專利名稱：一種促進活性污泥減量工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種促進廢水處理廠剩余污泥脫水、厭氧消化的工藝技術，尤其涉及超聲場用于石化廠剩余污泥脫水、厭氧消化的工藝技術。
背景技術：
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前十分突出的問題。近年來，由于國家對環(huán)境重視程度越來越高，污染物排放標準也日益嚴格。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)，不允許簡單填埋或者農(nóng)田利用。目前我國城市污水年排放量為414億m3，二級處理率達到15％，污泥產(chǎn)生量約為1500萬噸每年(按含水率97％計)。按照我國城市污水處理廠的減少規(guī)劃，2010年，我國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，超聲波預處理可產(chǎn)生聲化學反應，強化有機部分的生物轉(zhuǎn)化，加快細胞溶解。用于污泥回流系統(tǒng)時，可強化細胞可溶解性，減少污泥產(chǎn)量；用于污泥脫水設備時，可以減少污泥中結合水的含量，有利于污泥脫水、污泥減量和最終減少處理費用。超聲強化厭氧降解污水污泥可減少發(fā)酵時間。
超聲波技術作為一種新的污染治理技術正日益受到人們重視，其在強化污水污泥處理機有毒有害和難降解有機廢水處理方面已顯示出巨大潛力。
涉及超聲聲場處理污泥的研究，國內(nèi)有一篇專利2005年6月1日的中國實用新型專利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，筒體排列有若干個并位于箱體內(nèi)，前一個的出口與后一個的進口通過污泥輸送管連通，箱體下有支座。該專利描述了一種污泥超聲破解裝置，僅為一種設備形式的描述，最終處理結果是污泥被破碎，并未涉及相關污泥處理工藝方面、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，申請?zhí)?00510094267.2，采用超聲處理污油，含水污油經(jīng)過超聲作用2～30分鐘，超聲波頻率為5kHz～100kHz；含水污油可以由一組超聲設備和熱沉降罐組成的單級處理，也可以采用二級或多級處理。其技術方案為通過超聲波的行波或駐波效應使污油中的水滴聚并并實現(xiàn)油水分離，針對污油的高含水性提出明確的脫水處理方法和工業(yè)實現(xiàn)方式。這個新技術雖然也采用超聲技術用于污油脫水，但是它與本發(fā)明的處理對象不一樣，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合水的含量，從而強化后續(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題而提出了一種將超聲場與污泥處理工藝結合在一起應用的新工藝，改進、強化現(xiàn)有的污泥脫水、厭氧消化工藝，促進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)明的技術方案為將超聲場與污泥處理工藝結合在一起，達到促進污泥脫水以及后續(xù)厭氧消化的目的。一種促進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，其特征在于剩余污泥經(jīng)濃縮后，先經(jīng)過均勻的混響超聲場預處理器處理，然后進入絮凝、壓濾過程；或者先經(jīng)厭氧消化再進入絮凝、壓濾過程。即石化廠的剩余污泥經(jīng)過24h左右的濃縮(污泥含水率為96％～98％)，先經(jīng)適當?shù)某晥鲚椪?，然后分為兩條路線，一是直接加入絮凝劑，脫水，填埋或焚燒；二是進入?yún)捬跸b置，使污泥中大部分有機物消化分解掉，然后再加入絮凝劑，脫水處理，達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。
其中污泥經(jīng)過超聲聲場的作用時間為促進污泥脫水2-5min，促進污泥厭氧消化2-30min；超聲波頻率范圍為10kHz-18kHz；聲強為促進污泥脫水200W/m2-1000W/m2，促進污泥厭氧消化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。
該工藝技術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。工藝處理結果能夠減少剩余污泥結合水含量；促進剩余污泥脫水；降低污泥過濾比阻；減少絮凝劑用量；促進厭氧消化過程，減少厭氧消化時間，增加產(chǎn)氣量，減少污泥中有機質(zhì)含量。
有益效果1、利用混響聲場與促進污泥脫水、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數(shù)量級?？商岣呶勰噙^濾過程的可操作性，使污泥過濾特性在整個壓力范圍之內(nèi)趨于穩(wěn)定。
2、采用該工藝能夠減少過濾過程中絮凝劑的用量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，減輕了填埋場的壓力。
4、大功率超聲預處理可破壞剩余污泥菌、蟲細胞壁，提高厭氧菌的生物活性，經(jīng)過厭氧消化降低污泥總COD量。達到相同COD降低量時，可使消化處理時間由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，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)一段時間沉降，成為含水率98％左右的濃縮污泥，然后進入超聲處理裝置E-3中進行超聲處理，然后分為兩條路線一是進入絮凝罐E-4中絮凝，然后進入壓濾機E-7脫水；二是先進入?yún)捬跸轊-5中進行厭氧消化，使大部分有機質(zhì)分解掉，然后進入絮凝罐E-4中絮凝，再進入壓濾機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。
具體實施例1.采用本技術對揚子石化水廠剩余污泥處理，常溫處理，超聲波頻率10kHz污泥停留時間15min，聲強1000W/m2。污泥含水率從原來的＞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構，打碎污泥細胞，將有機質(zhì)釋放進入液相成為可溶解性的有機物，使污泥SCOD濃度提高10倍以上。經(jīng)超聲波處理過的污泥，消化過程中的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，遠大于沒有經(jīng)過超聲波處理的，促進了污泥水解反應，增加產(chǎn)氣量約53％，厭氧10天，就可以使COD降低率達到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)對污泥進行處理。探頭式下，超聲波在400W/m2左右聲強下，處理污泥2.5min，可消除壓力閾，污泥的濾后含水率在整個抽濾壓力范圍內(nèi)均隨壓力的增大而減??；清洗槽式下，在620mmHg真空度下抽濾20min，超聲波聲強32.2W/m2下處理污泥為2.5min，污泥的濾后含水率最低。同時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)。
權利要求
1.一種促進活性污泥減量工藝，其特征在于剩余污泥經(jīng)濃縮后，先經(jīng)過均勻的混響超聲場預處理器處理，然后進入絮凝、壓濾過程；或者先經(jīng)厭氧消化再進入絮凝、壓濾過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征在于混響超聲場處理器包括超聲發(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。
4.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征在于污泥經(jīng)過超聲作用2～30min，超聲波頻率為10kHz～18kHz。
5.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征在于促進污泥脫水聲強為200W/m2-1000W/m2，促進污泥厭氧消化聲強為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。本發(fā)明的技術方案為將聲場用于污泥處理流程，達到促進污泥脫水、厭氧消化，最終達到污泥減量化的目的。即石化廠的剩余污泥經(jīng)過24h左右的濃縮(污泥含水率為96％～98％)，先經(jīng)適當?shù)某晥鲚椪?，然后分為兩條路線一是直接加入絮凝劑，脫水，填埋；二是進入?yún)捬跸b置，使污泥中大部分有機物消化分解掉，然后再加入絮凝劑，脫水處理。最終減少污泥的體積，以及污泥中有機質(zhì)的含量，減輕剩余污泥處理的壓力。
文檔編號C02F11/04GK1800061SQ20051012293
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權日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 申請人:揚子石油化工股份有限公司, 南京工業(yè)大學