剩余污泥中營養(yǎng)物質(zhì)的處理方法及專用高壓交流脈沖污泥分解裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污泥處理方法及設(shè)備，特別是指一種剩余污泥中營養(yǎng)物質(zhì)的處理方法及專用高壓交流脈沖污泥分解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]截止到2013年，我國縣級以上污水處理廠已達到3500多座，伴隨產(chǎn)生了大量的剩余污泥，全國污泥總產(chǎn)量達3000萬噸(以含水率80%計)，預(yù)計到2020年污泥產(chǎn)量會達到6000萬噸，如此大量的剩余污泥若處置不當，將會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的二次污染。另外，研究發(fā)現(xiàn)剩余污泥中含有許多有用物質(zhì)，如核酸、蛋白質(zhì)、多糖等，它們都會以溶解性COD的形式表現(xiàn)出來。若能將此類溶解性COD從污泥中提取、析出并進行再利用，便可實現(xiàn)污泥的資源化與能源化，同時大量剩余污泥的處置問題將迎刃而解。
[0003]某些地區(qū)工業(yè)園區(qū)污水處理廠運行存在進水碳氮比低、營養(yǎng)物質(zhì)不足、微生物無法正常生長、處理效果不理想等問題。針對此類問題，目前主要解決措施是向生化池中投加甲醇、乙酸鈉、淀粉、葡萄糖等物質(zhì)作為微生物碳源，但外加碳源需大量人力物力，加重了污水廠的運行負擔(dān)與費用。若對水廠自身產(chǎn)生的剩余污泥進行處理，提取污泥中的可溶性COD作為碳源補充至生化池中，在提高處理效果的同時，降低了外部碳源投加的費用，節(jié)省了剩余污泥的處理費用。
[0004]目前，污泥處理的方法包括超聲波、微波、熱解、凍融、臭氧、堿處理等，這些方法對污泥脫水、再利用等方面性能的改善有所裨益，但同時它們普遍具有能耗高、對設(shè)備有特殊要求等不足，臭氧和堿處理存在藥劑投加量大、析出的碳源無法直接利用等缺點；另外這些方法在能耗、設(shè)備要求上的付出難以得到相應(yīng)回報，因此尋找一種低耗、高效處理污泥的方法是本領(lǐng)域的技術(shù)難題和研究方向。
[0005]專利號為201420036901.1的實用新型專利申請中公開了一種高壓電分解污泥的破碎裝置，該裝置包括污泥流經(jīng)管、外部電極、內(nèi)部電極、高壓電發(fā)生裝置，其將220V交流電轉(zhuǎn)化為20-100kV的高壓直流電，通過電場力產(chǎn)生的脈沖作用使細胞變形、破裂，此專利的主要目的在于在降低絮凝劑投加量的前提下，增大污泥脫水能力，減少剩余污泥的量。而裝置的污泥流經(jīng)管中僅有一根電極體，若為提高處理效率則要由多個污泥流經(jīng)管串聯(lián)，這導(dǎo)致了內(nèi)部電極與污泥的接觸面積小，污泥破碎效率低，還加大了設(shè)備的占地面積與能耗；該裝置處理污泥與堿處理設(shè)備連用，存在藥劑投加量大、操作復(fù)雜等不足。
[0006]專利號為201220169568.2的實用新型專利公開了一種利用自生污泥進行碳源開發(fā)與應(yīng)用的污水處理裝置，是將臭氧發(fā)生器安裝于二沉池至生化池的破壁污泥回流管道內(nèi)，利用臭氧的強氧化作用破壞微生物細胞，釋放細胞內(nèi)有機物，為生物的脫氮除磷補充碳源，但其中也存在一些問題，一是剩余臭氧會對生化處理系統(tǒng)中的微生物有極強的殺滅與抑制作用，將直接影響其對廢水的處理效果，臭氧發(fā)生器能耗較大，也會增大了污水廠的運行成本；二是將處理后污泥直接回流至生化池中，細胞壁等難利用、難生物降解物質(zhì)一同進入，加大了生化系統(tǒng)的負荷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種低能耗、處理效果好的剩余污泥中營養(yǎng)物質(zhì)的處理方法及專用高壓交流脈沖污泥分解裝置
[0008]本發(fā)明的整體技術(shù)方案是:
[0009]剩余污泥中營養(yǎng)物質(zhì)的處理方法，包括如下工藝步驟:
[0010]A、調(diào)質(zhì):向儲泥池中的污泥中加入電解質(zhì)Na2SO4;
[0011]B、污泥破壁或破膜:將步驟A中加入電解質(zhì)的污泥過濾后，經(jīng)調(diào)速污泥栗、流量計計量后栗入高壓交流脈沖污泥分解裝置內(nèi)，在高壓交流脈沖污泥分解裝置內(nèi)，污泥中微生物細胞膜或細胞壁在高壓電場應(yīng)力作用下變薄、破碎，釋放出污泥中微生物內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)；
[0012]C、泥水分離:將步驟B中經(jīng)過破壁或破膜處理的污泥沉淀靜置，進行泥水分離；
[0013]D、上清液注入生化系統(tǒng):沉淀池中上清液經(jīng)營養(yǎng)液補充栗進入生化池中，為生化系統(tǒng)中微生物提供碳源及營養(yǎng)物質(zhì)。
[0014]—種剩余污泥中營養(yǎng)物質(zhì)的處理方法專用高壓交流脈沖污泥分解裝置，包括污泥流經(jīng)管、設(shè)于污泥流經(jīng)管兩端的連接法蘭、開設(shè)于污泥流經(jīng)管前部及后部的進泥口及出泥口、設(shè)置于污泥流經(jīng)管內(nèi)的電極以及與電極電連接的電源；所述的電極為至少兩根且均布于污泥流經(jīng)管中，電源選用高壓交流脈沖電源。
[0015]可以顯而易見的是，為便于電極的布置以及與電源的連接，優(yōu)選的技術(shù)方案是，在污泥流經(jīng)管的外壁上設(shè)有與電極電連接的外部電極頭。
[0016]本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案還有:
[0017]為便于增加污泥中電解質(zhì)的含量，與電場力協(xié)同作用提高高壓交流脈沖電場對污泥中微生物的溶胞效果，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的步驟A中~投加量為
0.04-0.06mmol/gDS，反應(yīng)時間10-20分鐘，gDS為每克污泥干重。
[0018]為達到對污泥中微生物細胞進行較好的破膜或破壁處理，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的步驟B中高壓交流脈沖污泥分解裝置的峰值電壓為30-90kV，頻率為10-50kHZ，污泥在高壓交流脈沖污泥分解裝置中進行破膜或破壁處理的時間為20-90分鐘。
[0019]為便于獲得更好的泥水分離效果，保證經(jīng)過破壁或破膜處理的污泥中微生物內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)的充分溶出，優(yōu)選的技術(shù)方案是，步驟C中污泥的沉淀靜置時間為1-2小時。
[0020]為滿足電極與污泥的充分接觸，實現(xiàn)對于污泥內(nèi)微生物細胞更好的破壁或破膜處理效果，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的電極平行間隔均布于污泥流經(jīng)管中。
[0021]更為優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的電極為三根。
[0022]為保證電路設(shè)計的安全可靠，常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計是，污泥流經(jīng)管管壁外側(cè)設(shè)有接地極。
[0023]為使污泥與電極長時間充分接觸，以獲得更好的處理效果，優(yōu)選的技術(shù)解決方案是，污泥流經(jīng)管管壁上設(shè)有折流板，折流板沿軸向延伸且呈垂直平行間隔分布。
[0024]為使污泥與電極充分接觸，更進一步的優(yōu)選設(shè)計方案是，所述的污泥流經(jīng)管為傾斜設(shè)置，且其前部的進泥口低于后部的出泥口。
[0025]污泥流經(jīng)管的傾斜設(shè)計在結(jié)構(gòu)上可以采用多種方式，均不脫離本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，其中較為常見的技術(shù)實現(xiàn)方式是所述的污泥流經(jīng)管外表面設(shè)有支架。
[0026]為驗證本發(fā)明所取得的技術(shù)效果，申請人進行了如下試驗:
[0027](I)沉淀后上清液經(jīng)紫外光譜掃描，在260nm和280nm處有較強烈的吸收，說明蛋白質(zhì)、核酸因營養(yǎng)物的析出而存在于污泥的水相中(260nm、280nm分別為蛋白質(zhì)與核酸的紫外吸收高峰區(qū)域)。
[0028](2)經(jīng)高壓電分解裝置處理后污泥的COD比未處理前的COD提高5_12倍，向生化池中補充污泥析出的上清液后，顯微鏡觀察微生物的種類與數(shù)量，表征出水水質(zhì)良好的微生物(鐘蟲、等枝蟲、楣纖蟲、吸管蟲、輪蟲、漫游蟲)數(shù)量明顯增多，出水水質(zhì)顯著提高，其中C0D、氨氮、總氮、總磷指標均大大低于污泥未處理前運行的指標。
[0029]本發(fā)明所具備的實質(zhì)性特點和取得的顯著技術(shù)進步在于:
[0030]1、在調(diào)質(zhì)后設(shè)計過濾的工藝步驟，可有效避免污泥中塑料、大顆粒物及纖維狀物質(zhì)進入系統(tǒng)中，造成管道、污泥流經(jīng)管的阻塞。
[0031]2、較之目前利用污泥作為碳源的技術(shù)，本發(fā)明通過沉淀將易于生物降解的上清液提取后作為營養(yǎng)物質(zhì)，而未將微生物破解后的難降解細胞壁等物質(zhì)一并添加至生化池中，避免了增大生化系統(tǒng)處理負荷的問題。
[0032]3、本發(fā)明中高壓脈沖污泥分解裝置的電壓、頻率可根據(jù)不同污泥的性狀進行調(diào)節(jié)，對不同污泥均能達到較好的處理效果，適用范圍廣。產(chǎn)生的高壓脈沖電場可直接作用于污泥，能量利用率高，能耗小(僅為15-25W)，低于同類產(chǎn)品。
[0033]4、本裝置是采用交流電產(chǎn)生高壓交流脈沖電源，較直流電效果更好。由于高壓產(chǎn)生的交流脈沖電場僅存在于污泥流經(jīng)管內(nèi)的電極周圍，因此本發(fā)明將電極均布于污泥流經(jīng)管內(nèi)，從而使產(chǎn)生的高壓交流脈沖電場區(qū)域布滿污泥流經(jīng)管，增大電場與污泥的接觸面積，提高污泥處理效率，減少物料投入及人力施工，減小設(shè)備的占地面積與能耗。
[0034]5、污泥流經(jīng)管內(nèi)設(shè)置的折流板，使污泥在污泥流經(jīng)管內(nèi)時呈折線形運動，較直管形狀增大了污泥在管內(nèi)的停留時間，延長了電場作用于污泥的時間，提高了設(shè)備對污泥的處理效率。同時折流板的存在還增大了系統(tǒng)對污泥的水力剪切力，在電場力與水力共同作用下，污泥的處理效果更好。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0036]圖2是本發(fā)明中高壓脈沖污泥分解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖3是圖2的俯視圖。
[0038]附圖中的附圖標記如下:
[0039]1、連接法蘭；2、進泥口 ；3、高壓交流脈沖電源；4、外部電極頭；5、污泥流經(jīng)管；6、折流板；7、電極；8、出泥口 ；9、接地極；10、支架。
【具體實施方式】
[0040]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述，但不作為對本發(fā)明的限定，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求記載的內(nèi)容為準，任何依據(jù)說明書作出的等效技術(shù)手段替換，均不脫離本發(fā)明的保護范圍。
[0041]實施例
[0042]剩余污泥中營養(yǎng)物質(zhì)的處理方法，包括如下工藝步驟:
[0043]A、調(diào)質(zhì):向儲泥池中的污泥中加入電解質(zhì)Na2SO4;
[0044]B、污泥破壁或破膜:將步驟A中加入電解質(zhì)的污泥過濾后，經(jīng)調(diào)速污泥栗、流量計計量后栗入高壓交流脈沖污泥分解裝置內(nèi)，在高