廢水中生物固體的改善消化的制作方法

專利名稱：廢水中生物固體的改善消化的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改善生物消化過程的系統和工藝。具體而言，本發明涉及利用二氧化氯提高與廢水處理相關的有氧或厭氧消化過程中特定有機體的微生物活性的方法，該方法通過減少競爭的病菌或非病菌有機體并以機械方式改變基質(有機材料)的細胞壁從而使良性微生物有機體獲得用于代謝作用的養分，以促進上述過程。
背景技術：
在城市廢水的處理過程中，會產生含有大量可降解有機質和養分的污泥。全球都在嘗試以有益方式重新利用這種污泥塊或生物固體物質。廢水作為流入液進入廢水處理廠。這種流入液通常經過某種形式的處理以去除生 物養分，然后通過某種澄清或沉淀過程把固體(污泥)與液體(流出液)部分分離開來。流出液可經過過濾、消毒處理，并排放到地表水中，或重新利用。傳統方式中，污泥部分被輸送到某種穩定化工藝處理點，在該處理點，可降解有機質被分解為不易腐爛的生物固體物質，然后進行處置。在美國，三種用于城市污泥穩定化處理的最常用工藝是厭氧消化、需氧消化和堆肥。在厭氧消化過程中，微生物在無空氣的條件下分解污泥中的可生物降解材料。此生物降解過程的最終產物是已穩定化的生物固體、以及主要由甲烷和二氧化碳構成的生物氣體。由該過程產生的甲烷量于該過程中消耗的污泥的生物需氧量或化學需氧量直接相關。雖然污泥的碳水化合物和脂類成分易于降解，但蛋白質包含在細胞壁內，必須首先破碎細胞壁，才能使其中的物質成為待消化的養分。為了促進厭氧消化過程，進行了與污泥的預處理相關的嘗試。一個例子是Cambi 工藝(5，888，307和6，913，700號專利)，它采用熱水解(高壓蒸汽)來更好地提供養分。更早的例子包括Portous和Zimpro工藝,它們始于上世紀40到60年代。熱水解通常涉及通過把污泥的溫度提高到135°C并保持1-2周或提高到更高溫度(185-20(TC)并保持30分鐘來對廢活性污泥進行熱處理。污泥預處理工藝的另一個例子是OpenCel 工藝，它使用脈沖高壓(20_30kV)破壞細胞膜和細胞壁。另一個例子是Crown 破碎機，它利用機械力切割細胞并破壞細胞壁和細胞膜。這些工藝的彼此相似之處在于，它們都需要很高的基建和運營成本。發明人認識到，需要一種改進的污泥水解或溶解方法，該方法能夠實現可降解有機材料向生物氣體轉化的高轉化率，具有較低的基建和運營成本，并且在規模上可以控制。本發明提出一種創新性的工藝，它對于其設計用途具有優異的性能，并具有極低的基建和運營成本。與以前的已知方法相比，這產生了顯著的經濟優勢。

發明內容
本發明提供一種改善微生物消化過程的系統，該系統包括使用二氧化氯減少廢水中糞便大腸菌和異養細菌的數目并改變廢水污泥中細菌的細胞壁結構，從而使養分更好地用于消化。在廢水處理的生物消化過程中，微生物分解可生物降解材料，在需氧消化中，把基質轉化為二氧化碳和水，在厭氧消化中，把基質轉化為甲烷和二氧化碳。以消化后污泥接種原污泥的做法是需氧消化和厭氧消化中的慣用方法，有大量含有各種生物催化劑和酶的商售種菌可用于此目的。雖然這些方法用于實現特定功能的有機體的“飼養”，但發明人認識到，這些有機體面臨著競爭食物來源的狀況。尤其是，在厭氧消化的情況中，降解速度受到把廢活性污泥水解為可被甲烷桿菌利用的生物可利用形式的較慢速度的限制。發明人構想了一種涉及二氧化氯的新工藝，與現有方法相比，該工藝具有顯著的經濟優勢，對消化中涉及的微生物的控制能力更強，并且能夠加強良性微生物的消化。使用二氧化氯加強消化通過兩種主要機制起作用1)在使用更適合于其功能的特定有機體進行體系育種前，減少非有益微生物的數目；和2)改變基質材料的細胞壁，以引起或促進細胞溶解作用，從而為微生物提供更多養分。·這種加強競爭性排斥的方法能夠減少進行消化過程所需的時間和能量，并且在厭氧消化中加強氣體的產生，因而具有顯著優點。對基質材料的“調節作用”的證據是，在經過處理過程后，被處理材料的生物需氧量增加，或可溶解化學需氧量(s-COD)增加，并且在堆肥過程中達到更高溫度，且溫度升高速度更快。根據本發明的一個實施例，本發明屬于一種工藝，涉及獲得含有可生物降解固體的原污泥、廢水樣品或其它樣品，利用數量足以減少或消除樣品中的微生物并破壞生物固體材料的細胞壁的二氧化氯對樣品進行處理，采用有益微生物種菌對經過二氧化氯處理的樣品進行接種，并把接種后的樣品置于適當條件中，以促進需氧消化或厭氧消化。其他具有創造性的實施例在以下進行說明。


圖I是表明使用本發明方法的一個實施例能夠提高廢水的可溶解化學需氧量(s-COD)的示意圖。圖2是表明一些實施例中所述的廢活性污泥(WAS)處理能夠增加磷酸鹽的示意圖。圖3是本發明一個實施例中的基本廢水處理系統示意圖。
具體實施例方式本發明提出了利用二氧化氯加強城市污泥或生物固體的消化的新方法。在一個實施例中，本方法可提供加速城市生物固體的堆肥(需氧消化)的理想條件。在另一個實施例中，本方法可用于促進厭氧消化，使得甲烷產量與未經預處理的生物固體相比提高50%以上。在第一個實施例中，在使用任何常用方法進行脫水之前，采用二氧化氯降低廢活性污泥中細菌的濃度。由此獲得的生物固體塊(符合美國環保署對于把病原體減少為B級標準的要求)隨后與適合于堆肥過程的任何商售組合菌種接種，并且所述固體物質可與廢木料或植物廢料混合。通過這種方法處理的生物固體能夠快速、經濟地堆肥到A級標準。
堆肥可通過任何常用方法進行，包括但不僅限于轉動料堆法、曝氣靜態堆法(敞口式或封閉式)、曝氣轉動料堆水平攪拌床法、或容器內工藝(各種型式)。但是，在優選實施例中，利用強制曝氣靜態堆法對材料進行堆肥，其中，通過向堆通入空氣來調節溫度，以防止溫度大面積超過150 °F，避免負責對生物固體中的有機質進行需氧消化或降解的細菌由于溫度處于上嗜熱范圍中(150° -176 T )而減少。在使用此實施例實現本發明的方法時，在開始時增加二氧化氯(>+IOOmV)，隨后向堆中通氣，以便使被處理材料中的氧化-還原電位(ORP)保持正范圍之內(>0mV)，抑制硫還原細菌的活性，并防止堆中出現缺氧狀態，因此，本方法具有防止因保持高氧化還原電位而導致形成惡臭的附加優點。硫還原細菌在低于-IOOmV ORP的范圍內最活躍。對比采用二氧化氯處理然后進行育種和堆肥的廢活性污泥(WAS)，本處理工藝使堆肥過程能夠更迅速地發生，因為以非消化方式“調節”的生物固體比消化后污泥所含的揮發性固體比率更高，更易降解，使得堆中能夠更快達到更高溫度。缺少糞便大腸菌、其它病原菌或潛在病原菌對食物來源的競爭使得負責堆肥過程的有機體能夠把材料更快速地降 解。這些條件還保證了在此過程中其它不良有機體的競爭性排斥或病菌的再次滋生。堆肥到A級標準所需時間的減少以及此過程中惡臭的減少，使得此方法成為由于擔心堆肥的可用空間不足和惡臭而從未考慮這種低成本替代方法的城市的一個可行性選擇。根據本發明的另一個實施例，本發明屬于一種工藝，包括獲得含有可生物降解固體的原污泥、廢水樣品或其它樣品，利用數量足以把糞便大腸菌濃度降低到符合B級標準并破壞生物固體材料的細胞壁的二氧化氯對樣品進行處理，采用有益微生物種菌(例如嗜中溫細菌和嗜高溫細菌(或其它微生物))和/或放射菌類對經過二氧化氯處理的樣品進行接種，并在適當條件下對接種后的樣品進行堆肥，從而把樣品轉化為A級生物固體。常用喜中溫細菌例子的非限制性清單包括單核細胞增生利斯特氏菌、嗜麥芽假單胞菌、新型硫桿菌、金黃色葡萄球菌、釀膿鏈球菌、肺炎鏈球菌、大腸埃希氏桿菌和克氏梭狀芽胞桿菌。常用嗜高溫細菌例子的非限制性清單包括嗜熱脂肪芽孢桿菌和棲熱菌屬細菌，各種嗜熱真菌，包括根毛霉菌、嗜熱毛殼菌、孤獨腐質霉菌、疏綿狀毛腐質霉菌、嗜熱子囊菌和煙曲霉菌。按照本發明中關于通過氧化劑處理故意減少廢料中的微生物并在處理后向被處理廢料中有目的地育種(或接種)微生物的教導，所屬領域的技術人員能夠確定在向被處理廢料中接種所用的微生物的最佳組合，不論是用于厭氧消化、需氧消化、還是用于堆肥。堆肥到A級標準所需時間的減少以及此過程中惡臭的減少，使得此方法成為由于擔心堆肥的可用空間不足和惡臭而從未考慮這種低成本替代方法的城市的一個可行性選擇。對于城市而言，堆肥的主要障礙是作業所需的時間/空間以及在此過程中產生的惡臭。本發明的實施例的優點和特點能夠克服這些障礙 使用二氧化氯降低生物固體中的細菌濃度。這能夠減輕堆肥過程中有用微生物對養分的競爭。由于二氧化氯活性很高，因此它會迅速減少，不存在干擾堆肥過程的殘留殺菌作用。 使用二氧化氯“準備”材料(導致一定程度的細胞溶解作用)。這使得材料更好地被“良性”微生物所利用，從而促進堆肥過程。 使用二氧化氯減少堆肥過程中所用的原料或飼料的惡臭。這是最有利于堆肥的主要原因。 使用非消化污泥作為飼料的益處是，它為微生物提供更多“食物”。采用非消化污泥時，堆中的溫度通常更高。若沒有二氧化氯，這實際上無法完成，因為惡臭會使此過程不能使用。 消化(堆肥)速度的提高對發生此過程所需的時間和空間量有顯著影響。·”容器中堆肥能夠進一步減少惡臭，并允許在較寒冷的氣候中使用此過程。 運作此過程的成本會比產生A級生物固體的其它已知方法經濟得多。可按照已知方法產生二氧化氯，請參閱W02010/126548和PCT/US10/59208的例子。在第61/328，363號美國專利申請中說明了一種與廢水處理系統相關的廢水樣品處理系統。簡而言之，請參考圖3，廢水108首先進入進水口工程110，然后被輸送到生物處理站115。生物處理站115主要用于去除廢水中與生物固體無關的養分(以及少量與生物固體相關的養分)，從而產生養分減少后的廢水樣品116。養分減少后的廢水樣品116被輸送到澄清池120，在該池中，養分減少后的廢水樣品116被分離為流出液成分121和廢活性污泥(WAS)成分122。流出液成分121被舍棄。廢活性污泥(WAS)成分122在輸送管道124中輸送，并通過氧化劑處理區125，與氧化劑處理區125通過流體相同的現場氧化劑發生器127向該區添加氧化劑。輸送管道124包括氧化劑管理部分143，該部分可與輸送管道集成，也可獨立于輸送管道，其中，以受控方式管理向廢活性污泥(WAS)添加的化學氧化劑。在一個實施例中，在氧化劑處理后，廢活性污泥(WAS) 123被輸送到脫水器140 (例如帶式壓濾機或離心機)，該脫水器中從廢活性污泥(WAS)除去更多水分，獲得具有12-30%生物固體的濃縮生物固體樣品141。由于添加氧化劑，在脫水站140前，濃縮生物固體樣品具有較高的氧化-還原電位(0RP)。在脫水后，經過脫水的生物固體可用于堆肥，從而獲得A級生物固體。按照另一個實施例，在氧化劑處理后，廢活性污泥(WAS) 123被輸送到靜置池210中。在該池中，處理后的廢活性污泥(WAS)被調節一段時間，以便發生因氧化劑處理而導致的細胞分解。這段時間可為1、2、3、4、5、6小時，或更長時間。通常，靜置池中的調節時間為6-24小時。在經過這段調節時間后，調節后的廢活性污泥(WAS)被輸送到消化池184。消化池184中進行厭氧消化或需氧消化。在用于產生甲烷的厭氧消化情況中，調節后的廢活性污泥(WAS)產生較高的可溶解的化學需氧量(COD)比率，這有助于提高任何給定輸入污泥量的甲烷產生量。在氧化劑處理后，可以把有益微生物加回到廢活性污泥(WAS)中，從而有助于改善消化。負責消化的微生物包括產乙酸菌和/或產甲烷菌(有時稱為太古細菌)。廢水處理過程過濾和生物處理廢水處理過程由若干連續步驟構成。通常，廢水從進水口工程進入廢水處理廠。進水口工程作為廢水處理廠的基本砂粒和異物清除系統。廢水從進水口工程輸送到某種形式的生物處理裝置(“BTU”)(例如氧化溝、順序批量反應器、成員生物反應器等)。在生物處理裝置(BTU)中，從廢水去除養分。通常，在廢水處理過程的生物養分去除步驟中的微生物生長形成生物絮凝物，這種絮凝物使得廢液的固體和液體成分相互分離。這種材料(在狀況良好的污泥中為褐色絮凝物)主要由腐生性細菌構成，但是還有主要由變形蟲、螺毛蟲、緣毛蟲(包括鐘形蟲)構成的重要原蟲菌群，以及多種其它過濾飼料。在生物處理裝置(BTU)中還對廢水進行曝氣。使廢水與有機體接觸并對廢水進行曝氣以減少養分含量的處理方式稱為“生物處理”。澄清在過濾和生物處理后，把廢水和積累的有機質送去澄清過程工段處理。澄清工段是從稱為生物固體的固體或有機質分離水或排出液的地方。在對原污水/廢水進行生物處理和澄清后，生物固體樣品被認為是廢活性污泥(WAS)。從此開始，生物固體通常被送去進行某種消化處理。消化 在澄清后積累的廢活性污泥(WAS)必須以安全和有效的方式處理和處置。消化的目的是減少固體中存在的有機質的量和致病微生物的量，并減少材料中的可降解的有機材料。最常用的處理方案包括厭氧消化和需氧消化。厭氧消化是在無氧條件下進行的一種細菌過程。此過程可以是高溫消化(污泥在池中在55°C溫度下發酵)或中溫消化(污泥在36°C左右的溫度下發酵)。雖然高溫消化能夠縮短滯留時間(因而僅需較小的消化池)，但由于加熱污泥的能耗較高，因此較昂貴。厭氧消化是化糞池中生活污水的最常用(中溫)處理方式，它通常使污水滯留一到兩天，把生物耗氧量(B.O.D.)降低35-40%左右。通過在化糞池中安裝“需氧處理裝置”(ATU)，能夠結合利用厭氧和需氧處理，從而進一步降低生物耗氧量(B. O. D.)。需氧消化是在有氧條件下發生的一種細菌過程。在有氧條件下，細菌迅速消耗有機質，并把其轉化為二氧化碳。需氧消化的運營成本通常要高得多，因為此過程中加氧所需的風機、泵和電動機要消耗能量。脫水在經過澄清和任何后續處理后的階段，在以有益方式重用廢活性污泥(WAS)之前，可以對其進行脫水。廢活性污泥(WAS)所含的固體量常常只有3-5%，因此，為了減輕重量和降低進一步處理、處置或重用的成本，需要從材料去除水分。可利用各種技術對生物固體脫水，包括帶式壓濾機、離心機和其它裝置。氧化-還原電位(ORP):氧化還原電位(又名氧化還原電勢、氧化還原電位或0RP)是化學物質獲得電子從而被還原的趨勢的度量指標，ORP按伏(V)或毫伏(mV)計量。每種物質都有自己固有的還原電位；電位越偏向正值，該物質與電子的親和性越高，被還原的趨勢越強。不同的生物過程在不同的條件下(或ORP范圍內)發生。例如，產甲烷細菌在極低的ORP (約-300mV)下起作用。硫還原細菌在ORP高于-50到OmV時不能很好地起作用。在二氧化氯完全還原后ORP的迅速降低實際上有利于通過厭氧消化產生甲烷，由添加二氧化氯然后進行曝氣從而使ORP保持在正mV范圍內所導致的ORP的升高能夠防止需氧消化或堆肥過程中在肥堆內形成缺氧條件并抑制硫還原細菌的活性。百萬分率(PPM):百萬分率是表示極稀物質濃度的一種方式。像百分率指百分之幾一樣，百萬分率或PPm指百萬分之幾。它通常描述水或土壤的物質濃度。一 ppm相當于每升水中I毫克物質(毫克/升)或每公斤土壤中I毫克物質(毫克/公斤)。SM例 I對使用二氧化氯減少城市污泥中的病原體和異養細菌種群的效果進行了評估。使用二氧化氯對非消化廢水污泥進行處理，在短于15分鐘的接觸時間內把糞便大腸菌的濃度降低到遠低于B級標準(< 2，000，000個糞便大腸菌)的水平，能夠使該材料在消化前滿足B類病原體減少要求。產生的生物固體塊沒有惡臭。表I中列出了以不同二氧化氯劑量比率減少糞便大腸菌的例子。表I. 二次污泥真實條件試驗結果

1q7i/2009從澄清池后的回流污泥濕井直接獲取的二次污泥，無曝氣
基質單位原料 1 2 3 4 567
ClO2劑量比毫克/
O160 128 96 80 64 48 32 ___ 1；_________
糞便大腸菌污泥 MPN/克 31. IxlO6 BDL* BDL BDL BDL 1,800 123,000 3.32xl05*低于檢測極限在此試驗中，在現場產生二氧化氯，并(以不同濃度)注入到流過4英寸直徑管道的IOOgpm污泥中。管道長度足以保證在對材料進行脫水處理前污泥和二氧化氯之間的接觸時間為10分鐘。雖然對許多城市設施來說，以低成本產生B類生物固體并減少惡臭很完美，但是本發明還為城市提供了多個附加選擇。通過這種方法處理的廢活性污泥(WAS)能夠快速、經濟地堆肥到A級標準。在脫水后，可以采用合適的微生物對按這種方法處理的生物固體進行育種，并置入干燥床中把泥塊干燥到 50%總固體量，或者與植物廢料混合，使空氣透過肥堆。然后，在料堆中或使用強制通風靜態堆方法對生物固體進行堆肥。在減少糞便大腸菌后使用適當的有機微生物進行育種能夠為快速堆肥提供更好的環境。容器內堆肥(強制通風靜態堆法的一種變化形式)能夠最大限度地減少惡臭，并加強過程變量的控制。使用廢活性污泥(WAS)能夠使堆肥過程迅速發生，因為非消化“調節”的生物固體更易降解，這使得料堆能夠更快地達到更高溫度。堆肥過程中活性微生物的種群可能有所不同，有鏈球菌和桿菌的混合菌種，以及許多非孢子形成細菌。非孢子形成有機體通常在較低溫度下(低于55°C)存在。當溫度在55-69°C范圍內時，桿菌的數目最多。當溫度超過60°C時，會對堆肥過程的分解速度或消化速度有不良影響，因為這會抑制負責堆肥的微生物的活性。從55°C開始迅速達到抑制致病菌活性的溫度，然后利用堆肥的強制通風靜態堆法控制溫度，使溫度不會抑制負責基質材料的生物降解的細菌的活性，這種能力與對城市生物固體進行堆肥的其它方法相比具有顯著優點。例2在本發明的第二個實施例中，可以采用與第一個實施例中相同或更高的劑量處理廢活性污泥(WAS)，并延長接觸時間，實現更高程度的氧化、細胞裂解和細胞內材料的釋放，從而提高養分的可用性，因而顯著提高微生物的活性。在一個更具體的實施例中，二氧化氯的劑量比率為50-150毫克/升，污泥靜置24小時。隨著二氧化氯對污泥中的材料進行氧化，它被還原為亞氯酸鹽。亞氯酸鹽也是一種氧化劑，通過與有機材料的接觸，它被進一步還原。產生的污泥所含的作為細菌飼料的生物可用材料量顯著增加，但沒有殘余消毒作用的特點。當后續的消化過程為厭氧消化時，第二個實施例尤其重要，因為能夠以極低的成本顯著加強甲烷的產生。采用二氧化氯對非消化廢水污泥處理以溶解污泥并使養分能夠為生物所用，然后在二氧化氯殘余量減少后把材料送入準備好的厭氧消化池中，通過這種方式能夠改善厭氧消化池中氣體(甲烷)的產生。350°C時公認的甲烷產生估算量為每消耗I公斤化學需氧量(COD)產生0.25公斤甲烷。一千摩爾甲烷相當于16公斤質量。按照定義和以下公式，與一千摩爾甲烷相當的化學需氧量(COD)是完全氧化所需的氧氣質量CH4+202 — C02+2H20202的質量是兩千摩爾氧氣或64公斤。因此，64公斤需氧量相當于16公斤甲烷， 或者I公斤化學需氧量(COD)相當于16/64 = O. 25公斤甲烷。圖I示出了此過程的結果以及不同劑量比率時可溶化學需氧量(s-COD)隨時間的增加。廢活性污泥(WAS)是從當地的城市廢水處理廠(WffTP)獲得的，該城市廢水處理廠僅去除了污泥中的cBOD，并使用純氧系統。為了實現相似的實驗條件并與以前的先導試驗一致，把固體濃度調節為7克/升左右。安設了三個消化池，并分別采用100、150和200毫克/升二氧化氯劑量處理。消化池運轉24小時。樣品按10分鐘、I小時、6小時、12小時和24小時的時間間隔取得，以代表不同的接觸時間。可溶的化學需氧量(COD)的增加為污泥的總化學需氧量(COD)濃度的10_11%，并且為可溶化學需氧量(COD)增加量的2000%。發明人認為，可溶化學需氧量(s-COD)越高，甲烷生產能力越高。采用這種方法，實測表明，厭氧消化加強所導致的甲烷產量的增加超過50%，預計比采用未經預處理廢活性污泥(WAS)的情況高100%以上。不論是把這種收集的生物氣體用于熱源( 600BTU/立方英尺)還是用于發電，其經濟影響都很顯著。發明人發現，與二氧化氯劑量差異相比，接觸時間對可溶的化學需氧量(COD)濃度提高的影響更大(圖I)。在24小時最長接觸時間的情況中，當二氧化氯劑量從100毫克/升增加到150毫克/升和200毫克/升時，可溶化學需氧量(COD)濃度分別從913毫克/升提高到984毫克/升和965毫克/升。這證明，二氧化氯接觸時間是廢活性污泥(WAS)溶解作用的關鍵因素。可溶化學需氧量(COD)濃度的提高量可表示為TCOD的10-11%，這相當顯著。發明人還發現，6小時接觸時間時的可溶化學需氧量(COD)濃度是24小時接觸時間時的可溶化學需氧量(COD)濃度的55-66%左右。這表明，二氧化氯處理的快速廢活性污泥(WAS)溶解作用發生在前6小時中。采用不同的二氧化氯處理劑量時，可溶化學需氧量(COD)的增加量對應于4-6%揮發性固體破壞量。如圖2所示，在所有二氧化氯處理過程中，觀測到的NH4的增加量為3-5. 2毫克N/升。該增加量不顯著。PO4的增加量要高得多，在24小時后等于16-28. 3毫克P/升。磷的釋放量比氮的釋放量高可能歸因于二氧化氯處理，該處理過程破碎了細胞壁，導致非結合正磷酸鹽的釋放Ρ04-Ρ。細胞中的氮是有機氮(氨基酸)的形式，把有機氮轉化為氨氮需要酶的參與。二氧化氯處理所導致的低PH值可能抑制了酶的活性，因此未檢測到NH4-N的增力口，或者增加不顯著。
例3采用二氧化氯對非消化污泥進行處理然后在缺氧條件下利用適當的有機體對材料進行育種能夠改善生物氣體的產生。當與在典型厭氧消化中甲烷生成作用之前以差異方式產生氫或“收獲”氫的工藝結合使用時，此方法會具有相同的優點。這種產生氫的一個例子是與生物電輔助微生物反應器結合使用來產生氫氣。這種反應器的一個例子是第7，491, 453號美國專利中所述的反應器。在另一個實施例中，本發明屬于一種氫氣產生方法，該方法包括獲得含有可生物降解固體的原污泥、廢水樣品或其它樣品，使樣品與足夠量的二氧化氯接觸，以減少或消除樣品中的微生物并破壞生物固體材料的細胞壁，采用在缺氧條件下活躍的有益微生物菌種對經過二氧化氯處理的樣品進行接種，把接種后樣品置于促進生物電輔助厭氧消化或類似方法的條件下以產生氫氣，并收集氫氣。應當記住的是，在本文中引用的所有專利、專利申請、專利公告、技術出版物、科技出版物、和其它參考資料通過引用結合在此專利申請中，目的是更充分地說明本發明所屬的最新技術水平。
對特定緩沖液、媒質、試劑、細胞、培養條件等、或它們的某些子類的引用不是限制性的，應理解為包括業界一般人員技術人員能夠認識到的在本文的特定論述環境中有關或有價值的所有此類相關材料。例如，常常能夠把某種緩沖液系統或培養媒質替換為另一種，從而采用一種不同但已知的方式實現本文中推薦的方法、材料或結構的預定使用目的。在理解本發明時應注意，除了本文中所定義的技術和科學名詞外，所有技術和科學名詞所具有的含義都與業界一般技術人員通常理解的含義相同。除非另有說明外，本文中所用的技術也是業界普通技術人員所知的技術。為了更好地幫助理解本文中揭示和聲明的發明，提供以下定義。雖然本發明在上文中是通過一些實施例來展示和說明的，但這些實施例僅是示例性的，而不是限制性的。在不實質性地脫離本發明的精神的前提下，本領域技術人員能夠進行無數的變更、更改和替換。例如，本發明不必限于本文中揭示的最佳方式，因為其它應用也能同樣地受益于本發明的教導。而且，在權利要求中，裝置加功能和步驟加功能的要求項的意圖是分別涵蓋本文中所述的執行上述功能的結構和動作，不僅包括結構等效物或動作等效物，還包括等效結構或等效動作。相應地，根據相關法律以及其解釋，所有此類修改應視為包含在權利要求所限定的本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種改善城市污泥消化的方法，包括 獲得廢活性污泥(WAS)樣品； 在適當條件下管理向所述廢活性污泥(WAS)樣品添加二氧化氯的操作，使所述廢活性污泥(WAS)樣品中的接觸時間為10分鐘以上，從而產生處理后廢活性污泥(WAS)樣品； 對所述處理后廢活性污泥(WAS)樣品進行厭氧消化或需氧消化。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，接觸時間為6小時或6小時以上，在厭氧消化容器中對處理后廢活性污泥(WAS)樣品進行厭氧消化，從而產生甲烷。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于，對處理后廢活性污泥(WAS)樣品進行脫水，以產生脫水后泥塊材料，該方法還包括利用含有微生物的種菌對脫水后泥塊材料進行接種，以便通過堆肥以有氧方式消化所述脫水后泥塊。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在堆肥前，把脫水后泥塊材料與廢木料或植物廢料進行混合。
5.如權利要求3所述的方法，該方法還包括通過堆肥對所述脫水后泥塊材料進行需氧消化處理。
6.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述接種步驟包括管理向所述脫水后泥塊材料添加來自于現有肥堆的滲濾液。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述管理包括在容器中使所述廢活性污泥(WAS)樣品在適當條件下與二氧化氯接觸6到24小時。
8.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述管理步驟發生在位于澄清池和靜置池之間用于從澄清池向靜置池輸送廢活性污泥(WAS)的輸送管道中。
9.一種改善城市污泥消化的方法，包括 獲得廢活性污泥(WAS)樣品； 管理向所述廢活性污泥(WAS)樣品添加二氧化氯的操作，從而產生處理后廢活性污泥(WAS)樣品； 對所述處理后廢活性污泥(WAS)樣品進行脫水，以產生脫水后生物固體樣品；和 在需氧條件下對所述脫水后生物固體樣品進行堆肥。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，堆肥產生A級生物固體樣品。
11.一種廢水處理系統，包括 a.用于處理含有生物固體廢水的生物處理裝置； b.用于脫去所述廢水的水分以產生廢活性污泥(WAS)的澄清池，所述澄清池與所述生物處理裝置通過流體相通； c.用于從所述澄清池輸送廢活性污泥(WAS)的第一輸送管道； d.與所述輸送管道通過流體相通的二氧化氯源，用于向所述廢活性污泥(WAS)輸送二氧化氯，以產生處理后廢活性污泥(WAS)； e.與所述輸送管道通過流體相通的靜置池，其規格和尺寸能夠儲存處理后廢活性污泥(WAS)預定時間，以產生調節后的廢活性污泥(WAS)； f.與所述靜置池通過流體相通的厭氧消化池，該消化池消化所述調節后的廢活性污泥(WAS)，以產生甲烷。
12.如權利要求11所述的系統，該系統還包括與所述消化池通過流體相通的脫水池。
13.如權利要求I所述的方法，其特征在于，該方法還包括使用含有適合于厭氧消化的微生物的種菌對所述處理后廢活性污泥(WAS)樣品進行接種。
14.如權利要求I所述的方法，其特征在于，與未處理的廢活性污泥(WAS)相比，所述處理后廢活性污泥(WAS)能夠加速揮發性固體的減少。
15.如權利要求14所述的方法,其特征在于,按VanKleek方法計算,與未處理的廢活性污泥(WAS)相比，所述處理后廢活性污泥(WAS)能夠把揮發性固體的減少速度提高至少38%。
全文摘要
本發明提供了一種加強對廢水污泥進行生物消化的方法。該方法使用二氧化氯來加快和提高需氧或厭氧消化的效率。
文檔編號C02F11/04GK102884011SQ201080064490
公開日2013年1月16日 申請日期2010年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者弗雷德里克·P·繆薩瑞 申請人:Bcr環境公司