用于增強(qiáng)cept污泥絮凝和脫水能力的生物絮凝劑組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明旨在通過一種用于使污水污泥快速絮凝并提高污水污泥的過濾能力和脫水能力的方法解決與廢水處理設(shè)施相關(guān)的問題。更具體地說，本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)污泥脫水能力的新穎的復(fù)合生物絮凝劑，其具有展現(xiàn)多功能活性的不同微生物聚生體的摻混物，還涉及使用所述復(fù)合生物絮凝劑使污水污泥快速絮凝并提高污水污泥的過濾能力和脫水能力。
【背景技術(shù)】
[0002]生活廢水通常在處置或再循環(huán)之前通過一級、二級和三級方法進(jìn)行處理?；瘜W(xué)強(qiáng)化一級處理(CEPT)方法已經(jīng)作為用于生活污水的常規(guī)方法的替代性處理方法而實施。由于CEPT方法快速處理大量廢水，因此該方法非常適用于快速增長的巨型城市和發(fā)展中國家。位于香港昂船洲的CEPT工廠是世界上最大的CEPT工廠之一，它每天處理140萬立方米污水。典型地，在CEPT方法中使用無機(jī)三價絮凝劑(一般是氯化鐵)處理污水，隨后使用陰離子聚合物去除廢水中的懸浮固體。在聚合物處理后，使絮凝污水的懸浮固體顆粒沉降。沉降過程產(chǎn)生極大量的含水量>95%的污泥。
[0003]初沉污泥含有體積龐大的水和懸浮顆粒。CEPT污泥的固體含量以重量計在約2-4%的范圍內(nèi)。為了安全處置初沉污泥或進(jìn)一步利用初沉污泥，污泥固體必須從水中去除并進(jìn)行穩(wěn)定。污泥的脫水是必要的，這可以在對污泥適當(dāng)預(yù)調(diào)節(jié)之后通過機(jī)械脫水方法經(jīng)由壓濾或離心來實現(xiàn)。由于具有高濃度的高負(fù)電荷的懸浮顆粒，因此CEPT污泥難以脫水并且其需要用非常有效的絮凝劑調(diào)節(jié)以提高脫水能力。
[0004]一般用無機(jī)金屬絮凝劑和有機(jī)聚合物作為脫水前的調(diào)節(jié)劑。然而，由于需要大量無機(jī)絮凝劑，污泥調(diào)節(jié)本身是污水處理中的一個昂貴過程。過量的FeCl^f導(dǎo)致更嚴(yán)重的問題。在污泥脫水過程中，使用的典型劑量為每公噸干污泥固體使用1-1Okg聚電解質(zhì)聚合物，并且因此所述聚合物占經(jīng)過調(diào)節(jié)的污泥的總干固體質(zhì)量的0.1% -1%。對于極大量的昂貴絮凝劑的需求自身構(gòu)成了污泥處理方法的約50%成本。另外，用于強(qiáng)化增稠和脫水過程的一些陽離子有機(jī)聚合物可能產(chǎn)生強(qiáng)烈氣味，因為其在經(jīng)過脫水的污泥的儲存期間發(fā)生了降解。此外，聚合物絮凝劑和其衍生物造成了許多生態(tài)危害，因為一些衍生物是不可生物降解的，并且所述聚合物絮凝劑和其降解的中間產(chǎn)物對人類健康有害，因為其單體具有神經(jīng)毒性和致癌性。因此，需要針對污泥脫水開發(fā)環(huán)保且安全的絮凝劑。
[0005]為了消除與使用合成絮凝劑有關(guān)的擔(dān)憂，當(dāng)前，生物絮凝劑由于具有令人滿意的絮凝效果和安全的生物可降解性質(zhì)而越來越受到關(guān)注。生物絮凝劑是來源于微生物培養(yǎng)物整體或微生物培養(yǎng)物產(chǎn)物的無機(jī)和有機(jī)絮凝劑。已經(jīng)證實了微生物絮凝劑去除幾種廢水(包括生活廢水、釀酒廢水和醫(yī)藥廢水)中的懸浮固體、化學(xué)需氧量(COD)和重金屬的潛能。大多數(shù)所報道的微生物絮凝劑是多糖，其僅僅通過橋接機(jī)制主要參與到凝聚/絮凝方法中。另一方面，由嗜酸性鐵氧化細(xì)菌產(chǎn)生的生物源三價鐵離子也可用作污泥脫水的潛在凝聚劑/絮凝劑。
[0006]本發(fā)明提供一種使用無害且低成本的市售化學(xué)品、天然存在的微生物和可再生廢料的新穎的復(fù)合生物絮凝劑和其制造方法。本發(fā)明的復(fù)合生物絮凝劑包括產(chǎn)生強(qiáng)絮凝劑的自養(yǎng)微生物和有機(jī)營養(yǎng)微生物。本發(fā)明中使用的自養(yǎng)微生物是從含鐵底物和含硫要素獲取能量的嗜酸性細(xì)菌，使用的有機(jī)營養(yǎng)微生物是分離自有機(jī)廢物的有機(jī)營養(yǎng)菌聚生體。制造復(fù)合生物絮凝劑的本發(fā)明方法包括使用自養(yǎng)細(xì)菌和有機(jī)營養(yǎng)細(xì)菌以及比較便宜的二價鐵源和快速生產(chǎn)絮凝劑。復(fù)合生物絮凝劑快速提高污泥脫水能力。
[0007]本專利申請的該部分或任何其它部分中對任何參考文獻(xiàn)的引用或認(rèn)同都不應(yīng)解釋為承認(rèn)所述參考文獻(xiàn)是本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在第一方面中，本發(fā)明提供一種用于CEPT污泥調(diào)節(jié)的復(fù)合生物絮凝劑，其包含至少一種絮凝劑組分，其中所述至少一種絮凝劑組分包含:第一絮凝劑組分，所述第一絮凝劑組分包含至少一種嗜酸性自養(yǎng)鐵氧化細(xì)菌和至少一種耐酸性有機(jī)營養(yǎng)微生物，所述細(xì)菌和微生物在含有鐵(II)鹽作為能量底物的培養(yǎng)基中或在作為生長培養(yǎng)基的有機(jī)廢物水解產(chǎn)物中生長；第二絮凝劑組分，所述第二絮凝劑組分包含在含有硫作為能量底物的礦質(zhì)培養(yǎng)基或污泥濾液中的硫氧化細(xì)菌聚生體(consortium)，其中所述第二絮凝劑組分的濃度為
0.1%到1% (v/v);和第三絮凝劑組分，所述第三絮凝劑組分包含有機(jī)營養(yǎng)聚生體，所述有機(jī)營養(yǎng)聚生體包含至少三種不同的有機(jī)營養(yǎng)微生物，其中所述有機(jī)營養(yǎng)微生物使用污泥或食物廢物水解產(chǎn)物作為培養(yǎng)基。
[0009]在本發(fā)明的第一實施方案中，所述第一絮凝劑組分的所述至少一種嗜酸性自養(yǎng)鐵氧化細(xì)菌包括嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1bacillus ferrooxidans) ANYL-1 (5-10 %，ν/ν) ο
[0010]在本發(fā)明的第二實施方案中，所述第一絮凝劑組分的所述至少一種耐酸性有機(jī)營養(yǎng)微生物包括濃度為1-3 % (v/v)的產(chǎn)氣雙足囊菌(Dipodascus ingens)、濃度為1-3% (v/v)的產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)YEl和濃度為1-3% (v/v)的彎曲隱球菌(Cryptococcus curvatus)YE2o
[0011]在本發(fā)明的第三實施方案中，所述第二絮凝劑組分的所述硫氧化細(xì)菌聚生體包含各自細(xì)胞濃度為17到10 8個細(xì)胞/mL的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌ANYL-1和嗜酸氧化硫硫桿菌(A.th10xidans)ACS2。
[0012]在本發(fā)明的第四實施方案中，所述第三絮凝劑組分的所述至少三種不同的有機(jī)營養(yǎng)微生物包括細(xì)胞濃度為18到10 9個細(xì)胞/mL的蠟狀短芽孢桿菌(Brevibacilluscereus)BUl、地衣芽抱桿菌(Bacillus licheniformis)BU2和波茨坦短芽抱桿菌(Brevibacillus borstelensis)BU3。
[0013]在本發(fā)明的第五實施方案中，摻混在一起的所述第一、第二和第三絮凝劑組分的比率是1-5:1-5:1-5以形成所述復(fù)合生物絮凝劑。
[0014]在本發(fā)明的第二方面中，提供一種以下列步驟調(diào)節(jié)CEPT污泥的方法:(a)混合污泥與調(diào)節(jié)劑；(b)在振蕩培養(yǎng)箱中在約30°C下培養(yǎng)污泥至少I小時以進(jìn)行絮凝和沉降；和(c)使用機(jī)械過濾通過毛細(xì)管吸收、真空過濾和壓濾方法使經(jīng)過調(diào)節(jié)的污泥脫水。
[0015]在本發(fā)明的第二方面的第一實施方案中，提供所述用于調(diào)節(jié)CEPT污泥的方法，其中所述調(diào)節(jié)劑是濃度為3%到7% (v/v)的所述第一絮凝劑組分。
[0016]在本發(fā)明的第二方面的第二實施方案中，提供一種方法，其中所述調(diào)節(jié)劑是濃度為0.1%到1.0% (v/v)的所述第二絮凝劑組分。
[0017]在本發(fā)明的第二方面的第三實施方案中，提供一種方法，其中所述調(diào)節(jié)劑是濃度為1%到10% (v/v)的所述第三絮凝劑組分。
[0018]在本發(fā)明的第二方面的第四實施方案中，所述調(diào)節(jié)劑是復(fù)合生物絮凝劑，其包含比例各自相等的所述第一和第二絮凝劑組分、所述第一和第三絮凝劑組分、所述第二和第三絮凝劑組分、或所述第一、第二和第三絮凝劑組分。
[0019]在本發(fā)明的第二方面的第五實