CN102351393A - 一种等离子纳米气泡污泥减量处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子纳米气泡污泥减量处理方法，将污泥经进泥口进入固液分离槽，安装在固液分离槽中的等离子纳米气泡发生器以经过离子化气体发生器处理后的离子化气体和分离槽内的污泥作为气源和液源产生等离子纳米气泡并排入固液分离槽，与槽内的污泥充分接触，污泥固液分离后排出固液分离槽。采用本方法处理剩余污泥单位能耗低，分离出来的固化物质有机物含量高，解决了以往脱水处理污泥固化率低、恶臭、运输要求高、运行费用高、再处置成本高的问题。

Description

一种等离子纳米气泡污泥减量处理方法
技术领域
本发明属于环境工程领域，尤其是一种污水处理厂剩余污泥的减量化无害化处理方法。
背景技术
污水处理厂利用活性污泥法处理污水后产生的剩余污泥具有脱水效率低、有害细菌多、恶臭、易造成二次污染等特点，目前世界上对剩余污泥的处理有脱水、焚烧、堆肥、厌氧消化等方法，这些方法存在能耗高、处理成本高、处理效率低，对环境产生二次污染等问题。
目前我国普遍对污水处理厂产生的剩余污泥进行以重力浓缩和脱水为主要工艺方法的“减容化”处理。减容化处理的工艺和手段是通过减小污泥的含水率达到缩减剩余污泥体积的功效，但污泥中所含的活体微生物、大分子有机物等组份在量级上并没有减少。“减量化”是通过某种技术或技术组合在量级上减少污泥中的微生物等固体物和大分子结构有机物。减容化与减量化有着质的区别。剩余污泥的减量化是上世纪90年代以来在剩余污泥处置领域提出的新理念，将剩余污泥的处置从单纯的体积减小扩展到污泥量的减少，为污泥的后续处置节约了大量社会资源，保护了环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种对污泥进行减量化无害化处理的方法，利用本发明可以实现对污水处理厂剩余污泥的减量处理，杀灭活体微生物、完成细胞破壁溶出、减少剩余污泥中微生物等固体物的数量和大分子结构有机物数量，同时完成对剩余污泥的脱臭、脱色处理，处理后的分离液可以作为碳源补充，回用到污水厂的污水处理工序，节省了碳源补充添加费用，实现了剩余污泥在污水处理厂内的再利用。
本发明的技术方案如下：一种等离子纳米气泡污泥减量处理方法，将污泥经进泥口1进入固液分离槽7，安装在固液分离槽7中的等离子纳米气泡发生器3以经过离子化气体发生器2处理后的离子化气体和分离槽内的污泥作为气源和液源产生等离子纳米气泡并排入固液分离槽，与槽内的污泥进行接触，进行杀灭微生物活体、细胞破壁和蛋白质溶出等反应；溶出的蛋白质和微生物碎体随气泡上浮到分离槽表层由第一刮板8刮入泡沫收集槽9，经排泡口10进入消泡压缩槽12；消泡槽内布置有气刀消泡器11对进入的泡沫进行消泡处理，消泡后的固体物沉积在消泡压缩槽的底部，由第二刮板13刮出外运；固液分离槽7内的分离液经排放口6排出到回用管路；固液分离后的无机物残泥沉淀在槽底，经放空口5排出外运；固液分离槽7设置循环回流器4，对槽内污泥进行循环回流，增强污泥与气泡液的混合和分散。
本方法集成利用离子化气体、纳米气泡、固液分离等方法，对剩余污泥进行脱臭、活性微生物杀灭、细胞破壁、固液分离处理，实现剩余污泥总量减少、无害化、出水回用等目的。
离子化气体发生器利用高频电流对空气进行离子化、极性化处理，产生等离子气体，利用所产生的等离子气体作为空气源，通过纳米气泡发生器产生具有强氧化性的等离子纳米气泡，利用纳米气泡的大比表面积，使等离子纳米气泡与剩余污泥充分接触、反应，对污泥中的微生物进行杀灭和细胞破壁，同时完成对污泥的脱臭处理。
以上反应的同时，利用纳米气泡的气浮作用完成对污泥的固液分离。分离后的下清夜作为碳源，补充回用的污水厂的污水处理工序中，泡沫残泥干化后可进行深度无害化处理。
本申请所使用的等离子纳米气泡发生器，如图2所示的设备，其产生纳米气泡的过程如下：空气经气泵a1加压进入气体离子化装置a26，经离子化处理后的气体经进气口a23进入平衡腔a25，在平衡腔内与经进水口a3和进水口a22进入的水在由传动轴a2驱动的平衡板a24和平衡组件a4的作用达到超平衡状态。超平衡状态气水流在气泵a1的压力作用下进入平衡导流腔a21，经过平衡导流组件a20进入搅扰腔a19，在搅扰腔内由搅扰组件a18进行4级平衡搅扰产生细小气泡后进入气泡液分散水路a17。
平衡腔内产生过大压力时气体被引入两侧的旁通分压腔a7，经分压组件a5、分压导流组件a6分压组件a8的作用缓冲压力后进入平衡组件a9，在平衡组件a9内与来自气泡液分散水路a17的气泡液冲击混合后，进入气液导流腔a10，再经由气泡液喷射组件a11喷射到导流板a13，经喷射导流的气泡液经由防污网a12排出设备。
马达a14产生的动力经由传动齿轮组a15传递给变速齿轮组a16，再通过变速齿轮组传递给传动轴a2，由传动轴a2驱动平衡板a24工作。
等离子纳米气泡液由污泥池底部通入剩余污泥。等离子纳米气泡产生量可根据剩余污泥含水率变化做出相应调整，产生量为1000～3000L/min。等离子纳米气泡在剩余污泥中通入反应时间为5～12小时。
本申请所处理的剩余污泥，含水率可为85%以上。
本发明解决了污泥脱水效率低、填埋占地大、焚烧堆肥二次污染、厌氧消化能耗高、污泥运输成本高等目前污泥处理中存在的问题，与脱水、填埋、焚烧、堆肥等剩余污泥处理方法相比较，具有以下优点和效果：剩余污泥总量减少40％以上；活性微生物杀灭率达99％以上；减量后的残泥无臭、成形性好、运输方便，残泥有机质含量高、无二次污染、可直接进行资源化深度处理；固液分离后的下清夜可作为碳源回用到污水处理厂的污水处理工序，实现了污水的零排放；吨处理能耗与脱水、焚烧、厌氧热消化等方法的吨处理能耗降低30％以上。
附图说明
图1是是本发明等离子纳米气泡污泥减量处理装置的结构图。
图2是本发明等离子纳米气泡污泥减量处理装置的俯视结构图。
部件编号 部件名称 部件编号 部件名称
1 进泥口 8 第一刮板
2 离子化气体发生器 9 泡沫收集槽
3 等离子纳米气泡发生器 10 排泡口
4 循环回流器 11 气刀消泡器
5 放空口 12 消泡压缩槽
6 排放口 13 第二刮板
7 固液分离槽    
图3是等离子纳米气泡发生器结构示意图；图3中的附图标记见下表。
部件编号 部件名称 部件编号 部件名称
a1 气泵 a14 马达
a2 传动轴 a15 传动齿轮组
a3 进水口 a16 变速齿轮组
a4 平衡组件 a17 气泡液分散水路
a5 旁通分压组件 a18 搅扰组件
a6 旁通分压导流组件 a19 搅扰腔
a7 旁通分压腔 a20 平衡导流组件
a8 旁通分压组件 a21 平衡导流腔
a9 平衡组件 a22 进水口
a10 气液导流腔 a23 进气口
a11 气泡液喷射组件 a24 平衡板
a12 防污网 a25 平衡腔
a 13 导流板 a 26 离子化装置
具体实施方式
实施中选取上海曲阳污水处理厂剩余污泥，采用本发明方法进行实验，取含水率大于等于85%的剩余污泥，于污泥池中，采用步骤如下：
剩余污泥经管路输送到设备进泥口1，经进泥口进入固液分离槽7，固液分离槽内安装有等离子纳米气泡发生器3，发生器分别以经过离子化气体发生器2处理后的离子化气体和分离槽内的污泥作为气源和液源产生等离子纳米气泡并排入固液分离槽，与槽内的污泥进行接触，进行杀灭微生物活体、细胞破壁和蛋白质溶出等反应。溶出的蛋白质和微生物碎体随气泡上浮到分离槽表层由第一刮板8刮入泡沫收集槽9，经排泡口10进入消泡压缩槽12。消泡槽内布置有气刀消泡器11对进入的泡沫进行消泡处理，消泡后的固体物沉积在消泡压缩槽的底部，由第二刮板13刮出外运。
固液分离槽7内的分离液经排放口6排出到回用管路。固液分离后的无机物残泥沉淀在槽底，经放空口5排出外运。
固液分离槽设置4个配备污泥泵的循环回流器4，对槽内污泥进行循环回流，增强污泥与气泡液的混合和分散。
等离子纳米气泡在剩余污泥中扩散，完成脱臭、活性微生物杀灭、细胞破壁等反应，反应时间约为2～12小时，并于2小时、3小时、4小时、5小时、10小时时分别记录处理参数；等离子纳米气泡产生量可根据污泥含水率确定，本方案中采用1700L/min，采用气浮式固液分离方法，下清夜从固液分离器中排出，回流到污水处理工序。
上海曲阳污水处理厂，处理能力10m3/d，参数如下：
Figure 885719DEST_PATH_IMAGE001
说明：
1)        沉降比指1000ml剩余污泥原始样的沉降比；
2)        固体分离量=未固液分离出来的且未经破泡处理的泡沫量÷该批次处理量；
3)        减量=初始沉降比—（固体分离量+处理时间内的沉降比）；
4)        削减率=减量÷初始沉降比。

Claims (7)

1. 一种等离子纳米气泡污泥减量处理方法，其特征在于：将污泥经进泥口（1）进入固液分离槽（7），安装在固液分离槽（7）中的等离子纳米气泡发生器（3）以经过离子化气体发生器（2）处理后的离子化气体和分离槽内的污泥作为气源和液源产生等离子纳米气泡并排入固液分离槽，与槽内的污泥充分接触，污泥固液分离后排出固液分离槽（7）。
2.根据权利要求1所述的等离子纳米气泡污泥减量处理方法，其特征在于：所述污泥固液分离后，溶出的蛋白质和微生物碎体随气泡上浮到分离槽表层由第一刮板（8）刮入泡沫收集槽（9），经排泡口（10）进入消泡压缩槽（12）；消泡槽内布置有气刀消泡器（11）对进入的泡沫进行消泡处理，消泡后的固体物沉积在消泡压缩槽的底部，由第二刮板（13）刮出外运。
3.根据权利要求1所述的等离子纳米气泡污泥减量处理方法，其特征在于：所述固液分离槽（7）内的分离液经排放口（6）排出到回用管路。
4.根据权利要求1所述的等离子纳米气泡污泥减量处理方法，其特征在于：所述固液分离后的无机物残泥沉淀在槽底，经放空口（5）排出外运。
5.根据权利要求1所述的等离子纳米气泡污泥减量处理方法，其特征在于：所述固液分离槽（7）设置循环回流器（4），对槽内污泥进行循环回流，增强污泥与气泡液的混合和分散。
6.根据权利要求1所述的等离子纳米气泡污泥减量处理方法，其特征在于：所述等离子纳米气泡产生量为1000～3000L/min。
7.根据权利要求1所述的等离子纳米气泡污泥减量处理方法，其特征在于：所述等离子纳米气泡在剩余污泥中通入反应时间为2～12小时。
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