CN108585392B - 一种高压泄放式生化污泥调理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，将污泥置入到一个密闭容器内，然后采用加压的方式使容器内部压力升高，压力升至额定值后在极端的时间内完成泄压，依靠泄压瞬间产生的气体膨胀和震荡冲击，使得污泥中的微生物细胞实现破壁，实现污泥调理。本发明能够更好地提高后续污泥脱水效果；且具备实施简单，操作方便，处理效率较高，不产生副作用等优点。

Description

一种高压泄放式生化污泥调理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理产物污泥的处理调理方法。

背景技术

污泥是城市污水厂处理污水过程中的伴生产物，尤其是活性污泥法进行污水处理后，会产生大量的污泥。通常污水处理过程中会将近1/3的有机物转化成污泥，其中会包含大量的有机污染物、病原微生物、重金属等。所以污泥中的有机污染物种类繁多，包括氯代酚类、多环芳烃类、硝基苯类、胺类、卤代烷烃类等，其中一些有机污染物在环境中能够长时间保持稳定，对空气环境造成影响，易于滋生细菌，使人或其他生物产生诸多病症。所以污水处理过程中产生的污泥，存在重金属活性高，毒性强，性质稳定，难以去除，危害环境平衡等缺陷。污泥中的病原微生物携带的病原体容易进入动植物或人类体内，会导致诸多疾病的发生。污泥还会对环境造成二次污染，污泥中的盐分污染会破坏植物养分平衡，污泥中的氮、磷等元素还会造成水体富营养化。

所以，污水处理过程中产生的污泥，不能随意丢弃或者堆放，需要进行污泥处理使其无害化。污泥处理是对污泥进行浓缩、调质、脱水、稳定、干化或焚烧等减量化、稳定化、无害化的加工过程。污泥处理步骤中，脱水步骤是关键步骤，尤其是脱水率的高低，会直接影响后续处理效果。一般污泥处理时是需要追求更高的脱水率。

污泥调理是污泥处理处置的前处理技术，在污泥脱水起着关键作用，现有的污泥前处理主要有物理调理、化学调理和生物调理。物理调理是通过外加能量去改变污泥结构的方法，主要利用温度改变、高频破碎、机械应力、电磁波等原理去破坏污泥原本高度疏松的形态，以达到改善脱水或杀菌水解的效果。化学调理即通过添加化学试剂使其与污泥胶质微粒表面发生化学反应，中和污泥颗粒所带电荷，使污泥微粒凝聚，同时使水从污泥颗粒中分离出来。一般的化学试剂包括酸类、金属盐类、表面活性剂、高分子聚电解质等。而促进杀菌及水解的药剂则有碱类、强氧化剂、高锰酸钾，及一些生物试剂。生物调理是个微生物絮凝剂对污泥进行调理，使液体中不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝聚沉淀，使水从污泥中分离。

以上污泥调理方式，均存在较大的局限性，其对后续污泥脱水的影响均不高。现有污水厂的调理方式以化学调理为主，聚丙烯酰胺等高分子絮凝剂的添加大大增加污泥处理的成本。故如何才能更好地通过对污泥的预处理，更好地提高后续污泥脱水效率，成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明首要考虑解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好地提高后续污泥脱水效果的高压泄放式生化污泥调理方法。并使其具备操作简单，操作方便，处理效率较高，不产生副作用等特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下的技术方案：

一种高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，将污泥置入到一个密闭容器内，然后采用加压的方式使容器内部压力升高，压力升至额定值后在极端的时间内完成泄压，依靠泄压瞬间产生的气体膨胀和震荡冲击，使得污泥中的微生物细胞实现破壁，实现污泥调理。

这样依靠高压泄放进行污泥处理，能够极大地提高污泥中的微生物细胞破壁率，实现污泥调理，方便后续污泥脱水处理。同时具有操作简单方便，处理效率高且不产生副作用等优点。

进一步地，加压过程为先通入气体进行加压到一定程度后，再注入高压水持续升压直到超过阈值。这样，可以使其更加利于控制。

作为优化，本方法采用以下的污泥处理装置实现，装置包括一个压力污泥储罐，压力污泥储罐具有一个带密封开关盖的污泥投放口，压力污泥储罐上还设置有高压气体入口，高压气体入口外连通设置有高压气管，高压气管上设置有气管开关阀，高压气管远离压力污泥储罐一端还设置有高压气体添加装置；所述压力污泥储罐上还设置有泄放口，泄放口处设置有安全泄放装置，安全泄放装置包括一个金属的连接头，连接头固定连接在泄放口处，连接头内设置有连通泄放口的泄放通道，泄放通道内设置有爆破片。本方案中，所述的高压是指至少需要能够致使爆破片瞬间破裂的压力大小，一般为10~20 Mpa。高压作为定语时是指被限定对象为能够承受该高压压力大小的对象。

这样，本高压泄放式生化污泥调理方法用于污泥处理时，先将待处理的污泥从污泥投放口加入到压力污泥储罐内，然后再关闭密封开关盖；再依靠高压气体添加装置往压力污泥储罐内添加高压气体，当气体压力大于爆破片阈值时，爆破片瞬间破裂，压力污泥储罐内的压力在极短时间内释放，在罐内气团急剧膨胀和瞬间高压振荡冲击的双层作用下，污泥絮体粉碎为更细小的颗粒，同时污泥中的微生物细胞冲击破裂达到良好的破壁效果。因本设备处理时能够达到非常好的细胞破壁效果，故极大地提高后续污泥脱水率。

作为优化，还包括一个收集罐，安全泄放装置中泄放通道的另一端固定连接到收集罐，收集罐上端具有开口，压力污泥储罐下端通过带有开关阀的排放管道连接到收集罐。

这样，污泥破壁后的污泥经可以方便直接经排放管道进入到收集罐内，方便收集处理好污泥。同时爆破时泄放通道爆出的污泥也进入到收集罐内，不会到处飞溅。

作为优化，压力污泥储罐上还设置有高压水入口，高压水入口处连通设置有高压水管，高压水管上设置有高压阀门，高压水管另一端设置有高压水泵。这样，污泥调理时，可以先通过一定量的气体，待压力污泥储罐内部压力升至一定程度（一般为0.05~0.1Mpa）时停止注入气体并关闭气管阀门；继而打开高压泵，联通压力水管向压力污泥储罐内注入高压水。因水的不可压缩性，压力污泥储罐内部压力将持续升高，增至大于爆破片额定阈值时，爆破片瞬间破裂。这样，通过先加气再加水的方式调整压力污泥储罐内部压力，具有以下好处：1高压水以高压力低流量的方式注入，罐内压力提升速度可以通过调节高压水流量达到精确控制的目的，更有利于系统安全； 2因气体的可压缩性，单纯通过注入高压气体难以达到爆破片破裂的额定阈值，通过注入高压水减小压力污泥储罐内空余体积使罐体内压力升高，能大幅度节省高压气体的使用量，更具经济性且更具有技术上的可操作性。3液相环境更有利于污泥受压均匀，且经污泥调理处理后更具流动性，污泥能够更加顺畅地从排放口经过排放管道进入到收集罐内。

作为优化，所述高压气体为二氧化碳，高压气体添加装置为二氧化碳储罐。

这样是因为：1 二氧化碳在常温下是一种惰性气体，不会发生空气爆燃现象，使用安全；2二氧化碳在压力作用下具备良好的水溶性，更易形成微气泡附着在污泥絮凝表面，能显著提高细胞破壁效果；3二氧化碳作为工业上常用的原料，容易获得，且成本低廉。

作为优化，所述压力污泥储罐上还安装有用于检测内部压力的压力表。

这样，可以更好地读取压力污泥储罐内压力变化情况，也帮助实现更好的控制。

作为优化，所述压力污泥储罐顶部还安装有用于泄压的安全阀。

这样，在设备使用或工艺操作出现故障时，可以随时中断注水或注气过程，打开安全阀使压力污泥储罐内部压力降至常压，进一步提高设备使用的安全性能。

作为优化，所述高压气体入口具有向内延伸进入到压力污泥储罐内部的高压气管延伸段，高压气管延伸段下端靠近压力污泥储罐内腔底部位置为高压气管入口。

这样是因为注入高压气体时，气体从罐体底部逸出，在上升过程中能与污泥充分接触，气体更容易均匀充满于污泥絮体空隙中。

作为优化，所述高压水入口布置于压力污泥储罐内腔顶部位置。

这样是因为注入高压水时，水从罐体顶部向下流动，与高压气体流向相反形成逆流，能进一步提高调理效率。

作为优化，所述的调理后污泥的排放管道出口布置于压力污泥储罐靠近底部一侧。

这样是因为污泥调理完成后，更有利于污泥的收集和压力污泥储罐的排空。

故本发明相对于现有的污泥化学调理方式，无需添加药剂，可以避免药剂浪费，且不会改变污泥自身的化学组分和性能；相对于现有污泥物理调节方式，其能耗和设备成本都很低，其操作简便高效且破壁效果优异。

综上所述，本发明能够更好地提高后续污泥脱水效果；且具备结构简单，操作方便，处理效率较高，不产生副作用等优点。

附图说明

图1为本发明实施时采用的污泥处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细说明。

一种高压泄放式生化污泥调理方法，其特点在于，将污泥置入到一个密闭容器内，然后采用加压的方式使容器内部压力升高，压力升至额定值后在极端的时间内完成泄压，依靠泄压瞬间产生的气体膨胀和震荡冲击，使得污泥中的微生物细胞实现破壁，实现污泥调理。

这样依靠高压泄放进行污泥处理，能够极大地提高污泥中的微生物细胞破壁率，实现污泥调理，方便后续污泥脱水处理。同时具有操作简单方便，处理效率高且不产生副作用等优点。

其中，加压过程为先通入气体进行加压到一定程度后，再注入高压水持续升压直到超过阈值。这样，可以使其更加利于控制。

具体地说，本实施例中，本方法采用图1所示的污泥处理装置实现，装置包括一个压力污泥储罐1，压力污泥储罐1具有一个带密封开关盖的污泥投放口，压力污泥储罐1上还设置有高压气体入口，高压气体入口外连通设置有高压气管9，高压气管9上设置有气管开关阀4，高压气管9远离压力污泥储罐1一端还设置有高压气体添加装置2；所述压力污泥储罐1上还设置有安全泄放口，泄放口处设置有安全泄放装置7，安全泄放装置7包括一个金属的连接头，连接头固定连接在泄放口处，连接头内设置有连通泄放口的泄放通道，泄放通道内设置有爆破片。本方案中，所述的高压是指至少需要能够承受爆破片爆破瞬间的压力大小，一般为10~20Mpa。

这样，本高压泄放式生化污泥调理方法用于污泥处理时，先将待处理的污泥从污泥投放口加入到作为密闭容器的压力污泥储罐内，然后再关闭密封开关盖；再依靠高压气体添加装置往压力污泥储罐内添加高压气体，当气体压力大于爆破片阈值时，爆破片瞬间破裂，压力污泥储罐内的压力在极短时间内释放，在罐内气团急遽膨胀和瞬间高压振荡冲击的双层作用下，污泥絮体粉碎为更细小的颗粒，同时污泥中的微生物细胞冲击破裂达到良好的破壁效果。因本设备处理时能够达到非常好的细胞破壁效果，故极大地提高后续污泥脱水率。

本实施例中，还包括一个收集罐8，安全泄放装置7中泄放通道的另一端通过泄放管道11固定连接到收集罐8，收集罐8上端具有开口，压力污泥储罐1下端通过带有开关阀的排放管道14连接到收集罐。

这样，污泥破壁后的污泥经可以方便直接经排放管道进入到收集罐内，方便收集处理好污泥。同时爆破时泄放通道爆出的污泥也进入到收集罐内，不会到处飞溅。

其中，压力污泥储罐1上还设置有高压水入口，高压水入口处连通设置有高压水管10，高压水管10上设置有高压阀门5，高压水管10另一端设置有高压水泵3。图1中，高压水泵3另一端通过管道12连接水源。

这样，污泥调理时，可以先通过一定量的气体，待压力污泥储罐内部压力升至一定程度（一般为0.05~0.1Mpa）时停止注入气体并关闭气管阀门；继而打开高压泵，联通压力水管向压力污泥储罐内注入高压水（注入高压水时，关闭和压力污泥储罐相连的其余所有开关阀）。因水的不可压缩性，压力污泥储罐内部压力将持续升高，增至大于爆破片额定阈值时，爆破片瞬间破裂。通过先加气再加水的方式调整压力污泥储罐内部压力，具有以下好处：1高压水以高压力低流量的方式注入，罐内压力提升速度可以通过调节高压水流量达到精确控制的目的，更有利于系统安全； 2因气体的可压缩性，单纯通过注入高压气体难以达到爆破片破裂的额定阈值，通过注入高压水减小压力污泥储罐内空余体积使罐体内压力升高，能大幅度节省高压气体的使用量，更具经济性且更具有技术上的可操作性。3液相环境更有利于污泥受压均匀，且经污泥调理处理后更具流动性，污泥能够更加顺畅地从排放口经过排放管道进入到收集罐内。

其中，所述高压气体为二氧化碳，高压气体添加装置2为二氧化碳储罐。

这样是因为：1 二氧化碳在常温下是一种惰性气体，不会发生空气爆燃现象，使用安全；2二氧化碳在压力作用下具备良好的水溶性，更易形成微气泡附着在污泥絮凝表面，能显著提高细胞破壁效果；3二氧化碳作为工业上常用的原料，容易获得，且成本低廉。

其中，所述压力污泥储罐1上还安装有用于检测内部压力的压力表6。

这样，可以更好地读取压力污泥储罐内压力变化情况，也帮助实现更好的控制。

其中，所述压力污泥储罐1顶部安装有用于泄压的安全阀13。

这样，在设备使用或工艺操作出现故障时，可以随时中断注水或注气过程，打开安全阀13使压力污泥储罐1内部压力降至常压，进一步提高设备使用的安全性能。

其中，所述高压气体入口具有向内延伸进入到压力污泥储罐1内部的高压气管延伸段，高压气管9延伸段下端靠近压力污泥储罐1内腔底部位置为高压气管入口。

这样是因为注入高压气体时，气体从罐体底部逸出，在上升过程中能与污泥充分接触，气体更容易均匀充满于污泥絮体空隙中。

其中，所述高压水管10入口布置于压力污泥储罐1内腔顶部位置。

这样是因为注入高压水时，水从罐体顶部向下流动，与高压气体流向相反形成逆流，能进一步提高调理效率。

其中，所述的调理后污泥的排放管道14出口布置于压力污泥储罐1靠近底部一侧。

这样是因为污泥调理完成后，更有利于污泥的收集和压力污泥储罐的排空。

采用上述装置实现爆破，使用更加安全，方便快捷。当然实施时，也可以采用机械式推动压缩密闭容器内部空间的方式实现增压-泄压过程，这样采用的装置更加复杂，成本更高，但也应视为落入本方法请求保护的范围。

故本发明相对于现有的污泥化学调理方式，无需添加药剂，可以避免药剂浪费，且不会改变污泥自身的化学组分和性能；相对于现有污泥物理调节方式，其能耗和设备成本都很低，其操作简便高效且破壁效果优异。

案例：试验用污泥取自某生活污水厂（CASS工艺）生化污泥，采用上述调理设备按照上述调理方法进行处理，然后用多功能CST测定仪和CST标准滤纸测定污泥毛细吸水时间CST，用激光衍射粒径分析仪器测定污泥粒径分布。

调理前： CST 11.84 s，平均粒径150.6μm，d50 122.4μm，中值粒径＞10μm所占比例96.5%；

调理后：CST 5.32s，平均粒径 21.1μm，d50 14.6μm，中值粒径＞10μm所占比例67.4%。

Claims (9)

1.一种高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，将污泥置入到一个密闭容器内，然后采用加压的方式使容器内部压力升高，压力升至额定值后在极短 的时间内完成泄压，依靠泄压瞬间产生的气体膨胀和震荡冲击，使得污泥中的微生物细胞实现破壁，实现污泥调理；

加压过程为先通入气体进行加压到一定程度后，再注入高压水持续升压直到超过阈值，高压水以高压力低流量的方式注入。

2.如权利要求1所述的高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，采用以下的污泥处理装置实现，所述污泥处理装置包括一个压力污泥储罐，压力污泥储罐具有一个带密封开关盖的污泥投放口，压力污泥储罐上还设置有高压气体入口，高压气体入口外连通设置有高压气管，高压气管上设置有气管开关阀，高压气管远离压力污泥储罐一端还设置有高压气体添加装置；所述压力污泥储罐上还设置有泄放口，泄放口处设置有安全泄放装置，安全泄放装置包括一个金属的连接头，连接头固定连接在泄放口处，连接头内设置有连通泄放口的泄放通道，泄放通道内设置有爆破片。

3.根据权利要求2所述高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，还包括一个收集罐，安全泄放装置中泄放通道的另一端固定连接到收集罐，收集罐上端具有开口，压力污泥储罐下端通过带有开关阀的排放管道连接到收集罐。

4.根据权利要求2所述高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，压力污泥储罐上还设置有高压水入口，高压水入口处连通设置有高压水管，高压水管上设置有高压调节阀，高压水管另一端设置有高压水泵。

5.根据权利要求4所述高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，所述高压水入口布置于压力污泥储罐内腔顶部位置。

6.根据权利要求2所述高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，所述高压气体为二氧化碳，高压气体添加装置为二氧化碳储罐。

7.根据权利要求2所述高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，所述压力污泥储罐上还安装有用于检测内部压力的压力表。

8.根据权利要求2所述高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，所述高压气体入口具有向内延伸进入到压力污泥储罐内部的高压气管延伸段，高压气管延伸段下端靠近压力污泥储罐内腔底部位置为高压气管入口。

9.根据权利要求2所述高压泄放式生化污泥调理方法，其特征在于，所述压力污泥储罐顶部还安装有用于泄压的安全阀。

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