申请日2011.01.14
公开(公告)日2011.07.20
IPC分类号C02F11/06; C02F11/00
摘要
本发明一种二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法，该方法将二级生物污水处理过程中产生的剩余污泥先进行二氧化氯处理，再进行超声波处理：二氧化氯处理是在污泥液中投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，转速为60～100r/min，每克干污泥二氧化氯投加量为2～6mg，处理时间60-90min;超声波处理：二氧化氯处理后的污泥进行超声处理，超声声能密度为0.5～1.0W/mL，超声作用时间2～6min，超声波频率为20～40kHz。与单独采用二氧化氯或超声波处理相比，本发明提高了污泥处理效率，降低了3～20%的能耗，降低了处理成本，适用于污水处理厂的污泥减量处理。
权利要求书
1.一种二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法，其特征在于，将二级生物污水处理过程中产生的剩余污泥先进行二氧化氯处理，再进行超声波处理;包括如下步骤：
(1)二氧化氯处理：在剩余污泥中投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，转速为60～100r/min，每克干污泥二氧化氯投加量为2～6mg，处理时间60-90min;
(2)超声波处理：二氧化氯处理后的污泥进行超声波处理，超声声能密度为0.5～1.0W/mL，超声作用时间2～6min，超声波频率为20～40kHz。
2.如权利要求1所述的一种二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法，其特征在于：所述二级生物污水处理过程中产生的剩余污泥是指SBR系统处理后产生的污泥。
3.如权利要求1所述的一种二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法，其特征在于：所述超声处理是通过超声波细胞粉碎机进行。
4.如权利要求1所述的一种二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法，其特征在于：超声波处理后的污泥部分或全部回流至二级生物处理系统进行消化减量处理。
说明书
一种二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理厂剩余污泥减量预处理方法，特别是涉及一种二
氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法。
背景技术
活性污泥法自20世纪初开始应用于污水处理以来，就成为全世界应用最广泛的污水处理工艺，至今全世界超过90%的城市污水处理都采用活性污泥法。但是活性污泥法会产生大量的剩余污泥：由于微生物的代谢和生物合成作用，使得曝气池中的活性污泥生物量增加，经二次沉淀池沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池供再处理污水用，多余的排放到系统之外，即剩余污泥。随着污水处理的普及，剩余污泥产量日趋增大。剩余污泥含水率高，含有相当量的有害物质(如病毒、病原菌、寄生虫卵和重金属等)及未稳定的有机物，脱水和稳定困难，处理费用高，如不加妥善处理处置，将会造成二次污染。剩余污泥的处理与处置已凸现为城市污水处理迫切需要解决的问题。
剩余污泥的预处理技术是实现污泥减量化、稳定化、无害化的关键之一。现有剩余污泥的预处理方法主要有超声波、热处理、酸化、碱解、臭氧、氯气等。
作为污泥预处理技术，污泥经臭氧氧化处理，有明显的减量作用，但是会造成后续系统N、P去除效率下降。另外，臭氧法污泥减量成本高，仅在制取臭氧上，单位臭氧的耗电量就达到20～25KWh/kgO3，难以大规模应用。氯气氧化虽然比臭氧便宜，但采用氯气处理会造成污泥沉降性能恶化，出水COD增加，污泥也更容易产生泡沫，有产生致癌物质THMs的潜在危险。通过超声波处理，除可以实现污泥减量外，还能有效改善污泥的沉降性能。但要达到理想效果则耗能较高，限制了其推广应用。采用热、酸碱处理，过程控制复杂，且对设备有较大的腐蚀性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中单独用二氧化氯或超声波预处理剩余污泥效率不高或能耗过高的缺点，提供一种处理效率高，能耗相对较低的二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法。
本发明先通过二氧化氯与污泥中的微生物细胞发生氧化反应，使得部分微生物细胞壁发生破裂，使胞内物质从固相进入水中，同时，由于二氧化氯的强氧化作用，在溶解微生物细胞的同时，还能将污泥体内或表面吸附的一部分无机成分与污泥固相分离。然后通过较高声能密度较短时间的处理，不仅强化了对细胞壁结构的破坏，并部分破坏了污泥细胞，强化了破解程度及效果。
本发明目的通过如下技术方案：
一种二氧化氯/超声波耦合的剩余污泥减量预处理方法，将二级生物污水处理过程中产生的剩余污泥先进行二氧化氯处理，再进行超声波处理，包括如下步骤：
(1)二氧化氯处理：在污泥液中投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，转速为60～100r/min，每克干污泥二氧化氯投加量为2～6mg，处理时间60-90min;
(2)超声波处理：二氧化氯处理后的污泥进行超声处理，超声声能密度为0.5～1.0W/mL，超声作用时间2～6min，超声波频率为20～40kHz。
为进一步实现本发明目的，所述二级生物污水处理过程中产生的剩余污泥是指SBR系统处理后产生的污泥。
所述超声处理是通过超声波细胞粉碎机进行。
二氧化氯处理后的污泥进行超声波处理，超声声能密度为0.5～1.0W/mL，超声作用时间2～6min，超声波频率为20～40kHz。
超声波处理后的污泥部分或全部回流至二级生物处理系统进行消化减量处理。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明首次将二氧化氯/超声波耦合用于剩余污泥预处理，一方面，利用了二氧化氯的低成本，并通过搅拌使污泥浓度保持均匀，一定程度上弥补了污泥固体对超声波在污泥传输中的影响，节省了能耗，提高了效率。另一方面，针对二氧化氯氧化溶胞后沉降性能可能变差以及处理后水质变差的弊端，利用了超声波处理可有效改善水质的特点。处理后上清液溶解性COD增幅为400～1800%，TN增幅为60～170%，TP增幅为200～400%。与单独采用二氧化氯或超声波处理，提高了污泥处理效率，降低了3～20%的能耗，降低了处理成本。适用于污水处理厂剩余污泥的处理，并可用于污泥生产农业肥料的前处理，具有广阔的应用前景。
具体实施方案
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
佛山市某污水处理厂SBR中试系统(序列间歇式活性污泥法)，主体装置为1.5×1.2×0.9m的SBR反应器，有效容积1260L，运行周期共8h，分5个阶段：进水(0.5h)、曝气(4h)、沉淀(1.5h)、排水(0.5h)、闲置(1.5h)。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10～20g/L，溶解性COD为30.02mg/L，TN为13.44mg/L，TP为2.01mg/L，pH为7.8。取1L污泥液于容器中，按2mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在60r/min转速搅拌下反应1h，然后在超声波细胞粉碎机进行超声处理，超声波频率20～40kHz，超声波声能密度0.5W/mL，超声时间2min。处理后上清液溶解性COD增幅为411.66%，TN增幅为59.78%，TP增幅为204.19%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了4.50%，比单独超声波处理降低6.58%。
实施例2：
佛山市某污水处理厂SBR中试系统，主体装置为1.5×1.2×0.9m的SBR反应器，有效容积1260L，运行周期共8h，分5个阶段：进水(0.5h)、曝气(4h)、沉淀(1.5h)、排水(0.5h)、闲置(1.5h)。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10～20g/L，溶解性COD为25.6mg/L，TN为12.5mg/L，TP为1.46mg/L，pH为7.05。取1L污泥液于容器中，按4mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在80r/min转速搅拌下反应1h，然后在超声波细胞粉碎机进行超声处理，超声波频率20～40kHz，超声波声能密度0.5W/mL，超声时间6min。处理后上清液溶解性COD增幅为787.5%，TN增幅为94.6%，TP增幅为245.19%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了5.74%，比单独超声波处理降低8.21%。
实施例3：
佛山市某污水处理厂SBR中试系统，主体装置为1.5×1.2×0.9m的SBR反应器，有效容积1260L，运行周期共8h，分5个阶段：进水(0.5h)、曝气(4h)、沉淀(1.5h)、排水(0.5h)、闲置(1.5h)。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10～20g/L，溶解性COD为20.15mg/L，TN为19.53mg/L，TP为3.41mg/L，pH为7.21。取1L污泥液于容器中，按2mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在60r/min转速搅拌下反应1h，然后在超声波细胞粉碎机进行超声处理，超声波频率20～40kHz，超声波声能密度1W/mL，超声时间4min。处理后污泥中溶解性COD增幅为1093.67%，TN增幅为112.6%，TP增幅为270.05%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了2.78%，比单独超声波处理降低14.2%。
实施例4：
佛山市某污水处理厂SBR中试系统，主体装置为1.5×1.2×0.9m的SBR反应器，有效容积1260L，运行周期共8h，分5个阶段：进水(0.5h)、曝气(4h)、沉淀(1.5h)、排水(0.5h)、闲置(1.5h)。每周期排泥135～200g左右。经检测，剩余污泥性质如下：污泥浓度约10～20g/L，溶解性COD为25.12mg/L，TN为15.74mg/L，TP为2.77mg/L，pH为7.48。取1L污泥液于容器中，按6mg/g干泥投加二氧化氯，采用电磁搅拌器搅拌，在100r/min转速搅拌下反应1.5h，然后在超声波细胞粉碎机进行超声处理，超声波频率20～40kHz，超声波声能密度1W/mL，超声时间6min。处理后上清液溶解性COD增幅为1836%，TN增幅为173.04%，TP增幅为395.75%，可生化降解性能提高了62.1%，能耗比同样效果条件下单独二氧化氯降低了6.98%，比单独超声波处理降低20.23%。
上述仅为本发明的几个具体实施方式，由于污水处理工艺不同，产生的剩余污泥性质有所差异，而且由于超声波发生器的参数和性能有所区别，不同厂家生产的二氧化氯原料及浓度不同，因此在不违背本发明实质和所附权利要求范围的前提下，可以对本发明的一些参数进行适当调整，以适应具体的情况。但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。