[发明专利]基于微波污泥预处理的源头污泥减量化的方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处理以及资源回收再利用领域，涉及一种剩余污泥减量化技术，特别涉及一种基于微波污泥预处理的源头污泥减量化的方法与装置。

背景技术

随着社会经济的发展，污水处理总量的增长以及处理标准的提高，随之产生了大量城市污水厂剩余活性污泥(简称为剩余污泥或者污泥)。其处理处置带来的高费用等问题，已成为污水处理厂正常运行的严重负担，因此经济高效的剩余活性污泥的处理与处置已成为一个紧迫且严峻的挑战。

在污泥减量化、资源化和无害化的过程中，研究人员发现作为污水厂负担的剩余污泥同时又可作为一种有机物资源，可应用于厌氧发酵产甲烷、产氢、驱动生物燃料电池；可以进行经济价值物质的回收，诸如回收蛋白质、磷、生产可生物降解塑料；也可以作为污水生物脱氮过程中反硝化所需要的碳源，以及回流到曝气池通过隐性生长实现污泥减量等多个领域。然而，以糖类、蛋白质、脂类为主的有机质及磷几乎都存在于污泥中致密的胞外聚合物(EPS)和微生物的细胞壁内，一方面使得污泥的厌氧发酵过程因胞外酶无法与基质充分接触而变得非常缓慢，影响污泥的回流减量和高效利用[Qiao W，Wang W，Xun R，et al.Sewage sludge hydrothermal treatment by microwave irradiation combined with alkali addition[J].Journal of Materials Science.2008，43(7)：2431-2436.]；另一方面因蛋白质、磷等无法释放而导致其无法以适当的形式进行回收。所以剩余污泥再利用前的关键技术即是剩余污泥的预处理，通过物理、化学、生物等多种手段实现剩余污泥的溶胞，提高剩余污泥的水解效率，强化后续的剩余污泥处理的效果。

自20世纪70年代以来，剩余污泥热处理技术已经成为改善剩余污泥厌氧消化性能和脱水性能的重要手段，并得到了广泛的应用[Neyens E，Baeyens J.A review of thermal sludge pre-treatment processes to improve dewaterability[J].Journal of Hazardous Materials.2003，98(1-3)：51-67.]。近年来，微波辐射技术因具有清洁、快速和易于操控等优点而得到了迅速的发展，并且微波辐射以用来在部分场合代替传统加热方式处理剩余污泥[Kennedy K J，Thibault G，Droste R L.Microwave enhanced digestion of aerobic SBR sludge[J].2007，33(2)：261-270.]。但该微波处理方式处理条件为高温密闭加压环境，一般在120℃-170℃甚至更高的温度才能达到较好的处理效果，增加了反应器的设计生产难度，不利于该处理技术的经济化。微波及其组合污泥预处理工艺已被证明能有效地促进污泥溶胞及碳、氮、磷的释放[Wang Y W，Wei Y S，Liu J X.Effect of H2O2 dosing strategy on sludge pretreatment by microwave-H2O2 advanced oxidation process[J].Journal of Hazardous Materials.2009，169(1-3)：680-684；程振敏.微波辐射技术应用于城市污水处理厂污泥磷回收的研究[D].2009.34-46；阎鸿.微波及其组合工艺在污泥预处理中的比较研究[D].北京：中国科学院生态环境研究中心，2010.12-59.]。因此，开发符合经济高效的剩余污泥微波预处理工艺具有重要的应用价值与现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对城市污水处理厂产生的剩余活性污泥的特点及其处理现状，在常压开放条件下通过微波污泥预处理技术实现剩余活性污泥的高效破解，提高剩余活性污泥的生物可利用性，之后将处理后的污泥回流至活性污泥池，实现源头污泥减量，从而提供一种基于微波污泥预处理的源头污泥减量化的方法。

本发明的另一目的是提供一种可实现上述目的的微波污泥预处理装置。

本发明的基于微波污泥预处理的源头污泥减量化的方法包括以下步骤：

(1)将剩余活性污泥浓缩至浓度为10-30g/L的泥水混合液；