CN104150725B - 一种调理污泥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调理污泥的方法，属于污泥处理领域。该方法包括：采用设有超声设备和微波设备的反应装置；将待调理污泥设置在反应装置的反应器内，将超声设备的超声探头伸入到污泥内，并使污泥处于微波设备发出微波的辐射区内；使超声设备按设定的超声功率及时间发出超声波，并使微波设备按设定的微波功率及时间发出微波，对污泥在超声波与微波的双重作用下进行改善脱水特性调理。该方法简单，易于实现，组合调理能够显著改变污泥微观结构，调理后能有效改善污泥脱水性，不需要添加化学调理剂，避免了对环境造成二次污染。

Description

一种调理污泥的方法

技术领域

本发明涉及污泥的处理领域，特别是涉及一种调理污泥的方法。

背景技术

截至2014年3月底，我国城镇累计建成污水处理厂3622座，污水处理能力约1.53亿立方米/日。污泥是污水处理最终产物，是一种非均质体，主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成，其成分非常复杂。目前，污水处理率逐年提高，污泥产生量增长迅速，污泥处理的投资和运行费用巨大，占到整个污水厂投资及运行费用的近25％～65％，污泥处理已然成为城市污水处理厂的沉重负担。污泥脱水是污泥处理中最重要的步骤，而在脱水前对污泥进行调理，可以改善污泥的脱水特性同时还具有杀菌和促进有机物水解的效果，从而实现污泥的无害化与减量化。目前常用的调理方法有物理法、化学法和生物法三大类。目前的污泥调理技术以化学法为主，原因是化学法操作简单，投资成本低，但是此种方法需要在污泥中加入调理剂，可能会对腐蚀设备增加成本，还容易对环境造成二次污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种调理污泥的方法，不需要添加化学调理剂，能够有效改善污泥的脱水特性，并避免腐蚀设备和对环境造成二次污染。

为解决上述技术问题，本发明提供一种调理污泥的方法，包括：

采用设有超声设备和微波设备的反应装置；

将待调理污泥置于反应装置的反应器内，将所述超声设备的超声探头伸入到所述污泥内，并使所述污泥处于所述微波设备发出微波的辐射区内；

使所述超声设备按设定的超声功率及时间发出超声波，并使所述微波设备按设定的微波功率及时间发出微波，对所述污泥在所述超声波与微波的双重作用下改善脱水特性。

本发明的有益效果为：通过采用同时设有超声设备和微波设备的反应装置，使超声设备发出超声波与微波设备发出微波的同时作用于污泥，充分利用了微波的热效应与非热效应以及超声波的空化作用对污泥进行组合调理，调理后污泥的脱水特性明显改善，该方法简单，易于实现，调理后能有效改善污泥脱水性，不需要添加化学调理剂，避免了对环境造成二次污染。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种调理污泥的方法，是一种将超声波与微波组合调理改善污泥脱水性的方法，该方法包括以下步骤：

采用设有超声设备和微波设备的反应装置；

将待调理污泥设置于反应装置的反应器内，将超声设备的超声探头伸入到污泥内，并使污泥处于微波设备发出微波的辐射区内；

使超声设备按设定的超声功率及时间发出超声波，并使微波设备按设定的微波功率及时间发出微波，对污泥在超声波与微波的双重作用下改善脱水特性调理。

上述方法中，将超声设备的超声探头伸入到污泥内为：

超声探头伸入到污泥内0.8cm～1.2cm，并避免与污泥内的其它检测设备接触。

上述方法中，设定的超声功率及时间为：设定的超声功率为450W，超声处理时间为10s～60s；超声功率为450W是个优选的功率，超声功率可以在300W至600W之间选择。

设定的微波功率及时间为：设定的微波功率为450W，微波处理时间为10s～60s。微波功率为450W是个优选的功率，微波功率可以在300W至600W之间选择。

本发明通过微波与超声波组合调理污泥，利用了微波辐射机理包括的热效应与非热效应(其中，热效应指的是物料中极性分子在微波的作用下会随其交变磁场而极化，极化分子随磁场交替排列导致分子高速振荡，微波能量被极化的极性分子吸收，这些吸收了能量的极性分子同时在与周围其它分子碰撞，在碰撞过程中进行能量传递，每一个极性分子都同时吸收和传递微波能量，所以升温迅速且均匀；非热效应指的是在微波的作用下物料的温度没有上升，微波降低了反应的活化能)，本发明的调理方法中的微波调理可通过微波对污泥絮体及微生物细胞(细胞壁和细胞膜)进行破解、而使胞内和EPS中有机物得到释放、水解，有效改善污泥的脱水特性；本发明的调理方法同时利用了超声波的空化效应(空化效应是指在超声波作用下，存在于液体中的微小泡核在经历超声的稀疏相和压缩相时，其体积随之生长、收缩、再生长、再收缩，经历多次周期性震荡，最终发生高速度崩裂的动力学过程，此过程发生时间极短，仅有数纳秒至数微秒左右，气泡内的气体在周期性震荡特别是崩溃过程中，会产生极大的瞬态高温和高压，使得气泡内的气体温度急剧升高，并使气泡内气体和液体界面的介质裂解)，并且超声波处理污泥具有能量密度高，分解速度快，设施简单，占地面积小和不形成二次污染等特点。组合运用微波与超声波作用于污泥，调理后有效改善了污泥的脱水特性。由于不需要加入任何化学调理剂，避免了对环境的二次污染，也节省了化学调理剂的成本。

本发明的调理方法相比现有技术，是将微波与超声波有机组合用于调理污泥改善其脱水特性，明显优于微波或超声波任一种单独作用于污泥(可参见后面实施例的对比数据)，微波与超声波组合同时作用于污泥，不仅引起物理上的效应，而且增加化学反应的动力，将产生一种新效应，如可进一步提高分子碰撞的概率；增加分子的碰撞能量；改变分子能量的类型；改变分子碰撞的方位等。而这种有机组合微波与超声波调理污泥才能确保处理后有效改善污泥脱水特性的方法也是现有技术所没有给出的。

本发明采用的反应装置可以由超声波设备、微波设备、冷却设备和监控系统等组成，只要反应装置能保证使超声波与微波同时作用于被调理的污泥即可。

下面结合污泥脱水指标的测定结果对本发明的方法进一步说明。

具体步骤：用烧杯取一定量的污泥倒入反应装置的反应器中，将反应器放置于反应装置的腔内，降低超声探头，进入污泥内1cm左右，避免与温度探头相碰，打开超声设备，设定超声功率及时间，打开微波设备，设定微波功率及时间，点击开始按钮，开始进行调理。

污泥在微波与超声波功率均为450W，微波时间为60s，超声波时间分别为10s、20s、30s、40s的不同条件下进行调理，然后测定毛细吸水时间(CST)，记录于表1。

表1组合调理后污泥的CST

取一定量调理后的污泥进行抽滤，抽滤完成后测定其含水率，记录于表2。

表2组合调理后经抽滤污泥的含水率

取一定量调理后的污泥进行离心，离心完成后倒出上清液，测定剩余部分的含水率，记录于表3。

表3组合调理后经离心污泥的含水率

污泥经不同条件的超声微波组合调理后，应用库尔特粒径测量仪测得粒径分布，记录于表4。

表4组合调理后的粒径分布/um

超声单独调理实验，超声波功率为450W，分别调理20s、30s、40s和60s，然后测量污泥的CST，污泥含水率，记录于表5，表6，表7中。

表5超声调理后的CST

表6超声调理后经抽滤的含水率

表7超声调理经离心的含水率

通过对比组合调理与超声单独调理的结果，可以明显看出，在超声功率与调理时间相同的情况下，经组合调理后污泥的CST值与含水率明显低于超声单独调理的结果，经抽滤与离心后的污泥含水率普遍较低，说明组合调理能够更有效地改善污泥的脱水特性。

本发明实施例的方法同时利用了微波的热效应与非热效应以及超声波的空化作用对脱水前的污泥进行调理，改善污泥的脱水特性，使其更易脱水。在微波超声波功率均为450W，微波时间60s，超声时间分别为10s、20s、30s、40s的条件下进行污泥调理后测定其脱水指标，即毛细吸水时间，污泥含水率，污泥粒径，可以看出组合调理对污泥微观结构的改变。在优化的条件下即超声波功率450W、微波功率450W、微波时间60s、超声时间40s。污泥的毛细吸水时间最短，含水率最低，粒径相对最小。组合调理的结果与超声波单独调理的结果进行对比，发现组合调理能够显著改变污泥微观结构，改善污泥脱水特性，效果明显优于单独调理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种调理污泥的方法，其特征在于，包括：

采用设有超声设备和微波设备的反应装置；

将待调理污泥设置在所述反应装置的反应器内，将所述超声设备的超声探头伸入到所述污泥内，所述超声探头伸入到所述污泥内0.8cm～1.2cm，并避免与所述污泥内的其它检测设备接触，并使所述污泥处于所述微波设备发出微波的辐射区内；

使所述超声设备按设定的超声功率及时间发出超声波，并使所述微波设备按设定的微波功率及时间发出微波，对所述污泥在所述超声波与微波的双重作用下进行改善脱水特性调理；所述设定的超声功率及时间为：超声功率为300W～600W，超声处理时间为10s、20s、30s、40s；所述设定的微波功率及时间为：微波功率为300W～600W，微波处理时间为60s。

2.根据权利要求1所述的调理污泥的方法，其特征在于，所述设定的超声功率为450W；

所述设定的微波功率为450W。