一种利用臭氧的污泥减量方法与流程

本发明涉及一种利用臭氧的污泥减量方法。

背景技术：

我国城市污水厂无论在数量还是规模上都飞速的增长，随之而来的问题也日益凸显，剩余污泥量迅速增加，如何高效的处理处置剩余污泥成为一个技术难题。城市污水厂产生的剩余污泥中含有多种污染物质，需要妥善处理，否则会对环境造成极大危害。污水污泥处理与处置是污水处理的重要组成部分，污水污泥的处理处置费用较高。在我国，污泥处理投资只占污水处理厂总投资的一小部分，但是在发达国家如加拿大、美国、日本及欧洲国家的污泥处理投资已占污水处理厂总投资的一半以上。因此，将产量大、成分复杂的污泥，经过科学处理后使其减量化、无害化、资源化和稳定化，已成为环境界广泛关注的问题。

活性污泥法是世界上应用最广泛的污水生物处理技术，90％以上的城市污水都以活性污泥法作为核心环节，但最大的弊端就是产生大量的剩余污泥。我国随着城市污水处理厂建设力度逐步加大，城市污泥产生量激增，如何经济、安全、合理地处理处置和利用污泥是当今十分关注的研究课题。我国污泥处理处置技术严重滞后于污水处理，能耗高，运行管理复杂，许多污水处理厂的污泥处理设施都成了摆设，在实践中规模较小的污水处理站通常不考虑污泥处置问题，绝大多数污泥经过重力浓缩、机械脱水这一套简单的工艺处理后，就送往垃圾场填埋或直接暴露在旷野中，造成严重的二次污染。

污泥减量是在20世纪90年代提出的对剩余污泥处置的新概念，是在对剩余污泥资源化基础上进一步提出的要求。污泥的减量与减容有着本质的区别。减容是通过降低污泥的含水率来缩小污泥的体积，而污泥中生物固体(biomass)量几乎得不到减少。减量则是通过物理、化学、生物等手段使整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少，主要是依靠降低微生物产率以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解等，所以减量是从根本上、实质上减少污泥量。

本污泥减量方法是将沉淀槽中的部分剩余污泥臭氧化处理后，利用臭氧的强氧化性达到破解污泥的目的，在污水处理过程中减少剩余污泥产量，降低污泥处理成本，降低剩余污泥不妥处理而带来的环境风险，因此该技术具有广阔的应用前景，良好的社会和生态效益。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种利用臭氧的污泥减量方法的技术方案，通过臭氧技术使得污水处理过程中净增污泥量与无机化污泥量相等，从而达到剩余污泥减量的目的，同时该技术方法的工作效率高、能耗损失低，并且没有二次污染，污泥的减量效果明显，有效提高了综合利用率。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种利用臭氧的污泥减量方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)污水的过滤处理：

a、将污水通过污水输送管输送到过滤槽的进水口，通过进水口上的流量控制阀控制进入到过滤槽中的污水量和污水处理速率；

b、进入到过滤槽中的污水通过过滤筛网的过滤作用将污水中的悬浮物、杂质颗粒过滤清除，同时过滤槽上方的水平控制箱控制导杆上的清理块来回移动，从而对过滤筛网上的杂质进行清除，防止杂质进入到管道造成管道堵塞；

c、在水平控制箱工作的同时，垂直控制箱通过电动机带动螺杆的转动，从而带动助推板的上下升降移动，助推板再带动与其相连接的过滤筛网的移动，从而加快对过滤筛网上杂质的清理，提高过滤槽的过滤效果；

d、经过过滤槽处理后的污水通过污水输送管进入到曝气槽中；

2)污水的曝气处理：

a、将污水通过污水输送管道输送到曝气槽的进水口，通过进水口上的流量控制阀控制进入到曝气槽中的污水量，污水再通过进水口进入到曝气槽上端的布水管中，经过布水管上的喷孔喷洒到曝气台阶上；

b、经过曝气台阶阶梯增氧处理后的污水顺流到下方的填料层进行微生物处理，同时曝气槽的底部均匀铺设有曝气管道，增氧设备通过曝气管道为曝气槽内的污水进行曝气增氧处理，空气通过曝气管道以细小气泡的形式进入到污水中，不仅增加污水中的含氧量，还可以使曝气槽内的污水和回流污泥均处于剧烈搅拌状态下，从而提高污水处理效率，使得污水中的有机物污染得到降解和去除；

c、曝气槽的出水口处设置有定时控制阀，通过定时控制阀，控制污水在曝气槽中的曝气处理时间，当曝气处理时间达到设定的值时，定时控制阀开启，使得污水通过曝气槽的出水口排出，排出的污水经过污水输送管输送到沉淀槽中；

3)污泥的沉淀与分离：

a、经过曝气处理后的污水通过污水输送管进入到沉淀槽中，污水进入到沉淀槽的斜管分离区进行泥水分离，使得污泥在斜管的阻挡作用下快速沉淀到沉淀槽的底部，再从沉淀槽的污泥出口处排出；

b、污泥出口的第一连接口通过回流管与曝气槽的进泥口相连接，回流到曝气槽中的污泥进行再次的处理，污泥出口的第二连接口通过污泥输送管与臭氧处理塔相连接，输送到臭氧处理塔的污泥进行臭氧处理，通过对污泥的分批量不同处理，使得污泥的减量效果更好，降低污泥中的生物固定量，减轻后期的工作强度；

4)污泥的臭氧处理：

a、通过污泥输送管送入到臭氧处理塔中的污泥通过臭氧发生器进行臭氧强氧化破解处理，首先处理塔本体中的搅拌装置工作，电机通过旋转杆带动第一旋转盘、第二旋转盘和第三旋转盘的同时转动对污泥进行搅拌，同时粉碎盘对污泥进行粉碎搅拌处理，将污泥中的颗粒杂质粉碎，不仅避免污泥粘黏在臭氧处理塔的内侧壁上，又防止颗粒杂质造成处理塔本体内部零件的堵塞，影响使用；

b、在搅拌装置工作的同时，臭氧发生器开始工作，通过臭氧输送管将臭氧发送到分流盘中，再通过分流盘上的分流孔喷洒到处理塔本体的内部，同时通过浓度监测器、计量监测器来控制臭氧的浓度和输送的量，从而使得污泥的臭氧处理效果好，在保障工作效率的同时，降低能耗的损失；

c、当污泥进入到处理塔本体中时，加热装置开始工作，通过弧形加热电板的加热作用，再结合温度监测器的监测作用，对处理塔本体的内部温度进行控制，使其保持在最佳反应温度35℃左右，从而使得污泥的臭氧作用好；

d、当计时监测器监测到污泥的处理时间到达0.5～1.5h时，出泥口上的控制阀打开，经臭氧强氧化破解后的污泥通过回流管回流到曝气槽中进行处理。

进一步，在步骤2)的步骤b中，当曝气设备通过曝气管道对曝气槽内的污水进行曝气处理时，反冲池通过反冲管对曝气管道进行反冲清洗，防止曝气管道被污水中的污泥杂质堵塞，影响污水的曝气效果和曝气时间。

进一步，在步骤3)的中，沉淀槽中的刮泥装置定期对沉淀槽的底部进行刮泥处理，防止污泥长期粘黏在沉淀槽底部影响后期污泥的沉淀效率，旋转电机带动刮泥板旋转，对沉淀槽底部残余的污泥进行清理。

进一步，在步骤4)的步骤a中，通入的臭氧浓度为30～50mg/gTS。

进一步，臭氧处理塔包括处理塔本体、臭氧发生装置、搅拌装置、加热装置和监控装置，处理塔本体的左端设置有计时感应器，处理塔本体的上方设置有进泥口，处理塔本体的下方设置有出泥口，进泥口与出泥口上均设置有控制阀，臭氧发生装置包括臭氧发生器和分流盘，臭氧发生器通过臭氧输送管与分流盘相连接，搅拌装置和加热装置均位于处理塔本体的内部，监控装置包括控制箱、计时处理器、浓度监测器、计量监测器和温度监测器，控制箱位于处理塔本体的右端面上，计时处理器的输入端与计时感应器相连接，计时处理器的输出端与控制阀、控制箱相连接。

进一步，臭氧输送管上设置有计量泵和开关阀，计量泵与计量监测器的输入端相连接，计量监测器的输出端与控制箱、报警装置相连接，通过计量泵的设计可以严格控制臭氧的输送量，根据输送污泥的密度来进行臭氧输送量的调节，使得整个污泥的氧化作用更好，提高工作效率。

进一步，臭氧发生器上设置有浓度检测仪，浓度检测仪与浓度监测器的输入端相连接，浓度监测器的输出端与开关阀、控制箱相连接，浓度检测仪的设计可以监测臭氧的浓度，为了保证有足够量的臭氧分子与污泥反应，在处理塔本体中需要保证一定浓度的臭氧，所以通过浓度检测仪可以使得臭氧的输送更加的方便，使用也更加的自动化。

进一步，搅拌装置包括电机、旋转杆和阶梯旋转盘，电机的输出轴与旋转杆固定连接，阶梯旋转盘固定在旋转杆上，阶梯旋转盘包括第一旋转盘、第二旋转盘和第三旋转盘，第一旋转盘、第二旋转盘和第三旋转盘的半径依次增大，相邻两个阶梯旋转盘之间设置有粉碎盘，粉碎盘上均匀设置有粉碎齿，搅拌装置的设计可以使得处理塔本体内部的污泥充分的搅拌，提高其流动性能，避免污泥出现凝结成块的现象，同时对污泥进行搅拌也可以使得臭氧与污泥充分的接触，提高污泥的氧化破解效率，阶梯旋转盘的设计可以提高污泥的搅拌效果，结构设计更加的合理，粉碎盘可以将污泥中的较大颗粒杂质粉碎，防止其造成其他设备的堵塞。

进一步，加热装置与温度监测器的输入端相连接，温度监测器的输出端与控制箱相连接，加热装置包括弧形加热电板，弧形加热电板内设置有电阻丝，弧形加热电板的内壁上均匀设置有散热孔，弧形加热电板设置有至少两个限位块，弧形加热电板通过限位块与处理塔本体的内侧壁固定连接，加热装置的设计可以严格控制臭氧的氧化温度，使得处理塔本体内的温度保持在最佳反应温度35℃左右，从而提高污泥的氧化破解效果，使得污泥的处理效果更好，同时也使得污泥的氧化程度更高，提高污泥减量的效果，弧形加热电板的设计更便于加热装置与处理塔本体内壁之间的固定连接，散热孔的设计可以使得热量快速的散发出去，从而提高污泥的加热效率，避免出现温度差。

进一步，臭氧发生器位于处理塔本体的右侧，分流盘设置有两个，且分别位于处理塔本体内部的左右两侧，分流盘上均匀设置有分流孔，分流盘的设计提高了处理塔本体中臭氧分子的分布均匀性，确保臭氧与污泥分子的充分接触，保证没有污泥被遗漏，同时也可以缩短反应时间，节约臭氧量，降低能耗的损失，再结合搅拌装置的设计，使得整个臭氧处理塔内臭氧的分布更加的均匀。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

污水首先进入到过滤槽中进行过滤处理，通过过滤筛网将污水中悬浮物质和较大颗粒杂质去除，同时通过水平控制箱控制清理块对过滤筛网上的杂质的清理，再结合竖直控制箱的设计，加快对过滤筛网上的杂质的清洗速率，提高过滤槽的过滤效果，从而便于对污水的后期处理，经过过滤槽处理后的污水再进入到沉淀槽中进行沉淀处理，沉淀槽沉淀下来的污泥约2/3回流进入曝气槽中，另外约1/3的污泥则通过臭氧处理塔处理后再返回到曝气槽，通过合理控制回流污泥的处理比例，可以使污水处理过程中净增污泥量与无机化污泥量相等，从而达到剩余污泥减量的目的，通过臭氧氧化污泥中部分被无机化，部分固相中的有机物溶解进入液相，从而有效提高了生物的可降解性。臭氧氧化后污泥被转化成为可以在一定程度上被微生物利用的自底基质，将自底基质回流至曝气槽，在活性污泥的作用下自底基质中可生化部分被矿化，新增了生物物质，该新增物质就构成了生化处理产生的剩余污泥。在操作过程中，只有污水微生物处理过程中产生的净增污泥量和无机化污泥相等，才能确保无剩余污泥产生。

本发明结构简单，实用性强，通过臭氧技术使得污水处理过程中净增污泥量与无机化污泥量相等，从而达到剩余污泥减量的目的，同时该技术方法的工作效率高、能耗损失低，并且没有二次污染，污泥的减量效果明显，有效提高了综合利用率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种利用臭氧的污泥减量方法的流程图；

图2为本发明中臭氧处理塔的结构示意图；

图3为本发明中搅拌装置的结构示意图；

图4为本发明中弧形加热电板的结构示意图。

图中：1-处理塔本体；2-搅拌装置；3-加热装置；4-计时感应器；5-进泥口；6-出泥口；7-控制阀；8-臭氧发生器；9-分流盘；10-臭氧输送管；11-控制箱；12-计量泵；13-开关阀；14-浓度检测仪；15-电机；16-旋转杆；17-第一旋转盘；18-第二旋转盘；19-第三旋转盘；20-粉碎盘；21-粉碎齿；22-弧形加热电板；23-散热孔；24-限位块；25-分流孔。

具体实施方式

如图1至图4所示，为本发明一种利用臭氧的污泥减量方法，包括如下步骤：

1)污水的过滤处理：

a、将污水通过污水输送管输送到过滤槽的进水口，通过进水口上的流量控制阀控制进入到过滤槽中的污水量和污水处理速率；

b、进入到过滤槽中的污水通过过滤筛网的过滤作用将污水中的悬浮物、杂质颗粒过滤清除，同时过滤槽上方的水平控制箱控制导杆上的清理块来回移动，从而对过滤筛网上的杂质进行清除，防止杂质进入到管道造成管道堵塞；

c、在水平控制箱工作的同时，垂直控制箱通过电动机带动螺杆的转动，从而带动助推板的上下升降移动，助推板再带动与其相连接的过滤筛网的移动，从而加快对过滤筛网上杂质的清理，提高过滤槽的过滤效果；

d、经过过滤槽处理后的污水通过污水输送管进入到曝气槽中；

2)污水的曝气处理：

a、将污水通过污水输送管道输送到曝气槽的进水口，通过进水口上的流量控制阀控制进入到曝气槽中的污水量，污水再通过进水口进入到曝气槽上端的布水管中，经过布水管上的喷孔喷洒到曝气台阶上；

b、经过曝气台阶阶梯增氧处理后的污水顺流到下方的填料层进行微生物处理，同时曝气槽的底部均匀铺设有曝气管道，增氧设备通过曝气管道为曝气槽内的污水进行曝气增氧处理，空气通过曝气管道以细小气泡的形式进入到污水中，不仅增加污水中的含氧量，还可以使曝气槽内的污水和回流污泥均处于剧烈搅拌状态下，从而提高污水处理效率，使得污水中的有机物污染得到降解和去除，当曝气设备通过曝气管道对曝气槽内的污水进行曝气处理时，反冲池通过反冲管对曝气管道进行反冲清洗，防止曝气管道被污水中的污泥杂质堵塞，影响污水的曝气效果和曝气时间；

c、曝气槽的出水口处设置有定时控制阀，通过定时控制阀，控制污水在曝气槽中的曝气处理时间，当曝气处理时间达到设定的值时，定时控制阀开启，使得污水通过曝气槽的出水口排出，排出的污水经过污水输送管输送到沉淀槽中；

3)污泥的沉淀与分离：

a、经过曝气处理后的污水通过污水输送管进入到沉淀槽中，污水进入到沉淀槽的斜管分离区进行泥水分离，使得污泥在斜管的阻挡作用下快速沉淀到沉淀槽的底部，再从沉淀槽的污泥出口处排出，沉淀槽中的刮泥装置定期对沉淀槽的底部进行刮泥处理，防止污泥长期粘黏在沉淀槽底部影响后期污泥的沉淀效率，旋转电机带动刮泥板旋转，对沉淀槽底部残余的污泥进行清理；

b、污泥出口的第一连接口通过回流管与曝气槽的进泥口相连接，回流到曝气槽中的污泥进行再次的处理，污泥出口的第二连接口通过污泥输送管与臭氧处理塔相连接，输送到臭氧处理塔的污泥进行臭氧处理，通过对污泥的分批量不同处理，使得污泥的减量效果更好，降低污泥中的生物固定量，减轻后期的工作强度；

4)污泥的臭氧处理：

a、通过污泥输送管送入到臭氧处理塔中的污泥通过臭氧发生器8进行臭氧强氧化破解处理，首先处理塔本体1中的搅拌装置2工作，电机15通过旋转杆16带动第一旋转盘17、第二旋转盘18和第三旋转盘19的同时转动对污泥进行搅拌，同时粉碎盘20对污泥进行粉碎搅拌处理，将污泥中的颗粒杂质粉碎，不仅避免污泥粘黏在臭氧处理塔的内侧壁上，又防止颗粒杂质造成处理塔本体1内部零件的堵塞，影响使用；

b、在搅拌装置2工作的同时，臭氧发生器8开始工作，通过臭氧输送管10将臭氧发送到分流盘9中，通入的臭氧浓度为30～50mg/gTS，再通过分流盘9上的分流孔25喷洒到处理塔本体1的内部，同时通过浓度监测器、计量监测器来控制臭氧的浓度和输送的量，从而使得污泥的臭氧处理效果好，在保障工作效率的同时，降低能耗的损失；

c、当污泥进入到处理塔本体1中时，加热装置3开始工作，通过弧形加热电板22的加热作用，再结合温度监测器的监测作用，对处理塔本体1的内部温度进行控制，使其保持在最佳反应温度35℃左右，从而使得污泥的臭氧作用好；

d、当计时监测器监测到污泥的处理时间到达0.5～1.5h时，出泥口上的控制阀7打开，经臭氧强氧化破解后的污泥通过回流管回流到曝气槽中进行处理。

本发明结构简单，实用性强，通过臭氧技术使得污水处理过程中净增污泥量与无机化污泥量相等，从而达到剩余污泥减量的目的，同时该技术方法的工作效率高、能耗损失低，并且没有二次污染，污泥的减量效果明显，有效提高了综合利用率。

污水首先进入到过滤槽中进行过滤处理，通过过滤筛网将污水中悬浮物质和较大颗粒杂质去除，同时通过水平控制箱控制清理块对过滤筛网上的杂质的清理，再结合竖直控制箱的设计，加快对过滤筛网上的杂质的清洗速率，提高过滤槽的过滤效果，从而便于对污水的后期处理，经过过滤槽处理后的污水再进入到沉淀槽中进行沉淀处理，沉淀槽中沉淀下来的污泥一部分直接回流进入曝气槽中，另一部分则通过臭氧处理后再返回到曝气槽。通过臭氧氧化，污泥中部分被无机化，部分固相中的有机物溶解进入液相，从而有效提高了生物的可降解性。臭氧氧化后污泥被转化成为可以在一定程度上被微生物利用的自底基质，将自底基质回流至曝气槽，在活性污泥的作用下自底基质中可生化部分被矿化，新增了生物物质，该新增物质就构成了生化处理产生的剩余污泥。在操作过程中，只有污水微生物处理过程中产生的净增污泥量和无机化污泥相等，才能确保无剩余污泥产生。

臭氧处理塔包括处理塔本体1、臭氧发生装置、搅拌装置2、加热装置3和监控装置，处理塔本体1的左端设置有计时感应器4，处理塔本体1的上方设置有进泥口5，处理塔本体1的下方设置有出泥口6，进泥口5与出泥口6上均设置有控制阀7。

臭氧发生装置包括臭氧发生器8和分流盘9，臭氧发生器8上设置有浓度检测仪14，浓度检测仪14与浓度监测器的输入端相连接，浓度监测器的输出端与开关阀13、控制箱11相连接，浓度检测仪14的设计可以监测臭氧的浓度，为了保证有足够量的臭氧分子与污泥反应，在处理塔本体中需要保证一定浓度的臭氧，所以通过浓度检测仪14可以使得臭氧的输送更加的方便，使用也更加的自动化，臭氧发生器8位于处理塔本体1的右侧，分流盘9设置有两个，且分别位于处理塔本体1内部的左右两侧，分流盘9上均匀设置有分流孔25，分流盘9的设计提高了处理塔本体1中臭氧分子的分布均匀性，确保臭氧与污泥分子的充分接触，保证没有污泥被遗漏，同时也可以缩短反应时间，节约臭氧量，降低能耗的损失，再结合搅拌装置2的设计，使得整个臭氧处理塔内臭氧的分布更加的均匀，臭氧发生器8通过臭氧输送管10与分流盘9相连接，臭氧输送管10上设置有计量泵12和开关阀13，计量泵12与计量监测器的输入端相连接，计量监测器的输出端与控制箱11、报警装置相连接，通过计量泵12的设计可以严格控制臭氧的输送量，根据输送污泥的密度来进行臭氧输送量的调节，使得整个污泥的氧化作用更好，提高工作效率。

搅拌装置2和加热装置3均位于处理塔本体1的内部，搅拌装置2包括电机15、旋转杆16和阶梯旋转盘，电机15的输出轴与旋转杆16固定连接，阶梯旋转盘固定在旋转杆16上，阶梯旋转盘包括第一旋转盘17、第二旋转盘18和第三旋转盘19，第一旋转盘17、第二旋转盘18和第三旋转盘19的半径依次增大，相邻两个阶梯旋转盘之间设置有粉碎盘20，粉碎盘20上均匀设置有粉碎齿21，搅拌装置2的设计可以使得处理塔本体1内部的污泥充分的搅拌，提高其流动性能，避免污泥出现凝结成块的现象，同时对污泥进行搅拌也可以使得臭氧与污泥充分的接触，提高污泥的氧化破解效率，阶梯旋转盘的设计可以提高污泥的搅拌效果，结构设计更加的合理，粉碎盘20可以将污泥中的较大颗粒杂质粉碎，防止其造成其他设备的堵塞。

加热装置3与温度监测器的输入端相连接，温度监测器的输出端与控制箱11相连接，加热装置3包括弧形加热电板22，弧形加热电板22内设置有电阻丝，弧形加热电板22的内壁上均匀设置有散热孔23，弧形加热电板22设置有至少两个限位块24，弧形加热电板22通过限位块24与处理塔本体1的内侧壁固定连接，加热装置3的设计可以严格控制臭氧的氧化温度，使得处理塔本体1内的温度保持在最佳反应温度35℃左右，从而提高污泥的氧化破解效果，使得污泥的处理效果更好，同时也使得污泥的氧化程度更高，提高污泥减量的效果，弧形加热电板22的设计更便于加热装置3与处理塔本体1内壁之间的固定连接，散热孔23的设计可以使得热量快速的散发出去，从而提高污泥的加热效率，避免出现温度差。

监控装置包括控制箱11、计时处理器、浓度监测器、计量监测器和温度监测器，控制箱11位于处理塔本体1的右端面上，计时处理器的输入端与计时感应器4相连接，计时处理器的输出端与控制阀7、控制箱11相连接

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。