[发明专利]高速机械旋流分离活性污泥生物质的方法

说明书

本发明涉及一种高速机械旋流分离活性污泥生物质的方法，所述生物质包括细胞外物质和细胞内物质；所述方法为：用高速旋转的机械力直接作用于活性污泥，同时形成水力旋流；在高速机械力的破碎和水力旋流的双重作用下，分离和溶析活性污泥生物质物质。采用的高速机械旋流方法，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和/或细胞内物质，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。

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种在高速机械破碎和水力旋流双重作用下分离活性污泥生物质的方法。

背景技术

城市污水处理厂产生的污泥长期未得到有效处理，污染环境的问题日益突出；近年来采取的卫生填埋和干焚烧处理方式，不仅消耗大量土地和能源，而且依然存在环境风险。国家有关部门明确提出了污泥处理“绿色、循环、低碳”的目标，要求在保证“无害化”的前提下，强化“资源化”利用。在国家政策引导和推动下，已经产生以提高“资源化”效率为目的的污泥处理新兴技术，主要分两类，一是通过高效厌氧消化把污泥的有机质转换成沼气等生物质能源；二是采用热碱水解方法提取污泥中蛋白类物质，经配制，用作农业液体肥料。

上述现有技术描述如下：

1、高温热水解闪蒸的微生物细胞破壁技术:

对含固率为8％—12％的活性污泥，通过蒸汽直接加热至160℃—180℃，闪蒸方法瞬间降压，使微生物细胞壁内外形成压差而破裂，释放并溶析微生物细胞内物质，为后续生物反应(主要是厌氧消化)提供有利条件，提高反应效率，增加沼气产量；但其存在如下缺点：

(1)资源化目标以沼气为主，液体资源化缺失。该技术的目的是为后续厌氧消化等工艺服务，其资源化目标主要是利用沼气产品，而液体的资源化前景并不乐观。从机理讲，该技术的厌氧消化过程，分解和破坏了活性污泥的蛋白类物质，所产生的液体含有的高浓度氨氮易分解和挥发，目前的技术条件，尚不具备生产高价值资源产品的可能，大部分情况下只能通过污水处理达标排放。

(2)高氨氮废水处理难度大、成本高，目前利用的硝化反硝化脱氮工艺，不仅耗能高，而且需投加大量碳源，成本巨大；新兴工艺厌氧氨氧化仅处于试验阶段，并不具备大规模的工程化条件。

(3)难降解有机物浓度高、处理困难，热水解过程的高温(160℃—180℃)环境，导致“美拉德”反应加剧，形成高浓度的难降解的有机物和色度，使污水处理达标极为困难，超标风险极大。

(4)最终污泥脱水困难，要达到含水率小于60％的泥饼，需在脱水前投加大量化学药剂(尤其是酸性物质)，不仅增加成本，也给后续脱水液处理以及泥饼的利用带来不利因素。

2、热碱反应辅以闪蒸的微生物细胞破壁提取含有蛋白及多肽等物质的技术：

对含固率为12％—15％的活性污泥，在反应容器内投加石灰等碱性物质和污泥，以直接或间接加热方式至120℃，同时，通过垂直浆式搅拌设备低速(每分钟数十转)搅拌，使物料速混合及受热均匀；达到120℃设计温度后，持续反应时间约110分钟以上，再以闪蒸方式出料，采用板框脱水设备实现固液分离，获得液体原料，经配制，作为农用液体肥料；

但其目前存在的明显缺点：

(1)反应机理单一，完全依赖碱热反应，效率较低，且因为温差较低，闪蒸破壁效应不明显。

(2)碱热条件难以均衡，石灰和污泥分别加热反应容器，完全依赖浆式搅拌(低速)混合，碱性和温度的均匀程度受到制约。

(3)反应时间长，达到设计温度后，反应时间达110分钟，反应容器的成本和能耗等偏高。

(4)工艺链长、设备繁多、投资较高、占地较大、维护管理相对复杂。