CN101244882A - 采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，它涉及污水生物处理中减少污泥的方法。它解决了现有污泥处理处置费用高昂，污泥回流比高，能耗大的问题。本发明的方法：一、在污水生物处理***中设置超声波辐照装置(3)；二、启动污水处理***；三、污水处理***处理过程中进行超声波辐照装置(3)处理，超声波频率为20kHz～1MHz，其辐照强度1～50W/cm2；四、经超声波辐照装置(3)处理后的污泥经反馈回路(2)或污泥回流管道(6)输入反应器(1)中进行反复循环，超声波辐照装置(3)运行20～30天，使得污泥得到有效消减。本发明综合利用了冲击波破坏污泥结构及溶胞、强氧化剂降低酶活性、高温热效应作用，使污泥减少50％～70％，方法的流程简单。
Description
技术领域
本发明涉及污水生物处理中减少污泥的方法。
背景技术
利用微生物的生命活动来减少污染物的生物处理技术是污水处理最重要的方法，然而，在生物处理过程中，微生物本身不断增长，超过污水处理需求的部分形成剩余污泥。目前我国每年排放的干污泥大约2.0×106t，而且以每年10％的速率增加。剩余污泥含有大量的水、微生物包括多种病原菌、难减少有机物、重金属、其它杂质等，有恶臭、粘滞性高，必须进行安全性的处理和处置。而剩余污泥的处理处置费用高昂，占整个污水处理费用的25％～65％。以焚烧法为例，处理每吨干污泥需要2000元以上。而且在污泥处理处置的过程中还可能产生渗滤液、尾气、二恶英等二次污染。基于以上原因，我国目前80％以上污水处理厂的污泥没有得到有效处理，对环境安全与公众健康形成了威胁。因此，根据清洁生产的原则，在污水处理的过程中实现源头减量、减少剩余污泥的排放量，十分重要。可以充分发挥污水处理厂作用、消除二次污染，实现环境保护的重要目标。国内外相关文献中记载的都是超声波剩余污泥减量，也就是说在剩余污泥产生后再利用超声波来减少其固体物质含量或体积。申请者本人文献报道了SBR工艺的超声波过程减量，该工艺方法中污泥回流比高，能耗大，不能连续运行。
发明内容
本发明为了解决我国目前80％以上污水处理厂的污泥没有得到有效处理，处理处置费用高昂，污泥回流比高，能耗大，而且在污泥处理处置的过程中产生渗滤液、尾气、二恶英等二次污染，对环境安全与公众健康形成了威胁的问题，提供了一种采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，解决上述问题的具体技术方案如下：
本发明采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法的步骤如下：
步骤一、在污水生物处理***的生物反应器1进水端与出水端之间设置反馈回路2，反馈回路2的一端与反应器的进水端连通，反馈回路2的另一端与生物反应器的出水端连通，在反馈回路2上设有超声波辐照装置3和泵4；
步骤二、启动污水生物处理***，***原始污泥平均停留时间为SRT0；
步骤三、污水生物处理***处理过程中产生的污泥进入反馈回路2中，反馈回路2中污泥的浓度为2000～35000mg/L，污泥平均停留时间(SRT1)为原始停留时间(SRT0)的2倍以上，超声波辐照装置3的超声波频率为20kHz～1MHz，其辐照强度1～50W/cm2，反馈回路2中污泥接受超声波辐照的比例由泵4调节，其调节根据为，污泥体积与进水体积比为：0.00001～0.001∶1，污泥经反馈回路2进入超声波辐照装置3进行超声波辐照，两次超声波处理之间的间隔时间根据污水水力停留时间及所需减量率来确定；
步骤四、经超声波辐照装置3处理后的污泥经反馈回路2输入生物反应器1中进行再次处理，***中没有减少的污泥经反馈回路2再次进入超声波辐照装置3进行再次辐照，反复循环，20～30天后***稳定运行，污泥得到有效减少。
本发明的另一种超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法的步骤如下：
步骤一、将超声波辐照装置3设在污水生物处理***中的生物反应器1与沉淀池5之间的污泥回流管道6上；
步骤二、启动污水生物处理***，***原始污泥平均停留时间为SRT0；
步骤三、污水生物处理***处理过程中产生的污泥进入污泥回流管道6中，污泥回流管道6中污泥的浓度为2000～35000mg/L，污泥平均停留时间(SRT1)为原始停留时间(SRT0)的2倍以上，超声波辐照装置3的超声波频率为20kHz～1MHz，其辐照强度1～50W/cm2，污泥体积与进水体积比为：0.00001～0.001∶1，污泥经污泥回流管道6进入超声波辐照装置3进行间歇式连续超声波辐照，间歇时间和辐照时间根据污水水力停留时间及所需减量率来确定；
步骤四、经超声波辐照装置3处理后的污泥经污泥回流管道6输入生物反应器1中进行再次处理，使***中没有减少的污泥经污泥回流管道6再次进入超声波辐照装置3进行再次辐照，反复循环，20～30天后***稳定运行，
污泥得到有效减少。
本发明采用的是低频、高强的超声波辐照装置3，其辐照强度为1～50W/cm2，对进入反馈回路2或污泥回流管道6中的污泥进行辐照后，使反馈回路2或污泥回流管道6中辐照的污泥引起超声空化，产生强烈的冲击波，同时伴随有羟基自由基等强氧化剂的产生；冲击波作用在反馈回路2或污泥回流管道6的污泥上，对污泥的空间结构进行有效地破坏，并对反馈回路2或污泥回流管道6中污泥中的微生物细胞壁造成损伤乃至直接的撕裂；与此同时，伴随冲击波而来的各种强氧化剂对微生物的活性物质如脱氢酶等进行氧化，从而使其蛋白质发生改性或减少。此外，超声波空化还能产生局部热点，在数以百万计的热点区域温度高达数千摄氏度，对于微生物具有强烈的灭活溶解作用，对于反馈回路2或污泥回流管道6中污泥中其它物质也具有很好的热解作用。这些作用的综合效果使辐照后的污泥中部分结构被破坏；部分微生物灭活；整体脱氢酶活性下降；污泥净比生长速率下降。溶解性有机物与氮、磷、多糖、蛋白质含量上升，污泥自分解速率提高，并经反馈回路2或污泥回流管道6再次进入污水生物处理流程中后，污泥活性逐渐恢复，部分进入快速生长期。直至一个水力停留时间结束，再次重复上述步骤，反复循环，使得污泥平均停留时间(SRT1)为原有停留时间(SRT0)的2倍以上，最终实现污泥减少50％～70％。
本发明在污水生物处理***生物反应器进水端与出水端之间设置反馈回路2或污泥回流管道6，采用超声波辐照装置3对进入反馈回路2或污泥回流管道6中的污泥进行超声波辐照，综合利用了冲击波破坏污泥结构及溶胞、强氧化剂降低酶活性、高温热效应作用，提高了污泥减少率，使污泥减少50％～70％，方法流程简单。广泛适用于污水处理厂处理污泥和消除二次污染。
附图说明
图1是本发明第一种处理方法所对应的污水生物处理***设反馈回路及超声波辐照的结构示意图，图2是第二种处理方法所对应的超声波辐照装置3设在污水生物处理***中的污泥回流管道上的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式的步骤如下：
步骤一、利用在污水生物处理***生物反应器1进水端与出水端之间设置反馈回路2，反馈回路2的一端与反应器1的进水端连通，反馈回路2的另一端与生物反应器的出水端连通，在反馈回路2上设有超声波辐照装置3和泵4，采用超声波辐照装置3对进入反馈回路2中的污泥进行超声波辐照；
步骤二、启动污水生物处理***，***原始污泥平均停留时间为SRT0；
步骤三、污水生物处理***处理过程中产生的污泥进入反馈回路2中，反馈回路2中污泥的浓度为2000～35000mg/L，超声波辐照装置3的超声波频率为20kHz～1MHz，其辐照强度为1～50W/cm2，反馈回路2中污泥接受超声波辐照的比例由泵4调节，其调节根据为：污泥体积与进水体积比为：0.00001～0.001∶1，污泥经反馈回路2进入超声波辐照装置3进行间歇式连续超声波辐照，两次超声波处理之间的间隔时间根据污水水力停留时间及所需减量率来确定；
步骤四、经超声波辐照装置3处理后的污泥经反馈回路2输入生物反应器1中进行再次处理，使***中没有减少的污泥返回生物反应器1中经反馈回路2再次经超声波辐照装置3进行再次辐照，反复循环，20～30天后***稳定运行，污泥得到有效减少。
具体实施方式二：结合图2描述本实施方式。本实施方式的步骤如下：
步骤一、将超声波辐照装置3设在污水生物处理***中的生物反应器1与沉淀池5之间的污泥回流管道6上；
步骤二、启动污水生物处理***，***原始污泥平均停留时间为SRT0；
步骤三、污水生物处理***处理过程中产生的污泥进入污泥回流管道6中，污泥回流管道6中污泥的浓度为2000～35000mg/L，污泥平均停留时间(SRT1)为原始停留时间(SRT0)的2倍以上，超声波辐照装置3的超声波频率为20kHz～1MHz，其辐照强度1～50W/cm2，污泥体积与进水体积比为：0.00001～0.001∶1，污泥经污泥回流管道6进入超声波辐照装置3进行间歇式连续超声波辐照，两次超声波处理之间的间隔时间根据污水水力停留时间及所需减量率来确定；
步骤四、经超声波辐照装置3处理后的污泥经污泥回流管道6输入生物反应器1中进行再次处理，使***中没有减少的污泥经污泥回流管道6再次进入超声波辐照装置3进行再次辐照，反复循环，20～30天后***稳定运行，污泥得到有效减少。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于采用SBR工艺处理某生活区的污水，污水水质为：化学需氧量为150～400mg/L，平均需氧量为285mg/L；悬浮固体为100～250mg/L，平均固体为180mg/L；含氮量为26～50mg/L，平均含氮量为40mg/L；氨氮含量为20～38mg/L，氨氮平均含量为29mg/L；磷含量为3～8mg/L，平均磷含量为4.5mg/L，采用具体实施方式一步骤三中污水生物处理***处理过程中产生的污泥，进入反馈回路2中的污泥浓度为12000mg/L，超声波辐照装置3的超声波频率为25kHz，辐照强度为1W/cm2，污泥体积与进水体积比为：0.0005∶1，超声波辐照装置3每隔8小时进行超声波辐照30min；步骤四、经超声波辐照装置3处理后的污泥经反馈回路2输入生物反应器1中进行再次处理，使***中没有减少的污泥反馈回路2再次进入超声波辐照装置3进行再次辐照，反复循环，超声波辐照装置3运行30天，出水水质达到国家2级排放标准，污泥减少58％。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二的不同点在于采用活性污泥法处理某生活区的污水，污水水质为：化学需氧量为150～400mg/L，平均需氧量为285mg/L；悬浮固体含量为100～250mg/L，平均含量为180mg/L；氮含量为26～50mg/L，平均含量为40mg/L；氨氮含量为20～38mg/L，平均含量为29mg/L；磷含量为3～8mg/L，平均含量为4.5mg/L；采用如具体实施方式二所述的在步骤一中的超声波辐照装置3设在污水生物处理***中的污泥回流管道6上进行辐照，步骤三中污泥体积与进水体积比为0.0005∶1；辐照方式为40kHz超声波，辐照强度为1W/cm2，每间隔24小时辐照15min，步骤四中运行1个月后，出水水质达到国家2级排放标准，污泥消减70％。其它步骤与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤三中污水生物处理***处理过程中产生的污泥，进入反馈回路2中的污泥浓度为5000mg/L。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式步骤三中超声波辐照装置3的超声波频率为0.5MHz，其辐照强度10W/cm2。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤三中污泥体积与进水体积比为0.0001∶1。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二的不同点在于步骤三中超声波辐照装置3每隔12小时辐照20min。其它步骤与具体实施方式二相同。
具体实施方式九：本实施方式与步骤三中污水生物处理***处理过程中产生的污泥，进入污泥回流管道6中的污泥浓度为15000mg/L。其它步骤与具体实施方式二相同。
具体实施方式十：本实施方式步骤三中超声波辐照装置3的超声波频率为0.5MHz，其辐照强度20W/cm2。其它步骤与具体实施方式一、二相同。
本发明通过在废水处理***中增加反馈回路2或直接利用现有污泥回流管道6的方法，将超声波辐照装置3设在反馈回路2或污泥回流管道6上，使得超声处理可以有机组合到废水处理体系中，***可以连续运行，不需要将污泥外排到外部的反应器上进行处理。
Claims (10)
1、采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于该方法的步骤如下：
步骤一、利用在污水生物处理***的生物反应器(1)的进水端与出水端之间设置反馈回路(2)，反馈回路(2)的一端与生物反应器(1)的进水端连通，反馈回路(2)的另一端与生物反应器(1)的出水端连通，在反馈回路(2)上设有超声波辐照装置(3)和泵(4)，采用超声波辐照装置(3)对进入反馈回路(2)中的污泥进行超声波辐照；
步骤二、启动污水生物处理***，***原始污泥平均停留时间为SRT0；
步骤三、污水生物处理***处理过程中产生的污泥进入反馈回路(2)中，反馈回路(2)中污泥的浓度为2000～35000mg/L，污泥平均停留时间SRT1为原始停留时间SRT0的2倍以上，超声波辐照装置(3)的超声波频率为20kHz～1MHz，其辐照强度1～50W/cm2，反馈回路(2)中污泥接受超声波辐照的比例由泵(4)调节，其调节根据为：污泥体积与进水体积比为：0.00001～0.001∶1，污泥经反馈回路(2)进入超声波辐照装置(3)进行间歇式连续超声波辐照，两次超声波处理之间的间隔时间根据污水水力停留时间及所需减量率来确定；
步骤四、经超声波辐照装置(3)处理后的污泥经反馈回路(2)输入生物反应器(1)中进行再次处理，使***中没有减少的污泥经反馈回路(2)再次经超声波辐照装置(3)进行再次辐照，反复循环，20～30天后***稳定运行，污泥得到有效减少。
2、根据权利要求1所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于采用SBR工艺处理某生活区的污水，污水水质为：化学需氧量为150～400mg/L，平均需氧量为285mg/L；悬浮固体为100～250mg/L，平均固体为180mg/L；含氮量为26～50mg/L，平均含氮量为40mg/L；氨氮含量为20～38mg/L，氨氮平均含量为29mg/L；磷含量为3～8mg/L，平均磷含量为4.5mg/L；采用具体实施方式一步骤三中污水生物处理***处理过程中产生的污泥，进入反馈回路(2)中的污泥浓度为12000mg/L，超声波辐照装置(3)的超声波频率为25kHz，辐照强度为1W/cm2，污泥体积与进水体积比为：0.0005∶1，超声波辐照装置(3)每隔8小时进行超声波辐照30min；步骤四、经超声波辐照装置(3)处理后的污泥经反馈回路(2)输入生物反应器(1)中进行再次处理，使***中没有减少的污泥经反馈回路(2)再次经超声波辐照装置(3)进行再次辐照，反复循环，超声波辐照装置(3)运行30天，出水水质达到国家2级排放标准，污泥减少58％。
3、根据权利要求1所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于步骤三中污水生物处理***处理过程中产生的污泥，进入反馈回路(2)中的污泥浓度为5000mg/L。
4、根据权利要求1所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于步骤三中超声波辐照装置(3)的超声波频率为0.5MHz，其辐照强度10W/cm2。
5、根据权利要求1所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于步骤三中污泥体积与进水体积比为0.0001∶1。
6、根据权利要求1所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于步骤四中超声波辐照装置(3)每隔12小时辐照20min。
7、采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于该方法的步骤如下：
步骤一、将超声波辐照装置(3)设在污水生物处理***中的生物反应器(1)与沉淀池(5)之间的污泥回流管道(6)上；
步骤二、启动污水生物处理***，***原始污泥平均停留时间为SRT0；
步骤三、污水生物处理***处理过程中产生的污泥进入污泥回流管道(6)中，污泥回流管道(6)中污泥的浓度为2000～35000mg/L，污泥平均停留时间SRT1为原始停留时间SRT0的2倍以上，超声波辐照装置(3)的超声波频率为20kHz～1MHz，其辐照强度1～50W/cm2，污泥体积与进水体积比为：0.00001～0.001∶1，污泥经污泥回流管道(6)进入超声波辐照装置(3)进行间歇式连续超声波辐照，两次超声波处理之间的间隔时间根据污水水力停留时间及所需减量率来确定；
步骤四、经超声波辐照装置(3)处理后的污泥经污泥回流管道(6)输入生物反应器(1)中进行再次处理，使***中没有减少的污泥经污泥回流管道(6)再次经超声波辐照装置(3)进行再次辐照，反复循环，20～30天后***稳定运行，污泥得到有效减少。
8、根据权利要求7所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于采用活性污泥法处理某生活区的污水，污水水质为：化学需氧量为150～400mg/L，平均需氧量为285mg/L；悬浮固体含量为100～250mg/L，平均含量为180mg/L；氮含量为26～50mg/L，平均含量为40mg/L；氨氮含量为20～38mg/L，平均含量为29mg/L；磷含量为3～8mg/L，平均含量为4.5mg/L；在步骤一中的超声波辐照装置(3)设在污水生物处理***中的污泥回流管道(6)上进行辐照，步骤三中污泥体积与进水体积比为0.0005∶1；辐照方式为40kHz超声波，辐照强度为1W/cm2，每间隔24小时辐照15min，步骤四中运行1个月后，出水水质达到国家2级排放标准，污泥消减70％。
9、根据权利要求7所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于步骤三中污水生物处理***处理过程中产生的污泥，进入污泥回流管道(6)中的污泥浓度为15000mg/L。
10、根据权利要求7所述的采用超声波在污水生物处理过程中减少污泥的方法，其特征在于步骤三中超声波辐照装置(3)的超声波频率为0.5MHz，其辐照强度20W/cm2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080820 |