專利名稱：一種污泥預(yù)處理組合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種污泥預(yù)處理組合方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)環(huán)境問題越來越重視，污水處理率逐 年增髙。而隨著大量污水處理廠和處理站的投入使用，在處理過程中產(chǎn)生了大量的剩余污 泥。剩余污泥含水率高，含有大量病原微生物和生物毒性物質(zhì)，脫水和穩(wěn)定困難，處理費(fèi) 用昂貴。剩余污泥的處置已成為所有污水處理廠和處理站目前和今后必須面對(duì)的瓶頸問 題。
目前污泥的處置方法中普遍采用的是厭氧消化，但作為一種污泥處置技術(shù)，厭氧消化 還存在一些缺陷(1)反應(yīng)速度慢，停留時(shí)間長(zhǎng)，構(gòu)筑物體積龐大；(2)甲垸產(chǎn)量低，常
達(dá)不到利用的要求。因此很多污泥預(yù)處理技術(shù)被開發(fā)出來，通過改善污泥性質(zhì)來彌補(bǔ)厭氧 消化的缺點(diǎn)，如超聲波、臭氧、微波、熱解等，但這些污泥預(yù)處理技術(shù)大都存在費(fèi)用昂貴 或效率較低的缺陷。這些缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了污泥預(yù)處理技術(shù)的推廣應(yīng)用。如果對(duì)污泥預(yù)處理 技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用，使預(yù)處理技術(shù)之間相互強(qiáng)化，產(chǎn)生1+1>2的效果，將能提高預(yù)處理的效率， 降低處理費(fèi)用，為污泥預(yù)處理技術(shù)最終投入實(shí)際應(yīng)用開辟道路。
目前超聲波/臭氧聯(lián)合處理技術(shù)主要用于處理水中難降解的有機(jī)物質(zhì)，這類物質(zhì)大都 為含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族化合物，如酚類等，很難被普通的生物、物理和化學(xué)方法所降解。 如中國(guó)專利申請(qǐng)200710067341. O"—種超聲臭氧處理含氯苯酚廢水的工藝"，再如中國(guó)專 利申請(qǐng)200610151124. 5"超聲協(xié)同臭氧/蜂窩陶瓷催化氧化降解水中有機(jī)物的方法"等等， 在處理過程中超聲波基本不對(duì)處理對(duì)象直接作用，主要通過震蕩粉碎臭氧氣泡加快臭氧溶 于水的速度、使臭氧產(chǎn)生更多的羥基自由基來降解處理對(duì)象，超聲主要起到輔助強(qiáng)化臭氧 效果的作用；迄今為止還未發(fā)現(xiàn)超聲波/臭氧處理污泥的文獻(xiàn)報(bào)道。
超聲波預(yù)處理污泥主要是通過超聲波作用產(chǎn)生大量空化泡，利用空化泡內(nèi)高溫高壓條 件，空化泡破碎產(chǎn)生的羥基自由基作用使污泥破碎，從而加速污泥的水解溶胞過程，提髙
厭氧消化速度。 一般認(rèn)為超聲以空化泡破碎剪切為主，其他作用很微?。怀粞躅A(yù)處理污泥 是通過臭氧和臭氧分解產(chǎn)生的羥基自由基與污泥作用，加速污泥溶胞過程，進(jìn)而加快厭氧 消化過程。這一過程主要取決于臭氧溶于水的速度和氣泡的大小。
目前限制超聲波處理污泥技術(shù)主要由于污泥是固、水混合物，特別是污泥中的大量固 體限制了超聲波的傳輸，如不額外提供攪動(dòng)，則其處理效率不高，要達(dá)到理想效果則耗能 較高；臭氧處理污泥技術(shù)主要由于臭氧在水中低的擴(kuò)散速率，造成處理效率較低，而且產(chǎn) 生臭氧的能耗較高，這些原因阻礙了它們?cè)趯?shí)際中的應(yīng)用。
另外，在污泥中還含有一定量的持久性有機(jī)污染物，如苯并[a]芘，苯并[a]芘是一種 強(qiáng)致癌物質(zhì)，有文獻(xiàn)報(bào)道，在不進(jìn)行預(yù)處理情況下，在厭氧消化反應(yīng)器中處理30天，并 未發(fā)現(xiàn)有明顯的去除率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中單用超聲波或臭氧預(yù)處理污泥效率不高或能 耗較髙的缺點(diǎn)，提供一種超聲波/臭氧的污泥預(yù)處理組合方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種污泥預(yù)處理組合方法，包括如下步驟將污水處理產(chǎn) 生的剩余污泥調(diào)成適宜的濃度、PH值和溫度，送入超聲波/臭氧反應(yīng)器中，經(jīng)超聲波/臭 氧共同作用后，最終送入污泥厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行后續(xù)處理或直接脫水后制作農(nóng)業(yè)肥 料。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述污泥濃度控制在5 30gTS/L，反應(yīng)溫度控制在 《60'C， pH控制在6.0 8.0。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述反應(yīng)溫度并且》4C。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述臭氧投加量控制在0.02 0.2g03/gTS，每升污泥 通氣量控制在X). 1L/min。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述每升污泥通氣量并且《10L/min。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述超聲能量輸入控制在3000~20000kJ/kgTS,超 聲波頻率控制在15 50kHz。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述超聲波/臭氧反應(yīng)器為圓形反應(yīng)器，反應(yīng)器底部為弧形。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述超聲波/臭氧反應(yīng)器包括臭氧釋放頭或管以及超 聲波探頭，臭氧釋放頭或管位于反應(yīng)器底部，并與超聲波探頭距離控制在《60cm，臭氧釋 放頭或管的孔徑控制在50~300pm。
前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述臭氧釋放頭或管與超聲波探頭距離并且^lcra。 前述一種污泥預(yù)處理組合方法，所述圓形反應(yīng)器直徑/高度比控制在l: 1.5 1: 4。 本發(fā)明的超聲波/臭氧污泥預(yù)處理組合方法主要是通過打碎污水處理后剩余污泥中微 生物的菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，并使部分微生物細(xì)胞壁破碎，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)入水中，最終使污泥中 溶解性有機(jī)物增多，進(jìn)而加速污泥的厭氧消化過程。超聲波和臭氧在污泥處理過程中既分 別對(duì)污泥直接作用，兩者之間又相互強(qiáng)化。
本發(fā)明采用超聲波/臭氧污泥預(yù)處理組合方法，超聲波震蕩粉碎臭氧氣泡成為微氣泡， 可提高臭氧溶于水的速度和單位時(shí)間內(nèi)臭氧的濃度,超聲波產(chǎn)生的空化泡具有髙溫高壓的 特性，促使臭氧快速分解產(chǎn)生更多的羥基自由基，超聲的空化效應(yīng)使臭氧部分分解產(chǎn)物 02形成氧化性更強(qiáng)的HA，從而有利于臭氧處理污泥效率的提高。而臭氧的微氣泡相當(dāng)于 為超聲波提供了很多的空化核，使超聲波形成更多的空化泡，從而提高了超聲波處理污泥 的效率，臭氧還起到攪動(dòng)污泥的作用，不需額外提供攪拌， 一定程度上彌補(bǔ)了超聲波在污 泥中傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，降低了能耗。
由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首次將超聲波/臭氧聯(lián)合用于 污泥預(yù)處理，改善污泥厭氧消化性能，去除污泥中部分持久性有機(jī)污染物如苯并[a]芘， 提髙了臭氧、超聲波處理污泥的效率，并降低了能耗。處理后固相COD的溶解率為5 30 % [溶解率=(處理后溶解性COD值-初始溶解性C0D值)/初始固相C0D值*100%]，可生化 降解性能提高40 80%，處理后的污泥厭氧消化時(shí)間縮短5 15天，產(chǎn)氣量提高50 75 %，甲烷產(chǎn)量提髙50 75%。與單獨(dú)采用超聲或臭氧處理相比，污泥中苯并[a]芘去除率 達(dá)到4 10%,降低了5 20%的能耗，降低污泥處理的成本，適用于污水處理廠和處理 站污泥的處理，并可用于污泥生產(chǎn)農(nóng)業(yè)肥料的前處理，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
由于各地污水水質(zhì)和所采取的處理工藝不同，產(chǎn)生的剩余污泥性質(zhì)有所差異，而且不 同廠家的超聲波和臭氧發(fā)生器的參數(shù)和性能有所區(qū)別，因此在不違背本發(fā)明實(shí)質(zhì)和所附權(quán) 利要求范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明的一些參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)具體的情況。下面 結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此 實(shí)施例l:
廈門污水處理廠剩余污泥，性質(zhì)如下含水率為99.51%，污泥濃度為5.16gTS/L， 總COD為5561mg/L,溶解性COD為126. 9mg/l，揮發(fā)性固體(VSS)為總固體(TS)的72. 25 %， pH為7.65,溫度為40匸。取污泥400ml加入1L的圓柱型反應(yīng)瓶中，反應(yīng)瓶直徑 高度比為l: 4,臭氧釋放頭位于反應(yīng)器底部，并與超聲波探頭距離45cm，臭氧釋放頭孔 徑為80pm。在超聲波頻率21kHz,超聲能量輸入為5500 kJ/kgTS,臭氧投加量為為0. 04 g(VgTS條件下，處理后污泥中溶解性C0D變?yōu)?61mg/L，固相COD的溶解率為6.15%, 可生化降解性能提高46.7%,能耗比達(dá)到同樣效果條件下單獨(dú)超聲波處理降低6.1%,比 單獨(dú)臭氧處理降低9. 64%。 實(shí)施例2:
廈門污水處理廠剩余污泥，性質(zhì)如下含水率為98.97%，污泥濃度為10.13gTS/L, 總COD為12090mg/L，溶解性COD為255.8mg/l,揮發(fā)性固體(VSS)為總固體(TS)的 73. 21%， pH為6. 2,溫度為6"C。取污泥400ml加入1L的圓柱型反應(yīng)瓶中，反應(yīng)瓶直徑 髙度比為l: 2，臭氧釋放頭位于反應(yīng)器底部，并與超聲波探頭距離10cm，臭氧釋放頭孔 徑為200pm。在超聲波頻率21kHz,超聲能量輸入為8825 kJ/kgTS,臭氧投加量為為0. 07 g03/gTS條件下，處理后污泥中溶解性COD變?yōu)?065mg/L，固相COD的溶解率為15.16%, 可生化降解性能提高56.12%，能耗比達(dá)到同樣效果條件下單獨(dú)超聲波處理降低8. 2%, 比單獨(dú)臭氧處理降低13.1%。 實(shí)施例3:
廈門污水處理廠剩余污泥，性質(zhì)如下含水率為98.01%，污泥濃度為20.19gTS/L, 總COD為25143邁g/L,溶解性COD為372. 3mg/l，揮發(fā)性固體(VSS)為總固體(TS)的 74.18%， pH為6. 89,溫度為30X:。取污泥400ml加入1L的圓柱型反應(yīng)瓶中，反應(yīng)瓶直
徑高度比為l: 3,臭氧釋放頭位于反應(yīng)器底部，并與超聲波探頭距離15cm，臭氧釋放 頭孔徑為300pm。在超聲波頻率21kHz，超聲能量輸入為17500 kJ/kgTS,臭氧投加量為 為0.15 g03/gTS條件下，處理后污泥中溶解性C0D變?yōu)?607mg/L，固相COD的溶解率為 25.17%，可生化降解性能提高76.2%，能耗比達(dá)到同樣效果條件下單獨(dú)超聲波處理降低 12.21%，比單獨(dú)臭氧處理降低18.42。％。 實(shí)施例4:
將實(shí)施例1中超聲波/臭氧聯(lián)合預(yù)處理后的污泥用于厭氧消化處理，并與未經(jīng)預(yù)處理 的污泥對(duì)比。厭氧消化采用消化溫度為35'C，接種污泥為污水處理廠厭氧消化罐內(nèi)污泥， 其他條件與常規(guī)厭氧消化相同。超聲波/臭氧聯(lián)合預(yù)處理后的污泥厭氧消化18天，產(chǎn)氣 量、甲烷產(chǎn)量與未經(jīng)預(yù)處理的污泥消化28天基本持平。而在2種污泥都厭氧消化24天的 條件下，與未經(jīng)預(yù)處理的污泥相比產(chǎn)氣量提高58.9%,甲垸產(chǎn)量提高58.92%。 實(shí)施例5:
將實(shí)施例2中超聲波/臭氧聯(lián)合預(yù)處理后的污泥用于厭氧消化處理，并與未經(jīng)預(yù)處理 的污泥對(duì)比。厭氧消化采用消化溫度為35C接種污泥為污水處理廠厭氧消化罐內(nèi)污泥， 其他條件與常規(guī)厭氧消化相同。超聲波/臭氧聯(lián)合預(yù)處理后的污泥厭氧消化15天，產(chǎn)氣 量、甲烷產(chǎn)量與未經(jīng)預(yù)處理的污泥消化28天基本持平。而在2種污泥都厭氧消化24天的 條件下，與未經(jīng)預(yù)處理的污泥相比產(chǎn)氣量提高65.4%,甲烷產(chǎn)量提高65.41%。 實(shí)施例6:
將實(shí)施例3中超聲波/臭氧聯(lián)合預(yù)處理后的污泥用于厭氧消化處理，并與未經(jīng)預(yù)處理 的污泥對(duì)比。厭氧消化采用消化溫度為35'C，接種污泥為污水處理廠厭氧消化罐內(nèi)污泥， 其他條件與常規(guī)厭氧消化相同。超聲波/臭氧聯(lián)合預(yù)處理后的污泥厭氧消化13天，產(chǎn)氣 量、甲垸產(chǎn)量與未經(jīng)預(yù)處理的污泥消化28天基本持平。而在2種污泥都厭氧消化24天的 條件下，與未經(jīng)預(yù)處理的污泥相比產(chǎn)氣量提高74.3%,甲垸產(chǎn)量提高74.24%。 實(shí)施例7:
與實(shí)施例2條件相同，經(jīng)超聲波/臭氧處理后，苯并[3]芘去除率達(dá)到4.14%，而超 聲波或臭氧單獨(dú)作用，苯并[a]芘基本無去除。實(shí)施例8:
與實(shí)施例3條件相同，經(jīng)超聲波/臭氧處理后，苯并[3]芘去除率達(dá)到6.52%,而超 聲波或臭氧單獨(dú)作用，苯并[a]芘基本無去除。
上述僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此 構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
權(quán)利要求
1、一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于包括如下步驟將污水處理產(chǎn)生的剩余污泥調(diào)成適宜的濃度、pH值和溫度，送入超聲波/臭氧反應(yīng)器中，經(jīng)超聲波/臭氧共同作用后，最終送入污泥厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行后續(xù)處理或直接脫水后制作農(nóng)業(yè)肥料。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述污泥濃度控制在5 30gTS/L，反應(yīng)溫度控制在《60'C, pH控制在6.0 8.0。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種污泥預(yù)處理組合方法,其特征在于:所述反應(yīng)溫度并且>4x:。
4、 如權(quán)利要求1或2或3所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述臭氧投加 量控制在0. 02~0. 2g03/gTS，每升污泥通氣量控制在^0.1L/min。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述每升污泥通氣量并 且《10L/min。
6、 如權(quán)利要求1或2或3所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述超聲能量 輸入控制在3000~20000kJ/kgTS，超聲波頻率控制在15 50kHz。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述超聲波/臭氧反應(yīng)器 為圓形反應(yīng)器，反應(yīng)器底部為弧形。
8、 如權(quán)利要求1或7所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述超聲波/臭氧反 應(yīng)器包括臭氧釋放頭或管以及超聲波探頭，臭氧釋放頭或管位于反應(yīng)器底部，并與超 聲波探頭距離控制在《60cm，臭氧釋放頭或管的孔徑控制在50 300ym。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述臭氧釋放頭或管與 超聲波探頭距離并且》lcm。
10、 如權(quán)利要求7所述的一種污泥預(yù)處理組合方法，其特征在于所述圓形反應(yīng)器直徑/ 高度比控制在l: 1.5~1: 4。
全文摘要
本發(fā)明涉及廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種污泥預(yù)處理組合方法，包括如下步驟將污水處理產(chǎn)生的剩余污泥調(diào)成適宜的濃度、pH值和溫度，送入超聲波/臭氧反應(yīng)器中，經(jīng)超聲波/臭氧共同作用后，最終送入污泥厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行后續(xù)處理或直接脫水后制作農(nóng)業(yè)肥料。本發(fā)明首次將超聲波/臭氧聯(lián)合用于污泥預(yù)處理，處理后固相COD的溶解率為5～35％，甲烷產(chǎn)量提高50～75％。與單獨(dú)采用超聲波或臭氧處理相比，污泥中苯并[a]芘去除率達(dá)到4～10％，降低了5～20％的能耗，降低污泥處理的成本，適用于污水處理廠和處理站污泥的處理，并可用于污泥生產(chǎn)農(nóng)業(yè)肥料的前處理，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F11/06GK101348316SQ20081007140
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者徐貴華, 芳 方, 王淑梅, 石建穩(wěn), 羅紅元, 陳少華 申請(qǐng)人:廈門城市環(huán)境研究所