CN102180577A

CN102180577A - 一种超声波/二氧化氯耦合的剩余污泥减量预处理方法

Info

Publication number: CN102180577A
Application number: CN 201110064901
Authority: CN
Inventors: 何向明; 谢义忠; 李凌云
Original assignee: NANHAI DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: NANHAI DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明涉及废弃物的处理与处置技术领域，特别是指一种二级生物污水处理过程产生的剩余污泥的预处理方法。包括如下步骤：将二级生物污水处理过程中产生的剩余污泥，先经超声波处理，后经二氧化氯处理，处理后的污泥部分或全部回流至二级生物处理系统中进行消化减量处理。本发明首次将超声波/二氧化氯联合用于剩余污泥预处理，处理后上清液溶解性COD增幅为700~2200%，TN增幅为150~210%，TP增幅为270~820%，比单独采用超声波或二氧化氯处理提高了处理效率，降低了4~20%的能耗，降低了处理成本。适用于污水处理厂污泥减量处理，并可用于污泥生产农业肥料的预处理，具有广阔的应用前景。

Description

一种超声波/二氧化氯耦合的剩余污泥减量预处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理厂剩余污泥减量预处理方法，特别是涉及超声波/二氧化氯耦合的剩余污泥减量预处理方法。

背景技术

随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水量在不断增长，与此同时，污水处理厂大量剩余污泥的最终处置已成为城市发展迫切需要解决的环境难题。剩余污泥含水率高，含有相当量的有害物质（如病毒、病原菌、寄生虫卵和重金属等）及未稳定的有机物，脱水和稳定困难，处理费用高。寻求有效的污泥减量方法，是近年来污泥处理处置领域的重点。解决污水处理厂污泥的问题的重要途径之一，是通过对剩余污泥的适当处理后再回流至污水处理过程实现有效减量和减容。

剩余污泥的预处理技术是实现污泥减量化的关键之一。现有的剩余污泥的预处理方法一般有超声波、微波、热解、酸化、碱解、臭氧、氯气等。但这些剩余污泥预处理技术大都存在费用过高或效率较低的缺陷。这些缺陷严重制约了其大规模推广应用。如能针对污泥的特点以及已有技术的特点与不足，采取技术组合的方式，使预处理技术之间实现优势互补，相互强化，产生协同增效的处理效果，将在一定程度上降低处理成本、提高效率，实现剩余污泥预处理技术的实际应用。

在剩余污泥预处理技术组合中，超声波与其它技术的组合方法已有报道，如中国发明专利申请200810071406.3“一种污泥预处理组合方法”公开了超声波/臭氧联合处理的技术，但由于超声波和臭氧处理均能耗大，此联合技术并未真正解决能耗过高的问题。迄今为止尚未见有关超声波/二氧化氯耦合的剩余污泥处理的文献报道。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中单独用超声波或二氧化氯预处理剩余污泥能耗过高或效率不高的缺点，提供一种处理效率高，能耗相对较低的超声波/二氧化氯耦合的剩余污泥减量预处理方法。

超声波破碎是通过交替的压缩和扩张产生空穴作用，利用空化泡内高温高压，空化泡破碎产生的羟基自由基作用使污泥细胞破碎，从而加速污泥的水解溶胞过程。二氧化氯是通过二氧化氯与污泥中的微生物细胞发生氧化反应，使得微生物细胞发生破裂，细胞质溶出并从污泥固相中转入水相中。同时，由于二氧化氯的强氧化作用，在溶解微生物细胞的同时，还能将污泥体内或表面吸附的一部分无机成分与污泥固相分离，从而加速污泥的溶胞过程。本发明预处理方法先通过较高声能密度较短时间的超声波处理，使污泥坚硬的细胞壁被破坏，同时胞内物质从固相进入水中，并有一部分细胞内部结构受到破坏，再通过二氧化氯的氧化，细胞内部结构被进一步破坏，二氧化氯在溶解微生物细胞的同时，还能将污泥体内或表面吸附的一部分无机成分与污泥固相分离，大大提高了处理效率。

本发明目的通过如下技术方案：

一种剩余污泥预处理方法，包括如下步骤：将二级生物处理系统中产生的剩余污泥先经超声波处理，后进行二氧化氯处理，所述超声波处理为：将污泥液置于容器中，在超声波细胞粉碎机进行超声处理，所述超声声能密度为0.5~1.5W/mL，超声作用时间2~10min，超声波频率为20~40kHz；所述二氧化氯在上述超声处理后的污泥中加入二氧化氯，所述二氧化氯投加量为2~10mg/g干泥，处理时间20～80min，处理后的污泥部分或全部回流至二级生物处理系统中进行消化减量处理。

所述的二级生物处理系统为序列间歇式活性污泥法（SBR）。

前述一种剩余污泥预处理方法，所述二氧化氯处理的反应装置为电磁或机械搅拌装置，转速为60～150r/min。

与现有技术相比，具有如下的优点：

1）本发明处理成本低；

2）对环境友好、安全；

3）与在同样条件下单独使用超声波或单独使用二氧化氯相比，本发明处理效率高，处理后上清液溶解性COD增幅为700~2200%，TN增幅为150~210%，TP增幅为270~820%，与单独采用超声波或二氧化氯处理提高了污泥处理效率，降低了4~20%的能耗，降低了处理成本，适用于剩余污泥的预处理，并可用于污泥生产农业肥料的前处理，具有广阔的应用前景。

具体实施方案

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

佛山市某污水处理厂SBR中试系统，主体装置为1.5×1.2×0.9m的SBR反应器，有效容积1260 L，运行周期共8h，分 5个阶段：进水（0.5h）、曝气（4h）、沉淀（1.5h）、排水（0.5h）、闲置（1.5h）。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10~20g/L，溶解性COD为32.24mg/L，TN为15.68mg/L，TP为3.27mg/L，pH为7.59。取1L污泥液置于容器中，先在超声波细胞粉碎机进行超声处理，工作频率为20 kHz～40 kHz交替进行，超声波声能密度0.5W/mL，处理时间2min；后按照2mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在60r/min转速搅拌下反应1h。经检测，处理后污泥上清液溶解性COD增幅为795.12%（增幅=（处理后浓度-处理前浓度）×100%/处理前浓度，下同），TN增幅为158.67%，TP增幅为295.83%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了5.09%，比单独超声波处理降低6.87%。

实施例2：

佛山市某污水处理厂SBR中试系统，主体装置为1.5×1.2×0.9 m的SBR反应器，有效容积1260 L，运行周期共8h，分 5个阶段：进水（0.5h）、曝气（4h）、沉淀（1.5h）、排水（0.5h）、闲置（1.5h）。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10~20g/L，溶解性COD为22.29mg/L，TN为12.86mg/L，TP为2.98mg/L，pH为7.27。取1L污泥液置于容器中，先在超声波细胞粉碎机进行超声处理，工作频率为20 kHz～40 kHz交替进行，超声波声能密度0.5W/mL，处理时间4min；后按照6mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在100r/min转速搅拌下反应1h。污泥上清液溶解性COD增幅为1753.87%，TN增幅为198.67%，TP增幅为629.17%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了5.92%，比单独超声波处理降低12.92%。

实施例3：

佛山市某污水处理厂SBR中试系统，主体装置为1.5×1.2×0.9 m的SBR反应器，有效容积1260 L，运行周期共8h，分 5个阶段：进水（0.5h）、曝气（4h）、沉淀（1.5h）、排水（0.5h）、闲置（1.5h）。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10~20g/L，溶解性COD为29.8mg/L，TN为14.5mg/L，TP为3.38mg/L， pH为7.29。取1L污泥液置于容器中，先在超声波细胞粉碎机进行超声处理，工作频率为20 kHz～40 kHz交替进行，超声波声能密度1W/mL，处理时间2min；后按照4mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在80r/min转速搅拌下反应1h。污泥上清液溶解性COD增幅为854.27%，TN增幅为168.67%，TP增幅为306.25%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了4.71%，比单独超声波处理降低16.02%。

实施例4：

佛山市某污水处理厂SBR中试系统，主体装置为1.5×1.2×0.9 m的SBR反应器，有效容积1260 L，运行周期共8h，分 5个阶段：进水（0.5h）、曝气（4h）、沉淀（1.5h）、排水（0.5h）、闲置（1.5h）。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10~20g/L，溶解性COD为20.15mg/L，TN为15mg/L，TP为0.96mg/L，pH为7.23。取1L污泥液置于容器中，先在超声波细胞粉碎机进行超声处理，工作频率为20 kHz～40 kHz交替进行，超声波声能密度1W/mL，处理时间6min；后按照6mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在100r/min转速搅拌下反应1h。污泥上清液溶解性COD增幅为2213.10%，TN增幅为203.67%，TP增幅为827.08%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了7.35%，比单独超声波处理降低23.01%。

上述仅为本发明的几个具体实施方式，由于污水处理工艺不同，产生的剩余污泥性质有所差异，而且由于超声波发生器的参数和性能有所区别，不同厂家生产的二氧化氯原料及浓度不同，因此在不违背本发明实质和所附权利要求范围的前提下，可以对本发明的一些参数进行适当调整，以适应具体的情况。但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种超声波/二氧化氯耦合的剩余污泥减量预处理方法，其特征在于包括如下步骤：

将二级生物污水处理过程中产生的剩余污泥先进行超声波处理，再进行二氧化氯处理；

（1）超声波处理：将污泥液置于容器中，在超声波细胞粉碎机进行超声处理，超声声能密度为0.5~1.5W/mL，超声作用时间2~10min，超声波频率为20~40kHz；

（2）二氧化氯处理：在上述超声处理后的污泥中加入二氧化氯，二氧化氯投加量为2~10mg/g干泥，处理时间20~80min，处理后的污泥部分或全部回流至二级生物处理系统进行消化减量处理。

2.如权利要求1所述的一种剩余污泥预处理方法，其特征在于：所述的二级生物处理系统为序列间歇式活性污泥法。

3.如权利要求1所述的一种剩余污泥预处理方法，其特征在于：所述二氧化氯处理中采用电磁或机械搅拌装置，搅拌速度为60～150r/min。