污泥的水解过程。从而达到缩短消化时间，减少消化池容积，提高甲烷产量的目的。目前，国内外关于污泥細胞破壁技术的方法有物理法和化学法，物理法有热处理法、高压喷射法、超声波处理法、冷冻处理法、辐照法；化学法有碱处理法、臭氧氧化法等。采用不同的破壁技木，可以促进污泥中細胞的分解和胞内有机质的释放，提高污泥的消化性能，加快消化速率，提高产气量。在工程应用中，根据实际需要，开发新型的剩余污泥細胞破壁技术仍是今后重点研究的方向。
发明内容
本发明的目的是提供ー种新型的剩余污泥細胞破壁系统。本发明还进ー步公开了利用这种剩余污泥細胞破壁系统的方法。本发明的发明目的通过以下技术方案实现ー种剩余污泥細胞破壁系统，包括混合器、珠磨机、PH调节装置；混合器设有污泥进ロ、磁粉投加入ロ，混合器的污泥出ロ与珠磨机连通；混合器通过加药泵与PH调节装置相连。以上所述的剩余污泥細胞破壁系统，磁粉投加入ロ与磁粉回收循环系统相连，磁粉回收循环系统是由磁分离装置与磁粉缓冲箱构成。磁分离装置由磁鼓、刮渣条和卸渣槽組成。所述的混合器与珠磨机为一体结构，其内通过设置分隔板分隔位为两部分，分隔板上设有连通ロ使混合器与珠磨机连通。
所述的混合器与珠磨机为分体结构，混合器的污泥出口端通过管路与珠磨机连
1 ο所述的混合器内设隔离板，隔离板将混合器分割为两部分，混合器污泥进ロ侧部分为混合器一，混合器污泥出口侧部分为混合器ニ，隔离板上设有连通ロ使混合器一与混合器ニ连通；所述混合器内设有搅拌器。ー种剩余污泥細胞破壁方法，所处理的剰余污泥进入混合器，在混合器中被调节 PH值，并与磁粉充分混合，通过通道进入高速旋转的珠磨机，在珠磨机中对污泥的細胞壁进行破壁，使細胞内有机质释放。所述处理方法进ー步包括珠磨机中的磁粉再进入磁粉回收循环系统，经回收的磁粉从磁粉投加入ロ循环回到混合器中。所述处理方法中，调节后的剩余污泥PH值为8-12。所述处理方法中，投加的磁粉粒径为10纳米-100微米。利用粒径在10纳米-100微米的磁粉在高速运动时产生的剪切力，将磁粉与剰余污泥交错运动，对剩余污泥进行細胞破壁。针对剩余污泥直径在20 200微米，剩余污泥細胞直径0. 2 4微米状況，应用粒径10纳米-100微米磁粉多棱角而且硬度高的特点，在剩余污泥加入10纳米-100微米磁粉，此时污泥含水在95%以上，将磁粉与剩余污泥混合，在高速旋转的设备中，磁粉与剩余污泥比重相差较大，同时相互交错运动，相当于平均一份剩余污泥就相对一把刀，交错的次数越多，切割的次数越多，足够停留时间，可以产生千万次的切割，同时还有微观挤压效果作用，剩余污泥細胞破壁，細胞内含物溶出，加速剩余污泥的水解过程。本发明的技术方案具有如下优点1、该系统具有占地少、运行方便，处理成本低的特点；2、通过磁粉破壁后的剰余污泥大大减少剩余污泥消化反应时间，剩余污泥細胞内溶出的有机质能增加污泥消化时的甲烷产气量；3、破壁后的剰余污泥颗粒粒径变小，经消化后污泥泥量减小，脱水性能改善；4、脱水后的剩余污泥含水率低，具有相当的推广应用价值；5、本发明可对大多数现有污水处理厂的剰余污泥进行破壁，常温进行，不需要加热连续处理。
图1为本发明实施例一提供的剰余污细胞破壁系统结构示意图；图2为本发明实施例ニ提供的剰余污细胞破壁系统结构示意图；图3为本发明实施例三提供的剰余污细胞破壁系统结构示意图；图中各部件标号为1、混合器；2、加药泵；3、PH值调节装置；4、珠磨机；5、混合器一 ；6、混合器ニ ；7、 磁鼓；8、刮渣条；9、卸渣槽；10、磁粉缓冲箱；A、污泥进ロ ；B、磁粉投加入ロ ；C、PH调节ロ ； D、破壁污泥出ロ ；E、回收磁粉后的破壁污泥出ロ。
具体实施例方式为了更清楚的说明本发明的发明目的和技术方案，借助下述实施例进ー步阐述，但本发明的保护范围并不局限于此，也不因为各个实施例的先后次序对本发明造成任何限制，本领域普通技术人员在本发明公开的技术范围之内，可进行的简单替换或等同替换，均应涵盖在本发明的保护范围之内。实施例1本发明实施例提供一种剩余污细胞破壁系统，混合器与珠磨机是分体结构，混合器的污泥出ロ端通过管路与珠磨机连通，如图1所示，该系统包括混合器1 ；加药泵2 ；PH值调节装置3 ；珠磨机4和管路；其中，A、污泥进ロ ；B、磁粉投加入ロ ；C、PH调节ロ ；D、破壁污泥出口 ；混合器1设有污泥进ロ A、磁粉投加入ロ B，混合器的污泥出ロ与珠磨机4连通；混合器1通过加药泵2与PH调节装置3相连。使用上述系统处理剩余污泥細胞破壁的方法是含水率为95 %剰余污泥进入混合器，通过PH值调节装置调节PH值为8，在磁粉投加入ロ投加磁粉粒径为100微米的磁粉，将磁粉与剩余污泥充分混合，通过通道进入高速旋转的珠磨机，在珠磨机中剩余污泥細胞的細胞壁进行破壁20S后，破壁后的污泥通过破壁污泥出口流出。在破壁污泥出ロ取样200ml，用重铬酸钾法測定其上清液可溶性有机耗氧量SCOD 值，取珠磨机进ロ处的污泥200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试使用本实施例1中的污泥細胞破壁系统及其方法后，剩余污泥破壁率为 20%。实施例2本发明实施例提供一种剩余污细胞破壁系统，磁粉投加入ロ与磁粉回收循环系统相连，磁粉回收循环系统是由磁分离装置与磁粉缓冲箱构成；磁分离装置由磁鼓、刮渣条和卸渣槽组成；混合器与珠磨机是分体结构，混合器的污泥出ロ端通过管路与珠磨机连通； 混合器内设隔离板，隔离板将混合器分割为两部分，混合器污泥进ロ侧部分为混合器一，混合器污泥出ロ侧部分为混合器ニ，隔离板上设有连通ロ使混合器一与混合器ニ连通；混合器内设有搅拌器。如图2所示，该系统包括混合器一 5 ；混合器ニ 6 ；加药泵2 ；PH值调节装置3 ；珠磨机4 ；磁鼓7 ；刮渣条8 ； 卸渣槽9 ；磁粉缓冲箱10和管路；其中，A、污泥进ロ ；B、磁粉投加入ロ ；C、PH调节ロ ；D、破壁污泥出口 ；E、回收磁粉后的破壁污泥出口；混合器一 5设有污泥进ロ A、磁粉投加入ロ B，混合器ニ 6的污泥出口与珠磨机4 连通；混合器一 5通过加药泵2与PH调节装置3相连；磁粉投加入ロ B与磁粉回收循环系统相连，磁粉回收循环系统是由磁分离装置与磁粉缓冲箱10构成；磁分离装置由磁鼓4、刮渣条8和卸渣槽9組成；混合器与珠磨机4是分体结构，混合器的污泥出ロ端通过管路与珠磨机4连通；混合器内设隔离板，隔离板将混合器分割为两部分，混合器污泥进ロ侧部分为混合器一 5，混合器污泥出ロ侧部分为混合器ニ 6，隔离板上设有连通ロ使混合器一 5与混合器ニ 6连通；混合器内设有搅拌器。
使用上述系统处理剩余污泥細胞破壁的方法是含水率为99%剰余污泥进入混合器一 5，通过PH值调节装置调节PH值为12，同时在磁粉投加入ロ投加粒径为40微米5%的磁粉，将磁粉与剩余污泥混合，通过隔离板上设有的连通ロ进入混合器ニ 6，在混合器ニ 6中进ー步充分混合，并通过通道进入高速旋转的珠磨机，在珠磨机中剩余污泥細胞的細胞壁进行破壁40S后，破壁后的剩余污泥流经磁分离装置，97%磁粉被回收循环使用，剰余污泥经回收磁粉后的破壁污泥出口流出。在回收磁粉后的破壁污泥出ロ取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD 值，取珠磨机进ロ处的污泥200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试使用本实施例2中的污泥細胞破壁系统及其方法后，剩余污泥破壁率为 35%。实施例3本发明实施例提供一种剩余污细胞破壁系统，磁粉投加入ロ与磁粉回收循环系统相连，磁粉回收循环系统是由磁分离装置与磁粉缓冲箱构成；磁分离装置由磁鼓、刮渣条和卸渣槽组成；混合器与珠磨机为一体结构，其内通过设置分隔板分隔位为两部分，分隔板上设有连通ロ使混合器与珠磨机连通。如图3所示，该系统包括混合器1 ；加药泵2 ；PH值调节装置3 ；珠磨机4 ；磁鼓7 ；刮渣条8 ；卸渣槽9 ；磁粉缓冲箱10和管路；其中，A、污泥进ロ ；B、磁粉投加入ロ ；C、PH调节ロ ；D、破壁污泥出口 ；E、回收磁粉后的破壁污泥出口；混合器1设有污泥进ロ A、磁粉投加入ロ B，混合器1通过加药泵2与PH调节装置 3相连；混合器1与珠磨机4为一体结构，其内通过设置分隔板分隔位为两部分，分隔板上设有连通ロ使混合器与珠磨机连通；磁粉投加入ロ B与磁粉回收循环系统相连，磁粉回收循环系统是由磁分离装置与磁粉缓冲箱10构成；磁分离装置由磁鼓7、刮渣条8和卸渣槽9 組成。使用上述设备处理剩余污泥細胞破壁的方法是含水率为97 %剰余污泥进入混合器1，通过PH值调节装置调节PH值为10，同时在磁粉投加入ロ投加粒径为10纳米10%的磁粉，将磁粉与剩余污泥充分混合，通过连通ロ进入高速旋转的珠磨机，在珠磨机中剩余污泥細胞的細胞壁进行破壁60S后，破壁后的剰余污泥流经磁分离装置，98%磁粉被回收循环使用，剰余污泥经回收磁粉后的破壁污泥出口流出。在回收磁粉后的破壁污泥出ロ取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD 值，取珠磨机进ロ处的污泥200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试使用本实施例3中的污泥細胞破壁系统及其方法后，剩余污泥破壁率为 40%。
权利要求
1.ー种剩余污泥細胞破壁系统，其特征在于包括混合器、珠磨机、PH调节装置；混合器设有污泥进ロ、磁粉投加入ロ，混合器的污泥出ロ与珠磨机连通；混合器通过加药泵与PH调节装置相连。
2.如权利要求1所述的剩余污泥細胞破壁系统，其特征在于磁粉投加入ロ与磁粉回收循环系统相连，磁粉回收循环系统是由磁分离装置与磁粉缓冲箱构成。
3.如权利要求2所述的剩余污泥細胞破壁系统，其特征在于磁分离装置由磁鼓、刮渣条和卸渣槽组成。
4.如权利要求1或2所述的剩余污泥細胞破壁系统，其特征在于所述的混合器与珠磨机为一体结构，其内通过设置分隔板分隔位为两部分，分隔板上设有连通ロ使混合器与珠磨机连通。
5.如权利要求1或2所述的剩余污泥細胞破壁系统，其特征在于所述的混合器与珠磨机为分体结构，混合器的污泥出口端通过管路与珠磨机连通。
6.如权利要求1、2或3中任一项所述的剩余污泥細胞破壁系统，其特征在于所述的混合器内设隔离板，隔离板将混合器分割为两部分，混合器污泥进ロ侧部分为混合器一，混合器污泥出ロ侧部分为混合器ニ，隔离板上设有连通ロ使混合器一与混合器ニ连通；所述混合器内设有搅拌器。
7.ー种剩余污泥細胞破壁方法，其特征在干，所处理的剰余污泥进入混合器，在混合器中被调节PH值，并与磁粉充分混合，通过通道进入高速旋转的珠磨机，在珠磨机中对污泥的細胞壁进行破壁，使細胞内有机质释放。
8.如权利要求书7所述的ー种剩余污泥細胞破壁方法，其特征在干，所述处理方法进一歩包括珠磨机中的磁粉进入磁粉回收循环系统，经回收的磁粉从磁粉投加入ロ循环回到混合器中。
9.如权利要求7或8所述的ー种剩余污泥細胞破壁方法，其特征在干，所述处理方法中，调节后的剩余污泥PH值为8-12。
10.如权利要求9所述的ー种剩余污泥細胞破壁方法，其特征在干，所述处理方法中， 投加的磁粉粒径为10纳米-100微米。
全文摘要
本发明属于污水处理领域，特别是涉及一种新型的剩余污泥细胞破壁系统及其方法。该系统，包括混合器、珠磨机、pH调节装置；混合器设有污泥进口、磁粉投加入口，混合器的污泥出口与珠磨机连通；混合器通过加药泵与PH调节装置相连。该系统具有占地少、运行方便，处理成本低的等特点。
文档编号C02F11/00GK102557362SQ201010606700
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者倪明亮, 张科, 黄光华 申请人:四川环能德美科技股份有限公司