申请日2010.12.24
公开(公告)日2013.01.16
IPC分类号C02F11/04; C02F11/02; C02F1/76
摘要
本发明提供了一种加强对废水污泥进行生物消化的方法。该方法使用二氧化氯来加快和提高需氧或厌氧消化的效率。
权利要求书
1.一种改善城市污泥消化的方法，包括：
获得废活性污泥(WAS)样品;
在适当条件下管理向所述废活性污泥(WAS)样品添加二氧化氯的操作，使 所述废活性污泥(WAS)样品中的接触时间为10分钟以上，从而产生处理后废活 性污泥(WAS)样品;
对所述处理后废活性污泥(WAS)样品进行厌氧消化或需氧消化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接触时间为6小时或6小时以上， 在厌氧消化容器中对处理后废活性污泥(WAS)样品进行厌氧消化，从而产生 甲烷。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对处理后废活性污泥(WAS)样品进 行脱水，以产生脱水后泥块材料，该方法还包括利用含有微生物的种菌对脱 水后泥块材料进行接种，以便通过堆肥以有氧方式消化所述脱水后泥块。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在堆肥前，把脱水后泥块材料与废 木料或植物废料进行混合。
5.如权利要求3所述的方法，该方法还包括通过堆肥对所述脱水后泥块材料进 行需氧消化处理。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接种步骤包括管理向所述脱水 后泥块材料添加来自于现有肥堆的渗滤液。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管理包括在容器中使所述废活 性污泥(WAS)样品在适当条件下与二氧化氯接触6到24小时。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管理步骤发生在位于澄清池和 静置池之间用于从澄清池向静置池输送废活性污泥(WAS)的输送管道中。
9.一种改善城市污泥消化的方法，包括：
获得废活性污泥(WAS)样品;
管理向所述废活性污泥(WAS)样品添加二氧化氯的操作，从而产生处理后 废活性污泥(WAS)样品;
对所述处理后废活性污泥(WAS)样品进行脱水，以产生脱水后生物固体样 品;和
在需氧条件下对所述脱水后生物固体样品进行堆肥。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，堆肥产生A级生物固体样品。
11.一种废水处理系统，包括：
a.用于处理含有生物固体废水的生物处理装置;
b.用于脱去所述废水的水分以产生废活性污泥(WAS)的澄清池，所述澄清 池与所述生物处理装置通过流体相通;
c.用于从所述澄清池输送废活性污泥(WAS)的第一输送管道;
d.与所述输送管道通过流体相通的二氧化氯源，用于向所述废活性污泥 (WAS)输送二氧化氯，以产生处理后废活性污泥(WAS);
e.与所述输送管道通过流体相通的静置池，其规格和尺寸能够储存处理后 废活性污泥(WAS)预定时间，以产生调节后的废活性污泥(WAS);
f.与所述静置池通过流体相通的厌氧消化池，该消化池消化所述调节后的 废活性污泥(WAS)，以产生甲烷。
12.如权利要求11所述的系统，该系统还包括与所述消化池通过流体相通的脱水 池。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括使用含有适合于厌氧 消化的微生物的种菌对所述处理后废活性污泥(WAS)样品进行接种。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，与未处理的废活性污泥(WAS)相比， 所述处理后废活性污泥(WAS)能够加速挥发性固体的减少。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，按VanKleek方法计算，与未处理 的废活性污泥(WAS)相比，所述处理后废活性污泥(WAS)能够把挥发性固 体的减少速度提高至少38%。
说明书
废水中生物固体的改善消化
技术领域
本发明涉及一种改善生物消化过程的系统和工艺。具体而言，本发明涉及利 用二氧化氯提高与废水处理相关的有氧或厌氧消化过程中特定有机体的微生物 活性的方法，该方法通过减少竞争的病菌或非病菌有机体并以机械方式改变基质 (有机材料)的细胞壁从而使良性微生物有机体获得用于代谢作用的养分，以促 进上述过程。
背景技术
在城市废水的处理过程中，会产生含有大量可降解有机质和养分的污泥。全 球都在尝试以有益方式重新利用这种污泥块或生物固体物质。
废水作为流入液进入废水处理厂。这种流入液通常经过某种形式的处理以去 除生物养分，然后通过某种澄清或沉淀过程把固体(污泥)与液体(流出液)部 分分离开来。流出液可经过过滤、消毒处理，并排放到地表水中，或重新利用。 传统方式中，污泥部分被输送到某种稳定化工艺处理点，在该处理点，可降解有 机质被分解为不易腐烂的生物固体物质，然后进行处置。在美国，三种用于城市 污泥稳定化处理的最常用工艺是厌氧消化、需氧消化和堆肥。
在厌氧消化过程中，微生物在无空气的条件下分解污泥中的可生物降解材 料。此生物降解过程的最终产物是已稳定化的生物固体、以及主要由甲烷和二氧 化碳构成的生物气体。由该过程产生的甲烷量于该过程中消耗的污泥的生物需氧 量或化学需氧量直接相关。
虽然污泥的碳水化合物和脂类成分易于降解，但蛋白质包含在细胞壁内，必 须首先破碎细胞壁，才能使其中的物质成为待消化的养分。为了促进厌氧消化过 程，进行了与污泥的预处理相关的尝试。一个例子是Cambi工艺(5,888,307 和6,913,700号专利)，它采用热水解(高压蒸汽)来更好地提供养分。更早的 例子包括Portous和Zimpro工艺，它们始于上世纪40到60年代。热水解通常 涉及通过把污泥的温度提高到135℃并保持1-2周或提高到更高温度 (185-200℃)并保持30分钟来对废活性污泥进行热处理。污泥预处理工艺的另 一个例子是OpenCel工艺，它使用脉冲高压(20-30kV)破坏细胞膜和细胞壁。 另一个例子是Crown破碎机，它利用机械力切割细胞并破坏细胞壁和细胞膜。 这些工艺的彼此相似之处在于，它们都需要很高的基建和运营成本。
发明人认识到，需要一种改进的污泥水解或溶解方法，该方法能够实现可降 解有机材料向生物气体转化的高转化率，具有较低的基建和运营成本，并且在规 模上可以控制。
本发明提出一种创新性的工艺，它对于其设计用途具有优异的性能，并具有 极低的基建和运营成本。与以前的已知方法相比，这产生了显著的经济优势。
发明内容
本发明提供一种改善微生物消化过程的系统，该系统包括使用二氧化氯减少 废水中粪便大肠菌和异养细菌的数目并改变废水污泥中细菌的细胞壁结构，从而 使养分更好地用于消化。
在废水处理的生物消化过程中，微生物分解可生物降解材料，在需氧消化中， 把基质转化为二氧化碳和水，在厌氧消化中，把基质转化为甲烷和二氧化碳。
以消化后污泥接种原污泥的做法是需氧消化和厌氧消化中的惯用方法，有大 量含有各种生物催化剂和酶的商售种菌可用于此目的。虽然这些方法用于实现特 定功能的有机体的“饲养”，但发明人认识到，这些有机体面临着竞争食物来源 的状况。尤其是，在厌氧消化的情况中，降解速度受到把废活性污泥水解为可被 甲烷杆菌利用的生物可利用形式的较慢速度的限制。
发明人构想了一种涉及二氧化氯的新工艺，与现有方法相比，该工艺具有显 著的经济优势，对消化中涉及的微生物的控制能力更强，并且能够加强良性微生 物的消化。使用二氧化氯加强消化通过两种主要机制起作用：1)在使用更适合 于其功能的特定有机体进行体系育种前，减少非有益微生物的数目;和2)改变 基质材料的细胞壁，以引起或促进细胞溶解作用，从而为微生物提供更多养分。
这种加强竞争性排斥的方法能够减少进行消化过程所需的时间和能量，并且 在厌氧消化中加强气体的产生，因而具有显著优点。对基质材料的“调节作用” 的证据是，在经过处理过程后，被处理材料的生物需氧量增加，或可溶解化学需 氧量(s-COD)增加，并且在堆肥过程中达到更高温度，且温度升高速度更快。
