專利名稱：一種促進(jìn)活性污泥減量工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種促進(jìn)廢水處理廠剩余污泥脫水、厭氧消化的工藝技術(shù)，尤其涉及超聲場(chǎng)用于石化廠剩余污泥脫水、厭氧消化的工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著石油化工、煉油污水生物處理工藝的推廣普及，剩余污泥的最終處理已成為當(dāng)前十分突出的問(wèn)題。近年來(lái)，由于國(guó)家對(duì)環(huán)境重視程度越來(lái)越高，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格。城市生活污水產(chǎn)生的剩余污泥可以用作堆肥；石化廠污泥由于含有有毒有害物質(zhì)，不允許簡(jiǎn)單填埋或者農(nóng)田利用。目前我國(guó)城市污水年排放量為414億m3，二級(jí)處理率達(dá)到15％，污泥產(chǎn)生量約為1500萬(wàn)噸每年(按含水率97％計(jì))。按照我國(guó)城市污水處理廠的減少規(guī)劃，2010年，我國(guó)城市污水處理量和處理率都將增加，污泥年產(chǎn)量也將增加到現(xiàn)在的5倍。
由于聲空化的作用，超聲波預(yù)處理可產(chǎn)生聲化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化有機(jī)部分的生物轉(zhuǎn)化，加快細(xì)胞溶解。用于污泥回流系統(tǒng)時(shí)，可強(qiáng)化細(xì)胞可溶解性，減少污泥產(chǎn)量；用于污泥脫水設(shè)備時(shí)，可以減少污泥中結(jié)合水的含量，有利于污泥脫水、污泥減量和最終減少處理費(fèi)用。超聲強(qiáng)化厭氧降解污水污泥可減少發(fā)酵時(shí)間。
超聲波技術(shù)作為一種新的污染治理技術(shù)正日益受到人們重視，其在強(qiáng)化污水污泥處理機(jī)有毒有害和難降解有機(jī)廢水處理方面已顯示出巨大潛力。
涉及超聲聲場(chǎng)處理污泥的研究，國(guó)內(nèi)有一篇專利2005年6月1日的中國(guó)實(shí)用新型專利CN2702992Y。是一種超聲污泥破解裝置，該裝置的通體上部、底部分別有進(jìn)口、出口，筒體上口連接超聲發(fā)生器，連接超聲發(fā)生器的超聲探頭管位于筒體內(nèi)，超聲探頭管內(nèi)連有超聲探頭，筒體排列有若干個(gè)并位于箱體內(nèi)，前一個(gè)的出口與后一個(gè)的進(jìn)口通過(guò)污泥輸送管連通，箱體下有支座。該專利描述了一種污泥超聲破解裝置，僅為一種設(shè)備形式的描述，最終處理結(jié)果是污泥被破碎，并未涉及相關(guān)污泥處理工藝方面、以及污泥脫水、厭氧消化等終處理的內(nèi)容。
煉廠或油田污油脫水新技術(shù)，申請(qǐng)?zhí)?00510094267.2，采用超聲處理污油，含水污油經(jīng)過(guò)超聲作用2～30分鐘，超聲波頻率為5kHz～100kHz；含水污油可以由一組超聲設(shè)備和熱沉降罐組成的單級(jí)處理，也可以采用二級(jí)或多級(jí)處理。其技術(shù)方案為通過(guò)超聲波的行波或駐波效應(yīng)使污油中的水滴聚并并實(shí)現(xiàn)油水分離，針對(duì)污油的高含水性提出明確的脫水處理方法和工業(yè)實(shí)現(xiàn)方式。這個(gè)新技術(shù)雖然也采用超聲技術(shù)用于污油脫水，但是它與本發(fā)明的處理對(duì)象不一樣，超聲作用的原理也不同，本發(fā)明中超聲的作用是減少剩余污泥中結(jié)合水的含量，從而強(qiáng)化后續(xù)的脫水性能；另外合適的超聲作用能夠使污泥破碎，提高厭氧菌的活性，促進(jìn)污泥厭氧消化，從而提高消化污泥的脫水性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決市政廢水處理廠及石化廠剩余活性污泥的處置問(wèn)題而提出了一種將超聲場(chǎng)與污泥處理工藝結(jié)合在一起應(yīng)用的新工藝，改進(jìn)、強(qiáng)化現(xiàn)有的污泥脫水、厭氧消化工藝，促進(jìn)石化廠剩余污泥減量，滿足石化廠污水處理以及環(huán)保的需要。
本發(fā)明的技術(shù)方案為將超聲場(chǎng)與污泥處理工藝結(jié)合在一起，達(dá)到促進(jìn)污泥脫水以及后續(xù)厭氧消化的目的。一種促進(jìn)廢水處理廠剩余污泥脫水、厭氧消化的剩余污泥減量工藝技術(shù)，其特征在于剩余污泥經(jīng)濃縮后，先經(jīng)過(guò)均勻的混響超聲場(chǎng)預(yù)處理器處理，然后進(jìn)入絮凝、壓濾過(guò)程；或者先經(jīng)厭氧消化再進(jìn)入絮凝、壓濾過(guò)程。即石化廠的剩余污泥經(jīng)過(guò)24h左右的濃縮(污泥含水率為96％～98％)，先經(jīng)適當(dāng)?shù)某晥?chǎng)輻照，然后分為兩條路線，一是直接加入絮凝劑，脫水，填埋或焚燒；二是進(jìn)入?yún)捬跸b置，使污泥中大部分有機(jī)物消化分解掉，然后再加入絮凝劑，脫水處理，達(dá)到污泥減量化底目的。
其中超聲處理器包括超聲發(fā)生器、超聲換能器和處理罐；處理罐底部安裝有超聲換能器陣列；超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器；換能器的發(fā)聲效果形成均勻的混響聲場(chǎng)。
其中污泥經(jīng)過(guò)超聲聲場(chǎng)的作用時(shí)間為促進(jìn)污泥脫水2-5min，促進(jìn)污泥厭氧消化2-30min；超聲波頻率范圍為10kHz-18kHz；聲強(qiáng)為促進(jìn)污泥脫水200W/m2-1000W/m2，促進(jìn)污泥厭氧消化2000W/m2-8000W/m2。不同種類的污泥的最佳條件可能有所不同，聲功率及最佳聲頻率與剩余污泥的含水率以及性質(zhì)等有關(guān)。
該工藝技術(shù)除普通剩余活性污泥外，還可用于處理有毒有害的剩余污泥。工藝處理結(jié)果能夠減少剩余污泥結(jié)合水含量；促進(jìn)剩余污泥脫水；降低污泥過(guò)濾比阻；減少絮凝劑用量；促進(jìn)厭氧消化過(guò)程，減少厭氧消化時(shí)間，增加產(chǎn)氣量，減少污泥中有機(jī)質(zhì)含量。
有益效果1、利用混響聲場(chǎng)與促進(jìn)污泥脫水、后續(xù)厭氧效果。能夠改善污泥的膨脹特性，可以使污泥中的結(jié)合水含量從16.7g/g降低到2.0g/g以下，降低污泥比阻約一個(gè)數(shù)量級(jí)?？商岣呶勰噙^(guò)濾過(guò)程的可操作性，使污泥過(guò)濾特性在整個(gè)壓力范圍之內(nèi)趨于穩(wěn)定。
2、采用該工藝能夠減少過(guò)濾過(guò)程中絮凝劑的用量1/4～1/3，節(jié)約大量成本。
3、采用該工藝能使含水率為99％左右的高含水剩余污泥經(jīng)小功率超聲處理后，成為含水率為75～85％左右的較干污泥(取決于不同后續(xù)壓濾方法)。污泥體積大大減少，減少了后續(xù)污泥處理的困難，減輕了填埋場(chǎng)的壓力。
4、大功率超聲預(yù)處理可破壞剩余污泥菌、蟲細(xì)胞壁，提高厭氧菌的生物活性，經(jīng)過(guò)厭氧消化降低污泥總COD量。達(dá)到相同COD降低量時(shí)，可使消化處理時(shí)間由20～23天縮短到15～18天，提高5天以上；增加產(chǎn)甲烷氣量。


圖1為本技術(shù)發(fā)明的處理流程圖。
圖中E-1污泥濃縮槽，E-3超聲處理裝置，E-4絮凝罐，E-5污泥厭氧消化罐，E-7壓濾機(jī)，E-2、E-6泵，V-1，V-2，…V-7閥門。
如圖1所示剩余污泥再污泥濃縮槽E-1中經(jīng)一段時(shí)間沉降，成為含水率98％左右的濃縮污泥，然后進(jìn)入超聲處理裝置E-3中進(jìn)行超聲處理，然后分為兩條路線一是進(jìn)入絮凝罐E-4中絮凝，然后進(jìn)入壓濾機(jī)E-7脫水；二是先進(jìn)入?yún)捬跸轊-5中進(jìn)行厭氧消化，使大部分有機(jī)質(zhì)分解掉，然后進(jìn)入絮凝罐E-4中絮凝，再進(jìn)入壓濾機(jī)E-7脫水。脫水后的污泥填埋或者焚燒處理，脫出的水分視有機(jī)質(zhì)濃度的高低，循環(huán)回耗氧流程處理，或者直接排放。
具體實(shí)施例1.采用本技術(shù)對(duì)揚(yáng)子石化水廠剩余污泥處理，常溫處理，超聲波頻率10kHz污泥停留時(shí)間15min，聲強(qiáng)1000W/m2。污泥含水率從原來(lái)的＞99％降至81％，污泥比阻從3.59×1012降到0.43×1012，絮凝劑用量從0.7％(干基)降到0.6％(干基)，污泥厭氧消化時(shí)間由22天變?yōu)?8天。
2.采用18kHz超聲波(＞2000W/m2)處理某石化廠剩余污泥，能夠破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，打碎污泥細(xì)胞，將有機(jī)質(zhì)釋放進(jìn)入液相成為可溶解性的有機(jī)物，使污泥SCOD濃度提高10倍以上。經(jīng)超聲波處理過(guò)的污泥，消化過(guò)程中的SCOD/TCOD比率(其中TCOD為原始污泥初始的總COD值)始終保持在0.05以上，遠(yuǎn)大于沒(méi)有經(jīng)過(guò)超聲波處理的，促進(jìn)了污泥水解反應(yīng)，增加產(chǎn)氣量約53％，厭氧10天，就可以使COD降低率達(dá)到40％以上。
3.采用探頭式超聲發(fā)生器和清洗槽式發(fā)生器(15.8kHz)對(duì)污泥進(jìn)行處理。探頭式下，超聲波在400W/m2左右聲強(qiáng)下，處理污泥2.5min，可消除壓力閾，污泥的濾后含水率在整個(gè)抽濾壓力范圍內(nèi)均隨壓力的增大而減小；清洗槽式下，在620mmHg真空度下抽濾20min，超聲波聲強(qiáng)32.2W/m2下處理污泥為2.5min，污泥的濾后含水率最低。同時(shí)可以降低絮凝劑的使用量，超聲處理后由7‰(干基)降至5‰(干基)。
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)活性污泥減量工藝，其特征在于剩余污泥經(jīng)濃縮后，先經(jīng)過(guò)均勻的混響超聲場(chǎng)預(yù)處理器處理，然后進(jìn)入絮凝、壓濾過(guò)程；或者先經(jīng)厭氧消化再進(jìn)入絮凝、壓濾過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于混響超聲場(chǎng)處理器包括超聲發(fā)生器、超聲換能器和處理罐，處理罐底部安裝有超聲換能器陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器，換能器的發(fā)聲效果形成均勻的混響聲場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于污泥經(jīng)過(guò)超聲作用2～30min，超聲波頻率為10kHz～18kHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于促進(jìn)污泥脫水聲強(qiáng)為200W/m2-1000W/m2，促進(jìn)污泥厭氧消化聲強(qiáng)為2000W/m2-8000W/m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種剩余污泥減量化的工藝技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案為將聲場(chǎng)用于污泥處理流程，達(dá)到促進(jìn)污泥脫水、厭氧消化，最終達(dá)到污泥減量化的目的。即石化廠的剩余污泥經(jīng)過(guò)24h左右的濃縮(污泥含水率為96％～98％)，先經(jīng)適當(dāng)?shù)某晥?chǎng)輻照，然后分為兩條路線一是直接加入絮凝劑，脫水，填埋；二是進(jìn)入?yún)捬跸b置，使污泥中大部分有機(jī)物消化分解掉，然后再加入絮凝劑，脫水處理。最終減少污泥的體積，以及污泥中有機(jī)質(zhì)的含量，減輕剩余污泥處理的壓力。
文檔編號(hào)C02F11/04GK1800061SQ20051012293
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者韓萍芳, 黃秋明, 殷絢, 劉波, 呂效平, 甘秋填, 許紅林 申請(qǐng)人:揚(yáng)子石油化工股份有限公司, 南京工業(yè)大學(xué)