CN113788517B - 一种污水中活性微生物的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污水中活性微生物的处理方法，包括以下步骤：步骤I、利用超声波转换器将过硫酸盐水溶液进行超声处理，得到气溶胶；步骤II、产生的气溶胶进入三维催化反应器内，与三维催化反应器内的活性污泥发生催化反应；步骤III、降解后的均质活性污泥进入催化氧化反应器内，活性污泥被进一步破坏和降解；步骤VI、处理后的活性污泥，一部分活性污泥经过滤后，上清液直接进入生化污泥池作为营养液使用，另一部分进行外排处理。采用本发明的处理效果明显好于其他处理方法，并且污泥减量效果明显，对于降低污泥处理成本有重要意义。

Description

一种污水中活性微生物的处理方法
技术领域
本发明涉及一种处理方法，尤其涉及一种污水中活性微生物的处理方法。
背景技术
污泥是一种由表面带电荷的细小颗粒组成的复杂体系，其中的颗粒相互静电排斥、沉降性差。此外，部分水分和胶体结构结合紧密，特别是电荷较高的胞外聚合物所形成的稳定凝胶状悬浮结构可以通过静电作用结合水分子，难以有效地进行泥水分离。因此，亟需研发一种有效处理污水的方法。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种污水中活性微生物的处理方法，旨在提高活性污泥的沉降速率和可压缩性，并且通过多级处理，使得活性污泥均质化程度更高，有利于降低活性污泥内的有机物，从而降低沉降体积，进一步降低活性污泥后续焚烧处置的费用。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种污水中活性微生物的处理方法，包括以下步骤：
步骤I、利用超声波转换器将过硫酸盐水溶液进行超声处理，得到气溶胶；
步骤II、步骤I产生的气溶胶进入三维催化反应器内，与三维催化反应器内的活性污泥发生催化反应，使得活性污泥内的有机物被降解；
步骤III、步骤II中降解后的均质活性污泥进入催化氧化反应器内，活性污泥被进一步破坏和降解；
步骤VI、经步骤III处理后的活性污泥，一部分活性污泥经过滤后，上清液直接进入生化污泥池作为营养液使用，另一部分进行外排处理。
优选的，步骤I的具体过程为：向超声波转换器中通入过硫酸盐水溶液，直至将超声波转换器填满，超声波转换器利用超声波将过硫酸盐溶液雾化成气溶胶，产生的气溶胶通过三路管道随气流一同进入下一反应器内。
优选的，步骤I中，超声波转换器产生1-2MHz的超声波震动，超声波震动将过硫酸盐溶液雾化成直径为0.05-1μm的气溶胶，超声波转换的底部连接有气压泵，产生的气溶胶随气压泵产生的气流一同进入下一反应器内。
优选的，步骤II中，三维催化反应器内间隔设置有若干层电极板，各层电极板之间均装填有催化剂，活性污泥从三维催化反应器的底部通入，并由下向上逐层通过电极板、催化剂，最后从顶部排出进入下一反应器内。
优选的，步骤II中，电极板层数为4-8层，电极板上均涂覆有稀有金属层，稀有金属层包括10％-90％的钌、以及10％-90％的铱，催化剂为铑碳催化剂或铂炭催化剂中的一种。
优选的，步骤III中，催化氧化反应器内设置有若干层掺杂型催化剂，掺杂型催化剂包括基础材料γ-氧化铝、以及掺杂金属氧化钴、氧化铈、氧化镍、氧化铜、纳米金，各组分的质量比为80％：4-5％：4-5％：6-7％：3-6％：0.05％。
优选的，三维催化反应器、催化氧化反应器分别与曝气装置相连通。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)将过硫酸盐溶液通过超声雾化并使用气流输送，通过微纳米曝气技术实现快速溶解，大大提高了过硫酸盐的混合效率。
2)使用三维电解技术，在不产生任何污泥的情况下，实现细胞溶解和胞溶物降解，催化效率显著提升，提高污泥微生物中结合水的分离。
3)使用过硫酸盐作为氧化剂，非易燃易爆物、无二次污染、无需特殊运输和储存方式。
4)独创了三维电解催化氧化过硫酸盐的技术体系，有效降低污泥沉降比，使得污泥体积减少，大幅度降低了污泥焚烧处理费用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的一种污水中活性微生物的处理方法，包括以下步骤：
步骤I、利用超声波转换器将过硫酸盐水溶液进行超声处理，得到气溶胶；
向超声波转换器中通入过硫酸盐水溶液，直至将超声波转换器填满，超声波转换器利用超声波将过硫酸盐溶液雾化成气溶胶，产生的气溶胶通过三路管道随气流一同进入下一反应器内。
其中，超声波转换器产生1-2MHz的超声波震动，超声波震动将过硫酸盐溶液雾化成直径为0.05-1μm的气溶胶，超声波转换的底部连接有气压泵，产生的气溶胶随气压泵产生的气流一同进入下一反应器内。
步骤II、步骤I产生的气溶胶进入三维催化反应器内，与三维催化反应器内的活性污泥发生催化反应，使得活性污泥内的有机物被降解；
三维催化反应器内间隔设置有若干层电极板，各层电极板之间均装填有催化剂，活性污泥从三维催化反应器的底部通入，并由下向上逐层通过电极板、催化剂，最后从顶部排出进入下一反应器内。
其中，电极板层数为4-8层，电极板上均涂覆有稀有金属层，稀有金属层包括10％-90％的钌、以及10％-90％的铱，催化剂为铑碳催化剂或铂炭催化剂中的一种。三维催化反应器与曝气装置相连通。
步骤III、步骤II中降解后的均质活性污泥进入催化氧化反应器内，活性污泥被进一步破坏和降解；
催化氧化反应器内设置有若干层掺杂型催化剂，掺杂型催化剂包括基础材料γ-氧化铝、以及掺杂金属氧化钴、氧化铈、氧化镍、氧化铜、纳米金，各组分的质量比为80％：4-5％：4-5％：6-7％：3-6％：0.05％。催化氧化反应器与曝气装置相连通。
步骤VI、经步骤III处理后的活性污泥，一部分活性污泥经过滤后，上清液直接进入生化污泥池作为营养液使用，另一部分进行外排处理。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
一种污水中活性微生物的处理方法，包括以下步骤：
步骤I、将过硫酸盐水溶液淹没高频压电陶瓷片制成的超声波转换器(如图1所示的装置一)，该超声波转换器将电能转变成机械振，施加谐振电信号使得转换器产生范围在1MHz的超声波震动，超声波将过硫酸盐溶液雾化成直径0.05μm的气溶胶，气溶胶通过三路管道随气流一同进入三维催化反应器中。
步骤II、在三维催化反应器中(如图1所示的装置二)，电极板层数为4层，电极板上均涂覆有钌占比为10％、铱占比为90％的稀有金属层，电极板间隙均装填有铑碳催化剂，过硫酸盐作为氧化剂，利用铑碳催化剂在外加电场的作用下催化过硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基来破坏活性污泥中细胞并降解细胞溶出物，并且铑碳催化剂使得强氧化自由基实现了原位再生，每个位点都会持续不断产生强自由基，使得微生物内的结合水可以在强电场和强氧化性自由基共同作用下，实现与蛋白或者多糖等分离，从而使得有机物单独存在被降解或矿化。并且三维催化反应器与曝气装置相连通，污泥池中的活性污泥通过污泥泵由下向上依次通过电极板、催化剂层，反应路线更长，从而使得反应更加充分。
步骤III、经过三维催化反应器处理后的均质的活性污泥进入到催化氧化反应器中(如图1所示的装置三)，催化氧化反应器内装有γ-氧化铝为基础材料的掺杂型催化剂，催化剂设置为4层，其中，掺杂金属氧化钴、氧化铈、氧化镍、氧化铜、纳米金，各组分的质量比为80％：4％：4％：6％：5.95％：0.05％。并且设有曝气装置，活性污泥在该装置中由下向上依次经过各催化剂层，活性污泥中剩余细胞可以有更多机会和强氧化自由基进行碰撞，能够进一步被破坏和降解细胞溶出物。
步骤VI、经过装置三处理后的活性污泥，一部分污泥经过滤后上清液直接进入生化污泥池作为营养液使用，另一部分进行外排处理。
经过上述处理后，产泥量明显降低，其中污泥沉降比(SV)％作为评判污泥重要指标之一，越低代表其产泥体积越少，我们以此指标进行了重复对比试验，在某市政污水处理厂连续30天取样进行对比试验，分别为铁盐混凝剂处理、PAM絮凝剂处理、污泥减量技术处理(本发明方法)，每天测试污泥沉降比(SV)％，取30天平均值，具体结果见表1。
表1
处理技术对比 污泥沉降比(SV)％--30天均值
某市政污水厂剩余污泥 31.1％
铁盐混凝剂处理 24.7％
PAM絮凝剂处理 27.5％
污泥减量技术处理 18.4％
实施例二
一种污水中活性微生物的处理方法，包括以下步骤：
步骤I、将过硫酸盐水溶液淹没高频压电陶瓷片制成的超声波转换器(如图1所示的装置一)，该超声波转换器将电能转变成机械振，施加谐振电信号使得转换器产生范围在2MHz的超声波震动，超声波将过硫酸盐溶液雾化成直径1μm的气溶胶，气溶胶通过三路管道随气流一同进入三维催化反应器中。
步骤II、在三维催化反应器中(如图1所示的装置二)，电极板层数为8层，电极板上均涂覆有钌占比为90％、铱占比为10％的稀有金属层，电极板间隙均装填有铂炭催化剂，过硫酸盐作为氧化剂，利用铂炭催化剂在外加电场的作用下催化过硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基来破坏活性污泥中细胞并降解细胞溶出物，并且铂炭催化剂使得强氧化自由基实现了原位再生，每个位点都会持续不断产生强自由基，使得微生物内的结合水可以在强电场和强氧化性自由基共同作用下，实现与蛋白或者多糖等分离，从而使得有机物单独存在被降解或矿化。并且三维催化反应器与曝气装置相连通，污泥池中的活性污泥通过污泥泵由下向上依次通过电极板、催化剂层，反应路线更长，从而使得反应更加充分。
步骤III、经过三维催化反应器处理后的均质的活性污泥进入到催化氧化反应器中(如图1所示的装置三)，催化氧化反应器内装有γ-氧化铝为基础材料的掺杂型催化剂，催化剂设置为6层，其中，掺杂金属氧化钴、氧化铈、氧化镍、氧化铜、纳米金，各组分的质量比为80％：5％：5％：7％：2.95％：0.05％。并且设有曝气装置，活性污泥在该装置中由下向上依次经过各催化剂层，活性污泥中剩余细胞可以有更多机会和强氧化自由基进行碰撞，能够进一步被破坏和降解细胞溶出物。
步骤VI、经过装置三处理后的活性污泥，一部分污泥经过滤后上清液直接进入生化污泥池作为营养液使用，另一部分进行外排处理。
经过上述处理后，产泥量明显降低，其中污泥沉降比(SV)％作为评判污泥重要指标之一，越低代表其产泥体积越少，我们以此指标进行了重复对比试验，在某市政污水处理厂连续30天取样进行对比试验，分别为铁盐混凝剂处理、PAM絮凝剂处理、污泥减量技术处理(本发明方法)，每天测试污泥沉降比(SV)％，取30天平均值，具体结果见表2。
表2
处理技术对比 污泥沉降比(SV)％--30天均值
某市政污水厂剩余污泥 30.2％
铁盐混凝剂处理 23.5％
PAM絮凝剂处理 26.1％
污泥减量技术处理 17.8％
通过表1、表2结果可以看出，采用本申请的方法对活性污泥进行处理，可以有效降低污泥沉降比，产泥量明显降低，污泥体积小于使用其他方法处理后得到的污泥体积。
本发明实现对胞溶物中大分子有机物、有机氮和有机磷的充分降解，经过滤后的上清液可直接进入生化池作为活性污泥的营养源使用，减少对生化出水指标(包括COD、总磷、总氮和氨氮等)造成影响，并减少外部碳源的投加和CO2的排放量。采用本发明的处理效果明显好于其他处理方法，并且污泥减量效果明显，对于降低污泥处理成本有重要意义。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种污水中活性微生物的处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤I、利用超声波转换器将过硫酸盐水溶液进行超声处理，得到气溶胶；
步骤II、步骤I产生的气溶胶进入三维催化反应器内，与三维催化反应器内的活性污泥发生催化反应，使得活性污泥内的有机物被降解；
步骤III、步骤II中降解后的均质活性污泥进入催化氧化反应器内，活性污泥被进一步破坏和降解；
步骤VI、经步骤III处理后的活性污泥，一部分活性污泥经过滤后，上清液直接进入生化污泥池作为营养液使用，另一部分进行外排处理。
2.根据权利要求1所述的污水中活性微生物的处理方法，其特征在于：所述步骤I的具体过程为：向超声波转换器中通入过硫酸盐水溶液，直至将超声波转换器填满，超声波转换器利用超声波将过硫酸盐溶液雾化成气溶胶，产生的气溶胶通过三路管道随气流一同进入下一反应器内。
3.根据权利要求2所述的污水中活性微生物的处理方法，其特征在于：所述步骤I中，超声波转换器产生1-2MHz的超声波震动，超声波震动将过硫酸盐溶液雾化成直径为0.05-1μm的气溶胶，超声波转换的底部连接有气压泵，产生的气溶胶随气压泵产生的气流一同进入下一反应器内。
4.根据权利要求1所述的污水中活性微生物的处理方法，其特征在于：所述步骤II中，三维催化反应器内间隔设置有若干层电极板，各层电极板之间均装填有催化剂，活性污泥从三维催化反应器的底部通入，并由下向上逐层通过电极板、催化剂，最后从顶部排出进入下一反应器内。
5.根据权利要求4所述的污水中活性微生物的处理方法，其特征在于：所述步骤II中，所述电极板层数为4-8层，电极板上均涂覆有稀有金属层，稀有金属层包括10％-90％的钌、以及10％-90％的铱，所述催化剂为铑碳催化剂或铂炭催化剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的污水中活性微生物的处理方法，其特征在于：所述步骤III中，催化氧化反应器内设置有若干层掺杂型催化剂，所述掺杂型催化剂包括基础材料γ-氧化铝、以及掺杂金属氧化钴、氧化铈、氧化镍、氧化铜、纳米金，各组分的质量比为80％：4-5％：4-5％：6-7％：3-6％：0.05％。
7.根据权利要求1所述的污水中活性微生物的处理方法，其特征在于：所述三维催化反应器、催化氧化反应器分别与曝气装置相连通。
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