一种研磨分离活性污泥生物质的方法与流程

文档序号:25088462发布日期:2021-05-18 21:07阅读:241来源:国知局

1.本发明涉及一种分离污泥生物质的方法,尤其涉及一种通过研磨分离活性污泥生物质的方法,属于污泥处理技术领域。


背景技术:

2.市政污水处理厂处理污水最后脱水成的泥饼一般进行填埋或焚烧处理。填埋处理会造成水资源二次污染;焚烧处理不仅污染空气,还需要能源。这两种处理方法都会对环境造成风险。
3.污水处理厂的泥饼是一种活性污泥,里面有大量的微生物和原生动物,后生动物。我们可以将活性污泥中的这些生物质提取起来,变废为宝。
4.针对从活性污泥中提取生物质的方法有两种。
5.1.主要注重提取微生物细胞内生物质技术
6.对活性污泥加热加碱反应,再进行减压降温,从而使微生物细胞破壁,提取细胞内生物质如蛋白及多肽等物质。我们知道,活性污泥是含固率为8%~12%的泥饼,干燥并且缺氧。在这种恶劣环境中,细菌会使出一种绝招,就是几乎全部脱去身体中的水分,从而使细胞凝聚成椭圆形的休眠体,这就是芽孢。芽孢在干燥条件下,过几十年仍能活着,一旦环境变得适宜,芽孢就会吸收水膨胀,又成为一个有活力的菌体。所以泥饼中的细菌大部分是细菌芽孢,这就给我们破壁造成了非常大的困难。
7.2.主要注重提取微生物细胞外生物质技术:
8.该技术认为细菌破壁比较困难,而且活性污泥生物质大量存在于微生物细胞外,称之为胞外聚合物eps。此方法是热碱条件下,用一种高速机械旋流,分离并溶析活性污泥中细胞外物质,兼顾破壁细胞内物质。
9.以上两种方法,都是热碱环境下加以物理力,两者最后均采用板框脱水设备,实现固液分离,获得液体原料,经配制浓缩,作为农用肥料。


技术实现要素:

10.本发明所要解决的技术问题是解决污泥中生物质破壁,破芽孢子难题,获得细胞内生物质与细胞外生物质,同时获取eps生物质。
11.为了解决上述技术问题,本方案中研磨分离活性污泥生物质的方法,在活性污泥中加入生物质萃取剂并进行搅拌,将搅拌均匀的物料流入盘式磨碎机内高速旋转的动磨片和静磨片之间进行研磨反应。
12.上述技术方案中,所述活性污泥含固率为8%~18%。
13.上述技术方案中,所述生物质萃取剂由强碱性金属氧化物,磨屑用砂料和抗黏物组成。
14.上述技术方案中,所述动磨片的转速为1100~1300转/分。
15.上述技术方案中,所述动磨片和静磨片之间的间隙为50微米。
16.上述技术方案中,所述强碱性金属氧化物为氧化钙,所述磨屑用砂料为微米级石英砂粉,所述抗黏物为滑石粉。
17.上述技术方案中,所述氧化钙含量占81%~89%,所述石英砂含量占8%

13%,所述滑石粉含量占6%

9%。
18.上述技术方案中,所述石英砂粉粒径在5~10微米,所述滑石粉粒径在18~22微米。
19.本方案采用研磨获取微生物细胞内外生物质的方法。利用高速机械旋流方法,辅以热碱条件,形成机械、水力、温度、化学的综合作用,重点分离并溶析活性污泥中细胞外物质,大幅度提高活性污泥生物质的分离、溶析、水解和萃取的效率;与现有的热碱工艺技术相比,反应时间缩短50%

70%,能耗减少40%

60%,生物质提取率提高20%以上,设备减少一半,投资和占地面积大幅度下降,维护管理简便,从根本上改变了现有技术的状况,具有显著的技术、经济、环境和社会效益。
具体实施方式
20.将8%~12%活性污泥加入混合容器内,加入生物质萃取剂后混合搅拌,使活性污泥与生物质萃取剂充分混合,浸润。搅拌可以采用机械搅拌,也可以在容器中充入空气进行搅拌。将搅拌后物料流入盘式磨碎机内的动磨片和静磨片之间,动磨片以1200转/分速度高速旋转,对物料施以宏观物理机械力进行磨碎,剪切。在反作用力的作用下,物料反弹到静磨片上,静磨片再次对物料进行磨碎,剪切。因为物料在狭小的两磨片中,磨擦产生高温对活性污泥加热使活性污泥中蛋白质变性易于分解。生物质萃取剂中含有大量的石英砂,在高速机械力的带动下高速砂粒对物料进行撞击,切割,研磨等作用,从微观分子层面破壁,破孢子分离活性污泥生物质。
21.所述的生物质萃取剂,是由强碱性金属氧化物、磨削用砂料和抗黏物,按一定比例混合而成的粉状物质。强碱性氧化物最好选择氧化钙,与含固率为8%至18%的活性污泥中的水发生反应生成氢氧化钙,强碱和前面提到的磨擦高温能促使蛋白质分解;磨削用砂料最好选择微米级的石英砂粉,粒径在5~10微米。活性污泥中的大部分细菌是长形的,平均宽度在1至5微米,长度一般都大于10微米。细菌形成芽孢后,有的芽孢会比原菌体小,有的芽孢会比原菌体大。石英砂是一种非金属矿物质,坚硬、耐磨,化学性能稳定的硅酸盐,莫氏硬度7级,适合作为本方案磨料。经过试验发现氧化钙含量占81%~89%,所述石英砂含量占8%

13%,所述滑石粉含量占6%

9%比较适宜,比较好的配比是氧化钙含量占84%,所述石英砂含量占9%,所述滑石粉含量占7%;或者氧化钙含量占86%,所述石英砂含量占8%,所述滑石粉含量占6%。
22.在热碱条件下再加上强力的研磨,物料里的脂类物质会泄出来,使整个污泥物料变黏,不利于砂料对细胞的研磨,所以我们的生物质萃取剂里还得加入一定比例的抗黏润滑物质,抗黏物质最好选择滑石粉,粒径20微米左右为佳,除了抗黏润滑外,还能增加物料的透气性能,有利于后续脱水分离。
23.盘式磨片结构使物料在动,静磨片之间受到磨片的挤压及由两磨片之间的速度差所形成的剪切和研磨,磨片表面的细齿又大大增加了这种研磨力。工作时,物料由进料斗流入机内,螺旋推进器将物料送入两磨片之间,物料经挤压,剪切和研磨后,粉碎后的物料由
径向出料口流出。活性污泥中的菌胶团大小一般都在100微米至1000微米,原生动物与后生动物的平均大小也在100微米至300微米之间。两磨片之间的间距可以通过转动调节杆来调节。动磨片设定转速在1100~1300转/分,经过试验转速低于1000转/分研磨效果会下降8%以上,高于1300转/分研磨效果几乎没有提升,最佳的转速设定1200转/分。两磨片之间的间隙调节到设置在45~60微米,经过试验磨片间距离低于45微米,研磨效率会明显减低且研磨效果也没有明显提升,间距距离高于60微米,研磨效率会有15%的提升,但是研磨效果会下降8%~10%,最佳间距为50微米。活性污泥中的石英砂粒在狭小的两磨片之间高速旋转,产生强大的离心力充分与细胞接触对细胞进行研磨,同时,物料进入狭小的两磨片间高速旋转由于摩擦力的作用将物料自然加热,高温与强碱作用于活性污泥大大促进了活性物质的提取。
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