[发明专利]一种粉状生物载体及污泥减排的污水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物法处理污水的粉状生物载体及其污泥超高量减排的污水处理方法，属于用于污泥减排的材料和方法。

背景技术

城市工业污水处理中生物法是最经济有效的方法，污水处理厂基本上采用活性污泥的生物法处理污水。我国大中型污水处理厂从1978年37座增加到2010 年2800余座，处理能力从64万吨/日增加到12867万吨/日，全国城市污水处理率已达73％。生物法进行污水处理是通过微生物的生命活动实现污染物的降解和去除，处理达标后的上清液经消毒后排放，但60～80％的污染物形成污泥进入污泥处理系统，从1978年到2010年污水处理厂产生的脱水污泥从150吨/日增加到6800吨/日，污泥以每年超过10％递增，如5000万吨湿污泥(80％含水)按 2m高填埋，每天需要4万亩地，如全部焚烧，仅处理费就上百亿，堆放和排放将产生严重的二次污染，从消除污染角度只有对污泥进行较彻底的处理，污水处理的目的才真正达到，否则只能看做是将污染从液相转化为固相(或半固相)。

因此低成本有效解决其污泥问题是一个很重要的环保课题。污泥减排方法有很多，但都存在一定局限性。如污泥脱水，仅是体积稍有减少；污泥直接利用，风险或成本很高；还有对剩余污泥进行超声波粉碎，难以工业化且矿物质也难以减量；加酸碱化学溶解矿物质或加热水解，会增加化学原料或大幅增加成本并影响生物循环。

追求方便低成本较为彻底减排污泥是人们追求的方向。在各种污泥减排措施中强化生化过程是一种经济有效的措施，但减排效果一般在70％以下。从成分上分析污泥是由水和固体颗粒组成，固体成分中易降解的有机物含量一般在40％，难降解有机物含量30％，矿物质含量在30％，理论上一般通过生物强化可以除去70％的污泥。另外30％的矿物质，主要认为是Ca、Mg碳酸盐和部分硫酸盐，来源于污水源中溶解的Ca²⁺、Mg²⁺和二氧化碳及带硫酸根的菌等结合所致。使矿物质重新溶解和防止矿物质生存或长大是强化生化法进一步减排的关键。

如果污泥菌群在微观载体上不吸附矿物质，矿物质是均匀分散的小微粒，当污泥达到一定年龄污泥团会崩解，其中的有机物以小分子化释放，被生物菌消化，排出二氧化碳，将细小的CaCO₃以Ca(HCO₃)₂形式溶解，细小的CaSO₄在局部微酸度下再溶解，则老污泥就将减少或消失，就可实现无污泥排放的目的

发明内容

本发明的第一方面提供了一种粉状生物载体，其采用表面覆接长链脂肪酸酰胺涂层膜的粉状担体，覆接在粉状担体上的长链脂肪酸酰胺结构如式(I)所示：

其中R₁为C₈～C₄₀长链脂肪烃基，R₂，R₃各自独立的为氢、甲基、乙基、丙基或异丙基。将这种长链脂肪酸酰胺生物分散剂覆接在多孔粉状担体上，形成分子涂层膜，作为活性污泥的载体，在污水中微生物以这个载体形成菌团，菌团因碰撞吸附形成活性污泥团，生物分散剂长链端被担体吸引固定，酰胺端亲水，可以防止细菌向担体固体表面吸附，防止特别是由于硫酸盐还原菌的吸附，端头指向水中包围来的菌体，生物相容性使之渗透到菌体中取代矿物质的连接地位，使矿物质也被均匀分散。载体表面因酰胺基团而带电荷，产生菌体间微絮凝团聚，使得菌体成长逐步长大成特殊结构的活性污泥团。当污泥团长大到一定程度开始老化，里层的结合力开始下降，污泥团在水流冲刷下，酰胺端切破衰老细胞缝隙发生群团崩裂、碎化。这种崩裂不仅将污泥中的有机小分子得到释放，而且矿物质也得到了生物分散，为进一步消化污泥碎片创造了条件。

优选的，所述粉状担体有各种类型的活性炭、硅藻土、焦炭粉、沸石粉、磺化煤粉、氧化铝粉、硅胶粉、分子筛原粉、酸性白土、层状石墨粉、硅灰石粉、海泡石粉、多孔陶瓷粉、硅藻小球、多孔火山灰、蛭石粉、膨润土、凹凸棒土、橡胶颗粒、Teflon-6粉、高分子多孔微球GDX之一或及其任意组合。

优选的，所述粉状担体的颗粒在400目至5mm之间。