專利名稱：利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
氮磷導(dǎo)致的水體富營(yíng)養(yǎng)化問題日益突出，迫使國(guó)家對(duì)氮磷的排放標(biāo)準(zhǔn)要求越來越嚴(yán)格。在污水生物處理過程中，有機(jī)碳源是污水生物脫氮除磷的控制性因素。我國(guó)城市污水中碳源含量相對(duì)較低，污水處理廠一般需要投加甲醇、乙酸、乙酸鈉等外碳源以實(shí)現(xiàn)氮磷的達(dá)標(biāo)排放，增加了污水處理成本。生物污泥水解酸化獲取脫氮除磷碳源是公認(rèn)的較為可行的工藝。但污泥水解耗時(shí)較長(zhǎng)，一般需要15d-30d(即15-30天)的停留時(shí)間，溶解性有機(jī)物的產(chǎn)率相對(duì)較低，并且污泥水解過程中釋放的氨氮和磷酸鹽可能會(huì)增加污水脫氮除磷處理系統(tǒng)的氮磷負(fù)荷。污泥水解時(shí)間長(zhǎng)、氮磷釋放量大成為污水水解提供碳源工藝的應(yīng)用瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種低耗、高效的獲取污泥中碳源的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明以城市污水處理廠生物污泥為原料，利用超聲波空化效應(yīng)所產(chǎn)生的水力剪切力，破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁。經(jīng)超聲波預(yù)處理后的污泥進(jìn)入?yún)捬跛夥磻?yīng)器，在厭氧條件下，大分子的固態(tài)有機(jī)物經(jīng)過一系列的生物水解最終轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，這些有機(jī)物均為污水脫氮除磷過程中的優(yōu)質(zhì)碳源。本發(fā)明借用超聲波處理與厭氧水解工藝的耦合，提高了污泥釋放碳源的效率和速率；并利用結(jié)晶法對(duì)水解釋放的 N、P進(jìn)行了有效的去除與回收。本發(fā)明可解決目前脫氮除磷工藝的碳源缺乏問題，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化與資源化。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的方法，其包括如下步驟生物污泥首先進(jìn)入超聲波污泥處理器進(jìn)行超聲波預(yù)處理，利用超聲波空化效應(yīng)所產(chǎn)生的水力剪切力，破壞生物污泥絮體結(jié)構(gòu)及部分微生物細(xì)胞壁，加速厭氧水解釋放碳源的過程；以及經(jīng)超聲波預(yù)處理后的污泥被引入?yún)捬跛夥磻?yīng)器中，通過一系列的生物水解作用，該厭氧水解反應(yīng)器中的厭氧菌將所述生物污泥中的大分子固態(tài)有機(jī)物最終轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)的小分子有機(jī)物，其中這些小分子有機(jī)物例如為乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，這些均是污水脫氮除磷過程中的優(yōu)質(zhì)碳源，同時(shí)在污泥厭氧水解過程中還釋放出一定量的NH4+-N、Ρ0/—-Ρ。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的方法還包括如下步驟經(jīng)水解酸化處理后的污泥在泥水分離設(shè)備中實(shí)現(xiàn)泥水分離；經(jīng)泥水分離出來的富含 VFAs的上清液被引入結(jié)晶反應(yīng)器中，所述上清液中的NH/-N、Ρ0/--Ρ與Mg2+等發(fā)生化學(xué)結(jié)晶反應(yīng)，形成磷酸氨鎂結(jié)晶顆粒物，實(shí)現(xiàn)上清液中部分N、P物質(zhì)的去除與回收；經(jīng)結(jié)晶反應(yīng)后的富含VFAs的上清液被引入污水脫氮除磷處理系統(tǒng)，利用其為生物脫氮除磷過程提供
4碳源；以及經(jīng)泥水分離后的污泥被引入污泥處理系統(tǒng)，完成污泥的最終處理與處置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，該超聲波污泥處理器的運(yùn)行條件為工作頻率為 20kHz 40kHz的低頻，所述生物污泥快速穿過該超聲場(chǎng)的時(shí)間為Imin lOmin，超聲波聲能密度為0. 3 0. 5W/mL。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，當(dāng)生物污泥在該厭氧水解反應(yīng)器內(nèi)停留3 6天后， 污泥上清液中的SCOD含量為800 2000mg/l，VFAs含量為700 1300mg/l。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其包括依次連通的超聲波污泥處理反應(yīng)器、厭氧水解反應(yīng)器、泥水分離設(shè)備和結(jié)晶反應(yīng)器，所述生物污泥在經(jīng)由該超聲波污泥處理器進(jìn)行超聲波預(yù)處理之后，依次通過厭氧水解反應(yīng)器、泥水分離設(shè)備和結(jié)晶反應(yīng)器形成用于污泥脫氮除磷系統(tǒng)的富含SCOD、VFAs的優(yōu)質(zhì)碳源的上清液。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，該超聲波污泥處理反應(yīng)器包括處理器主體；超聲波發(fā)生器，設(shè)置在該處理器主體外部，將交流電轉(zhuǎn)換為電磁振蕩能量；振子，設(shè)置在該處理器主體內(nèi)部；以及能量轉(zhuǎn)換器，設(shè)置在該處理器主體內(nèi)部，且位于所述振子的前端并與所述振子連接，該能量轉(zhuǎn)換器與該超聲波發(fā)生器電連接，將所述電磁振蕩能量轉(zhuǎn)換為所述振子的機(jī)械振動(dòng)，其中所述生物污泥從位于該處理器主體下部的污泥入口進(jìn)入該處理器主體，快速穿過由所述振子構(gòu)成的超聲場(chǎng)后流出；以及所述振子的振動(dòng)能量被輸入到所述生物污泥中，在污泥介質(zhì)中形成壓縮和膨脹，最終產(chǎn)生很多微小的氣孔，產(chǎn)生空化效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，該厭氧水解反應(yīng)器為完全混合式反應(yīng)器，下部進(jìn)泥， 上部出泥，由攪拌器實(shí)現(xiàn)污泥的完全混合。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，該泥水分離設(shè)備為帶式或板框式壓濾機(jī)或離心脫水機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，該結(jié)晶反應(yīng)器包括曝氣-pH實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，通過曝氣吹脫(X)2來提升溶液pH值；以及鎂鹽投加系統(tǒng)，向溶液中投加鎂鹽，以使其中的NH4+和 PO43-與所述鎂鹽反應(yīng)而形成磷酸銨鎂。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該曝氣-pH控制系統(tǒng)由在線pH監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制曝氣量， 將所述溶液PH控制在7. 5 8. 5之間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所投加的鎂鹽為氫氧化鎂、海水和鹵水中的任意一種物質(zhì)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明中的超聲波是在低頻、短作用時(shí)間下運(yùn)行，能耗低，避免了超聲波設(shè)備應(yīng)用于污泥處理中由于能耗高而限制其推廣應(yīng)用的問題。2、在利用超聲波強(qiáng)化污泥水解的方法中，經(jīng)超聲波處理后的污泥在厭氧水解反應(yīng)器中的水解時(shí)間縮短至3 6d，加速了碳源釋放速率，在短時(shí)間內(nèi)獲得了大量乙酸、丙酸等 VFAs的累積。3、污泥水解上清液進(jìn)入污水脫氮除磷系統(tǒng)前進(jìn)行結(jié)晶處理，可去除和回收廢水中的氮、磷物質(zhì)，減小了整個(gè)污水脫氮除磷處理系統(tǒng)的氮磷負(fù)荷。4、根據(jù)本發(fā)明的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解酸化的方法，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化，并去除了部分污泥中的有機(jī)物，一定程度上實(shí)現(xiàn)了污泥的穩(wěn)定化。5、本發(fā)明的方法可廣泛應(yīng)用于污水處理廠中污泥處理以及脫氮除磷碳源的獲取和利用。


圖1是本發(fā)明的超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的方法的流程2是本發(fā)明的超聲波污泥處理器的結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明的結(jié)晶反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)地說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。圖1示出本發(fā)明的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解提供碳源的方法的流程圖。如圖1所示，生物污泥依次經(jīng)過超聲波污泥處理器1、厭氧水解反應(yīng)器2、泥水分離設(shè)備3和結(jié)晶反應(yīng)器4進(jìn)行處理，最后形成富含SC0D、VFAs等優(yōu)質(zhì)碳源的上清液，最后將上清液所述直接投入脫氮除磷系統(tǒng)。具體而言，該方法包括以下步驟將污泥引入該超聲波污泥處理器1，污泥經(jīng)過超聲波作用后絮體解體，部分細(xì)胞壁破裂，微生物活性增加，完成污泥的物理預(yù)處理；將經(jīng)過超聲波預(yù)處理后的污泥引入該厭氧水解反應(yīng)器2，在水解酸化過程中，有機(jī)物污泥中的大分子的固態(tài)有機(jī)物經(jīng)過一系列的生物水過程，微生物細(xì)胞破裂，胞內(nèi)物質(zhì)流出，在水解酸化菌的作用下轉(zhuǎn)化為尺寸更小的有機(jī)物，并進(jìn)一步降解為富含乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸 (VFAs)的可溶態(tài)的小分子有機(jī)物，這些小分子有機(jī)物均為污水脫氮除磷系統(tǒng)中所需要的優(yōu)質(zhì)碳源。在超聲波和水解處理過后，泥水混合液可以直接投入污水脫氮除磷系統(tǒng)中，此時(shí)即可獲得比現(xiàn)有技術(shù)更多的碳源。然而，由于污泥經(jīng)超聲波破解后粒徑變得比較小，沉降性變差，可能導(dǎo)致脫氮除磷系統(tǒng)出水懸浮物增加，此外，在超聲波的作用下，在釋放碳源的同時(shí)還會(huì)從污泥中釋放出一定量的NH4+-N、PO43T等物質(zhì)，如果不加處理而直接送往污水脫氮除磷處理系統(tǒng)，會(huì)增加污水脫氮除磷處理系統(tǒng)的N、P處理負(fù)荷，而N、P是污水處理出水的主要控制指標(biāo)。因此，本發(fā)明在工藝上從兩個(gè)方面來解決這個(gè)問題，一是在厭氧水解過程中利用 N、P釋放和碳源釋放的規(guī)律尋找最優(yōu)運(yùn)行條件，在此條件下碳源釋放較高而氮磷釋放較低； 二是在將經(jīng)過超聲波和水解處理后的污水投放至污水脫氮除磷系統(tǒng)之前，首先利用泥水分離設(shè)備3進(jìn)行污泥脫水，再利用結(jié)晶反應(yīng)器4進(jìn)行結(jié)晶處理以將氮磷回收，這樣即可獲得富含SCOD、VFAs等而N、P含量較少的優(yōu)質(zhì)碳源。根據(jù)上述，本發(fā)明的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解提供碳源的方法還可包括以下步驟經(jīng)水解酸化處理后的污泥被引入泥水分離設(shè)備3，在泥水分離設(shè)備3中實(shí)現(xiàn)泥水分離， 即將所述泥水分離為上清液和污泥；經(jīng)泥水分離出來的富含VFAs的上清液被引入結(jié)晶反應(yīng)器4中，所述上清液中的NH4+-N、Ρ0/—-Ρ與Mg2+等發(fā)生化學(xué)結(jié)晶反應(yīng)，形成磷酸氨鎂結(jié)晶顆粒物，實(shí)現(xiàn)上清液中部分N、P物質(zhì)的去除與回收；以及經(jīng)結(jié)晶反應(yīng)后的富含VFAs的上清液被引入污水脫氮除磷處理系統(tǒng)，利用其為生物脫氮除磷過程提供優(yōu)質(zhì)碳源。
此外，經(jīng)過在泥水分離設(shè)備3中進(jìn)行泥水分離后的脫水后的污泥可以被引入污泥處理系統(tǒng)，完成污泥的最終處理與處置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，超聲波可以導(dǎo)致污泥中的絮體破碎以及細(xì)胞壁破裂，能量輸入以及作用時(shí)間不同導(dǎo)致的破裂效果不同。本發(fā)明的工作頻率以低頻實(shí)現(xiàn)，且作用時(shí)間短，因此能耗較低，N、P物質(zhì)釋放相對(duì)較少。因此，本發(fā)明中主要通過對(duì)超聲波的頻率、工作時(shí)間和聲能密度等的控制而將破碎的這個(gè)過程保持到污泥絮體解體、部分細(xì)胞壁破裂的程度即可，加速厭氧水解反應(yīng)器2中的水解速率。如果細(xì)胞壁完全破裂，會(huì)導(dǎo)致在釋放碳源的同時(shí)還會(huì)釋放大量的氮磷，不利于該系統(tǒng)所產(chǎn)生的碳源的利用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，超聲波污泥處理器1的運(yùn)行條件可以為低頻 (20kHz 40kHz)、短停留時(shí)間(Imin IOmin)、超聲波聲能密度為0. 3 0. 5W/mL。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，生物污泥在厭氧水解反應(yīng)器2內(nèi)停留3 6d后，污泥上清液中SCOD含量為800 2000mg/l，VFAs含量為700 1300mg/l。為了實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明還提供一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其包括通過泥水輸送管道等依次連通的超聲波污泥處理反應(yīng)器1、厭氧水解反應(yīng)器2、 泥水分離設(shè)備3和結(jié)晶反應(yīng)器4，所述生物污泥在經(jīng)由該超聲波污泥處理器1進(jìn)行超聲波預(yù)處理之后，依次通過厭氧水解反應(yīng)器2、泥水分離設(shè)備3和結(jié)晶反應(yīng)器4形成用于污泥脫氮除磷系統(tǒng)的富含SC0D、VFAs的優(yōu)質(zhì)碳源的上清液。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該超聲波污泥處理反應(yīng)器1可包括處理器主體10 ；超聲波發(fā)生器11，設(shè)置在該處理器主體10外部，將交流電轉(zhuǎn)換為電磁振蕩能量；振子13，設(shè)置在該處理器主體10內(nèi)部；以及能量轉(zhuǎn)換器12，設(shè)置在該處理器主體內(nèi)部，且位于所述振子 13的前端并與所述振子13連接，該能量轉(zhuǎn)換器12與該超聲波發(fā)生器11電連接，將所述電磁振蕩能量轉(zhuǎn)換為所述振子13的機(jī)械振動(dòng)，其中所述生物污泥從位于該處理器主體10下部的污泥入口進(jìn)入該處理器主體10，快速穿過由所述振子13構(gòu)成的超聲場(chǎng)后流出；以及所述振子13的振動(dòng)能量被輸入到所述生物污泥中，在污泥介質(zhì)中形成壓縮和膨脹，最終產(chǎn)生很多微小的氣孔，產(chǎn)生空化效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該厭氧水解反應(yīng)器2可以為完全混合式反應(yīng)器，下部進(jìn)泥，上部出泥，由攪拌器實(shí)現(xiàn)污泥的完全混合。污泥在厭氧水解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間為 3 6d，污泥經(jīng)厭氧水解反應(yīng)器后SC0D、VFAs的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步增加。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該泥水分離設(shè)備3可以為帶式或板框式壓濾機(jī)，或離心脫水機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該結(jié)晶反應(yīng)器4包括曝氣-pH實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，通過曝氣吹脫CO2來提升溶液PH值，同時(shí)去除和回收MAP ；以及鎂鹽投加系統(tǒng)，向溶液中投加鎂鹽， 以使其中的NH4+、P043_和Mg2+等與所述鎂鹽、鈣鹽等發(fā)生化學(xué)結(jié)晶反應(yīng)，形成磷酸銨鎂(MAP) 等結(jié)晶物質(zhì)，同步實(shí)現(xiàn)上清液中部分氮磷物質(zhì)的去除與回收 其中，該曝氣-pH控制系統(tǒng)由在線pH監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制曝氣量，將所述溶液PH控制在7. 5 8. 5之間。所投加的鎂鹽可以是選自氫氧化鎂、海水和鹵水中的任意一種物質(zhì)。經(jīng)結(jié)晶反應(yīng)器4處理后，上清液中NH4+-N的去除率達(dá)到40 %，Ρ043__Ρ的去除率達(dá)到90%，結(jié)晶對(duì)污泥水解上清液中SCOD、VAFs含量影響不大。將經(jīng)過結(jié)晶反應(yīng)器后的污泥水解上清液引入污水脫氮除磷處理系統(tǒng)，為脫氮除磷提供優(yōu)質(zhì)碳源。此外，將經(jīng)過泥水分離設(shè)備后的污泥引入污泥處理系統(tǒng)，完成污泥的最終處理與處置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)及方法可以具有如下的運(yùn)行參數(shù)生物污泥取自某城市污水處理廠濃縮池，污泥含水率約96 %，TCOD約35g/l ,MLSS 約為43g/l、MLVSS/MLSS比值在0. 5-0. 6。超聲波運(yùn)行條件為頻率采用21kHz，聲能密度為0. 3W/mL、作用時(shí)間為1. Omin。經(jīng)超聲波預(yù)處理后的污泥進(jìn)入?yún)捬跛夥磻?yīng)器，水解5天 (5d)后，污泥上清液中SCOD含量達(dá)到1500mg/l，VFA含量達(dá)到1000mg/l。污泥水解上清液經(jīng)過結(jié)晶反應(yīng)器后，NH/-N的去除率達(dá)到40%，P043_-P的去除率達(dá)到90%，結(jié)晶對(duì)污泥上清液中的SCOD、VAFs含量影響不大。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明中的超聲波是在低頻、短作用時(shí)間下運(yùn)行，能耗低，避免了超聲波設(shè)備應(yīng)用于污泥處理中由于能耗高而限制其推廣應(yīng)用的問題。2、在利用超聲波強(qiáng)化污泥水解的方法中，經(jīng)超聲波處理后的污泥在厭氧水解反應(yīng)器中的水解時(shí)間縮短至3 6d，加速了碳源釋放速率，在短時(shí)間內(nèi)獲得了大量乙酸、丙酸等 VFAs的累積。3、污泥水解上清液進(jìn)入污水脫氮除磷系統(tǒng)前進(jìn)行結(jié)晶處理，可去除和回收廢水中的氮、磷物質(zhì)，減小了整個(gè)污水脫氮除磷處理系統(tǒng)的氮磷負(fù)荷。4、根據(jù)本發(fā)明的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解酸化的方法，實(shí)現(xiàn)了污泥廢水的資源化和有效利用，并去除了部分污泥中的有機(jī)物，一定程度上實(shí)現(xiàn)了污泥的穩(wěn)定化。5、本發(fā)明的方法可廣泛應(yīng)用于污水處理廠中的污泥處理以及脫氮除磷碳源的獲取和利用。
權(quán)利要求
1.一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的方法，其包括如下步驟生物污泥首先進(jìn)入超聲波污泥處理器(1)進(jìn)行超聲波預(yù)處理，利用超聲波空化效應(yīng)所產(chǎn)生的水力剪切力，破壞生物污泥絮體結(jié)構(gòu)及部分微生物細(xì)胞壁，加速厭氧水解釋放碳源的過程；以及經(jīng)超聲波預(yù)處理后的污泥被引入?yún)捬跛夥磻?yīng)器O)中，通過一系列的生物水解作用，該厭氧水解反應(yīng)器O)中的厭氧菌將所述生物污泥中的大分子固態(tài)有機(jī)物最終轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)的小分子有機(jī)物，其中這些小分子有機(jī)物均為污水脫氮除磷過程中的優(yōu)質(zhì)碳源，同時(shí)在污泥厭氧水解過程中還釋放出一定量的nh4+-N、PO43_-P。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的方法，其還包括如下步驟經(jīng)水解酸化處理后的污泥在泥水分離設(shè)備(3)中實(shí)現(xiàn)泥水分離；經(jīng)泥水分離出來的富含VFAs的上清液被引入結(jié)晶反應(yīng)器中，所述上清液中的 NH/-N、Ρ0/—-Ρ與Mg2+等發(fā)生化學(xué)結(jié)晶反應(yīng)，形成磷酸氨鎂結(jié)晶顆粒物，實(shí)現(xiàn)上清液中部分 N、P物質(zhì)的去除與回收；經(jīng)結(jié)晶反應(yīng)后的富含VFAs的上清液被引入污水脫氮除磷處理系統(tǒng)，利用其為生物脫氮除磷過程提供碳源；以及經(jīng)泥水分離后的污泥被引入污泥處理系統(tǒng)，以完成污泥的最終處理與處置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的方法，其中，該超聲波污泥處理器(1)的運(yùn)行條件為工作頻率為20kHz 40kHz的低頻，所述生物污泥快速穿過該超聲場(chǎng)的時(shí)間為Imin lOmin，超聲波聲能密度為0. 3 0. 5W/mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的方法，其中，當(dāng)生物污泥在該厭氧水解反應(yīng)器O)內(nèi)停留3 6天后，污泥上清液中的SCOD含量為800 2000mg/l, VFAs 含量為 700 1300mg/l。
5.一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其包括依次連通的超聲波污泥處理反應(yīng)器(1)、厭氧水解反應(yīng)器O)、泥水分離設(shè)備(3)和結(jié)晶反應(yīng)器G)，所述生物污泥在經(jīng)由該超聲波污泥處理器(1)進(jìn)行超聲波預(yù)處理之后，依次通過厭氧水解反應(yīng)器O)、泥水分離設(shè)備(3)和結(jié)晶反應(yīng)器(4)形成用于污泥脫氮除磷系統(tǒng)的富含SCOD、VFA的優(yōu)質(zhì)碳源的上清液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其中，該超聲波污泥處理反應(yīng)器(1)包括處理器主體(10)；超聲波發(fā)生器(11)，設(shè)置在該處理器主體(10)外部，將交流電轉(zhuǎn)換為電磁振蕩能量；振子(13)，設(shè)置在該處理器主體(10)內(nèi)部；以及能量轉(zhuǎn)換器(12)，設(shè)置在該處理器主體(10)內(nèi)部，且位于所述振子(1 的前端并與所述振子(1 連接，該能量轉(zhuǎn)換器(12)與該超聲波發(fā)生器(11)電連接，將所述電磁振蕩能量轉(zhuǎn)換為所述振子(1 的機(jī)械振動(dòng)，其中所述生物污泥從位于該處理器主體(10)下部的污泥入口進(jìn)入該處理器主體(10)，快速穿過由所述振子(13)構(gòu)成的超聲場(chǎng)后流出；以及所述振子(1 的振動(dòng)能量被輸入到所述生物污泥中，在污泥介質(zhì)中形成壓縮和膨脹，最終產(chǎn)生很多微小的氣孔，產(chǎn)生空化效應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其中，該厭氧水解反應(yīng)器( 為完全混合式反應(yīng)器，下部進(jìn)泥，上部出泥，由攪拌器實(shí)現(xiàn)污泥的完全混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其中，該泥水分離設(shè)備(3)為帶式或板框式壓濾機(jī)或離心脫水機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其中，該結(jié)晶反應(yīng)器⑷包括曝氣-PH實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，通過曝氣吹脫CO2來提升溶液pH值；以及鎂鹽投加系統(tǒng)，向溶液中投加鎂鹽，以使其中的NH4+和PO43-與所述鎂鹽反應(yīng)而形成磷酸銨鎂。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其中，該曝氣-pH控制系統(tǒng)由在線pH監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制曝氣量，將所述溶液pH控制在7. 5 8. 5之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)，其中，所投加的鎂鹽為氫氧化鎂、海水和鹵水中的任意一種物質(zhì)。
全文摘要
一種利用超聲波強(qiáng)化污泥水解獲取碳源的系統(tǒng)及方法。以城市污水處理廠生物污泥為原料，首先利用超聲波空化效應(yīng)所產(chǎn)生的水力剪切力，破壞污泥的絮體結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁，經(jīng)超聲波預(yù)處理后的污泥再進(jìn)入?yún)捬跛夥磻?yīng)器，在厭氧條件下，大分子的固態(tài)有機(jī)物經(jīng)過一系列的生物水解作用最終轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)。本發(fā)明借用超聲波處理與厭氧水解工藝的耦合，提高了污泥釋放碳源的效率和速率；并利用結(jié)晶法對(duì)水解釋放的N、P進(jìn)行了有效的去除與回收。本發(fā)明可解決目前脫氮除磷工藝的碳源缺乏問題，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化與資源化。同時(shí)，由于污泥水解速率的增加，極大的縮短了污泥水解時(shí)間，降低了工程的投資與運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C02F11/00GK102229463SQ20111012899
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者劉賀清, 宋英豪, 楊俊杰, 梁康強(qiáng), 熊婭, 王凱軍, 賈立敏 申請(qǐng)人:北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院