CN1321078C - 用超声波处理污泥使污泥减量化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用超声波处理污泥使污泥减量化的方法，步骤包括：生化单元是在生化池内，通过污水中自身含的微生物有效去除有机污染物，将有机化合物转变为无机小分子物质；沉淀单元是经生化处理后的废水进入二沉池，进行沉淀处理使泥水分离，浓缩污泥；污泥厌氧消化单元是把二沉池出来的污泥，输入密封罐中，在密闭缺氧状态下让厌氧菌和兼性菌不断繁殖驯化，进行厌氧消化；超声波处理单元是采用超声波段为20kHz-100kHz的声波对经消化单元处理后的污泥进行处理；污泥脱水单元是采用离心脱水进行固液分离。该方法大幅提高沼气生成量，增强对有机物的降解能力，提高污泥脱水能力，破坏分解污泥中的丝状菌，使整个生化处理系统的剩余污泥减量化，经济效益高。

Description

用超声波处理污泥使污泥减量化的方法

技术领域

本发明涉及超声波处理污泥的处理方法，具体说，涉及一种应用超声波技术处理污泥，从而使污泥减量化的方法。

背景技术

在城市化发展进程中，随着环境质量标准的提高，污水处理率和处理程度的提高与深化，污泥产量大大增加。目前世界上80％以上的污水处理厂应用的是活性污泥法处理污水，它最大的弊端就是处理污水的同时产生惊人的大量剩余污泥，一般每去除1公斤的有机物就产生15～100L活性污泥，这些污泥含水率达到95％以上，剩余污泥处理的成本高昂，约占污水厂运行费用的25％～65％。欧洲国家每年用于处理剩余污泥的费用，折合成人民币高达28亿。

污泥中的固体有的是截留下来的悬浮物质，有的是由生物处理系统排出的生物污泥，有的则是因投加药剂而形成的化学泥，污水处理厂产生的污泥量约为处理水体积的0.15％-1％左右。污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。这些污泥一般富含有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境产生新的污染。污泥的最终处置方法主要有：农用、填海、焚烧、埋地，但在最终处置之前必需对污泥进行减量化和稳定化，才能用于最终处置。

目前主要采用的污泥减量方法有：解偶联、高浓度溶解氧、好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺、溶解细胞法，如臭氧、氯气、酸碱、加热、超声波、生物溶胞，微型动物减少剩余污泥量、多级活性生化处理工艺、污泥机械破碎法、湿式——氧化两相技术(WAO)等等。但上述技术都普遍存在技术不成熟、运行费用高、投资大等缺点。超声波处理污泥的技术，目前国内大多处于实验室研究的阶段，还没有应用于工程中。

发明内容

本发明的目的是提供一种用超声波处理污泥使污泥减量化的方法。

本发明所述的用超声波处理污泥使污泥减量化的方法，其步骤包括：

(1)生化单元：在生化池内，通过污水中自身含的微生物有效去除有机污染物，将有机化合物转变为无机小分子物质；

(2)沉淀单元：经生化处理后的废水进入二沉池，经过1～1.5小时停留沉淀后，达标污水排出，一部分为回流污泥，另一部分为剩余污泥，回流污泥的内回流比为300～500％；

(3)污泥厌氧消化单元：把二沉池出来的剩余污泥，输入密封罐中，在密闭缺氧状态下让厌氧菌和兼性菌不断繁殖驯化，进行厌氧消化，分解污泥中的有机物质并使其矿化，将有机化合物转变为甲烷、二氧化碳和水，使污泥稳定化和减量化；

(4)超声波处理单元：利用超声波处理设备，采用超声波段为20kHz-100kHz的声波对回流污泥处理和为污泥消化进行预处理；

(5)污泥脱水单元：采用离心脱水进行固液分离。

所述微生物为厌氧菌，采用密闭式生化池，使厌氧菌大量繁殖，其水力停留时间为1～2小时。所述微生物为好氧菌，通过曝气机向污水中充入空气，增加污水中氧的含量，使好氧菌大量繁殖，其水力停留时间为6～9小时。

所述超声波对回流污泥处理是将超声波污泥处理设备设置在污泥回流系统中；所述超声波为污泥消化的预处理是将超声波污泥处理设备与污泥厌氧消化单元的密封容器连接。

本发明所述用超声波处理污泥使污泥减量化方法的优点和积极效果：

1.大幅提高沼气生成量；

2.增强对有机物的降解能力；

3.提高污泥脱水能力；

4.破坏分解污泥中的丝状菌；

5.使整个生化处理系统的剩余污泥减量化；

6.经济效益非常高，采用超声波处理污泥带来的经济效益主要包括五方面内容：

(1)对部分剩余污泥进行处理并回流到生物单元，最终剩余污泥量减少25％以上；

(2)絮凝剂用量的节省，包括两部分：第一、因为剩余污泥数量减少25％(同上)，需要的絮凝剂相应减少25％；第二、其余剩余污泥脱水性能大大改善，絮凝剂用量减少20％以上(是否是在减少25％的絮凝剂基础上又减少20％)；

(3)消除和预防膨胀污泥，避免常规投加药剂的办法，节省药剂费用；

(4)对于有污泥厌氧消化的污水厂，污泥在消化罐中的停留时间缩短到10～12天，和常规的25～30天停留时间相比，缩短比例达到50％以上，相应的污泥消化罐的溶剂减小50％以上，节省建造投资；

(5)对于有污泥厌氧消化的污水厂，沼气产量增加30％以上，且产量更稳定，可以自用，也可以市场销售。一旦通过沼气发电机组利用，则可满足部分自用电力，并且可以给厂区供暖供冷，改善职工劳保福利，降低生产成本。与此相应，污泥矿化程度高，更容易加工成其他工业的原材料。

附图说明

图1是本发明所述用超声波处理污泥使污泥减量化的方法流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明所述的用超声波处理污泥使污泥减量化的方法，包括生化单元、沉淀单元、污泥厌氧消化单元、超声波处理单元和污泥脱水单元。

所述生化单元，是将污泥集中在生化池内，通过微生物有效去除有机污染物，将有机化合物转变为无机小分子物质。由于城市污水中自身含有大量的微生物，既有厌氧菌，也有好氧菌，根据各个城市污水的特点，选择厌氧处理时，采用密闭式生化池，使厌氧菌大量繁殖：若采用好氧处理时，通过曝气机向污水中充入空气，增加污水中氧的含量，使好氧菌大量繁殖。一般来说好氧处理的水力停留时间为6～9小时，厌氧的水力停留时间为1～2小时。

所述沉淀单元是经生化处理后的废水通过二沉池的重力沉淀进行泥水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。经过1～1.5小时停留沉淀后，达标污水排出。污泥按去向分为两部分，一部分为回流污泥，另一部分为剩余污泥。回流污泥回到生化池，使得生化池内的有效微生物量增加，提高处理效率，通常回流污泥的内回流比(指回流量与入流污水量之比)为300～500％；剩余污泥进入污泥厌氧消化单元处理。

所述污泥厌氧消化单元是把二沉池出来的剩余污泥，利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧消化，分解污泥中的有机物质并使其矿化，将有机化合物转变为甲烷、二氧化碳和水，使污泥稳定化和减量化。由于污泥本身就是由很多微生物组成的，因此不需要另外投加菌种培养，只需在密闭缺氧状态下让厌氧菌和兼性菌不断繁殖驯化即可。

所述超声波处理单元是利用超声波处理设备(可市购)采用超声波对30％的回流污泥进行处理，不同波段的超声波在污泥中可以产生不同的作用。在低频范围内，20kHz-100kHz处理污泥时，使得污泥内部不断被压缩和膨胀，可产生共振气穴泡，且不断成长。随着超声波作用时间的增长，在微观环境里气穴泡渐渐长大。当长到一定极限，最终共振“内爆”，内部产生超高温达5000℃、高压达500bar，同时产生的强力水喷射流形成巨大的水力剪切力，实现对污泥絮体结构与污泥中微生物细胞壁的巨大破坏，其威力和大洋底岩塌陷引发的海啸类似。超声波污泥处理设备就是利用了这个原理，破坏污泥絮体结构与污泥中微生物细胞壁，使细胞质和酶从细胞中溶出。这样为厌氧和好氧反应提供了有利的条件，促进反应速度的提高。

所述超声波处理单元分为对回流污泥的处理和为污泥消化的预处理。用于处理回流污泥，可将超声波污泥处理设备设置在污泥回流系统中，超声波可以破坏絮状结构，并击破丝状菌的细胞壁，直接消除污泥膨胀现象，细胞内释放出来的酶促进了微生物对有机物降解反应的加速，整个生化系统有机物的去除率能增加20％，剩余污泥排放量能减少25％左右。

用于污泥消化的预处理时，将超声波污泥处理设备与污泥厌氧消化单元的密闭容器连接。由于污泥是由大量微生物组成的，本身吸附的有机物较少，而消化反应是要消耗碳源的，这在某种程度上制约了消化反应速度。当采用超声波处理设备作为污泥消化的预处理时，超声波破碎微生物细胞释放出来的细胞质为消化反应提供了碳源，将大大提高污泥消化过程中的有机物质降解，实现消化污泥减量20％以上，消化停留时间缩短50％以上，污泥设施容积减小50％以上。由于污泥被进一步矿化，污泥稳定性也得到了增强，病原微生物(大肠杆菌等)被杀灭，防止污泥对环境造成二次污染。

所述污泥脱水单元是采用离心脱水进行固液分离。离心脱水机利用水分与污泥颗粒的离心力之差，使泥、水相互分离，从而实现脱水。脱水后干污泥可进行焚烧或填埋，水返回生化池。

Claims (4)

1、用超声波处理污泥使污泥减量化的方法，其步骤包括：

(1)尘化单元：在尘化池内，通过污水中自身含的微生物有效去除有机污染物，将有机化合物转变为无机小分子物质；

(2)沉淀单元：经生化处理后的废水进入二沉池，经过1～1.5小时停留沉淀后，达标污水排出，一部分为回流污泥，另一部分为剩余污泥，回流污泥的内回流比为300～500％；

(3)污泥厌氧消化单元：把二沉池出来的剩余污泥，输入密封罐中，在密闭缺氧状态下让厌氧菌和兼性菌不断繁殖驯化，进行厌氧消化，分解污泥中的有机物质并使其矿化，将有机化合物转变为甲烷、二氧化碳和水，使污泥稳定化和减量化；

(4)超声波处理单元：利用超声波处理设备，采用超声波段为20kHz-100kHz的声波对回流污泥处理和为污泥消化进行预处理；

(5)污泥脱水单元：采用离心脱水进行固液分离。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是所述微生物为厌氧菌，采用密闭式生化池，使厌氧菌大量繁殖，其水力停留时间为1～2小时。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征是所述微生物为好氧菌，通过曝气机向污水中充入空气，增加污水中氧的含量，使好氧菌大量繁殖，其水力停留时间为6～9小时。

4、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征是所述超声波对回流污泥处理是将超声波污泥处理设备设置在污泥回流系统中；所述超声波为污泥消化的预处理是将超声波污泥处理设备与污泥厌氧消化单元的密封容器连接。