[发明专利]用于剩余污泥胞外聚合物剥离和资源化的装置及方法

说明书

一种用于剩余污泥胞外聚合物剥离和资源化的装置，所述装置包括储泥池，其出口与剩余污泥预处理单元连接；剩余污泥预处理单元，包括加药预混池和水力旋流器，其中加药预混池用于对储泥池输送过来的污泥添加表面活性剂，分离有机杂质；水力旋流器，用于高速搅动在加药预混池中添加了表面活性剂的污泥；短程厌氧发酵单元，包括污泥厌氧发酵反应器；剩余污泥脱水单元，包括污泥浓缩池和脱水干化设备。本发明还提供了采用上述装置进行剩余污泥胞外聚合物剥离和资源化的方法。本发明在保证剩余污泥中微生物活力的同时高效实现了剩余污泥胞外聚合物的剥离；实现了剩余污泥中难利用碳源向易利用的高价值碳源转化。

技术领域

本发明涉及污水污泥的生物处理技术领域，尤其涉及用于剩余污泥胞外聚合物剥离和资源化的装置及方法。

背景技术

污水处理过程中伴生大量的剩余污泥，近五年全国剩余污泥产生量平均约4760万吨/年(80％含水率)，预计2020年达到近5300万吨，其处理处置费用通常占到污水处理总操作成本的30-40％，预计2020年全国污泥处理处置投入将达450-600亿。剩余污泥中蕴含大量有机质，其中TCOD约为780-980mg/gTSS、TN约为20-60mg/gTSS、TP约为2.5-5mg/gTSS，是一种有潜力被转化为有用资源的废弃物。剩余污泥的胞外聚合物是微生物胞外除细胞和水以外的第三大组成部分，占剩余污泥总有机物的50-90％，主要由蛋白质和多糖以及腐殖质等组成，空间结构上由内而外分为TB-EPS、LB-EPS以及溶解性EPS，除TB-EPS较难以剥离以外，溶解性和松散结合的EPS容易通过理化方法实现剥离。

随着2002年国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》颁布，总氮的最高排放浓度被提高，而绝大多数国内水厂达不到要求，关键原因就是我国城市污水的C/N普遍较低，无法满足脱氮的需求，一般都需要补充额外的碳源，但这样不仅增加了污水厂的CO₂排放而且增加了剩余污泥产量。通过厌氧发酵能够将污泥中复杂碳源转化为小分子短链脂肪酸，可以作为污水厂内部高效的反硝化碳源利用，剩余污泥中胞外聚合物(Extracellularpolymeric substances，EPS)的有效破解是提升污泥水解和后续生物转化的关键。目前在污水处理存在污水处理厂污泥产量巨大、资源化利用程度不高以及剩余污泥难以进行高效预处理的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于剩余污泥胞外聚合物剥离和资源化的装置及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种用于剩余污泥胞外聚合物剥离和资源化的装置，所述装置包括储泥池、剩余污泥预处理单元、短程厌氧发酵单元和剩余污泥脱水单元，其中：

储泥池，其出口与剩余污泥预处理单元连接，用于储存输入的待处理的污泥；

剩余污泥预处理单元，包括加药预混池和水力旋流器，其中加药预混池用于对储泥池输送过来的污泥添加表面活性剂，分离有机杂质；水力旋流器，用于高速搅动在加药预混池中添加了表面活性剂的污泥；

短程厌氧发酵单元，包括污泥厌氧发酵反应器，用于对水力旋流器高速分离处理后的污泥进行厌氧发酵处理；

剩余污泥脱水单元，包括污泥浓缩池和脱水干化设备，用于对短程厌氧发酵单元发酵处理后的污泥进行浓缩干燥。

其中，所述装置还包括二沉池，所述二沉池用于浓缩和回流活性污泥，其出口连接储泥池和剩余污泥预处理单元中的加药预混池。

其中，所述加药预混池的顶部设置有加药口和搅拌装置；

作为优选，所述储泥池底部与剩余污泥脱水单元相连。

其中，所述加药预混池中的污泥通过高速离心泵输送到水力旋流器中，且所述高速离心泵与水力旋流器组合实现高速水力旋流过程；