一種堿與超聲波協(xié)同進(jìn)行污水處理的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用加堿加超聲波處理污泥并投放生物處理單元以增加生物處理碳源提高生物處理效果的方法與裝置，屬于污水處理領(lǐng)域。特別是涉及一種生活污水凈化處理的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國城市化步伐的加快，污水廠數(shù)量不斷上升，伴隨著污水處理的副產(chǎn)物剩余污泥的產(chǎn)量也不斷增加，進(jìn)而剩余污泥的厭氧處理越來越成為焦點。污水廠普遍存在的碳源不足問題，往往通過投加外碳源來解決，這無疑將增加污水廠額外的運行費用，為了解決以上這些問題，近來剩余污泥的資源化利用成為了一項熱門研宄。要實現(xiàn)剩余污泥的資源化利用，通常先要對污泥進(jìn)行預(yù)處理，污泥預(yù)處理的方法主要有熱解法，物理法，化學(xué)法，生物化學(xué)法等。其中，熱解法的高溫可以破壞污泥微生物機體基本組成物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、月旨肪等。高溫下，蛋白質(zhì)會變形，細(xì)胞質(zhì)膜的脂肪也會溶解使膜產(chǎn)生小孔，引起細(xì)胞內(nèi)含物泄漏，所以，加熱也可用作污泥破解。熱處理是一種有效的污泥融胞方法，經(jīng)過熱處理，污泥中的可溶性物質(zhì)濃度大大提高，而且可溶物濃度總體趨勢是隨著溫度提高而遞減。然而自1993年超聲技術(shù)被引入污泥研宄以來，已有不少國內(nèi)外學(xué)者試圖利用該技術(shù)進(jìn)行污泥處理。該方法利用超聲產(chǎn)生空化作用，可以促進(jìn)污泥細(xì)胞分解，釋放出有機制，使其在厭氧菌胞外酶的作用下水解成相對分子量更小的分子，增強其生物可降解性，為后續(xù)處理降低難度。化學(xué)方法具有一些優(yōu)點:如設(shè)備簡單，易操作，比如加堿預(yù)處理污泥法對污泥的破解效率高，能加速水解反應(yīng)，并且堿解污泥處理也能釋放出絮體內(nèi)的水和細(xì)胞從而降低污泥含水率。
[0003]目前單純一種污泥預(yù)處理的方法已廣泛被人研宄，單純加堿對污泥進(jìn)行堿解處理對污泥的破解有一定的效果，而單純的超聲波處理也可以使污泥達(dá)到一定的破解效果，然而單純處理的污泥破解效果不甚理想，而堿解加超聲對污泥破解具有協(xié)同作用，能極大地提高破解效果，鑒于此本發(fā)明提出一種堿解加超聲波聯(lián)合的方式來預(yù)處理污泥，并將處理后的污泥反送至生物處理單元，以增加生物處理單元的碳源，因為在生物反硝化系統(tǒng)中，反硝化菌可以利用碳源作為電子供體，NO3-和N02_作為電子受體，將NO 3_和NO 2_還原成氮氣，同時達(dá)到去除有機物的效果。由此可見，碳源是反硝化過程所不可少的一種物質(zhì)。所以此方法不僅省去了外加碳源的費用，而且實現(xiàn)了剩余污泥資源化、減量化的新技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及一種污水處理的方法和裝置，該方法將好氧生物處理單元或者缺氧生物處理單元出口端取出的泥水混合物，先經(jīng)過沉淀分離，然后將分離后的污泥進(jìn)行堿解加超聲波的預(yù)處理，并將預(yù)處理后的污泥反送至污水生物處理單元，經(jīng)過堿解加超聲處理的污泥上清液中有機物含量增加，污泥中有機質(zhì)可作為生物處理單元尤其是脫氮處理單元中的碳源，實現(xiàn)了污泥的資源化、減量化，并且解決了生物處理單元外碳源不足的問題。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一種堿與超聲波協(xié)同進(jìn)行污水處理的方法，至少由如下過程組成:
[0007](I)從好氧生物處理單元或者缺氧生物處理單元出口端取出的泥水混合物經(jīng)過沉淀分離后，將分離后的污泥，通過加入堿液調(diào)節(jié)pH，并進(jìn)行超聲波作用；
[0008](2)經(jīng)加堿液并經(jīng)超聲波作用后的污泥返送至污水生物處理單元。
[0009]加入堿液調(diào)節(jié)pH，并進(jìn)行超聲波作用，加堿至pH值為10，超聲波時間20min，超聲波頻率控制在20kHz。
[0010]本發(fā)明的堿與超聲波協(xié)同進(jìn)行污水處理的的裝置，經(jīng)污水好氧處理單元處理后的泥水混合物流至沉淀池中分離，在沉淀池污泥出口處取部分分離后的污泥，通過加入堿液調(diào)節(jié)PH值至10，并在超聲波作用后，返送到厭氧或缺氧或分別向厭氧、缺氧處理單元的入口端，作為回流污泥補充生物處理碳源。
[0011]從污水流入好氧處理單元前的缺氧單元的出口端取出部分泥水混合物進(jìn)行沉淀分離，通過加入堿液調(diào)節(jié)PH值至10，并在超聲波作用后，返送到污水原水進(jìn)口端，作為回流污泥補充生物處理碳源。
[0012]具體說明如下:
[0013]一種污水處理的方法，將污水處理廠好氧生物處理單元或者缺氧生物處理單元出口端的泥水混合物經(jīng)過沉淀池沉淀分離，將分離后的污泥中加入NaOH調(diào)節(jié)pH值至10，進(jìn)行堿解反應(yīng)，并將該污泥放入超聲波反應(yīng)器中處理，超聲波頻率在20kHz，聲能密度為8W/mL、占空比50%，超聲時間為30min條件下，進(jìn)行污泥的細(xì)胞破解，并將處理后的污泥返送至生物處理單元，以增加生物處理單元的碳源，提高脫氮效率。
[0014]一種污水處理的系統(tǒng)，在污水廠生物處理單元設(shè)置污泥循環(huán)系統(tǒng)，即在生物處理單元平行布置堿加超聲處理單元，具體操作為將生物處理單元之后的泥水混合物經(jīng)沉淀分離，并將處理后的污泥進(jìn)行堿解加超聲波處理，進(jìn)而將該污泥返送至生物處理單元。
[0015]在污水處理廠的生物處理單元布置污泥處理循環(huán)增碳裝置，即將好氧生物處理單元或者缺氧生物處理單元出口端的泥水混合物進(jìn)行沉淀分離，在分離后的污泥中加入堿液再放入超聲波反應(yīng)器進(jìn)行堿解加超聲反應(yīng)，在強堿作用下，污泥超聲破解效果得到提高，一方面因為強堿的溶胞作用，另一方面因為超聲波的空化作用。因此堿解加超聲反應(yīng)可以將污泥的絮體結(jié)構(gòu)破壞，胞外物質(zhì)脫離細(xì)胞絮體，接著污泥細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)遭到破壞，胞內(nèi)物質(zhì)釋出。進(jìn)而將處理后的污泥返送至生物處理單元，以增加生物處理單元的有機質(zhì)，解決生物處理單元的碳源不足問題，尤其是針對脫氮的生物處理單元，碳源不足是一個常見的問題，將生物處理單元出水中的污泥進(jìn)行預(yù)處理作為有效碳源用于本單元的處理中，實現(xiàn)了污泥的減量化和資源化。
[0016]所述污水處理方法，通過對沉淀池分離后的污泥堿解加超聲波處理，以返送至生物處理單元增加碳源，堿解處理過程中的NaOH加入量可根據(jù)pH值來調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)至pH值為8、9、10、11。對污泥進(jìn)行超聲波處理時，超聲波反應(yīng)器可選擇不同的作用時間，聲能密度，占空比，溫度等。
[0017]所述的污水處理方法，通過對污泥加堿加超聲波處理后，破解污泥中微生物細(xì)胞從而增加污泥中的有機質(zhì)濃度，并將細(xì)胞破解后的污泥返送至生物處理單元的入口端，被處理后的污泥中有機質(zhì)濃度很高，為生物處理單元中的微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，即碳源，尤其是保障了世代周期長的硝化細(xì)菌的數(shù)量和活性，進(jìn)而大大提高了硝化反應(yīng)的效率，脫氮效果明顯提尚。
【附圖說明】
[0018]圖1:所示污水處理方法工藝流程圖；
[0019]圖2:所示污水處理裝置示意圖；
[0020]其中:
[0021]I一生物處理單元，2—沉淀分離單元，3—堿液，4一超聲處理單元，5—反應(yīng)容器，6—清洗槽，7—水，8—換能器。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0023]實施例1
[0024]如圖1和圖2所示的污水處理方法與裝置，本裝置將好氧生物處理單元(I)出口端的泥水混合物經(jīng)過沉淀分離單元(2)處理后，上清液排出系統(tǒng)，將沉淀的濃度為5046mg/L污泥中加入NaOH堿液(3)調(diào)至pH值為10然后放入超聲波反應(yīng)容器(5)調(diào)至頻率為28kHz，聲能密度為4W/mL，占空比為50%進(jìn)行超聲波處理單元(4)處理，作用時間為25min，處理之后的污泥破解率達(dá)到了 45.4%，單位時間污泥上清液溶出的SCOD達(dá)980mg/L。處理之后的污泥返送至生物處理單元的入口端，增加了生物處理單元的有機質(zhì)濃度，即解決了生物處理單元碳源不足的問題，提高了生物處理單元微生物的活性，尤其是提高了世代周期長的硝化細(xì)菌的數(shù)量和活性，進(jìn)而為硝化反應(yīng)的順利進(jìn)行提供保障，提高了生物處理單元的脫氮效果。
[0025]實施例2
[0026]如圖1和圖2所示的污水處理方法與裝置，本裝置將缺氧生物處理單元(I)出口端的泥水混合物經(jīng)過沉淀分離單元(2)處理后，上清液排出系統(tǒng)，將沉淀的濃度為8016mg/L污泥中加入NaOH堿液(3)調(diào)至pH值為11然后放入超聲波反應(yīng)容器(5)調(diào)至頻率為25kHz，聲能密度為8W/mL，占空比為50%進(jìn)行超聲波處理單元(4)處理，作用時間為20min，處理之后的污泥破解率達(dá)到了 38.6%，單位時間污泥上清液溶出的SCOD達(dá)3980mg/L。處理之后的污泥返送至缺氧生物處理單元的入口端，污泥破解出的有機質(zhì)為缺氧生物處理單元的微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，解決缺氧生物處理單元中脫氮除磷過程中微生物爭奪碳源的問題，保障了缺氧生物處理單元中反硝化反應(yīng)的順利進(jìn)行，當(dāng)碳源充足時具有較好的脫氮效果，NO3-N最終去除率達(dá)96 %，NO2-N最終無積累，反硝化速率達(dá)7.2mg NO3-N/ (gMLSS.h)。
【主權(quán)項】
1.一種堿與超聲波協(xié)同進(jìn)行污水處理的方法，其特征至少由如下過程組成: (1)從好氧生物處理單元或者缺氧生物處理單元出口端取出的泥水混合物經(jīng)過沉淀分離后，將分離后的污泥，通過加入堿液調(diào)節(jié)PH，并進(jìn)行超聲波作用； (2)經(jīng)加堿液并經(jīng)超聲波作用后的污泥返送至污水生物處理單元。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是加入堿液調(diào)節(jié)PH，并進(jìn)行超聲波作用，加堿至pH值為10，超聲波時間20min，超聲波頻率控制在20kHz。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求1的堿與超聲波協(xié)同進(jìn)行污水處理的的裝置，其特征是經(jīng)污水好氧處理單元處理后的泥水混合物流至沉淀池中分離，在沉淀池污泥出口處取部分分離后的污泥，通過加入堿液調(diào)節(jié)PH值至10，并在超聲波作用后，返送到厭氧或缺氧或分別向厭氧、缺氧處理單元的入口端，作為回流污泥補充生物處理碳源。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置；其特征是從污水流入好氧處理單元前的缺氧單元的出口端取出部分泥水混合物進(jìn)行沉淀分離，通過加入堿液調(diào)節(jié)PH值至10，并在超聲波作用后，返送到污水原水進(jìn)口端，作為回流污泥補充生物處理碳源。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種堿與超聲波協(xié)同進(jìn)行污水處理的方法與裝置；從好氧生物處理單元或者缺氧生物處理單元出口端取出的泥水混合物經(jīng)過沉淀分離后，將分離后的污泥，通過加入堿液調(diào)節(jié)pH，并進(jìn)行超聲波作用；經(jīng)加堿液并經(jīng)超聲波作用后的污泥返送至污水生物處理單元。將沉淀下的污泥中加入NaOH堿液調(diào)至pH值達(dá)10并放入超聲波反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行處理，超聲波反應(yīng)器控制在20kHz，聲能密度為8W/mL、占空比50％，超聲時間為30min條件下，對污泥進(jìn)行絮體破壞和細(xì)胞破解作用，從而污泥絮體細(xì)胞中的有機質(zhì)釋放出來，之后將處理后的污泥返送至生物處理單元，以增加生物處理單元的有機質(zhì)濃度，解決了生物處理單元碳源不足的問題。
【IPC分類】C02F11-00
【公開號】CN104787996
【申請?zhí)枴緾N201510184630
【發(fā)明人】張書廷, 李倩, 王晶晶
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月17日