本發(fā)明涉及污泥處理系統(tǒng)，具體涉及一種污泥減量化反應(yīng)系統(tǒng)及處理方法。

背景技術(shù)：

活性污泥法作為目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的生物水處理技術(shù)，其自身所存在的主要問題之一是會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥。剩余污泥處理裝置的投資和運(yùn)行費(fèi)用約占整個(gè)污水處理廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25％-65％，巨大的污泥處置費(fèi)用已成為污水生物處理技術(shù)面臨的嚴(yán)峻問題。目前，污水處理廠一般采用填埋和堆肥方法處理污泥，然而這兩種方法會(huì)造成土壤中重金屬含量超標(biāo)，嚴(yán)重威脅人類居住環(huán)境。因此，如何采取合理有效的技術(shù)手段來處理剩余污泥是我國(guó)城市發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的首要任務(wù)。

為解決這一問題，20世紀(jì)90年代產(chǎn)生了新的污泥處理與處置概念——污泥減量化技術(shù)。污泥減量化是指在保證整個(gè)污水處理系統(tǒng)處理效能的前提下，采用適當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)和生物方法，使向外排放的固體生物量達(dá)到最小，從而實(shí)現(xiàn)從源頭上減少污泥的產(chǎn)量。當(dāng)前對(duì)污泥減量化技術(shù)的研究已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。

在現(xiàn)有的各種污泥減量技術(shù)中，臭氧化污泥減量技術(shù)效果較好，而且多余的臭氧可以快速地分解為氧氣，不產(chǎn)生二次污染。另外，臭氧工藝易與現(xiàn)有的活性污泥工藝結(jié)合，能耗也很低，故臭氧化污泥減量技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上具有廣闊的前景。

但是由于臭氧以氣體的形式存在，在污泥的氧化過程中存在氣-固、固-液等傳質(zhì)問題，使得臭氧的利用效率偏低，從而使其在污泥處理工藝應(yīng)用上受到一定的限制。此外，現(xiàn)有的反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資高，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

因此，研究開發(fā)新型高效的投資及運(yùn)行成本低、結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單的污泥減量化反應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)于污水處理廠污泥減量化具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種高效低成本的臭氧污泥減量化反應(yīng)系統(tǒng)。研發(fā)了新的結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單的污泥減量化反應(yīng)系統(tǒng)，污泥可減量50-90％以上，并實(shí)現(xiàn)了臭氧氣體的高效無(wú)損失全利用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種污泥減量化反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)槽、置于反應(yīng)槽內(nèi)的潛污泵和釋放器、置于反應(yīng)槽外的臭氧機(jī)，所述反應(yīng)槽設(shè)有污泥進(jìn)口和污泥出口，所述臭氧機(jī)的臭氧出口與所述潛污泵進(jìn)口連接，所述釋放器物流進(jìn)口與所述潛污泵出口連接，所述潛污泵通過負(fù)壓將所述污泥與所述臭氧吸入并混合后流入所述釋放器；

所述釋放器上設(shè)有物流進(jìn)口、與物流進(jìn)口相連的弧形物流通道和物流噴孔，所述物流通道與所述噴孔相通，進(jìn)入所述釋放器內(nèi)的物流經(jīng)過所述物流通道后由所述噴孔噴出。

進(jìn)一步的，所述物流通道包括外流道和內(nèi)流道，所述內(nèi)流道和所述外流道一端與物流進(jìn)口相連，另一端合流并與釋放器上的噴孔相通；進(jìn)入所述釋放器內(nèi)的物流經(jīng)過所述外流道或所述內(nèi)流道后由所述噴孔噴出。

進(jìn)一步的，所述污泥進(jìn)口置于所述反應(yīng)槽的底部。

進(jìn)一步的，所述污泥出口設(shè)置在所述反應(yīng)槽的上部。

進(jìn)一步的，所述釋放器上設(shè)有對(duì)稱設(shè)置的兩球冠，所述噴孔設(shè)置在所述球冠上，兩噴孔均與物流通道相通。

進(jìn)一步的，所述釋放器上混合物經(jīng)過噴孔的流速為3-8m/s。

本發(fā)明還公布了一種基于上述反應(yīng)系統(tǒng)的處理方法，包括以下步驟：

s01將臭氧發(fā)生器安裝于反應(yīng)槽外部，并將潛污泵和釋放器安裝于反應(yīng)槽內(nèi)部。在反應(yīng)槽底部連接污泥進(jìn)口，上部連接污泥出口；

s02臭氧發(fā)生器出氣口通過氣管與潛污泵進(jìn)口相連，潛污泵出口與釋放器進(jìn)口相連；

s03將污泥充滿反應(yīng)槽，然后停止進(jìn)泥，接著啟動(dòng)臭氧發(fā)生器和潛污泵，潛污泵進(jìn)口利用負(fù)壓將同時(shí)吸入臭氧氣體和污泥，在泵內(nèi)進(jìn)行混合形成臭氧氣體和污泥的混合物，該混合物再通過與潛污泵相連的釋放器上的噴孔噴出，使臭氧氣體和污泥進(jìn)一步破碎細(xì)化并進(jìn)行高效氧化反應(yīng)；

s04當(dāng)臭氧投加量達(dá)到要求后，啟動(dòng)進(jìn)泥，進(jìn)泥流量與臭氧進(jìn)氣的比例即臭氧投加量保持不變，污泥開始由污泥出口連續(xù)排出，此后反應(yīng)系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)泥運(yùn)行。

更詳細(xì)的，所述釋放器的噴出速度為3-8m/s。

更詳細(xì)的，所述臭氧投加量為10-31mg臭氧/g干泥。

更詳細(xì)的，檢測(cè)污泥出口排出污泥的混合液懸浮固體濃度mlss出口和污泥進(jìn)口污泥的混合液懸浮固體濃度mlss進(jìn)口，計(jì)算污泥減量值，計(jì)算公式為：(mlss進(jìn)口-mlss出口)/mlss進(jìn)口×100％。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地小、投資省，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)效率高，臭氧可全部利用，避免了臭氧分解器的使用。

2、污泥減量化效果顯著，可將污泥減量50-90％，與現(xiàn)有污泥工藝相容性好，可以大規(guī)模地應(yīng)用于污水處理廠的污泥減量化。

附圖說明

圖1本發(fā)明中污泥減量化反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明中釋放器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中1、臭氧發(fā)生器，2、潛污泵，3、釋放器，4、反應(yīng)槽，5、污泥進(jìn)口，6、污泥出口，7、物流進(jìn)口，8、外流道，9、內(nèi)流道，10、噴孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的解釋說明，但應(yīng)當(dāng)理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

參見圖1，該圖為本發(fā)明潛流式臭氧污泥減量化反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，以下實(shí)施例中涉及的污泥減量化反應(yīng)均采用該反應(yīng)系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)包括：臭氧發(fā)生器1、潛污泵2、釋放器3、反應(yīng)槽4、污泥進(jìn)口5、污泥出口6。其中：臭氧發(fā)生器1出氣口與潛污泵2進(jìn)口相連，潛污泵2出口與釋放器3進(jìn)口相連，以使在反應(yīng)槽4內(nèi)臭氧氣體和污泥同時(shí)被潛污泵2吸入而進(jìn)行混合。

參見圖2，該圖為本發(fā)明反應(yīng)系統(tǒng)中釋放器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，它是由進(jìn)泥管及兩邊的對(duì)稱球冠組成，球冠的頂端開有噴孔10。包括：物流進(jìn)口7、外流道8、內(nèi)流道9、噴孔10。在釋放器中，污泥和臭氧混合物通過進(jìn)口管7進(jìn)入球冠釋放器，然后被外流道8和內(nèi)流道9均分為兩股物流，該兩股物流分別沿外流道8和內(nèi)流道9流動(dòng)，然后通過球冠頂端的噴孔10噴出。

污泥和臭氧通過負(fù)壓進(jìn)入潛污泵2，在潛污泵2內(nèi)將污泥與臭氧混合，并將混合后的物流輸送至釋放器3，釋放器3含兩條通道，可將由物流進(jìn)口進(jìn)入的物流分為兩股，在兩條通道內(nèi)高速運(yùn)轉(zhuǎn)將物流充分混合打碎并由噴孔10噴出，釋放器3上設(shè)有兩條物流通道，可保證通道內(nèi)的物流混合更充分。

上述反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)污泥減量化處理的具體實(shí)施步驟如下：

第一步、將臭氧發(fā)生器1安裝于反應(yīng)槽4外部，并將潛污泵2和釋放器3安裝于反應(yīng)槽4內(nèi)部。在反應(yīng)槽4底部連接污泥進(jìn)口5，上部連接污泥出口6。

第二步、臭氧發(fā)生器1出氣口通過氣管與潛污泵2進(jìn)口相連，潛污泵2出口與釋放器3進(jìn)口相連。

第三步、將污泥充滿反應(yīng)槽4，然后停止進(jìn)泥。接著啟動(dòng)臭氧發(fā)生器1和潛污泵2，潛污泵2進(jìn)口利用負(fù)壓將同時(shí)吸入臭氧氣體和污泥，在泵內(nèi)進(jìn)行混合形成臭氧氣體和污泥的混合物，該混合物再通過與潛污泵2相連的釋放器3上的噴孔10以3-8m/s速度噴出，使臭氧氣體和污泥進(jìn)一步破碎細(xì)化并進(jìn)行高效氧化反應(yīng)。

第四步、當(dāng)臭氧投加量為10-31mg臭氧/g干泥時(shí)，啟動(dòng)反應(yīng)槽4進(jìn)泥，隨污泥量增加，污泥由反應(yīng)槽4上部的污泥出口6排出，此時(shí)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，污泥連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)槽4并被臭氧氧化，氧化后的污泥被連續(xù)地排出反應(yīng)槽4。測(cè)定出口排出污泥的mlss值(混合液懸浮固體濃度)，并與污泥進(jìn)口5值相比較，得出污泥減量值為(mlss進(jìn)口-mlss出口)/mlss進(jìn)口×100％。

實(shí)施例1

本實(shí)施例針對(duì)反應(yīng)槽4內(nèi)臭氧低投加量進(jìn)行污泥減量化。

將30g/h的臭氧發(fā)生器1安裝于30l反應(yīng)槽4外部，并將潛污泵2和釋放器3安裝于反應(yīng)槽4內(nèi)部。在反應(yīng)槽4底部連接污泥進(jìn)口5，上部連接污泥出口6。

臭氧發(fā)生器1出氣口通過氣管與潛污泵2進(jìn)口相連，潛污泵2出口與釋放器3進(jìn)口相連。

將mlss濃度為14.14g/l的污泥充滿反應(yīng)槽4，然后停止進(jìn)泥。接著啟動(dòng)臭氧發(fā)生器1和潛污泵2，潛污泵2進(jìn)口利用負(fù)壓將同時(shí)吸入臭氧氣體和污泥，在泵內(nèi)進(jìn)行混合形成臭氧氣體和污泥的混合物，調(diào)整潛污泵2的頻率，使該混合物通過與潛污泵2相連的釋放器3上的噴孔10以8m/s速度噴出，使臭氧氣體和污泥進(jìn)一步破碎細(xì)化并進(jìn)行高效氧化反應(yīng)。

反應(yīng)8.5分鐘后，此時(shí)臭氧投加量為10mg臭氧/g干泥，啟動(dòng)反應(yīng)槽4進(jìn)泥，進(jìn)泥流量與臭氧進(jìn)氣的比例即臭氧投加量保持不變，進(jìn)泥量為30/8.5×60＝211.76l/h，此時(shí)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，污泥連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被連續(xù)地排出反應(yīng)槽4。測(cè)定出口排出污泥的mlss值為7.07g/l，并與污泥進(jìn)口5值相比較，得出污泥減量值為(mlss進(jìn)口-mlss出口)/mlss進(jìn)口×100％＝50％。

本實(shí)施例表明，采用本發(fā)明中的反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行污泥減量化，在較低的臭氧投加量下，可以快速地將污泥減量化50％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例針對(duì)反應(yīng)槽4內(nèi)增加臭氧投加量進(jìn)行污泥減量化。

將25.5g/h的臭氧發(fā)生器1安裝于40l反應(yīng)槽4外部，并將潛污泵2和釋放器3安裝于反應(yīng)槽4內(nèi)部。在反應(yīng)槽4底部連接污泥進(jìn)口5，上部連接污泥出口6。

臭氧發(fā)生器1出氣口通過氣管與潛污泵2進(jìn)口相連，潛污泵2出口與釋放器3進(jìn)口相連。

將mlss濃度為14.14g/l的污泥充滿反應(yīng)槽4，然后停止進(jìn)泥。接著啟動(dòng)臭氧發(fā)生器1和潛污泵2，潛污泵2進(jìn)口利用負(fù)壓將同時(shí)吸入臭氧氣體和污泥，在泵內(nèi)進(jìn)行混合形成臭氧氣體和污泥的混合物，調(diào)整潛污泵2的頻率，使該混合物通過與潛污泵2相連的釋放器3上的噴孔10以5m/s速度噴出，使臭氧氣體和污泥進(jìn)一步破碎細(xì)化并進(jìn)行高效氧化反應(yīng)。

反應(yīng)27分鐘后，此時(shí)臭氧投加量為20.3mg臭氧/g干泥，啟動(dòng)反應(yīng)槽4進(jìn)泥，進(jìn)泥流量與臭氧進(jìn)氣的比例即臭氧投加量保持不變，進(jìn)泥量為40/27×60＝88.9l/h，此時(shí)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，污泥連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被連續(xù)地排出反應(yīng)槽4。測(cè)定出口排出污泥的mlss值為4.24g/l，并與污泥進(jìn)口5值相比較，得出污泥減量值為(mlss進(jìn)口-mlss出口)/mlss進(jìn)口×100％＝70％。

本實(shí)施例表明，采用本發(fā)明中的反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行污泥減量化，增加臭氧投加量下，可以快速地將污泥減量化70％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例針對(duì)反應(yīng)槽4內(nèi)增加臭氧投加量進(jìn)行污泥減量化。

將30g/h的臭氧發(fā)生器1安裝于40l反應(yīng)槽4外部，并將潛污泵2和釋放器3安裝于反應(yīng)槽4內(nèi)部。在反應(yīng)槽4底部連接污泥進(jìn)口5，上部連接污泥出口6。

臭氧發(fā)生器1出氣口通過氣管與潛污泵2進(jìn)口相連，潛污泵2出口與釋放器3進(jìn)口相連。

將mlss濃度為14.14g/l的污泥充滿反應(yīng)槽4，然后停止進(jìn)泥。接著啟動(dòng)臭氧發(fā)生器1和潛污泵2，潛污泵2進(jìn)口利用負(fù)壓將同時(shí)吸入臭氧氣體和污泥，在泵內(nèi)進(jìn)行混合形成臭氧氣體和污泥的混合物，調(diào)整潛污泵2的頻率，使該混合物通過與潛污泵2相連的釋放器3上的噴孔10以6m/s速度噴出，使臭氧氣體和污泥進(jìn)一步破碎細(xì)化并進(jìn)行高效氧化反應(yīng)。

反應(yīng)29分鐘后，此時(shí)臭氧投加量為25.64mg臭氧/g干泥，啟動(dòng)反應(yīng)槽4進(jìn)泥，進(jìn)泥流量與臭氧進(jìn)氣的比例即臭氧投加量保持不變，進(jìn)泥量為40/29×60＝82.75l/h，此時(shí)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，污泥連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被連續(xù)地排出反應(yīng)槽4。測(cè)定出口排出污泥的mlss值為2.78g/l，并與污泥進(jìn)口5值相比較，得出污泥減量值為(mlss進(jìn)口-mlss出口)/mlss進(jìn)口×100％＝80.3％。

本實(shí)施例表明，采用本發(fā)明中的反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行污泥減量化，增加臭氧投加量下，可以快速地將污泥減量化80.3％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例針對(duì)反應(yīng)槽4內(nèi)增加臭氧投加量進(jìn)行污泥減量化。

將30g/h的臭氧發(fā)生器1安裝于40l反應(yīng)槽4外部，并將潛污泵2和釋放器3安裝于反應(yīng)槽4內(nèi)部。在反應(yīng)槽4底部連接污泥進(jìn)口5，上部連接污泥出口6。

臭氧發(fā)生器1出氣口通過氣管與潛污泵2進(jìn)口相連，潛污泵2出口與釋放器3進(jìn)口相連。

將mlss濃度為14.14g/l的污泥充滿反應(yīng)槽4，然后停止進(jìn)泥。接著啟動(dòng)臭氧發(fā)生器1和潛污泵2，潛污泵2進(jìn)口利用負(fù)壓將同時(shí)吸入臭氧氣體和污泥，在泵內(nèi)進(jìn)行混合形成臭氧氣體和污泥的混合物，調(diào)整潛污泵2的頻率，使該混合物通過與潛污泵2相連的釋放器3上的噴孔10以3m/s速度噴出，使臭氧氣體和污泥進(jìn)一步破碎細(xì)化并進(jìn)行高效氧化反應(yīng)。

反應(yīng)35分鐘后，此時(shí)臭氧投加量為31mg臭氧/g干泥，啟動(dòng)反應(yīng)槽4進(jìn)泥，進(jìn)泥流量與臭氧進(jìn)氣的比例即臭氧投加量保持不變，進(jìn)泥量為40/35×60＝68.57l/h，此時(shí)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，污泥連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被連續(xù)地排出反應(yīng)槽4。測(cè)定出口排出污泥的mlss值為1.33g/l，并與污泥進(jìn)口5值相比較，得出污泥減量值為(mlss進(jìn)口-mlss出口)/mlss進(jìn)口×100％＝90.6％。

本實(shí)施例表明，采用本發(fā)明中的反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行污泥減量化，增加臭氧投加量下，可以快速地將污泥減量化90.6％。

上述具體實(shí)施方式中的上下等部位描述均與正對(duì)附圖時(shí)的方位一致。

上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明并不僅限于實(shí)施例的內(nèi)容。對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)可以有各種變化和更改，所作的任何變化和更改，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。