CN108101332A - 一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合超声臭氧复合污泥减量方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法及其设备，属于剩余污泥处理技术领域；所述方法包括以下步骤：1)将卡鲁赛尔氧化沟的剩余污泥与臭氧混合获得气液混合物；所述臭氧的量为0.01～0.1gO₃/gTSS；2)所述气液混合物在超声处理下进行增压污泥减量获得减量化混合液；所述超声频率为50～100KHz，所述超声的声能密度为0.2～0.3w/ml；3)将所述减量化混合液进行磷回收获得磷回收料液，固液分离所述磷回收料液得到的上清液，将所述上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟。本发明提供的方法操作简单、成本低、无二次污染。

Description

一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合超声臭氧复合污泥减量方法及其 设备

技术领域

本发明属于剩余污泥处理技术领域，具体涉及一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法及其设备。

背景技术

活性污泥法是一种污水处理方法，由于该方法成本较低，出水水质好，适用范围广，已经成为当前污水处理厂使用的主要工艺。卡鲁赛尔氧化沟作为活性污泥污水处理技术的主要实施工艺的一种，因脱氮能力强，污泥产率系数低、占地面积小等原因，而被国内外污水处理厂广泛选用。卡鲁赛尔氧化沟工艺构筑物主要包括格栅、厌氧区、氧化沟、二沉池等，具有较高的COD、氨氮的去除效率，是目前技术较为成熟的污水处理工艺。

卡鲁赛尔氧化沟工艺处理废水的过程中会产生大量的剩余污泥。由于剩余污泥的组成成分十分复杂，含水率高，含有致病菌和重金属等污染物，一旦处置失当则会造成二次污染风险。近年来，我国加强了污水处理设施的建设，污水处理能力逐渐增强，由此产生的污泥量也同步增加。目前，剩余污泥的常规处理方法是首先通过浓缩脱水、污泥消化等措施，减少其体积和含水量，再经过卫生填埋、焚烧、土地利用等方式对其进行最终处置。浓缩脱水仅仅是污泥的体积减少，并没有真正实现污泥的削减；污泥消化能够实现剩余污泥的减量，同时回收一部分甲烷，但是其占地面积大，其工艺较为复杂，一般用于大型污水处理厂，同时污泥消化回收甲烷受天气、工艺运行情况等条件限制，甲烷的回收过程稳定性较差，实现稳定运行难度较大；污泥填埋技术占用大量土地资源，并且由于剩余污泥量大且其中含有病原体和重金属等有害物质，有非常高的二次污染风险；焚烧工艺需要先实现污泥干化，消耗大量的能源，并且污泥焚烧技术有可能产生飞灰、SO₂等二次污染；污泥生物处理土地利用技术主要是利用蚯蚓等生物实现污泥的减量化，但其占地面积大，并且污泥中重金属、有毒、有害物质的有可能泄露，造成二次污染。

传统的剩余污泥减量方法存在各种弊端，在目前剩余污泥量不断增加的形势下，如何简单、成本低、无二次污染的处理剩余污泥成为剩余污泥处理技术领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低、无二次污染的与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法，包括以下步骤：1)将卡鲁赛尔氧化沟的剩余污泥与臭氧混合获得气液混合物；所述臭氧的量为0.01～0.1gO₃/gTSS；2)所述气液混合物在超声处理下进行增压污泥减量，获得减量化混合液；所述超声处理的频率为50～100KHz，所述超声处理的声能密度为0.2～0.3w/ml；3)将所述减量化混合液进行磷回收，获得磷回收料液，固液分离所述磷回收料液得到的上清液，将所述上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟。

优选的，步骤2)中所述增压污泥减量过程的压力为0.05～0.08Mpa，增压污泥减量过程的时间为45～60min。

优选的，所述增压污泥减量过程中料液的pH值为6～8。

优选的，所述磷回收为：向所述减量化混合液中添加碱化剂和磷回收剂。

优选的，磷回收的时间为20～30min。

优选的，所述上清液的20～25％体积回流到预缺氧区；50～60％体积回流到好氧区；15～30％体积回流到氧化沟缺氧区。

本发明还提供了上述方法使用的设备，包括卡鲁赛尔氧化沟体系，还包括与所述卡鲁赛尔氧化沟体系剩余污泥出料口顺次连接的剩余污泥泵、超声臭氧复合反应器、磷回收反应器和磷回收分离器；所述设备还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器的臭氧化气体出口通过管线与所述剩余污泥泵的入口连接；所述超声臭氧复合反应器内设置超声波发生器、所述超声臭氧复合反应器外设置内循环泵和内循环泵射流器；所述磷回收分离器上清液的出口通过管线与所述卡鲁赛尔氧化沟体系连接。

优选的，所述超声臭氧复合反应器采用密闭圆柱形反应器，所述超声臭氧复合反应器的入口通过管线与剩余污泥泵的出口连接。

优选的，所述臭氧发生器的臭氧出口通过管线分别与所述内循环泵射流器的入口和所述剩余污泥泵的入料口连接。

优选的，所述超声臭氧复合反应器的高度直径之比为1:1～1:0.6。

优选的，所述的超声臭氧复合反应器内部设置若干个负载MnO的不锈钢筛网，所述不锈钢筛网的孔径为100～120目，当不锈钢筛网为多个时，相邻不锈钢筛网的垂直间距为200～300mm。

优选的，所述超声波发生器包括多个杆式超声波发生器，所述杆式超声波发生器横纵交错设置在超声臭氧复合反应器中，垂直方向设置的超声波杆数与水平方向设置的超声波杆数比为2:(0.8～1.2)。

本发明的有益效果：本发明提供的与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法，操作简单，在污泥减量过程中，采用高效臭氧水化和超声联合裂解的方式，提高臭氧的利用率，强化污泥的溶胞效果，实现活性污泥的高效减量，降低污泥减量过程的经济成本，提高减量技术的经济适用性；同时针对污泥减量后的有机物、氮、磷含量高的减量化混合液，采用磷回收和分线回流的方式，回收减量化混合液中的磷，并将含氮和有机物的上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟，实现上清液的脱氮除磷。本发明所述方法与常规的污泥减量技术相比具有工艺控制简单，占地面积小，充分结合现有的水处理工程，对现有的污水处理***影响较小，不存在二次污染的风险等优势，对中、小型污水处理厂，以及现有污水厂污泥处理***的改造有着显著的优势。

附图说明

图1为本发明提供的与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法，包括以下步骤：1)将卡鲁赛尔氧化沟的剩余污泥与臭氧混合获得气液混合物；所述臭氧的量为0.01～0.1gO₃/gTSS；2)所述气液混合物在超声处理下进行增压污泥减量获得减量化混合液；所述超声频率为50～100KHz，所述超声的声能密度为0.2～0.3w/ml；3)将所述减量化混合液进行磷回收获得磷回收料液，固液分离所述磷回收料液得到的上清液，将所述上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟。

在本发明中所述卡鲁赛尔氧化沟的剩余污泥为本领域常规的卡鲁赛尔氧化沟污水处理后的剩余污泥，所述剩余污泥中包括微生物、微生物自身氧化残余物、附在活性污泥表面上尚未降解或难以降解的有机物和无机物四部分组成，以活体微生物为主要的组成部分。本发明将所述卡鲁赛尔氧化沟的剩余污泥与臭氧混合获得气液混合物。在本发明中，所述气液混合物中臭氧的量为0.01～0.1gO₃/gTSS，优选的为0.04～0.08gO₃/gTSS；所述臭氧优选的由臭氧发生器制备，所述臭氧优选的以臭氧化气体的形式存在，所述臭氧化气体中臭氧浓度优选的为20～50mg/L，更优选的为30～40mg/L。

在本发明中所述污泥混合液进料投加点采用泵前投加的方式进行臭氧的投加，采用开式叶轮离心泵，利用离心泵运行时泵前形成的负压将臭氧化气体吸入到进料管线内，剩余污泥与臭氧混合的负压真空度优选的为0.1～0.25Mpa，更优选的为0.15～0.2Mpa；所述混合过程中臭氧压力为0.05～0.1Mpa，更优选的为0.7～0.9Mpa；所述臭氧与管路中的剩余污泥流量比优选的为1～2:1。

本发明在获得气液混合物后，将所述气液混合物进入增压污泥减量化反应器，在超声处理下进行增压污泥减量获得减量化混合液。在本发明中，所述增压污泥减量过程的压力优选的为0.05～0.08Mpa，更优选的为0.06～0.07Mpa；所述增压污泥减量过程中料液的pH值优选的为6～8，更优选的为7；所述增压污泥减量过程的时间优选的为45～60min，更优选的为50～55min。

在本发明中，所述增压污泥减量是在超声处理环境下进行；所述超声频率为50～100KHz，优选的为60～90KHz，更优选的为70～80KHz；所述超声的声能密度为0.2～0.3w/ml，优选的为0.24～0.26w/ml。

在本发明中，优选的在所述气液混合物中进一步投加臭氧；所述臭氧与气液混合物的流量比优选的为2～5:1，更优选的为3～4:1。在本发明中所述气液混合物在增压污泥减量过程中的流速优选的为8～10m/s，所述气液混合物能够呈螺旋上流，增加臭氧气体与气液混合物的接触时间，提高减量化效率。在本发明中，所述增压污泥减量过程中，臭氧和超声波同时反应，一方面利用超声波的超空化效应促进污泥絮体的解体，另一方面利用超声波强化臭氧的分散，并催化臭氧生成羟基自由基，促进臭氧对于污泥的减量化效率的提升，实现剩余污泥的超声臭氧复合减量。

本发明在获得减量化混合液后，将所述减量化混合液进行磷回收获得磷回收料液。本发明所述磷回收过程中向中添加碱化剂和磷回收剂；所述碱化剂优选的为NaOH，所述碱化剂的作用为调节减量化混合液的pH值至7.5～8.5；所述碱化剂的添加量以能够实现调节pH至7.5～8.5为准。所述磷回收剂为MgCl₂，所述磷回收剂的用量根据上清液中的P含量的多少进行调节，优选的控制所述磷回收剂中的Mg与减量化混合液中的P的含量比1:1～2:1。在本发明中所述磷回收过程的时间优选的为20～30min。

本发明获得磷回收料液后，固液分离所述磷回收料液得到的上清液，将所述上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟。在本发明中，所述上清液具有高COD、高氨氮、高磷的污染特征，其中COD、氨氮、磷浓度为3000～6000mg/L，600～800mg/L，80～150mg/L，所述上清液中的COD主要以减量化过程中溶出的细胞质为主，具有很好的生物降解性，可作为反硝化过程中的优先电子供体。在本发明中，所述固液分离的方法优选的为静置沉淀；所述静置沉淀的时间优选的为2～4h；所述静置沉淀后，固相为回收的磷，分离到的上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟完成污泥减量。

在本发明中，结合上清液中的污染物性质以及卡鲁赛尔氧化沟中预厌氧反硝化、好氧反应和缺氧反应等过程相结合，将上清液中的COD、氨氮分别回流到氧化沟中的不同高效反应区中，将减量化过程与卡鲁赛尔氧化沟水处理过程耦合实现上清液的脱氮除磷。

在本发明具体的实施过程中，所述上清液的20～25％体积回流到预缺氧区；停留时间优选的为8～12h，然后进入缺氧区。所述缺氧区DO优选的控制为0.05～0.1mg/L，BOD：NO_x优选的为3～5:1，碱度优选的为150～200mg/L(以CaCO₃计)，停留时间优选的为3～4h，污泥负荷优选的控制为0.05～0.07kgNO₃/kgMLSS.d。

本发明中上清液的50～60％体积回流到好氧区，所述上清液在好氧区的停留时间优选的为30～40h，好氧区的污泥负荷优选的控制为0.05～0.12kgBOD/kgMLSS.d，好氧区内的料液浓度优选的为3.5～4.0kgVSS/L，DO优选的为2～3mg/L，pH优选的为6～8。

在本发明中上清液15～30％体积回流到氧化沟缺氧区，所述上清液在缺氧区的停留时间优选的为16～20h，所述缺氧区的DO优选的控制为0.1～0.3mg/L，所述缺氧区的碱度优选的为100～150mg/L(以CaCO₃计)，所述缺氧区的BOD：NO为BOD：NO_x优选的为2～3:1；所述缺氧区的污泥负荷优选的为0.02～0.03kgNO₃/kgMLSS.d。

本发明还提供了上述方法使用的设备，设备结构如图1所示，包括卡鲁赛尔氧化沟体系，还包括与所述卡鲁赛尔氧化沟体系出料顺次连接的剩余污泥泵5、超声臭氧复合反应器7、磷回收反应器10和磷回收分离器13；所述超声臭氧复合反应器内设置超声波发生器20；所述设备还包括臭氧发生器6，所述臭氧发生器的臭氧出口通过管线与所述剩余污泥泵5的入口连接；所述磷回收分离器13上清液的出口通过管线与所述卡鲁赛尔氧化沟体系连接。

在本发明中，所述卡鲁赛尔氧化沟体系采用本领域常规的卡鲁赛尔氧化沟体系即可，无其他特殊要求；在本发明具体实施过程中所述卡鲁赛尔氧化沟体系包括顺次连接的包括进水口、预厌氧区1、格栅、推流式表面曝气器17、氧化沟2、二沉池3和回流污泥管线4；所述氧化沟2又包括好氧区18、缺氧区19。本发明所述卡鲁赛尔氧化沟作为一种推流式反应器，一般情况下进入污水厂的污水首先进入预厌氧区1，然后进入好氧区18，卡鲁赛尔氧化沟好氧区18中一般设置有表面曝气设备，形成好氧区，随着污水在氧化沟流动过，微生物的不断代谢消耗溶氧，导致氧化沟后端会形成缺氧区19，有机污染物在氧化沟好氧区、缺氧区域不断被降解，氨氮在好氧区硝化生成硝酸盐，在缺氧区反硝化生成氮气逸出，从而实现总氮的去除。

本发明所述的设备在卡鲁赛尔氧化沟体系的二沉池3出口分别与所述的剩余污泥泵5的入口和回流污泥管线4入口连接；所述污泥回流管线4的出口与所述卡鲁赛尔氧化沟体系的预厌氧区1连接。在本发明中所述剩余污泥泵5的出口与超声臭氧复合反应器7相连；本发明中所述剩余污泥泵的作用是将剩余污泥与臭氧混合后泵入超声臭氧复合反应器；所述剩余污泥泵优选的采用离心泵，更优选的采用开式叶轮离心泵，所述开式叶轮离心泵的工作比速优选的为150～300。所示剩余污泥泵还用于臭氧投加，利用离心泵运行时泵前形成的负压将臭氧化气体吸入到进料管线内，臭氧化气体和污泥混合液充分混合后，泵入超声臭氧复合反应器7。

在本发明中，所述设备还包括超声臭氧复合反应器7，所述超声臭氧复合反应器7的入口与剩余污泥泵5的出口连接；超声臭氧复合反应器7外还设置有内循环泵8和内循环射流器9；所述内循环泵将超声臭氧复合反应器7内上部的液体抽出来，并将液体泵入内循环泵射流器9，内循环泵射流器9的作用为将臭氧与臭氧复合反应器7内抽出来的液体混合后，再进入超声臭氧复合反应器7下部。在本发明中所述超声臭氧复合反应器7中设置超声波发生器20；所述超声波发生器20优选的为若干杆式超声波发生器，所述杆式超声波发生器优选的横纵交错设置在超声臭氧复合反应器中，在本发明中垂直方向设置的超声波杆数与水平方向设置的超声波杆数比优选的为2:0.8～1.2，更优选的为2:1；在本发明中所述超声波发生器20的作用为提供超声波环境，在超声臭氧复合反应器7内臭氧化气体和超声波同时反应，一方面利用超声波的超空化效应促进污泥絮体的解体，另一方面利用超声波强化臭氧的分散，并催化臭氧生成羟基自由基，促进臭氧对于污泥的减量化效率的提升，实现剩余污泥超声臭氧复合减量。

本发明中所述超声臭氧复合反应器7的高度直径之比优选的为1:1～1:0.6；所述的超声臭氧复合反应器7内部优选的设置若干个负载MnO的不锈钢筛网；所述不锈钢筛网的具体个数根据超声臭氧复合反应器7的高度和大小决定；所述不锈钢筛网的位置优选的设置在超声臭氧复合反应器7的底部以上0.3m～0.5m至顶部以下0.3～0.5m的之间。本发明中所述不锈钢筛网的孔径优选的为100～120目，所述超声臭氧复合反应器7中筛网的间距为200～300mm。本发明中所述不锈钢筛网表面负载的MnO能够催化臭氧生成羟基自由基，促进臭氧对于污泥减量反应的进行，同时不锈钢筛网能进一步分散臭氧气体，使之成为小的气泡，促进臭氧向液相中传质。

在本发明中，所述设备还包括臭氧发生器6，所述臭氧发生器6的臭氧出口通过管线与所述剩余污泥泵5的入口连接；所述臭氧发生器6的作用为制备产生臭氧化气体；在本发明中，所述臭氧发生器6的出口优选的通过管线还与超声臭氧复合反应器中的循环泵射流器9的入口连接；臭氧通过所述内循环泵射流器9与进入超声臭氧复合反应器内的气液混合物混合，实现臭氧的二次投加。

在本发明中，所述的设备还包括磷回收反应器10，本发明对所述的磷回收反应器10没有特殊要求采用本领域常规的反应器即可；所述磷回收反应器10的入口通过管线与超声臭氧复合反应器7出口相连，所述磷回收反应器10的出口通过管线与磷回收分离器13相连。在本发明中所述磷回收反应器10通过管线与碱化剂加药器11和磷回收剂加药器12连接，所述碱化剂加药器11和磷回收剂加药器12的出口分别与磷回收反应器10的药物入口连通；所述碱化剂加药器11和磷回收剂加药器12的入口设置在碱化剂加药器和磷回收剂加药器上，仅为添加碱化剂和磷回收剂所用，不与其他管线连通。

本发明所述的设备还包括磷回收分离器13，所述磷回收分离器13的入口与磷回收反应器10的出口连接；所述磷回收分离器13的上清液出口设置在磷回收器靠近回流管线一端的侧壁上；所述上清液出口通过管线分别与卡鲁赛尔氧化沟体系中的预厌氧区1和氧化沟18中的好氧区18和缺氧区19相连。在本发明中所述磷回收分离器13的作用是固液分离，将上述磷回收反应器中的料液，分离回收到的固体磷，通过管线将上清液分别回流至卡鲁赛尔氧化沟体系中的预厌氧区和氧化沟18中的好氧区18和缺氧区19。

结合本发明所述的设备，本发明所述的与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法流程如图1所示，运行期间，二沉池3分离污泥一部分作为回流污泥通过污泥回流管线4回流进入到预厌氧区1，与污水在预缺氧区1中混合。剩余污泥首先从二沉池3通过回流污泥泵5进入超声臭氧复合反应器7，超声臭氧复合反应器7外设有内循环泵8，内循环泵后通过内循环泵射流器9进一步投加臭氧，确保臭氧投加满足设计要求，实现污泥减量化。完成剩余污泥的主体减量后，减量化混合液进入磷回收反应器10，在磷回收反应器10中经过碱化剂加药器11和磷回收剂加药器12投加碱化剂和磷回收剂进行磷回收后，料液进入磷回收分离器13，回收的磷作为磷肥可用于资源综合利用，磷回收后的高COD、高氨氮上清液分别通过管线14、15、16进入氧化沟预厌氧区1、好氧区18和缺氧区19，完成整个污泥减量过程。

下面结合实施例对本发明提供的一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法及其设备进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

针对某小型污水处理厂的剩余污泥减量化过程，由二沉池外排的剩余污泥首先进入超声复合臭氧反应器，启动臭氧发生器，进行超声复合臭氧溶胞减量处理，臭氧浓度为20mg/L，臭氧投加量为0.01gO3/g TSS，臭氧压力为0.05Mpa。污泥混合液进料投加点采用泵前投加的方式进行臭氧的投加，控制泵前真空度为0.1Mpa，反应器内循环臭氧投加点采用射流器投加方式进行，臭氧气与管路中的混合液流量比为1:1。

臭氧化污泥减量化反应器采用密闭圆柱形反应器，设置负载MnO的不锈钢筛网，筛网孔径100目，反应器中筛网间距200mm。反应罐中的气压为0.05Mpa，pH值为6为宜，控制混合液停留时间45min，臭氧的混合液采用切线进入，混合液流速8m/s。反应器中设置超声波发生器，交错布置的声场的分布，垂直和水平方向的超声波杆数的比例为2:1。超声频率选为50KHz，声能密度为0.2w/ml，通过本发明所述的臭氧-超声联合的污泥减量化过程，污泥减量化率达到60％(以MLVSS计)。

超声臭氧复合处理后的减量化污泥混合液与卡鲁赛尔氧化沟处理工艺进行耦合，减量化混合液进入磷回收器，通过加入碱化剂和除磷剂实现磷肥的回收，所述碱化剂为NaOH，通过控制NaOH加量调节其pH至7.，所述除磷剂为MgCl，控制Mg：P的比例为：1:1控制上清液在磷回收器中的反应器时间为20min，反应后混合液进入沉淀器，沉淀时间为2h。沉淀器中沉淀后实现磷肥沉淀回收。沉淀后的上清液回收到卡鲁赛尔氧化沟。上清液采用分线测流的方式进行回流，20％回流到预缺氧区，停留时间8h，控制缺氧区DO为0.05mg/L，碱度碱度150mg/L(以CaCO3计)，停留时间3h，污泥负荷0.05kgNO₃/kgMLSS.d；50％回流到好氧区，停留时间10h，DO为2mg/L，pH为6，污泥负荷0.05kgBOD/kgMLSS.d；30％回流到氧化沟缺氧区，停留时间20h，控制缺氧区DO为0.3mg/L，污泥负荷0.02kgNO₃/kgMLSS.d。碱度100mg/L(以CaCO3计)。

在实施过程中，污泥减量化效率达到60％(以MLVSS计)，同时减量化过程中释放的COD、氨氮、磷在水处理处理过程中有效去除，去除率分别达到85％、90％和92％。

实施例2

针对某每天50000吨处理规模的污水处理厂的剩余污泥减量化过程，二沉池外排的剩余污泥首先进入超声复合臭氧反应器，启动臭氧发生器，进行超声复合臭氧溶胞减量处理。

污泥混合液进料投加点采用泵前投加的方式，并且采用反应器内循环的工艺通过回流过程确保臭氧投加量达到0.1gO3/g TSS。臭氧发生器产生的臭氧浓度为50mg/L，臭氧压力为0.1Mpa，泵前真空度为0.1Mpa，臭氧气与管路中的混合液流量比为1:1。

臭氧化污泥减量化反应器采用密闭圆柱形反应器，设置负载MnO的不锈钢筛网，筛网孔径120目，反应器中筛网间距200mm。反应罐中的气压为0.1Mpa，pH值为8，控制混合液停留时间60min，臭氧的混合液采用切线进入，混合液流速8m/s。反应器中设置超声波发生器，交错布置的声场的分布，垂直和水平方向的超声波杆数的比例为2:1。超声频率选为100KHz，声能密度为0.3w/ml，通过本发明所述的臭氧-超声联合的污泥减量化过程，污泥减量化率达到90％(以MLVSS计)。

超声臭氧复合处理后的减量化污泥混合液与卡鲁赛尔氧化沟处理工艺进行耦合，减量化混合液进入磷回收器，通过加入碱化剂和除磷剂实现磷肥的回收，所述碱化剂为NaOH，通过控制NaOH加量调节其pH至8.5，所述除磷剂为MgCl，控制Mg：P的比例为：2:1控制上清液在磷回收器中的反应器时间为30min，反应后混合液进入沉淀器，沉淀时间为4h。沉淀器中沉淀后实现磷肥沉淀回收。沉淀后的上清液回收到卡鲁赛尔氧化沟。

上清液采用分线测流的方式进行回流，25％回流到预缺氧区，停留时间12h，控制缺氧区DO为0.1mg/L，碱度碱度200mg/L(以CaCO3计)，停留时间4h，污泥负荷0.07kgNO₃/kgMLSS.d；60％回流到好氧区，停留时间40h，DO为3mg/L，pH为7，污泥负荷0.12kgBOD/kgMLSS.d；15％回流到氧化沟缺氧区，停留时间16h，控制缺氧区DO为0.1mg/L，污泥负荷0.03kgNO₃/kgMLSS.d，碱度100mg/L(以CaCO3计)。

在实施过程中，污泥减量化效率达到90％(以MLVSS计)，同时减量化过程中释放的COD、氨氮、磷在水处理处理过程中有效去除，去除率分别达到90％、95％和95％。

实施例3

针对某每天80000吨处理规模的污水处理厂的剩余污泥减量化过程，二沉池外排的剩余污泥首先进入超声复合臭氧反应器，启动臭氧发生器，进行超声复合臭氧溶胞减量处理。

污泥混合液进料投加点采用泵前投加的方式，并且采用反应器内循环的工艺通过回流过程确保臭氧投加量达到0.05gO3/g TSS。臭氧发生器产生的臭氧浓度为30mg/L，臭氧压力为0.05Mpa，泵前真空度为0.2Mpa，臭氧气与管路中的混合液流量比为1.5:1。

臭氧化污泥减量化反应器采用密闭圆柱形反应器，设置负载MnO的不锈钢筛网，筛网孔径110目，反应器中筛网间距240mm。反应罐中的气压为0.06Mpa，pH值为7，控制混合液停留时间50min，臭氧的混合液采用切线进入，混合液流速9m/s。反应器中设置超声波发生器，交错布置的声场的分布，垂直和水平方向的超声波杆数的比例为2:1。超声频率选为60KHz，声能密度为0.25w/ml，通过本发明所述的臭氧-超声联合的污泥减量化过程，污泥减量化率达到80％(以MLVSS计)。

超声臭氧复合处理后的减量化污泥混合液与卡鲁赛尔氧化沟处理工艺进行耦合，减量化混合液进入磷回收器，通过加入碱化剂和除磷剂实现磷肥的回收，所述碱化剂为NaOH，通过控制NaOH加量调节其pH至8.0，所述除磷剂为MgCl，控制Mg：P的比例为：1.5:1控制上清液在磷回收器中的反应器时间为25min，反应后混合液进入沉淀器，沉淀时间为2.5h。沉淀器中沉淀后实现磷肥沉淀回收。沉淀后的上清液回收到卡鲁赛尔氧化沟。

上清液采用分线测流的方式进行回流，23％回流到预缺氧区，停留时间12h，控制缺氧区DO为0.07mg/L，碱度碱度200mg/L(以CaCO3计)，停留时间4h，污泥负荷0.06kgNO₃/kgMLSS.d；55％回流到好氧区，停留时间50h，DO为3mg/L，污泥负荷0.08kgBOD/kgMLSS.d，pH为7；22％回流到氧化沟缺氧区，停留时间18h，控制缺氧区DO为0.1mg/L，污泥负荷0.025kgNO₃/kgMLSS.d，碱度100mg/L(以CaCO3计)。

在实施过程中，污泥减量化效率达到80％(以MLVSS计)，同时减量化过程中释放的COD、氨氮、磷在水处理处理过程中有效去除，去除率分别达到86％、93％和90％。

由上述实施例可知，本发明提供的与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法，以臭氧污泥减量化为基础，结合超声处理，作用于剩余污泥中细胞的破壁，提高剩余活性污泥中微生物的溶胞减量效率，同时抑制其参与有机物的氧化过程，降低臭氧和超声的投加量，从而降低污泥减量化能耗成本；针对污泥减量过程中的高含有机物、氮、磷的减量化混合液，采用磷回收和分线回流的方式，上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟实现上清液的脱氮除磷，不存在二次污染的风险。

本发明提供的方法和设备在实现剩余污泥减量的同时，还能够起到对原位污水处理***处理效率促进的作用。对原有的污水处理***影响较小，对中、小型污水处理厂，以及现有污水厂污泥处理***的改造有着显著的优势。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种与卡鲁赛尔氧化沟耦合的超声臭氧复合污泥减量方法，包括以下步骤：

1)将卡鲁赛尔氧化沟的剩余污泥与臭氧混合获得气液混合物；所述臭氧的量为0.01～0.1gO₃/gTSS；

2)所述气液混合物在超声处理下进行增压污泥减量，获得减量化混合液；所述超声处理的频率为50～100KHz，所述超声处理的声能密度为0.2～0.3w/ml；

3)将所述减量化混合液进行磷回收，获得磷回收料液，固液分离所述磷回收料液得到的上清液，将所述上清液回流至卡鲁赛尔氧化沟。

2.根据权利要求1所述的污泥减量方法，其特征在于，步骤2)中所述增压污泥减量的压力为0.05～0.08Mpa，增压污泥减量的时间为45～60min。

3.根据权利要求1或2所述的污泥减量方法，其特征在于，所述增压污泥减量中料液的pH值为6～8。

4.根据权利要求1所述的污泥减量方法，其特征在于，所述磷回收为：向所述减量化混合液中添加碱化剂和磷回收剂。

5.根据权利要求1或4所述的污泥减量方法，其特征在于，磷回收的时间为20～30min。

6.根据权利要求1所述的污泥减量方法，其特征在于，所述上清液的20～25％体积回流到预缺氧区；50～60％体积回流到好氧区；15～30％体积回流到氧化沟缺氧区。

7.权利要求1～6任意一项所述污泥减量方法使用的设备，包括卡鲁赛尔氧化沟体系，其特征在于，还包括与所述卡鲁赛尔氧化沟体系剩余污泥出料口顺次连接的剩余污泥泵、超声臭氧复合反应器、磷回收反应器和磷回收分离器；

所述设备还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器的臭氧出口通过管线与所述剩余污泥泵的入口连接；

所述超声臭氧复合反应器设置超声波发生器，并通过管线与内循环泵和内循环泵射流器连接；

所述磷回收分离器上清液的出口通过管线与所述卡鲁赛尔氧化沟体系连接。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述超声臭氧复合反应器采用密闭圆柱形反应器，所述超声臭氧复合反应器的入料口通过管线与剩余污泥泵的出口连接。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述臭氧发生器的臭氧出口通过管线分别与所述内循环泵射流器的入口和所述剩余污泥泵的入口连接，所述超声臭氧复合反应器的高度直径之比为1:1～1:0.6。

10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述的超声臭氧复合反应器内部设置若干个负载MnO的不锈钢筛网，所述不锈钢筛网的孔径为100～120目，当不锈钢筛网为多个时，相邻不锈钢筛网的垂直间距为200～300mm。

11.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述超声波发生器包括多个杆式超声波发生器，所述杆式超声波发生器横纵交错设置在超声臭氧复合反应器中，垂直方向设置的超声波杆数与水平方向设置的超声波杆数比为2:(0.8～1.2)。