一种污泥减量化反应系统及处理方法与流程

本发明涉及污泥处理系统，具体涉及一种污泥减量化反应系统及处理方法。

背景技术：

活性污泥法作为目前国内外应用最广泛的生物水处理技术，其自身所存在的主要问题之一是会产生大量的剩余污泥。剩余污泥处理装置的投资和运行费用约占整个污水处理厂投资及运行费用的25％-65％，巨大的污泥处置费用已成为污水生物处理技术面临的严峻问题。目前，污水处理厂一般采用填埋和堆肥方法处理污泥，然而这两种方法会造成土壤中重金属含量超标，严重威胁人类居住环境。因此，如何采取合理有效的技术手段来处理剩余污泥是我国城市发展和环境保护的首要任务。

为解决这一问题，20世纪90年代产生了新的污泥处理与处置概念——污泥减量化技术。污泥减量化是指在保证整个污水处理系统处理效能的前提下，采用适当的物理、化学和生物方法，使向外排放的固体生物量达到最小，从而实现从源头上减少污泥的产量。当前对污泥减量化技术的研究已成为国内外关注的焦点。

在现有的各种污泥减量技术中，臭氧化污泥减量技术效果较好，而且多余的臭氧可以快速地分解为氧气，不产生二次污染。另外，臭氧工艺易与现有的活性污泥工艺结合，能耗也很低，故臭氧化污泥减量技术在工业应用上具有广阔的前景。

但是由于臭氧以气体的形式存在，在污泥的氧化过程中存在气-固、固-液等传质问题，使得臭氧的利用效率偏低，从而使其在污泥处理工艺应用上受到一定的限制。此外，现有的反应系统设备结构复杂，投资高，不利于大规模推广应用。

因此，研究开发新型高效的投资及运行成本低、结构和操作简单的污泥减量化反应系统，对于污水处理厂污泥减量化具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种高效低成本的臭氧污泥减量化反应系统。研发了新的结构和操作简单的污泥减量化反应系统，污泥可减量50-90％以上，并实现了臭氧气体的高效无损失全利用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种污泥减量化反应系统包括反应槽、置于反应槽内的潜污泵和释放器、置于反应槽外的臭氧机，所述反应槽设有污泥进口和污泥出口，所述臭氧机的臭氧出口与所述潜污泵进口连接，所述释放器物流进口与所述潜污泵出口连接，所述潜污泵通过负压将所述污泥与所述臭氧吸入并混合后流入所述释放器；

所述释放器上设有物流进口、与物流进口相连的弧形物流通道和物流喷孔，所述物流通道与所述喷孔相通，进入所述释放器内的物流经过所述物流通道后由所述喷孔喷出。

进一步的，所述物流通道包括外流道和内流道，所述内流道和所述外流道一端与物流进口相连，另一端合流并与释放器上的喷孔相通；进入所述释放器内的物流经过所述外流道或所述内流道后由所述喷孔喷出。

进一步的，所述污泥进口置于所述反应槽的底部。

进一步的，所述污泥出口设置在所述反应槽的上部。

进一步的，所述释放器上设有对称设置的两球冠，所述喷孔设置在所述球冠上，两喷孔均与物流通道相通。

进一步的，所述释放器上混合物经过喷孔的流速为3-8m/s。

本发明还公布了一种基于上述反应系统的处理方法，包括以下步骤：

s01将臭氧发生器安装于反应槽外部，并将潜污泵和释放器安装于反应槽内部。在反应槽底部连接污泥进口，上部连接污泥出口；

s02臭氧发生器出气口通过气管与潜污泵进口相连，潜污泵出口与释放器进口相连；

s03将污泥充满反应槽，然后停止进泥，接着启动臭氧发生器和潜污泵，潜污泵进口利用负压将同时吸入臭氧气体和污泥，在泵内进行混合形成臭氧气体和污泥的混合物，该混合物再通过与潜污泵相连的释放器上的喷孔喷出，使臭氧气体和污泥进一步破碎细化并进行高效氧化反应；

s04当臭氧投加量达到要求后，启动进泥，进泥流量与臭氧进气的比例即臭氧投加量保持不变，污泥开始由污泥出口连续排出，此后反应系统连续进泥运行。

更详细的，所述释放器的喷出速度为3-8m/s。

更详细的，所述臭氧投加量为10-31mg臭氧/g干泥。

更详细的，检测污泥出口排出污泥的混合液悬浮固体浓度mlss出口和污泥进口污泥的混合液悬浮固体浓度mlss进口，计算污泥减量值，计算公式为：(mlss进口-mlss出口)/mlss进口×100％。

本发明的有益效果为：

1、本发明反应系统结构简单，占地小、投资省，操作简单，反应效率高，臭氧可全部利用，避免了臭氧分解器的使用。

2、污泥减量化效果显著，可将污泥减量50-90％，与现有污泥工艺相容性好，可以大规模地应用于污水处理厂的污泥减量化。

附图说明

图1本发明中污泥减量化反应系统的结构示意图；

图2本发明中释放器的结构示意图；

图中1、臭氧发生器，2、潜污泵，3、释放器，4、反应槽，5、污泥进口，6、污泥出口，7、物流进口，8、外流道，9、内流道，10、喷孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参见图1，该图为本发明潜流式臭氧污泥减量化反应系统的结构示意图，以下实施例中涉及的污泥减量化反应均采用该反应系统。如图1所示，该系统包括：臭氧发生器1、潜污泵2、释放器3、反应槽4、污泥进口5、污泥出口6。其中：臭氧发生器1出气口与潜污泵2进口相连，潜污泵2出口与释放器3进口相连，以使在反应槽4内臭氧气体和污泥同时被潜污泵2吸入而进行混合。

参见图2，该图为本发明反应系统中释放器的剖面结构示意图，它是由进泥管及两边的对称球冠组成，球冠的顶端开有喷孔10。包括：物流进口7、外流道8、内流道9、喷孔10。在释放器中，污泥和臭氧混合物通过进口管7进入球冠释放器，然后被外流道8和内流道9均分为两股物流，该两股物流分别沿外流道8和内流道9流动，然后通过球冠顶端的喷孔10喷出。

污泥和臭氧通过负压进入潜污泵2，在潜污泵2内将污泥与臭氧混合，并将混合后的物流输送至释放器3，释放器3含两条通道，可将由物流进口进入的物流分为两股，在两条通道内高速运转将物流充分混合打碎并由喷孔10喷出，释放器3上设有两条物流通道，可保证通道内的物流混合更充分。

上述反应系统对污泥减量化处理的具体实施步骤如下：

第一步、将臭氧发生器1安装于反应槽4外部，并将潜污泵2和释放器3安装于反应槽4内部。在反应槽4底部连接污泥进口5，上部连接污泥出口6。

第二步、臭氧发生器1出气口通过气管与潜污泵2进口相连，潜污泵2出口与释放器3进口相连。

第三步、将污泥充满反应槽4，然后停止进泥。接着启动臭氧发生器1和潜污泵2，潜污泵2进口利用负压将同时吸入臭氧气体和污泥，在泵内进行混合形成臭氧气体和污泥的混合物，该混合物再通过与潜污泵2相连的释放器3上的喷孔10以3-8m/s速度喷出，使臭氧气体和污泥进一步破碎细化并进行高效氧化反应。

第四步、当臭氧投加量为10-31mg臭氧/g干泥时，启动反应槽4进泥，随污泥量增加，污泥由反应槽4上部的污泥出口6排出，此时整个反应系统稳定运行，污泥连续地进入反应槽4并被臭氧氧化，氧化后的污泥被连续地排出反应槽4。测定出口排出污泥的mlss值(混合液悬浮固体浓度)，并与污泥进口5值相比较，得出污泥减量值为(mlss进口-mlss出口)/mlss进口×100％。

实施例1

本实施例针对反应槽4内臭氧低投加量进行污泥减量化。

将30g/h的臭氧发生器1安装于30l反应槽4外部，并将潜污泵2和释放器3安装于反应槽4内部。在反应槽4底部连接污泥进口5，上部连接污泥出口6。

臭氧发生器1出气口通过气管与潜污泵2进口相连，潜污泵2出口与释放器3进口相连。

将mlss浓度为14.14g/l的污泥充满反应槽4，然后停止进泥。接着启动臭氧发生器1和潜污泵2，潜污泵2进口利用负压将同时吸入臭氧气体和污泥，在泵内进行混合形成臭氧气体和污泥的混合物，调整潜污泵2的频率，使该混合物通过与潜污泵2相连的释放器3上的喷孔10以8m/s速度喷出，使臭氧气体和污泥进一步破碎细化并进行高效氧化反应。

反应8.5分钟后，此时臭氧投加量为10mg臭氧/g干泥，启动反应槽4进泥，进泥流量与臭氧进气的比例即臭氧投加量保持不变，进泥量为30/8.5×60＝211.76l/h，此时整个反应系统稳定运行，污泥连续地进入反应槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被连续地排出反应槽4。测定出口排出污泥的mlss值为7.07g/l，并与污泥进口5值相比较，得出污泥减量值为(mlss进口-mlss出口)/mlss进口×100％＝50％。

本实施例表明，采用本发明中的反应系统进行污泥减量化，在较低的臭氧投加量下，可以快速地将污泥减量化50％。

实施例2

本实施例针对反应槽4内增加臭氧投加量进行污泥减量化。

将25.5g/h的臭氧发生器1安装于40l反应槽4外部，并将潜污泵2和释放器3安装于反应槽4内部。在反应槽4底部连接污泥进口5，上部连接污泥出口6。

臭氧发生器1出气口通过气管与潜污泵2进口相连，潜污泵2出口与释放器3进口相连。

将mlss浓度为14.14g/l的污泥充满反应槽4，然后停止进泥。接着启动臭氧发生器1和潜污泵2，潜污泵2进口利用负压将同时吸入臭氧气体和污泥，在泵内进行混合形成臭氧气体和污泥的混合物，调整潜污泵2的频率，使该混合物通过与潜污泵2相连的释放器3上的喷孔10以5m/s速度喷出，使臭氧气体和污泥进一步破碎细化并进行高效氧化反应。

反应27分钟后，此时臭氧投加量为20.3mg臭氧/g干泥，启动反应槽4进泥，进泥流量与臭氧进气的比例即臭氧投加量保持不变，进泥量为40/27×60＝88.9l/h，此时整个反应系统稳定运行，污泥连续地进入反应槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被连续地排出反应槽4。测定出口排出污泥的mlss值为4.24g/l，并与污泥进口5值相比较，得出污泥减量值为(mlss进口-mlss出口)/mlss进口×100％＝70％。

本实施例表明，采用本发明中的反应系统进行污泥减量化，增加臭氧投加量下，可以快速地将污泥减量化70％。

实施例3

本实施例针对反应槽4内增加臭氧投加量进行污泥减量化。

将30g/h的臭氧发生器1安装于40l反应槽4外部，并将潜污泵2和释放器3安装于反应槽4内部。在反应槽4底部连接污泥进口5，上部连接污泥出口6。

臭氧发生器1出气口通过气管与潜污泵2进口相连，潜污泵2出口与释放器3进口相连。

将mlss浓度为14.14g/l的污泥充满反应槽4，然后停止进泥。接着启动臭氧发生器1和潜污泵2，潜污泵2进口利用负压将同时吸入臭氧气体和污泥，在泵内进行混合形成臭氧气体和污泥的混合物，调整潜污泵2的频率，使该混合物通过与潜污泵2相连的释放器3上的喷孔10以6m/s速度喷出，使臭氧气体和污泥进一步破碎细化并进行高效氧化反应。

反应29分钟后，此时臭氧投加量为25.64mg臭氧/g干泥，启动反应槽4进泥，进泥流量与臭氧进气的比例即臭氧投加量保持不变，进泥量为40/29×60＝82.75l/h，此时整个反应系统稳定运行，污泥连续地进入反应槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被连续地排出反应槽4。测定出口排出污泥的mlss值为2.78g/l，并与污泥进口5值相比较，得出污泥减量值为(mlss进口-mlss出口)/mlss进口×100％＝80.3％。

本实施例表明，采用本发明中的反应系统进行污泥减量化，增加臭氧投加量下，可以快速地将污泥减量化80.3％。

实施例4

本实施例针对反应槽4内增加臭氧投加量进行污泥减量化。

将30g/h的臭氧发生器1安装于40l反应槽4外部，并将潜污泵2和释放器3安装于反应槽4内部。在反应槽4底部连接污泥进口5，上部连接污泥出口6。

臭氧发生器1出气口通过气管与潜污泵2进口相连，潜污泵2出口与释放器3进口相连。

将mlss浓度为14.14g/l的污泥充满反应槽4，然后停止进泥。接着启动臭氧发生器1和潜污泵2，潜污泵2进口利用负压将同时吸入臭氧气体和污泥，在泵内进行混合形成臭氧气体和污泥的混合物，调整潜污泵2的频率，使该混合物通过与潜污泵2相连的释放器3上的喷孔10以3m/s速度喷出，使臭氧气体和污泥进一步破碎细化并进行高效氧化反应。

反应35分钟后，此时臭氧投加量为31mg臭氧/g干泥，启动反应槽4进泥，进泥流量与臭氧进气的比例即臭氧投加量保持不变，进泥量为40/35×60＝68.57l/h，此时整个反应系统稳定运行，污泥连续地进入反应槽并被臭氧氧化，氧化后的污泥被连续地排出反应槽4。测定出口排出污泥的mlss值为1.33g/l，并与污泥进口5值相比较，得出污泥减量值为(mlss进口-mlss出口)/mlss进口×100％＝90.6％。

本实施例表明，采用本发明中的反应系统进行污泥减量化，增加臭氧投加量下，可以快速地将污泥减量化90.6％。

上述具体实施方式中的上下等部位描述均与正对附图时的方位一致。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。