專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法。
背景技術(shù)：
隨著污水處理設(shè)施的普及以及污水處理率的提高，污泥的產(chǎn)生量日益增大。剩余污泥極易腐敗，因此需要經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理才能加以利用或處置。厭氧消化能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、資源化，是目前國(guó)內(nèi)外最為常用的污泥穩(wěn)定化技術(shù)。但由于剩余污泥中大部分有機(jī)物存在于微生物細(xì)胞內(nèi)，微生物的細(xì)胞壁具有穩(wěn)定的半剛性結(jié)構(gòu)，起著保護(hù)細(xì)胞的作用。微生物細(xì)胞壁屬于難降解物質(zhì)，因此，污泥厭氧消化時(shí)間較長(zhǎng)，有機(jī)物降解率較低。為提高厭氧消化速率，縮短污泥停留時(shí)間，國(guó)內(nèi)外對(duì)污泥預(yù)處理技術(shù)展開(kāi)多項(xiàng)研究，目前，研究較多的預(yù)處理技術(shù)包括超聲波、臭氧、熱處理、酸堿處理以及高級(jí)氧化技術(shù)等。但這些污泥預(yù)處理技術(shù)存在能耗高或者效率低等缺陷，限制了這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)enton氧化能將污染物完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，不產(chǎn)生二次污染。 Fenton氧化能去除污泥中部分有機(jī)物，提高污泥穩(wěn)定性。但i^enton試劑法氧化后污泥pH 值較低，需要進(jìn)行中和才能進(jìn)行后續(xù)厭氧消化，操作復(fù)雜且運(yùn)行成本高。超聲波破解技術(shù)能在短時(shí)間內(nèi)迅速釋放胞內(nèi)物質(zhì)，但能耗較高。因此，利用超聲波技術(shù)與過(guò)氧化氫聯(lián)合作用， 改善污泥厭氧消化性能，同時(shí)可能降低能耗，將意義十分重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法，針對(duì)傳統(tǒng)污泥厭氧消化以及現(xiàn)有污泥預(yù)處理技術(shù)存在的不足，通過(guò)向污泥中投加過(guò)氧化氫并同時(shí)進(jìn)行超聲輻照，提高污泥可生化性，促進(jìn)厭氧消化反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠污泥的減量化、資源化。本發(fā)明提出的超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法，具體步驟如下(1)將污水處理廠剩余污泥進(jìn)行重力濃縮，之后加入過(guò)氧化氫，進(jìn)行混合。(2)將上述投加過(guò)氧化氫的剩余污泥送入超聲波反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行超聲處理。(3)將上述經(jīng)過(guò)超聲輻照后的剩余污泥送入?yún)捬跸磻?yīng)器，進(jìn)行后續(xù)的中溫厭氧消化。厭氧消化產(chǎn)生的生物氣經(jīng)過(guò)氣體收集裝置收集，并測(cè)定甲烷含量。本發(fā)明中所述超聲頻率為20KHZ-25KHZ，超聲輻照時(shí)間為60-90分鐘，聲能密度為 0.l-3W/mL。本發(fā)明中過(guò)氧化氫的加入量與污泥總固體之比為％ig/gTSS-21mg/gTSS。本發(fā)明中所述中溫厭氧消化反應(yīng)器溫度為33-37°C，反應(yīng)器中初始有機(jī)物負(fù)荷為 140mg/gVSS-170mg/gVSS，剩余污泥投料比為20% _50%，固體停留時(shí)間為13-18天。有益效果
3
超聲處理協(xié)同過(guò)氧化氫強(qiáng)化預(yù)處理剩余污泥，有助于微生物細(xì)胞壁的破碎，提高胞內(nèi)物質(zhì)的外泄從而增加水中可溶性有機(jī)物含量，促進(jìn)后續(xù)厭氧消化性能。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知超聲波與過(guò)氧化氫聯(lián)合預(yù)處理可有效提高污泥破解效果并強(qiáng)化后續(xù)厭氧消化效果。經(jīng)處理后污泥液相中SCOD濃度提高了約23. 83-41. 18倍，生物氣產(chǎn)量提高了 17.4% -55. 37%，生物氣中甲烷含量提高了約10% -20%，在很大程度上降低了超聲波處理的能耗。
具體實(shí)施例方式實(shí)施過(guò)程中采取的具體步驟為(1)將污水處理廠剩余污泥進(jìn)行重力濃縮，使含水率達(dá)到95% -99%，之后加入一定量過(guò)氧化氫，反應(yīng)3-10min。(2)將上述投加過(guò)氧化氫的剩余污泥送入超聲波反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行超聲處理。(3)將上述經(jīng)過(guò)超聲輻照后的剩余污泥送入?yún)捬跸磻?yīng)器，進(jìn)行后續(xù)的中溫厭氧消化。厭氧消化產(chǎn)生的生物氣經(jīng)過(guò)氣體收集裝置收集，并測(cè)定甲烷含量。本發(fā)明中需要的幾個(gè)技術(shù)參數(shù)分別為超聲波頻率、超聲波聲能密度、超聲波輻照時(shí)間、過(guò)氧化氫投加量以及厭氧消化溫度。其中超聲波聲能密度、超聲波輻照時(shí)間以及過(guò)氧化氫投加量是本技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)。過(guò)弱的超聲波不能對(duì)微生物細(xì)胞進(jìn)行有效地破解，而過(guò)強(qiáng)的超聲波能耗較大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較差。本發(fā)明中選定的超聲頻率為20-25KHZ，超聲聲能密度控制在0. l_3W/mL，超聲輻照時(shí)間為60-90min，過(guò)氧化氫的投加量為％ig/gTSS-21mg/ gTSS，厭氧消化為中溫厭氧消化，污泥停留時(shí)間13-18天。本發(fā)明使生物氣產(chǎn)量提高了 17. 40% -55. 37%，生物氣中甲烷含量提高了約10% -20%。由于各地污水處理工藝及剩余污泥泥質(zhì)存在差異，因此在不違背本發(fā)明實(shí)質(zhì)和所附權(quán)利要求范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明的一些參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)具體情況。下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 某地城市污水處理廠剩余污泥，經(jīng)重力濃縮后性質(zhì)如下表所示。
權(quán)利要求
1.超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將污水處理廠剩余污泥進(jìn)行重力濃縮，之后加入過(guò)氧化氫，進(jìn)行混合；(2)將上述投加過(guò)氧化氫的剩余污泥送入超聲波反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行超聲處理；(3)將上述經(jīng)過(guò)超聲輻照后的剩余污泥送入?yún)捬跸磻?yīng)器，進(jìn)行后續(xù)的中溫厭氧消化；厭氧消化產(chǎn)生的生物氣經(jīng)過(guò)氣體收集裝置收集，并測(cè)定甲烷含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法，其特征在于所述超聲頻率為20KHz-25KHz，超聲輻照時(shí)間為60-90分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法，其特征在于過(guò)氧化氫的加入量與污泥總固體之比為％ig/gTSS-21mg/gTSS。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法，其特征在于所述中溫厭氧消化反應(yīng)器溫度為33-37°C，處理后污泥投料比為20% -50%，反應(yīng)器中初始有機(jī)物負(fù)荷為140mgSC0D/gVSS-170mgSC0D/gVSS，固體停留時(shí)間為13-18天。
全文摘要
一種超聲波與過(guò)氧化氫預(yù)處理促進(jìn)剩余污泥厭氧消化的方法，屬于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域。所述方法是將城市污水處理廠剩余污泥經(jīng)重力濃縮，之后加入一定量過(guò)氧化氫，快速攪拌后將污泥送入超聲波反應(yīng)器中進(jìn)行超聲處理。經(jīng)過(guò)超聲波和過(guò)氧化氫的共同作用，污泥中細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞內(nèi)含物外泄，水中溶解性有機(jī)物含量增加，經(jīng)過(guò)處理，將污泥送入?yún)捬跸磻?yīng)器中進(jìn)行后續(xù)的中溫厭氧消化；厭氧消化產(chǎn)生的生物氣體經(jīng)過(guò)氣體收集裝置后綜合利用。經(jīng)處理后污泥液相中SCOD濃度提高了23.83倍-41.18倍，生物氣產(chǎn)量提高了17.40％-55.37％，生物氣中甲烷含量提高了10％-20％，降低了超聲波處理的能耗。對(duì)于不同規(guī)模的污水處理廠，只需在現(xiàn)有設(shè)施上做相應(yīng)的改造即可取得良好的效果。
文檔編號(hào)C02F11/00GK102424506SQ20111032690
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉東方, 劉宇星, 李克勛, 王進(jìn) 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)