专利名称：一种剩余污泥细胞破壁方法
技术领域：
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剩余活性污泥。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细菌，原生动物和藻类等。其中，细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工艺，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，可以使细胞壁破裂，细胞内含物溶出，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，国内外关于污泥细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。采用不同的破壁技术，可以促进污泥中细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细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一种新型的剩余污泥细胞破壁方法。本发明还进一步公开了一种剩余污泥细胞破壁的装置。本发明的发明目的通过以下技术方案实现利用粒径在100微米-100纳米的磁粉在高速运动时产生的剪切力，将磁粉与活性污泥交错运动，对剩余污泥进行细胞破壁，进一步优化的磁粉的粒径为100微米-10纳米。所述的磁粉为磁性铁粉；进一步是指狗304、y -Fe2O3中的一种或几种。一种剩余污泥细胞破壁的装置，该装置由污泥破壁装置、磁粉回收装置、磁粉缓冲箱构成，磁粉回收装置由磁鼓、刮渣条组成，磁粉回收装置的底部设有排泥口，污泥破壁装置的底部有污泥进口、磁粉投加口，污泥破壁装置与磁粉回收装置通过污泥破壁装置顶部的污泥出口相连接，磁粉缓冲箱与污泥破壁装置通过磁粉投加口连接。以上所述的装置中，污泥破壁装置由两组旋转方向相反的切割叶片、驱动轴一、驱动电机一、驱动轴二、驱动电机二、混合器组成，混合器位于污泥破壁装置的底部，磁粉缓冲箱由磁粉搅拌器、磁粉补充水入口、磁粉输送泵组成。 针对剩余污泥直径在20-200微米，剩余污泥细胞直径0. 2-4微米状况，应用粒径100纳米-100微米磁粉多棱角而且硬度高的特点，在剩余污泥加入磁粉此时剩余污泥含水在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，剩余污泥细胞破壁，细胞内含物溶出，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、通过磁粉破壁后的剩余污泥大大减少剩余污泥消化反应时间，剩余污泥细胞内溶出的有机质能增加污泥消化时的甲烷产气量；2、操作简便，效率高，非常适用于工业化大批量生产。3、破壁后的剩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剩余污泥进行破壁，常温进行，不需要加热连续处理。
图1为本发明所述的剩余污泥的细胞破壁装置的结构示意图；以上图中，其中1指污泥进口 ；2指污泥破壁装置；3指切割叶片；4指驱动轴一 ；5指驱动电机一 ；6指驱动电机二 ；7指驱动轴二 ；8指污泥出口 ；9指磁粉回收装置；10指磁鼓；11指刮渣条；12指磁粉缓冲箱；13指磁粉搅拌器；14指磁粉补充水入口 ； 15指磁粉输送泵；16指磁粉投加口； 17指混合器；18指排泥口。
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，借助下述实施例进一步阐述。实施例1将粒径为45um的 ^304粉投加到磁粉缓冲箱12中，通过磁粉搅拌器13和磁粉补充水入口 14调节!^e3CM粉的浓度，按照!^e3CM粉与剩余污泥重量比为5%投加量通过磁粉投加口 16投加!^e3CM粉到污泥破壁装置2中，污泥破壁装置2中有高速旋转的两组切割叶片3，将驱动电机一 5的转速控制在750r/min，驱动电机二 6的转速控制在750r/min，驱动轴一4的旋转方向同驱动轴二7的旋转方向相反。剩余污泥从污泥进口 1进入污泥破壁装置2中，混合器17将污泥与!^e3CM粉混合后，在切割叶片3的作用下，Fe304粉对污泥进行强烈的撞击、剪切、摩擦等作用，达到剩余污泥的快速破壁。破壁后的污泥从污泥破壁装置顶部的污泥出口 8流出，流经磁粉回收装置9中，在磁鼓10强大的磁场下，Fe304粉被吸附在磁鼓10表面，经过刮渣条11的刮渣作用，狗304粉回收至磁粉缓冲箱12，再通过磁粉输送泵15进行重复投加。破壁后的剩余污泥经排泥口 18排出污泥。在排泥口 18取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD值，在污泥进口 1取样200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试剩余污泥破壁率为25. 32%。
实施例2在本实施例中，不投加磁粉，具体为以下剩余污泥从污泥进口 1进入污泥破壁装置2中，污泥破壁装置2中有高速旋转的两组切割叶片3组成，将驱动电机一 5的转速控制在750r/min，驱动电机二 6的转速控制在750r/min，驱动轴一 4的旋转方向同驱动轴二 7的旋转方向相反。破壁后的污泥从污泥破壁装置顶部的污泥出口 8流出。在污泥出口 8取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD值，在污泥进口 1取样200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试剩余污泥破壁率为2.48%。实施例3将粒径为IOOum的、-Fe2O3粉投加到磁粉缓冲箱12中，通过磁粉搅拌器13和磁粉补充水入口 14调节Y-F^O3粉的浓度，按照Y-Fe2O3粉与剩余污泥重量比为5%投加量通过磁粉投加口 16投加Y-Fe2O3粉到污泥破壁装置2中，污泥破壁装置2中有高速旋转的两组切割叶片3，将驱动电机一 5的转速控制在800r/min，驱动电机二 6的转速控制在800r/min，驱动轴一 4的旋转方向同驱动轴二 7的旋转方向相反。剩余污泥从污泥进口 1进入污泥破壁装置2中，混合器17将污泥与Y-Fe2O3粉混合后，在切割叶片3的作用下，Y-Fe2O3粉对污泥进行强烈的撞击、剪切、摩擦等作用，达到剩余污泥的快速破壁。破壁后的污泥从污泥破壁装置顶部的污泥出口 8流出，流经磁粉回收装置9中，在磁鼓10强大的磁场下，Y-Fe2O3粉被吸附在磁鼓10表面，经过刮渣条11的刮渣作用，Y-Fe2O3粉回收至磁粉缓冲箱12，再通过磁粉输送泵15进行重复投加。破壁后的剩余污泥经排泥口 18排出污泥。在排泥口 18取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD值，在污泥进口 1取样200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试剩余污泥破壁率为36. 89%。实施例4将粒径为IOOnm的、-Fe2O3粉和狗304粉按照重量比2 1投加到磁粉缓冲箱12中，通过磁粉搅拌器13和磁粉补充水入口 14调节Y-Fe2O3粉和!^e3CM粉的浓度，按照Y-Fe2O3粉和 ^304粉与剩余污泥重量比为5%投加量通过磁粉投加口 16投加Y-Fii2O3粉和!^e3CM粉到污泥破壁装置2中，污泥破壁装置2中有高速旋转的两组切割叶片3，将驱动电机一 5的转速控制在800r/min，驱动电机二 6的转速控制在800r/min，驱动轴一 4的旋转方向同驱动轴二 7的旋转方向相反。剩余污泥从污泥进口 1进入污泥破壁装置2中，混合器17将污泥与Y-F^O3粉和 ^304粉混合后，在切割叶片3的作用下，Y-Fe2O3粉和狗304粉对污泥进行强烈的撞击、剪切、摩擦等作用，达到剩余污泥的快速破壁。破壁后的污泥从污泥破壁装置顶部的污泥出口 8流出，流经磁粉回收装置9中，在磁鼓10强大的磁场下，Y -Fe2O3粉和狗304粉被吸附在磁鼓10表面，经过刮渣条11的刮渣作用，Y -Fe2O3粉和Fe304粉回收至磁粉缓冲箱12，再通过磁粉输送泵15进行重复投加。破壁后的剩余污泥经排泥口 18排出污泥。在排泥口 18取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD值，在污泥进口 1取样200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试剩余污泥破壁率为43. 93%。
实施例5将粒径为IOnm的 ^304粉投加到磁粉缓冲箱12中，通过磁粉搅拌器13和磁粉补充水入口 14调节!^e3CM粉的浓度，按照!^e3CM粉与剩余污泥重量比为5%投加量通过磁粉投加口 16投加!^e3CM粉到污泥破壁装置2中，污泥破壁装置2中有高速旋转的两组切割叶片3，将驱动电机一 5的转速控制在750r/min，驱动电机二 6的转速控制在750r/min，驱动轴一4的旋转方向同驱动轴二7的旋转方向相反。剩余污泥从污泥进口 1进入污泥破壁装置2中，混合器17将污泥与!^e3CM粉混合后，在切割叶片3的作用下，Fe304粉对污泥进行强烈的撞击、剪切、摩擦等作用，达到剩余污泥的快速破壁。破壁后的污泥从污泥破壁装置顶部的污泥出口 8流出，流经磁粉回收装置9中，在磁鼓10强大的磁场下，Fe304粉被吸附在磁鼓10表面，经过刮渣条11的刮渣作用，狗304粉回收至磁粉缓冲箱12，再通过磁粉输送泵15进行重复投加。破壁后的剩余污泥经排泥口 18排出污泥。在排泥口 18取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD值，在污泥进口 1取样200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试剩余污泥破壁率为17. 16%。实施例6将粒径为SOum的 ^304粉投加到磁粉缓冲箱12中，通过磁粉搅拌器13和磁粉补充水入口 14调节!^e3CM粉的浓度，按照!^e3CM粉与剩余污泥重量比为5%投加量通过磁粉投加口 16投加!^e3CM粉到污泥破壁装置2中，污泥破壁装置2中有高速旋转的两组切割叶片3，将驱动电机一 5的转速控制在750r/min，驱动电机二 6的转速控制在750r/min，驱动轴一4的旋转方向同驱动轴二7的旋转方向相反。剩余污泥从污泥进口 1进入污泥破壁装置2中，混合器17将污泥与!^e3CM粉混合后，在切割叶片3的作用下，Fe304粉对污泥进行强烈的撞击、剪切、摩擦等作用，达到剩余污泥的快速破壁。破壁后的污泥从污泥破壁装置顶部的污泥出口 8流出，流经磁粉回收装置9中，在磁鼓10强大的磁场下，Fe304粉被吸附在磁鼓10表面，经过刮渣条11的刮渣作用，狗304粉回收至磁粉缓冲箱12，再通过磁粉输送泵15进行重复投加。破壁后的剩余污泥经排泥口 18排出污泥。在排泥口 18取样200ml，测其上清液可溶性有机耗氧量SCOD值，在污泥进口 1取样200ml，测其混合液的总有机耗氧量TCOD。SC0D/TC0D的比值即为破壁率，经测试剩余污泥破壁率为30. 93%。通过上述的实施例可以说明，本发明的污泥破壁方法及污泥破壁装置，具有良好的污泥破壁效果，从而达到缩短消化时间，减少消化池容积的目的。
权利要求
1.一种剩余污泥的细胞破壁方法，其特征在于利用粒径在100纳米-100微米的磁粉在高速运动时产生的剪切力，将磁粉与剩余污泥交错运动，对剩余污泥进行细胞破壁。
2.如权利要求1所述剩余污泥的细胞破壁方法，其特征在于磁粉的粒径为100微米-10纳米。
3.如权利要求1或2所述的剩余污泥的细胞破壁方法，其特征在于所述的磁粉为磁性铁粉。
4.如权利要求3所述的剩余污泥的细胞破壁方法，其特征在于所述的磁性铁粉是指Fe304, Y-Fe2O3中的一种或几种。
5.一种剩余污泥细胞破壁的装置，其特征在于该装置由污泥破壁装置O)、磁粉回收装置(9)、磁粉缓冲箱(12)构成，磁粉回收装置(9)由磁鼓(10)、刮渣条(11)组成，磁粉回收装置(9)的底部设有排泥口(18)，污泥破壁装置( 的底部有污泥进口(1)、磁粉投加口(16)，污泥破壁装置( 与磁粉回收装置(9)通过污泥破壁装置顶部的污泥出口(8)相连接，磁粉缓冲箱(1 与污泥破壁装置( 通过磁粉投加口(16)连接。
6.如权利要求5所述的一种剩余污泥细胞破壁的装置，其特征在于污泥破壁装置(2)由两组旋转方向相反的切割叶片(3)、驱动轴一 G)、驱动电机一(5)、驱动轴二(6)、驱动电机二(7)、混合器(17)组成，混合器(17)位于污泥破壁装置O)的底部，磁粉缓冲箱(12)由磁粉搅拌器(13)、磁粉补充水入口(14)、磁粉输送泵(1 组成。
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方法。本发明提供一种新型的剩余污泥细胞破壁方法。本发明还进一步公开了一种剩余污泥细胞破壁的装置。通过磁粉破壁后的剩余污泥大大减少剩余污泥消化反应时间，剩余污泥细胞内溶出的有机质能增加污泥消化时的甲烷产气量；本发明操作简便，效率高，非常适用于工业化大批量生产。
文档编号C02F11/00GK102557363SQ20101060672
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