申请日2018.03.28
公开(公告)日2018.09.07
IPC分类号C02F11/06; C02F11/12; C02F11/14; C02F11/00
摘要
本发明公开了市政活性污泥处理催化体、污泥处理系统及污泥处理方法，属于市政工程污泥处理技术领域，催化体以不锈钢材料为载体，不锈钢材料表面负载贵金属氧化物层，贵金属氧化物通过烧结或溅射的方式固化在不锈钢材料的表面上，不锈钢材料结构为圆形、矩形或多边形的管体，管体的管壁上开有多个通孔，贵金属氧化物为铂氧化物、铑氧化物、钯氧化物、铱氧化中的任意一种或多种。本发明催化体的侧壁上开有多个通孔能够获得更大的比表面积，增大了污泥与催化体的接触面积，缩短反应时间，同时又进一步减轻了催化体的自身的重量，加剧了催化体随着混合物在反应器内翻滚而上下来回运动速度，提高了污泥处理效率。
权利要求书
1.市政活性污泥处理催化体，其特征在于，所述催化体以不锈钢材料为载体，不锈钢材料表面负载贵金属氧化物层，所述贵金属氧化物通过烧结或溅射的方式固化在不锈钢材料的表面上。
2.根据权利要求1所述的市政活性污泥处理催化体，其特征在于，所述不锈钢材料结构为圆形或矩形或多边形的管体，管体的管壁上开有多个通孔，管体的直径为10mm～50mm，管体的壁厚为0.2mm～3mm，管体的长度为5mm～50mm，通孔的直径为1mm～10mm。
3.根据权利要求1所述的市政活性污泥处理催化体，其特征在于，所述不锈钢材料结构为中空球体，所述中空球体的球面上开设有多个通孔，球体的直径为10mm～50mm，球体的壁厚为0.2mm～3mm，通孔的直径为1mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的市政活性污泥处理催化体，其特征在于，所述贵金属氧化物为铂氧化物、铑氧化物、钯氧化物、铱氧化物中的任意一种或多种。
5.市政活性污泥处理系统，其特征在于，
该污泥处理系统包括至少两个连通的密闭的反应器，反应器内部装载有权利要求1-4任意一项所述的催化体;
还包括污水泵，污水泵通过管道与混合器的输入口连接，混合器的输入口处设有通入臭氧气体的进气管道，进气管道与臭氧发生器连接;
所述混合器的输出口通过管道与至少两个连通的密闭的反应器中任一个反应器的顶部连接，反应器之间的连通方式为：其中一个反应器的底部通过管道与另一反应器的顶部连通，另一反应器的底部通过管道与后续处理设备连接，所述反应器排出孔的最大孔径小于催化体的最小尺寸。
6.根据权利要求5所述的市政活性污泥处理系统，其特征在于，所述反应器中的催化体与任意一个反应器的体积比为1～3：10。
7.基于权利要求5-6任意一项所述的市政活性污泥处理系统的污泥处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：把污泥池中的剩余污泥通过污水泵抽出进入混合器，在混合器内通入臭氧气体与污泥进行气液混合，臭氧与水中氢键结合形成羟基自由基，形成臭氧、羟基自由基和污泥的混合物，然后把混合物注入密闭的反应器中，在反应器内散落有若干个催化体，混合物在注入反应器内时催化体受到混合物的冲击力，在冲击力作用下，混合物在反应器内与催化体形成连续的混合搅拌状态，催化体加速混合物中臭氧形成羟基自由基，羟基自由基和臭氧与污泥中的微生物发生氧化反应，达到杀灭细菌和氧化微生物，促使微生物细胞破壁和释放微生物细胞内部水，实现污泥无害化和减量化处理;
步骤2：把氧化后的污泥进行机械脱水，把污泥分离成含水率为50%-70%的成型泥饼和压滤液，分离出的压滤液进入污水生化处理系统;
步骤3：对含水率为50%～70%的泥饼通过深度脱水产生含水率不大于30%的泥饼;
步骤4：对含水率不大于30%的泥饼进行造粒;
步骤5：对含水率不大于30%的泥饼造粒，发酵后形成干化的有机肥料。
8.根据权利要求7所述的市政活性污泥处理方法，其特征在于，在步骤1中的在混合器中加入臭氧与污泥进行混合的步骤具体为：使用不低于80%臭氧浓度的气体，按照10:0.1～1的体积比与污泥混合，在反应器中混合时间为2～5分钟，对污泥中的细菌进行杀灭。
9.根据权利要求7所述的市政活性污泥处理方法，其特征在于，在步骤1中的在混合器中加入臭氧与污泥进行混合的步骤具体为：使用不低于80%臭氧浓度的气体，按照10:1～4的体积比与污泥混合，在反应器中混合时间为2～5分钟，对污泥中的微生物进行氧化，实现微生物细胞破壁和打开胶团体，释放污泥中微生物细胞内部水。
10.根据权利要求7所述的市政活性污泥处理方法，其特征在于，在步骤2中，对污泥进行机械脱水的方式为：采用隔膜压滤机、板框压滤机或螺旋压缩设备脱水，在步骤3中，对含水率为50%～70%的泥饼通过深度脱水的方式为：采用饱和蒸汽干燥脱水。
说明书
市政活性污泥处理催化体、污泥处理系统及污泥处理方法
技术领域
本发明涉及市政工程污泥处理技术领域，具体涉及市政活性污泥处理催化体、污泥处理系统及污泥处理方法。
背景技术
目前，活性污泥法是城市生活污水处理厂普遍采用的处理方法，已有近百年的历史。活性污泥法处理过程中会产生大量的污泥，污水处理厂需要对产生的污泥进行浓缩、脱水以及消化等方式处理，处理后的污泥后期还需要进行填埋、厌氧消化或者是焚烧的处置，如此繁琐的污泥处理和处置过程需要非常高的费用作为支撑，能够占到整个污水处理厂总运行费用的25%～60%，成本非常高，但是现有技术中后期处理采用填埋、焚烧的方式，还将导致造成严重的二次污染。
采用填埋的后期处理方式：这种处置方法简单、易行、成本低，污泥又不需要高度脱水，适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。
采用焚烧的后期处理方式：经焚烧处理后，其体积可以减少85%～95%，质量减少70%～80%。高温焚烧还可以消灭污泥中的有害病菌和有害物质。高温焚烧可迅速、有效地使污泥得到无菌化和减量化的目的，其产物为无菌、无臭的无机残渣，含水率为零。其中多环芳烃类污染物不复存在，其他有机污染物含量几乎为零，其体积大为缩小，且在恶劣的天气条件下不需存储设备，使污泥最终处置极为便利。但是污泥焚烧的缺点也很明显，污染物产生量大，虽然通过附加的烟气处理和飞灰处理等方法可以控制污染物的排放，但是需要投入大量的资金，增加了污泥的焚烧成本。
采用厌氧消化的后期处理方式：厌氧消化是目前世界上普遍使用的污泥处置方法，与其他方法相比，该方法具有杀灭病菌、减少污泥的体积，促进污泥最终的稳定等优点，同时又能产生沼气，回收能源，降低能耗。从经济的发展、资源的开发利用、生态环境的保护等方面来看，厌氧消化既达到了污泥减量的目的，又实现了污泥资源化利用，是污泥处置的重要方法。在整个污泥厌氧消化过程中，水解过程速率缓慢，是限速阶段，从而造成了污泥厌氧消化停留时间长(一般需要30天以上)、产气量低等缺点。
污泥在机械脱水后含水率高的主要原因是因污泥中生物细胞及胶体含有大量的“胞内水”(占全部含水的70%)无法通过传统机械脱水的压力全部挤出，同时污泥含水率在60%～65%之间时呈粘浆状，水分子被一层胶体包裹，这个区域称之为污泥的“粘胶相区”，是污泥脱水最难的阶段，用传统的机械脱水的方法是很难进一步脱除的。所以，必需采取特殊的手段破解细胞间的结构及污泥“粘胶相区”，使得部分“胞内水”被排出，再通过机械压滤的方式滤除。
因此，市政工程污泥处理技术领域亟待需求一种能够连续性不间断作业的污泥处理系统，在较短的时间内够解决污泥内微生物细胞如何破壁的难题，从而实现细胞破壁和释放微生物细胞内部水，又能提高臭氧的使用率，在处理同等体积的污泥时能够使用较少的臭氧和催化剂以降低生产成本，同时处理后的污泥中不遗留化学药剂、重金属等对环境产生二次污染，然后再进行压滤和干化，并能够将其转化为资源，实现市政污泥无害化、减量化和资源化利用的良性循环。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术的不足，目的在于提供市政活性污泥处理催化体、污泥处理系统及污泥处理方法。
本发明通过下述技术方案实现：
市政活性污泥处理催化体，所述催化体以不锈钢材料为载体，不锈钢材料表面负载贵金属氧化物层，所述贵金属氧化物通过烧结或溅射的方式固化在不锈钢材料的表面上。
优选方案，所述不锈钢材料结构为圆形、矩形或多边形的管体，管体的管壁上开有多个通孔，管体的直径为10mm～50mm，管体的壁厚为0.2mm～3mm，管体的长度为5mm～50mm，通孔的直径为1mm～10mm。
优选方案，所述不锈钢材料结构为中空球体，所述中空球体的球面上开设有多个通孔，球体的直径为10mm～50mm，球体的壁厚为0.2mm～3mm，通孔的直径为1mm～10mm。
优选方案，所述贵金属氧化物为铂氧化物、铑氧化物、钯氧化物、铱氧化物中的任意一种或多种。
作为本发明的另一方面提供了市政活性污泥处理系统，该污泥处理系统包括至少两个连通的密闭的反应器，反应器内部装载有本发明的市政活性污泥处理催化体;
还包括污水泵，污水泵通过管道与混合器的输入口连接，混合器的输入口处设有通入臭氧气体的进气管道，进气管道与臭氧发生器连接;
所述混合器的输出口通过管道与至少两个连通的密闭的反应器中任一个反应器的顶部连接，反应器之间的连通方式为：其中一个反应器的底部通过管道与另一反应器的顶部连通，另一反应器的底部通过管道与后续处理设备连接，所述反应器排出孔的最大孔径小于催化体的最小尺寸。