CN102482129B - 具有等离子体放电容器的废水高级处理系统 - Google Patents

具有等离子体放电容器的废水高级处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理污染水或污水/废水的高级处理系统，具体公开了一种用于膜污染控制和降低在膜结合式污水/废水高级处理系统中产生的污泥的量的系统，更具体地公开了一种能够使用等离子体使污泥溶解并然后再利用破坏的污泥的细胞副产物作为外部碳源的供应源的系统，并且能够利用通过等离子体产生的各种自由基和臭氧除去在膜表面形成的滤饼层。

Description

具有等离子体放电容器的废水高级处理系统
技术领域
本发明涉及一种处理污染水或污水/废水高级处理系统，具体涉及一种用于膜污染控制和降低在膜结合式污水/废水高级处理系统中产生的污泥的量的系统，以及更具体涉及能够使用等离子体使污泥溶解并然后再利用破坏的污泥的细胞副产物作为外部碳源的供应源的系统，并能够利用通过等离子体产生的各种自由基和臭氧除去在膜上形成的滤饼层。
背景技术
近来，通过理化过程并然后向海洋倾倒、填埋、焚烧和堆肥化处理来最终除去在一般污水/废水处理厂产生的污泥。在国内情形下，因为建造新的掩埋场和焚烧设备受到NIMBY态度的限制，相当大部分产生的污泥的最终处理依赖于向海洋倾倒。根据生效的伦敦公约‘96议定书’，因为从2012年起将禁止向海洋倾倒，因此需要有效的污泥处理或减排技术。
此外，当结合了膜的膜结合式生物反应器(MBR)已经商业化为现有的高级处理工艺，包括生物反应器的高级处理工艺已经可靠地成为污水/废水处理领域的核心技术。然而，在这种膜结合式生物反应器中，在膜表面形成的滤饼层造成了慢性膜污染的问题。膜污染，使膜的渗透性降低，并成为稳定的水净化中的大障碍物。
图1为表示现有的膜结合式污水/废水高级处理系统的模拟图。如在此所示的，现有的膜结合式污水/废水高级处理系统以如下方式运行，其中污水/废水基本上连续地通过厌氧容器10、缺氧容器20和淹没有膜90的好氧容器30，最后流出高度处理过的净化水，由此产生的部分污泥被输送，而剩下的污泥被排到室外并抛弃。
在现有的膜结合式污水/废水高级处理系统中被抛弃的污泥大部分通过例如向海洋倾倒、燃烧、掩埋被处理。因为这种处理方法是基于伴随有二次污染的后处理技术的方法，因此问题在于其不能成为污泥处理的基本解决方法。
另一方面，在使用生物膜(MBR)的高级处理的情况下，为了除去在一定时期内在膜表面沉积的滤饼层，必须对膜进行清洁，但是通常大多使用化学试剂对其进行处理。然而，对于化学试剂，存在产生污染物的缺点。此外，有一种通过对在膜表面形成的滤饼层赋予剪切力来控制大气泡曝气的方法，但是用于曝气的能量是一个缺点，因为曝气所需的高能量占到总的废水处理设施的60％以上。
发明内容
技术问题
为了解决上述问题作出本发明，本发明的目的是提供一种使污泥溶解并然后再利用破坏的污泥的细胞副产物作为外部碳源的供应源的高度发展的处理系统。
与此一起，本发明意欲提供一种能够除去在生物反应器的膜上形成的滤饼层的高级处理系统。
此外，本发明意欲提供高度的可用性，由于可以简单和容易地应用于现有的高级处理系统而不用完全替换现有的膜结合式污水/废水高级处理系统。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种污水/废水高级处理系统，其包括：厌氧容器；缺氧容器；好氧容器；等离子体放电容器的污水/废水高级处理系统包括：与所述好氧容器连续设置的等离子体放电容器；废污泥传输管，其将在所述好氧容器释放的污泥输送到所述等离子体放电容器；和污泥传输管，其将在所述等离子体放电容器经过放电处理的污泥副产物输送到所述缺氧容器。
在此，所述好氧容器可包括用于膜生物反应器(MBR)的淹没式膜。
并且，所述好氧容器和等离子体放电容器可包括能够分别去除/附着在其里面的淹没式膜的装置。
在本发明中，所述等离子体放电容器可在其里面包括设置在所述好氧容器内部的淹没式膜。
此外，优选包括能够选择性地管理以下两种情况的装置：在所述好氧容器里面安装了淹没式膜的状态下运行等离子体放电容器的污泥高压放电模式以及在所述等离子体放电容器内部安装了淹没式膜的状态下运行等离子体放电容器的淹没式膜清洁模式。
详细的说明书和附图包括了其他实施方式的具体内容。
有益效果
上述本发明可提供一种能够利用等离子体基本上增溶污泥并随后再利用分解的污泥的细胞副产物作为外部碳源的供应源的高级处理系统。
也就是说，通过等离子体的水相高压放电，能够实现产生具有高氧化力的自由基和臭氧，通过将其作为现有高级处理系统产生的污泥的强效氧化剂来使污泥溶解，并由此降低污泥的量。
一般来说，考虑到因为生活污水/废水具有低的C/N比，在高级处理方法中的缺氧容器应该单独地提供外部碳源例如甲醇，因为本发明可以将增溶的污泥输送到缺氧的容器来回收，可以预期污泥处理成本和系统管理成本的节省效果。
与此一起，本发明可提供一种高级处理系统，其中通过由等离子体产生的各种自由基和臭氧可以除去在膜上形成的滤饼层。即，通过将安置在好氧容器中的膜生物反应器移入等离子体反应容器中，并使用由等离子体产生的具有高氧化力的各种自由基和臭氧来氧化在膜表面形成的滤饼层，产生了控制膜污染的效果。
此外，由于具有简单和容易地应用于现有的高级处理系统的可行性，本发明具有高度可用性，因为仅有等离子体反应容器是另外结合的并具有可在其中去除/附着的膜生物反应器，没有完全改变现有的膜结合式污水/废水高级处理系统。
附图说明
图1为表示现有的膜结合式污水/废水高级处理系统的模拟图；
图2为描述根据本发明的具有引入了等离子体放电容器的膜结合式污水/废水高级处理系统的驱动模式(污泥放电模式)的一个实施例的模拟图；和
图3为描述根据本发明的具有引入了等离子体放电容器的膜结合式高级处理系统(淹没式膜清洁模式)的清洁模式的一个实施例的模拟图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。通过下述实施方式可以进一步更好地理解本发明，并且以下实施方式仅用于本发明的示例目的，一点也不限制所附权利要求限定的保护范围。
图2为描述根据本发明的具有等离子体放电容器的膜结合式污水/废水高级处理系统的驱动模式(污泥放电模式)的一个实施例的模拟图。
如图所示，本发明大致描述一种高级处理系统，其中厌氧容器10、缺氧容器20和淹没膜90的好氧容器30连接设置。厌氧容器10、缺氧容器20和好氧容器30并排设置，优选具有输送流入的污水的单独的管或孔或装置。所述膜90可为与现有的一般MBR(膜生物反应器)结合的淹没膜。
由此，污染水或生活污水或污水/废水连续通过厌氧容器10、缺氧容器20和好氧容器30，最后流出高度处理过的净化水，并且一部分一起产生的污泥通过外部输送能够被输送到厌氧容器10，并且一部分一起产生的污泥通过内部输送被输送到缺氧容器20。这种污水/废水高级处理系统包括本技术领域公知的所有高级处理系统。
本发明是关于具有等离子体放电容器的污水/废水高级处理系统，其特征在于，在上述污水/废水高级处理系统中的等离子体放电容器100、废污泥传输管110和污泥传输管120。即，本发明使用等离子体用于降低污泥量和膜污染控制，为此，本发明的特征在于对包括厌氧容器10、缺氧容器20和好氧容器30的常规高级处理系统另外地结合等离子体反应容器100。
所述等离子体放电容器100按字面含义是指能够承受等离子体放电的箱体，尤其不是将其限制为放电等离子体的方法或类型以及箱体的形状。本发明的特征在于，对通过好氧容器30的淹没式膜90释放的污泥进行等离子体放电处理，其中，优选具有废污泥传输管110将在好氧容器30释放的污泥输送到等离子体放电容器100，并且更优选所述等离子体放电容器100与好氧容器30连接设置。对排列方向和结合方式没有特别限制。
因此，本发明的特征在于，对通过废污泥传输管110预先输送到等离子体放电容器100中的污泥进行等离子体放电处理。因为等离子体放电产生的羟基自由基具有很高的氧化力，会促进污泥的分解，从而能够使污泥增溶。也就是说，通过向很难通过现有的理化方法的手段破坏的剩余污泥的细胞壁施加等离子体并因此很容易地破坏细胞壁，可以将污泥转变为可被微生物利用的有机源的状态，即，低分子脂肪酸。
因此，通过等离子体放电处理转变的污泥副产物可被用作外部碳源的供应源。为此，本发明的特征在于，包括增溶污泥(内部)传输管120，所述传输管120将在等离子体放电容器100中经过放电处理的污泥副产物输送到缺氧容器20。由此，本发明通过等离子体对污泥进行增溶处理，因此可以利用在现有技术中从好氧容器30被排出并被抛弃至外界的污泥而不必抛弃污泥。
实施例
图3为描述根据本发明的具有引入了等离子体放电容器的膜结合式高级处理系统(淹没式膜清洁模式)的清洁模式的一个实施例的模拟图。
如图所示，根据本发明的等离子体放电容器100可在其内部包括安装在好氧容器30内的淹没式膜90。
因为在上述高级处理系统的驱动模式中(污泥放电模式，参见图2)，经过一定时间以后，好氧容器30中的淹没膜90形成有滤饼层，本发明通过等离子体放电容器100可除去该滤饼层。即，将设置在好氧容器30中的膜90转移到等离子体放电容器100，并通过等离子体除去形成在膜90中的污染物。
本发明通过由等离子体产生的具有高氧化力的各种自由基、臭氧等氧化在膜90的表面形成的滤饼层，并对滤饼层进行清洁处理，从而可以控制膜污染。由此本发明可提高由于透膜压力的增加导致的膜的低效率，而所述透膜压力的增加是由于在膜表面形成的滤饼层导致膜通量降低引起的，因此，本发明具有能够保证稳定水质的效果。
为了做到这点，根据本发明所述好氧容器30和等离子体放电容器100各包括可使在其内部的淹没式膜90(未示出)附着/去除的装置，根据需要能够选择性地将淹没式膜90安装到好氧容器30和等离子体放电容器100中的任何一个。
一方面，根据以上所述，本发明的等离子体反应容器100可以选择性地进行驱动模式(污泥放电模式)和清洁模式(淹没式膜清洁模式)中的任何一个运行模式。
其中，所述驱动模式为在淹没式膜90被安装在好氧容器30中的状态下运行等离子体放电容器100的污泥放电模式，而所述清洁模式为在安装在好氧容器30里面的淹没式膜90被转移并安装在等离子体放电容器100的内部的状态下运行等离子体放电容器100的淹没式膜清洁模式。
为此，合适的是本发明包括能够选择性的运行污泥放电模式和淹没式膜清洁模式的装置。例如，其可以包括将膜90从好氧容器30转移到等离子体放电容器100以及将膜90从等离子体放电容器100转移到好氧容器30的自动装置，以及根据安装的膜90的位置或时间使等离子体放电容器100产生放电的控制部件。
因此，根据本发明，通过对从好氧容器30输送的污泥进行等离子体放电容器100的放电处理，污泥放电模式能够破坏和增溶污泥的细胞膜。
与此一起，可行的是，淹没式膜清洁模式将在好氧容器30中被污染的淹没式膜90转移到等离子体放电容器100，然后通过等离子体放电氧化在膜表面上形成的滤饼层，从而消除膜的污染。
同时，尽管上述部分已经展示并描述了本发明的具体实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，可以对其做出不偏离所附权利要求的本发明的技术特征和领域的各种修饰和改变。
工业实用性
与现有的产生二次污染或需要高能的方法不同，根据本发明使用等离子体通过水下放电实现的污泥量的降低和膜污染控制为低能耗/环境友好处理方法。

Claims (1)

1.一种污水/废水高级处理系统，其包括：依次连接的厌氧容器、缺氧容器和好氧容器，其特征在于：
等离子体放电容器，其与所述好氧容器连续设置；
废污泥传输管，其将在所述好氧容器释放的污泥输送到所述等离子体放电容器；和
污泥传输管，其将在所述等离子体放电容器经过放电处理的污泥副产物输送到所述缺氧容器；
其中，所述好氧容器和所述等离子体放电容器分别在其中形成具有能够拆卸/安装淹没式膜的装置；
所述系统进一步包括能够选择性地管理以下两种情况的装置：在所述好氧容器里面安装了淹没式膜的状态下运行等离子体放电容器的污泥放电模式以及在所述等离子体放电容器内部安装了淹没式膜的状态下运行等离子体放电容器的淹没式膜清洁模式。
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