CN102583724B

CN102583724B - 一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法

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Publication number: CN102583724B
Application number: CN2012100860189A
Authority: CN
Inventors: 王哲明; 沈树宝; 黄勇; 陈英文; 罗翔; 章继龙; 惠祖刚; 刘臻臻; 郭玉旗; 王桂林; 韩晓磊
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Yangzi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Yangzi Petrochemical Co Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: CN102583724A

Abstract

本发明涉及污水处理领域中一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法。一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，其特征在于：是将取自二沉池的部分污泥加入到臭氧反应器中进行臭氧破碎，然后把破碎后的污泥加入到磁化池，通过磁场对微生物的作用，强化磁化池中微生物的酶活性，促进臭氧破碎后难降解片段和死亡微生物菌体的不断再分解，同时磁化池中产生的高活性酶随污泥进入曝气池，刺激曝气池中的微生物再生活化，并将死亡微生物菌体消除。所述臭氧的投加量为0.01-0.05gO₃/gSS，磁化池中磁场的强度为50—600GS；曝气方式是采用曝气头曝气，溶解氧浓度为2ppm。所述污泥的减量高达90%以上。

Description

一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域中一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法。

背景技术

污泥是活性污泥工艺的主要产物，它的产量占进水量的0.5-1%。一般情况下，污泥的处理费用占整个污水处理费用的65%左右。污水生化处理的本质是以污水中的呈胶体和溶解状态的有机物作为微生物的营养来源，将其转化为二氧化碳、水和生物物质，而过量的生物物质构成了生化处理产生的剩余污泥。污泥中含有有机物，重金属，无机盐，微生物虫卵等物质，污泥不经过处理，将会造成严重的二次污染。污水处理厂通常采用焚烧和填埋对污泥进行处理，但是由于焚烧的成本过高和国家禁止对污泥进行简单填埋（简单填埋时污泥中的有害物质没有得到根本处理，容易造成二次污染），增大了污泥处理的难度。因此如何将产量巨大、成分复杂的污泥，经过科学处理后使其稳定化、无害化、减量化和资源化，已成为我国乃至全世界环境界广泛关注的课题之一。

在传统的活性污泥工艺中，系统会产生大量的污泥。因此学者发明了臭氧-活性污泥新工艺。臭氧具有强氧化性，能氧化污泥微生物细胞壁、细胞膜，导致细胞溶解。臭氧化污泥减量技术正是在这一基础上发展而来的。细胞溶解后细胞内的蛋白质、多糖等释放到污泥的上清液中，作为二次基质重新回流到生物系统中，重新被活性污泥系统中的生物所利用。在此过程中也会有新增的生物物质生成，但从整个污水处理系统来看，生物处理系统向外排放的生物量有效减少，从而强化了污泥的隐性生长，实现了污泥减量。Yasui等人率先提出了与传统的活性污泥法相结合的臭氧化污泥减量组合工艺。实验表明，当曝气池中日臭氧投量为10 mg/gMLSS时，剩余污泥的产量减少50%。（Yasui H, Shibata M. An innovative approach to reduce excess sludge production in the activated sludge process[J]. Water Science and Technology. 1994, 30(9): 11-20.）但是在臭氧-活性污泥工艺中，氮和磷等由于臭氧氧化作用而溶解在污泥上清液中，并在系统中积累，导致出水COD、氮、磷升高（Kamiya T, Hirotsuji J. New combined system of biological process and intermittent ozonation for advanced wastewater treatment. Water Science and Technology. 1998, 38(8-9): 145-153.）。

为了解决臭氧-活性污泥工艺中出水水质变差的问题，本实验室开发了活性污泥-臭氧-磁场的新工艺。试验通过磁场对微生物的作用，强化反应器中微生物的微生态系统功能，促进有机污染物，死亡微生物菌体和臭氧破碎后难降解片段的不断再分解，达到污泥减量和提高出水水质的效果。

臭氧和磁场相互促进，提高了活性污泥工艺对有机物的分解与利用，从而达到污泥减量和提高出水水质的目的。其相互促进的作用表现为：含有过渡金属原子的酶在微生物的新陈代谢中起着重要的作用，而过渡金属原子在许多情况下呈现出顺磁特性，因而可能通过磁场的作用来影响生物体中顺磁原子来从而影响蛋白质和酶的活性，从而增强微生物的新陈代谢和对臭氧破碎释放的有机物的分解。臭氧破碎释放有机物，提高了破碎污泥的可生化性，大量的有机物可被微生物二次利用。与常规的臭氧-活性污泥工艺相比，曝气池中的VSS/SS和出水水质有了显著的提高。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，在活性污泥-臭氧系统中置入磁化培养系统，通过磁场对微生物的作用，强化磁化池中微生物（吃污泥的细菌）的活性，同时破碎污泥中残留的低浓度臭氧也可以激发微生物的活性。这二者共同促进臭氧破碎后难降解片段（细胞壁残余物）和死亡微生物菌体的不断再分解，同时磁化池中产生的高活性酶随污泥（吃污泥的细菌）进入曝气池，刺激曝气池中的微生物再生活化，并将难降解片段和死亡微生物菌体消除，从而达到污泥减量和改善出水水质的目的。

一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法是采取以下技术方案实现：

一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法是将取自二沉池的部分污泥加入到臭氧反应器中进行臭氧破碎，然后把破碎后的污泥加入到磁化池中供微生物利用，通过磁场对微生物的作用，强化磁化池中微生物（吃污泥的细菌）的酶活性，促进臭氧破碎后难降解片段和死亡微生物菌体的不断再分解，同时磁化池中产生的高活性酶随污泥（吃污泥的细菌）进入曝气池，刺激曝气池中的微生物再生活化，并将难降解片段（细胞壁残余物）和死亡微生物菌体消除。

所述曝气池中污泥的浓度为1-3g/l。

所述曝气池中需加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l。加入的微量元素可以促进微生物的生长和新陈代谢。

所述方法中臭氧的投加量为0.01-0.05 g O₃/ g SS，磁感应强度为50—600Gs。

当曝气池中的污泥浓度保持在1-3g/l，臭氧的通气量保持在0.01-0.05 g O₃/ g SS，磁感应强度为60—500Gs时，污泥的减量高达90%以上。

所述微生物（吃污泥的细菌）为光合细菌。

为了解决臭氧-活性污泥工艺中出水水质变差的问题，本发明提供了活性污泥-臭氧-磁场的新工艺。试验通过磁场对微生物的作用，强化反应器中微生物的微生态系统功能，促进有机污染物，死亡微生物菌体和臭氧破碎后难降解片段的不断再分解，达到污泥减量和提高出水水质的效果。

本发明一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，该技术的优点在于：

（1）在活性污泥-臭氧系统中置入磁化培养系统，通过磁场对微生物的作用，强化磁化池中微生物（吃污泥的细菌）的酶活性，同时破碎污泥中残留的低浓度臭氧也可以激发微生物的活性。这二者共同促进臭氧破碎后难降解片段和死亡微生物菌体的不断再分解，同时磁化池中产生的高活性酶随污泥（吃污泥的细菌）进入曝气池，刺激曝气池中的微生物再生活化，并将难降解片段和死亡微生物菌体消除，从而达到污泥减量和改善出水水质的目的。

（2）与常规的臭氧-活性污泥工艺相比，曝气池中的VSS/SS有了显著的提高，这样有利于系统的长期稳定的运行。

本发明的新工艺方法能够提高污泥的减量效果。当曝气池中的污泥浓度保持在1-3g/l，臭氧的通气量保持在0.01-0.05 g O₃/ g SS，磁感应强度为60—500Gs时，污泥的减量高达90%以上，甚至可以实现污泥的零增长。相比臭氧-活性污泥系统，出水水质也有显著的改善；曝气池中的VSS/SS也有显著的提高，这样有利于系统的长期稳定的运行。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法工艺流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法作进一步说明。

实施例1： 本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁场强度为50GS。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.05gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.021	68
			装置c	0.011	60

实施例2：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为200Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.05gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.021	68
			装置c	0.015	59

实施例3：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为500Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.05gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.021	68
			装置c	0.019	58

实施例4：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为50Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.03gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.108	67
			装置c	0.014	59

实施例5：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为200Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.03gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.108	67
			装置c	0.017	59

实施例6：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为500Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.03gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.108	67
			装置c	0.022	60

实施例7：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为50Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.01gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.184	67
			装置c	0.022	59

实施例8：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为200Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.01gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.184	66
			装置c	0.024	60

实施例9：本实施例采用的是活性污泥工艺及其改进工艺。各反应器的体积比为曝气池：二沉池的：磁化池=20：8：1。曝气池中污泥的浓度是1-3g/l，曝气池中的的温度保持在20—40度，pH保持在6.8—7.5，曝气池中加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加入量分别为0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.08 mg/l，0.04 mg/l，0.04mg/l，使微量元素铁，锰，钙，镁，钠的浓度都保持在一定的浓度，磁化池的磁感应强度为500Gs。实验装置共3套（记为a,b,c）。3套装置中都接入某污水处理厂二沉池活性污泥，以相同的速率向3套装置中通入未经处理的污水（COD为250mg/l）。曝气池连续曝气，溶氧量为2ppm。培养一段时间后，使3套活性污泥系统都正常运行（出水COD 保持稳定，污泥絮体明显，沉降性能变好，并且镜检时出现大量的原生动物和后生动物）。然后装置a保持不变，作为对照，装置b中加入经臭氧破碎的回流污泥，转化为活性污泥-臭氧工艺，装置c中加入臭氧破碎（臭氧投加量为0.05gO₃/gss）的回流污泥和磁场转化为活性污泥-臭氧-磁场工艺。这样3套装置连续运行4个月，分别计算3套装置中污泥的产率。

	污泥产率(g SS/ g COD)	出水COD（mg/l）
			传统活性污泥工艺	0.513	60
装置b	0.184	67
			装置c	0.024	58

考察以上各个实施例，对臭氧-活性污泥工艺而言，投加的臭氧量越多，污泥减量的效果就越明显，但是会影响工艺的运行效能，使COD的去除率下降。加入磁场后，在投加不同臭氧量的条件下，污泥减量均可以达到比较好的效果，且出水水质与臭氧-活性污泥相比有了较大的改善。这说明臭氧-活性污泥-磁场工艺是可行的。

Claims

1.一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，其特征在于：是将取自二沉池的部分污泥加入到臭氧反应器中进行臭氧破碎，然后把破碎后的污泥加入到磁化池，通过磁场对微生物的作用，强化磁化池中微生物的酶活性，促进臭氧破碎后难降解片段和死亡微生物菌体的不断再分解，同时磁化池中产生的高活性酶随污泥进入曝气池，刺激曝气池中的微生物再生活化，并将臭氧破碎后难降解片段和死亡微生物菌体消除。

2.根据权利要求1所述的一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，其特征在于：臭氧的投加量为0.01-0.05 g O₃/ g SS，磁化池中磁感应强度为50—600Gs；曝气方式是采用曝气头曝气，溶解氧浓度为2ppm。

3.根据权利要求1所述的一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，其特征在于：当曝气池中的污泥浓度保持在1-3g/L，臭氧的通气量保持在0.01-0.05 g O₃/ g SS，磁感应强度为60—500Gs时，污泥的减量高达90%以上。

4.根据权利要求1所述的一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，其特征在于：所述曝气池中需加入微量元素钙、铁、镁、钴、镍，其加量分别为钙0.05～0.08 mg/L，铁0.04～0.08 mg/L，镁0.05～0.08 mg/L，钴0.03～0.05 mg/L，镍0.03～0.04mg/L。

5.根据权利要求1所述的一种利用活性污泥、臭氧、磁场使污泥减量的方法，其特征在于：所述微生物为光合细菌。