本發(fā)明屬于一種污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用“臭氧渦流空化+過硫酸鹽協(xié)同氧化”的工藝處理污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥的方法。

背景技術(shù)：

我國約80％的城市污水處理廠采用活性污泥法，其污泥產(chǎn)量已達1500萬t/a(含水率為97％)以上，并以每年大約10％的速度增長。目前我國污泥主要處置方式為衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥、制造建材等。由于我國污泥有機質(zhì)含量偏低，污泥厭氧消化技術(shù)的推廣受到了限制，使得污泥熱處理技術(shù)未受青睞，而污泥脫水后泥餅的去向以及堆肥處理后產(chǎn)品的銷路也是各技術(shù)難以推廣的瓶頸。因此，只有從源頭控制最大程度地減少污泥產(chǎn)生量，才是可持續(xù)且環(huán)境友好型發(fā)展方向。

目前常見的污泥減量工藝包括污泥質(zhì)量減量和污泥體積減量，污泥體積減量工藝主要包括濃縮、壓濾以及脫水等,主要是去除污泥中的水分，實現(xiàn)污泥體積的減量，但脫水后的污泥含水率依然比較高，同時在填埋以及再利用的過程中容易產(chǎn)生二次污染。污泥的質(zhì)量減量方法包括強化隱性生長、解偶聯(lián)代謝、微型生物捕食等。其中酸堿預(yù)處理是一種常見的生化工藝，廣泛運用于剩余污泥的預(yù)處理中，酸堿預(yù)處理可以脅迫污泥中的細菌微生物，破裂細胞，達到融胞析出內(nèi)源性物質(zhì)的作用，提高剩余污泥的再次生化降解性，并且通過回流隱性生長，達到污泥減量化的目的。

基于剩余污泥破解→消除→消滅為目的的工藝過程為出發(fā)點，提出臭氧渦流空化+化學(xué)氧化協(xié)調(diào)污泥減量化技術(shù)，渦流空化產(chǎn)生空化氣泡，在其潰滅瞬間其周圍極小的空化范圍內(nèi)會產(chǎn)生1900-5200k高溫和超過50mpa的高壓，溫度變化率高達109k/s，并伴有強烈的沖擊波和時速高達100m/s的射流，這種極端高溫、高壓、高射流又是以每秒數(shù)萬次連續(xù)作用產(chǎn)生的，在局部產(chǎn)生細胞破解的能量。另一方面臭氧在高壓高溫的環(huán)境中生成了具有高化學(xué)活性的·oh自由基；過硫酸鹽在這一過程中被活化，產(chǎn)生硫酸根自由基和·oh自由基，這些活性自由基具有較高的氧化電位，無選擇性氧化分解污泥中的有機物。同時引起了湍流效應(yīng)、微擾效應(yīng)、界面效應(yīng)、聚能效應(yīng)。其中湍流效應(yīng)使邊界層減薄，增大傳質(zhì)速率；微擾效應(yīng)強化了微孔擴散；界面效應(yīng)增大傳質(zhì)面積；聚能效應(yīng)活化了分離物質(zhì)分子；從整體上強化了去除過程的傳質(zhì)速率和效果。

《“活化過硫酸鹽對市政污泥調(diào)理效果的影響”(環(huán)境科學(xué)，徐鑫、濮文虹、時亞飛等，2015，11：4202-4207)》利用活化過硫酸鹽調(diào)理市政污泥，污泥絮體由密集的團狀變成結(jié)構(gòu)松散的層狀結(jié)構(gòu)，提高了污泥的脫水性能。

現(xiàn)有技術(shù)cn105668973a公開了一種破解剩余污泥的旋流式壅塞空化器，流體經(jīng)旋流體進入旋流噴嘴后，沿螺旋通道流動具有了切向速度和徑向速度，經(jīng)出口端射出時形成旋轉(zhuǎn)射流，在壅塞管上游誘發(fā)產(chǎn)生大量的空泡和劇烈的剪切效應(yīng)，攜帶空泡的流體在壅塞管下游穿過壅塞截面時潰滅，形成壅塞空化，空泡潰滅時形成的微射流等機械效應(yīng)有效促進了剩余污泥的破解，scod溶出率可達661.57％。

渦流空化實現(xiàn)污泥破解，此過程產(chǎn)生熱量可以活化化學(xué)藥劑，并釋放出強氧化性自由基，氧化分解污泥，兩者協(xié)調(diào)作用，將最大程度減少剩余污泥，減少后續(xù)處理工藝和成本，并且不產(chǎn)生二次污染，還會減輕污泥臭味，具有較好的環(huán)境效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的污泥減量技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明公開了一種利用“臭氧渦流空化+過硫酸鹽協(xié)同氧化”的工藝處理剩余污泥的方法。先將過硫酸鹽溶液噴灑到待處理污泥中，再通過渦流空化效應(yīng)破碎污泥中的細胞壁，同時渦流空化腔中心形成負壓將外部臭氧吸入，在渦流空化出口處旋流切割成超微臭氧氣泡，從而實現(xiàn)臭氧高效溶解于污泥中，而溶入的臭氧與先前投加的過硫酸鹽兩者間發(fā)揮協(xié)同作用，產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基、硫酸根自由基等自由基團，去氧化降解剩余污泥，從而實現(xiàn)根本上的污泥減量。本發(fā)明旨在利用臭氧渦流空化技術(shù)和過硫酸鹽氧化協(xié)同高效的特點，減少時間成本，提供一種高效節(jié)能、無二次污染的方法，實現(xiàn)剩余污泥的減量化。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種利用臭氧渦流空化+過硫酸鹽協(xié)同氧化的工藝處理剩余污泥的方法，包括如下步驟：

步驟1)引入污水處理系統(tǒng)二沉池中剩余污泥到污泥反應(yīng)池；

步驟2)在污泥反應(yīng)池中加入液堿，開啟循環(huán)泵和渦流空化器，循環(huán)混合，調(diào)節(jié)ph到9-12左右；

步驟3)在污泥反應(yīng)池中投加過硫酸鹽溶液，投加量以干污泥計，每克干污泥中添加0.8-1g過硫酸鹽溶液；

步驟4)開啟臭氧發(fā)生器，渦流空化器渦流吸入臭氧，在渦流空化器出口被旋流切割成臭氧超微氣泡，溶入污泥反應(yīng)池內(nèi)，投加臭氧的量：以干污泥計，每克干污泥中添加0.03-0.2g臭氧；

步驟5)采用序批式進行處理，通過循環(huán)泵使池中的剩余污泥經(jīng)過循環(huán)泵泵入渦流空化器，空化效應(yīng)破碎剩余污泥的細胞壁，再回到污泥池中，進行循環(huán)處理，被臭氧和過硫酸鹽協(xié)同作用產(chǎn)生的強氧化性羥基自由基和硫酸根自由基氧化降解，反應(yīng)時間為15-30min；

步驟6)停止污泥循環(huán)反應(yīng)，使池中未能被減量的污泥殘渣自由沉降到池底；

步驟7)澄清的上清液中含有充足的碳源，排出所述上清液作為碳源回流到生化系統(tǒng)；

步驟8)未去除的少量污泥殘渣及無機質(zhì)進行脫水后外運處理。

步驟1)中，所述剩余污泥濃度為含水率99％以上。

步驟2)中，所述液堿濃度為30％。

步驟3)中，所述過硫酸鹽為na2s2o8，k2s2o8或(nh4)2s2o8。

步驟3)中，所述過硫酸鹽為na2s2o8，k2s2o8或(nh4)2s2o8中的兩種、三種任意質(zhì)量比混合。

步驟3)中，所述過硫酸鹽溶液的質(zhì)量百分濃度為0.1～0.5％。

步驟3)中，所述過硫酸鹽溶液是通過噴灑方式投加到污泥池內(nèi)，起到消除處理過程中形成的泡沫。

本發(fā)明有益效果：

(1)本發(fā)明是利用臭氧渦流空化產(chǎn)生的高溫高壓，提供過硫酸鹽活化所需的熱量，提高過硫酸鹽活化的效率，在協(xié)同作用下可高效節(jié)能減量污泥，最大程度上去除污泥，氧化能力強，耗時短，無產(chǎn)生二次污染。

(2)本發(fā)明污泥減量后產(chǎn)生的廢水作為碳源回流到生化系統(tǒng)，可降低生化補充碳源的成本，且避免了二次污染。

(3)本發(fā)明在源頭實現(xiàn)污泥減量，減少后續(xù)處理的成本，污泥減量效果明顯，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例，對發(fā)明作進一步的說明。

本發(fā)明的硬件構(gòu)成

本發(fā)明主要包括以下組成部分：

循環(huán)水泵：使污泥反應(yīng)池的污泥在反應(yīng)池和渦流空化器中循環(huán)流動，根據(jù)水量選擇合適的量程保證渦流空化器內(nèi)部的旋流速度。

臭氧發(fā)生器：產(chǎn)生臭氧，通到渦流空化器中，形成空化氣泡，產(chǎn)生高濃度·oh自由基，氧化分解污泥。

污泥反應(yīng)池：為污泥反應(yīng)提供一個場所，整個反應(yīng)在污泥反應(yīng)器中循環(huán)進行。

渦流空化器：渦流空化產(chǎn)生空化氣泡，在其潰滅瞬間其周圍極小的空化范圍內(nèi)會產(chǎn)生1900-5200k高溫和超過50mpa的高壓，將污泥的細胞破壁，并為過硫酸鹽的活化和臭氧產(chǎn)生·oh自由基提供能量。

加藥系統(tǒng)：投加液堿調(diào)節(jié)ph到9-12，為過硫酸鹽的活化提供有利條件；投加過硫酸鹽，協(xié)同渦流空化使污泥減量。

過硫酸鹽溶液配制系統(tǒng)：利用污泥池內(nèi)過濾清水配制過硫酸鹽溶液，質(zhì)量濃度0.1～0.5％。

過硫酸鹽溶液噴灑系統(tǒng)：將過硫酸鹽溶液池內(nèi)溶液，利用循環(huán)泵接螺旋噴頭，噴灑到污泥池內(nèi)。

臭氧渦流空化過硫酸鹽協(xié)同氧化污泥減量方法的運行參數(shù)

①污泥含水率99％以上；

②ph控制在9-12；

③過硫酸鹽投加量0.8-1g/g污泥；

④臭氧投加量0.03-0.2g/g污泥；

⑤反應(yīng)時間30-60min。

本發(fā)明通過臭氧渦流空化過硫酸鹽協(xié)同氧化方法實現(xiàn)污泥減量，本方法經(jīng)過較短的時間處理后剩余污泥減量達到85-90％，廢水作為碳源回流到生化系統(tǒng)，不產(chǎn)生二次污染。

具體實施例如下：

某企業(yè)的剩余污泥，含水率99％，ph為6.3，處理步驟如下：

步驟1：引入剩余污泥到污泥反應(yīng)池。

步驟2：加入液堿調(diào)節(jié)ph到10.2。

步驟3：投加過硫酸鹽，投加量為0.85g/g污泥。

步驟4：通過臭氧發(fā)生器投加臭氧的量為0.1g/g污泥。

步驟5：循環(huán)反應(yīng)時間為30min。

步驟6：自由沉降。

步驟7：排出澄清上清液。

步驟8：清出污泥殘渣進行脫水后外運處理。

經(jīng)過上述處理后，剩余污泥減量為87.6％。

某企業(yè)的剩余污泥，含水率99.5％，ph為7.2，處理步驟如下：

步驟1：引入剩余污泥到污泥反應(yīng)池，污泥濃度為9600mg/l。

步驟2：加入液堿調(diào)節(jié)ph到11。

步驟3：投加過硫酸鹽，投加量為0.7g/g污泥。

步驟4：通過臭氧發(fā)生器投加臭氧的量為0.08g/g污泥。

步驟5：循環(huán)反應(yīng)時間為45min。

步驟6：自由沉降。

步驟7：排出澄清上清液。

步驟8：清出污泥殘渣進行脫水后外運處理。

經(jīng)過上述處理后，剩余污泥減量為91％。