專利名稱：超聲預(yù)處理-膜生物反應(yīng)器協(xié)同剩余污泥減量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污泥處理與處置領(lǐng)域，利用超聲預(yù)處理-膜生物反應(yīng)器協(xié)同的處理方 法進行剩余污泥減量。
背景技術(shù)：
目前世界上年產(chǎn)污泥量已達1.0X 108t，我國也已達到了 9. OX 106t。對于一個 污水處理廠而言，它的全部基建費用中，用于污泥處理的約占20% 50%，有的甚至高達 70%。堆肥處理、衛(wèi)生填埋、焚燒處理、水體消納和土地利用(排入江河湖海的方法)是我國 常用的剩余污泥處置方法。但這些處置方法不僅處理費用高且會帶來二次污染。剩余污泥 減量化技術(shù)，可以最大限度減少剩余污泥的產(chǎn)生量，從而減少剩余污泥最終處理處置費用。 因此研究剩余污泥減量化技術(shù)，有著非常顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。常用的污泥減量技術(shù)有化學(xué)法，物理法和生物法。物理法主要是利用超聲波技術(shù) 來減少污泥產(chǎn)量。超聲波通過交替的壓縮擴張產(chǎn)生空穴作用，以此壓碎細胞壁，釋放出細胞 中所含的成分和細胞質(zhì)，以便進一步降解。但超聲波在剩余污泥減量中主要應(yīng)用于對剩余 污泥的預(yù)處理。生物法主要是通過延長曝氣時間和污泥齡來促進細胞自溶，或者通過發(fā)展 原生動物捕食微生物細胞從而減少活性污泥量。因此采用超聲預(yù)處理-膜生物反應(yīng)器協(xié)同 進行剩余污泥減量，將污泥減量的物理作用與生物作用相結(jié)合，超聲預(yù)處理污泥后，釋放出 細胞內(nèi)物質(zhì)更有利于膜生物反應(yīng)器內(nèi)生物降解，從而達到剩余污泥減量的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是將污泥減量的物理作用和生物作用相結(jié)合，提出一種利用超聲預(yù)處 理-膜生物反應(yīng)器協(xié)同的處理方法進行剩余污泥減量。具體的工藝流程如下1、首先在超聲預(yù)處理單元超聲波通過交替的壓縮擴張產(chǎn)生空穴作用，打散污泥 絮體，壓碎細胞壁，釋放出細胞中所含的成分和細胞質(zhì)，以便于進一步生物降解；2、在膜生物反應(yīng)器(MBR)處理單元反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度高，污泥齡極長，可促進 污泥自身消化；反應(yīng)器內(nèi)的生物降解和膜濾等技術(shù)協(xié)同強化去除破碎后污泥釋放的有機 物，均可達到污泥減量的目的。同時MBR生物降解以及膜過濾的協(xié)同作用也保證了出水水 質(zhì)符合排放標(biāo)準或工業(yè)回用水水質(zhì)要求。本發(fā)明有效地利用了物理法和生物法協(xié)同的處理方法進行污泥減量，與其他污泥 減量方法相比，具有污泥減量效果好、無二次污染、能耗低及出水可以直接排放等優(yōu)點。附圖表說明

圖1為本發(fā)明的技術(shù)路線圖；圖2為本發(fā)明的超聲預(yù)處理工藝裝置圖；圖3為本發(fā)明的MBR工藝裝置圖；圖4為本發(fā)明的超聲破碎前后污泥絮體形狀圖。具體實施方案實施例一下面結(jié)合具體的實施方式來對本發(fā)明進行進一步的說明。試驗中所采用的污泥取自哈爾濱市文昌污水處理廠的濃縮池，污泥取回來后置于 冰箱，4°C下保存，使用前通過重力濃縮調(diào)節(jié)污泥含固率為2%，污泥成分為SS :20680mg/ L ；VSS :12430mg/L；pH :6.68。1、首先進行單獨超聲破解污泥的試驗研究，超聲聲能密度與作用時間對污泥絮體 的形狀以及污泥破解度有很大影響，隨著聲能密度和破解時間的增加，污泥絮體破碎程度 以及破解度也在逐漸的增大，在聲能密度0. 3 1. 5ff/mL范圍內(nèi)，經(jīng)過5 30min的超聲處 理，污泥的破解度由6. 36%升高至37. 82% ；超聲破解作用破壞了污泥顆粒上細菌的細胞 壁，使胞內(nèi)物質(zhì)由固相轉(zhuǎn)入液相，從而引起了總懸浮固體量的減少，在聲能密度1. 5W/mL，破 解時間30min時，TSS和VSS的減少率分別達到15. 89%和17. 45% ；污泥上清液中的T0C、 SCOD、NH3-N增加值隨著超聲聲能密度以及作用時間的增加而顯著增大。2、其次采用超聲與膜生物反應(yīng)器協(xié)同工藝進行剩余污泥減量的試驗，污泥破解 度、加入的污泥濃度以及生物反應(yīng)器的作用時間均是影響后續(xù)生物處理工藝中污泥減量效 果的重要因素。通過實驗研究，得出了該工藝的最優(yōu)運行參數(shù)超聲預(yù)處理階段，選用超聲 聲能密度為1. 2W/mL，破解30min(污泥破解度為30%左右)；后續(xù)生物處理階段膜生物反 應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度在3000mg/L左右，溶解氧濃度控制在5 6mg/L之間，向反應(yīng)器內(nèi)加入 破解污泥1100mg/L(由膜生物反應(yīng)器的有效容積換算得到)，反應(yīng)周期為他。3、隨著試驗的進行，反應(yīng)器內(nèi)活性污泥指數(shù)、MLVSS/MLSS值以及污泥耗氧呼吸速 率(OUR)都在逐漸升高，說明反應(yīng)器內(nèi)污泥的活性在不斷的增加。通過鏡檢發(fā)現(xiàn)，膜生物反 應(yīng)器內(nèi)的生物相非常豐富，在反應(yīng)器內(nèi)生長有大量的細菌、原生動物以及后生動物。其中原 生動物以鐘蟲、節(jié)肢蟲、累枝蟲和蓋纖蟲屬占絕對優(yōu)勢，后生動物以輪蟲和線蟲為主。4、整個工藝系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，出水的COD小于60mg/L、NH3-N小于4. 5mg/L、濁度小 于3NTU，出水水質(zhì)滿足污水排放標(biāo)準。5、本工藝能耗主要包括超聲設(shè)備破解剩余污泥耗能以及后續(xù)生物系統(tǒng)中鼓風(fēng)機 所產(chǎn)生的能耗，不同的污泥減量效果對應(yīng)著不同的能量消耗。通過分析計算以及試驗結(jié)果， 可以得出TSS減少率與加入的污泥破解度(反應(yīng)超聲破解能耗)、生物作用時間(反應(yīng)膜生 物反應(yīng)器能耗)以及能量消耗的數(shù)據(jù)如表1所示。表1 TSS減少率與能耗關(guān)系表
TSS減少率(％)加入汚泥破解度(％)生物作用時間(h)能耗(kWh)52020.43102030.48153040.8620305.50.9425■ 307.51.04 4、分析方法SC0D、COD、NH3-N, MLSS, MLVSS, TSS、VSS 的測定均采用標(biāo)準方法；pH 值采用酸度計測定；濁度采用便攜式濁度儀測定；TOC采用高精度總有機碳分析儀；生物相 采用顯微鏡直接觀察。
權(quán)利要求
1.超聲預(yù)處理-膜生物反應(yīng)器協(xié)同剩余污泥減量的工藝，其特征是主要包括如下步驟a、超聲預(yù)處理單元超聲波通過交替的壓縮擴張產(chǎn)生空穴作用，以此壓碎細胞壁，釋放 出細胞中所含的成分和細胞質(zhì)，有利于進一步生物降解；b、膜生物反應(yīng)器(MBR)單元反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度高，污泥齡長，可促進污泥自身消 化；同時污泥上清液中有機物可通過生物降解以及膜過濾的協(xié)同作用得到去除，從而達到 污泥減量的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲預(yù)處理單元，其特征是針對超聲聲能密度與作用時間均 對污泥絮體的形狀以及污泥破解度有很大影響的特點，通過單獨超聲破解污泥試驗選定最 佳參數(shù)。超聲破解作用破壞了污泥顆粒上細菌的細胞壁，使胞內(nèi)物質(zhì)由固相轉(zhuǎn)入液相，從而 引起了總懸浮固體量的減少，同時污泥上清液中的TOC、SCOD、NH3-N濃度增加，有利于后續(xù) MBR生物降解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜生物反應(yīng)器(MBR)處理單元，其特征是以超聲預(yù)處理后的 污泥為處理對象，利用反應(yīng)器內(nèi)的生物降解和膜過濾等技術(shù)協(xié)同強化去除破碎后污泥釋放 的有機物；同時由于膜生物反應(yīng)器(MBR)內(nèi)污泥濃度高，污泥齡長，可促進污泥自身消化， 從而達到污泥減量的目的。MBR處理效果穩(wěn)定也保證了出水水質(zhì)符合排放標(biāo)準或工業(yè)回用 水水質(zhì)要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲預(yù)處理單元，其特征在于隨著聲能密度和破解時間的增 加，污泥絮體破碎程度以及破解度也在逐漸的增大，在聲能密度0. 3 1. 5ff/mL范圍內(nèi)，經(jīng) 過5 30min的超聲處理，污泥的破解度由6. 36%升高至37. 82%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲預(yù)處理單元，其特征是污泥破解度、加入的污泥濃度以 及生物反應(yīng)器的作用時間均是影響后續(xù)生物處理工藝中污泥減量效果的重要因素。超聲預(yù) 處理階段最優(yōu)運行參數(shù)為超聲聲能密度為1. 2W/mL，破解30min(污泥破解度為30%左右)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜生物反應(yīng)器單元，膜生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度在3000mg/ L左右，溶解氧濃度控制在5 6mg/L之間，向反應(yīng)器內(nèi)加入破解污泥1100mg/L(由膜生物 反應(yīng)器的有效容積換算得到)，反應(yīng)周期為6h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜生物反應(yīng)器單元，膜生物反應(yīng)器型式可以是一體式或分離 式，也可以是通過投加彈性立體填料以及懸浮性填料形成的復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜生物反應(yīng)器單元，膜組件可以是微濾膜，也可以是超濾膜， 可以是無機膜或有機膜，組件形式可以是中空纖維、平板或管式。
全文摘要
本發(fā)明屬于污泥處理與處置領(lǐng)域，涉及一種將物理法與生物技術(shù)有效結(jié)合起來作為污泥減量方法的工藝，具體步驟為(1)超聲預(yù)處理單元通過超聲波產(chǎn)生的空穴作用，壓碎細胞壁，釋放出細胞中所含的成分和細胞質(zhì)，以利于進一步的生物降解；(2)膜生物反應(yīng)器單元在膜生物反應(yīng)器中利用污泥自身消化以及生物降解和膜濾等技術(shù)協(xié)同強化去除破碎后污泥釋放的有機物，以達到污泥減量的目的；同時保證出水水質(zhì)符合排放標(biāo)準或工業(yè)回用水水質(zhì)要求。該種工藝具有污泥減量效果好、無二次污染、能耗低及出水可以直接排放等優(yōu)點。
文檔編號C02F9/14GK102092893SQ20101057239
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者吳運松, 封莉, 張立秋, 王麗平, 王鵬, 蔣文博 申請人:北京林業(yè)大學(xué)