一种碱与超声波协同进行污水处理的方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用加碱加超声波处理污泥并投放生物处理单元以增加生物处理碳源提高生物处理效果的方法与装置，属于污水处理领域。特别是涉及一种生活污水净化处理的方法与装置。
【背景技术】
[0002]由于我国城市化步伐的加快，污水厂数量不断上升，伴随着污水处理的副产物剩余污泥的产量也不断增加，进而剩余污泥的厌氧处理越来越成为焦点。污水厂普遍存在的碳源不足问题，往往通过投加外碳源来解决，这无疑将增加污水厂额外的运行费用，为了解决以上这些问题，近来剩余污泥的资源化利用成为了一项热门研宄。要实现剩余污泥的资源化利用，通常先要对污泥进行预处理，污泥预处理的方法主要有热解法，物理法，化学法，生物化学法等。其中，热解法的高温可以破坏污泥微生物机体基本组成物质，如蛋白质、月旨肪等。高温下，蛋白质会变形，细胞质膜的脂肪也会溶解使膜产生小孔，引起细胞内含物泄漏，所以，加热也可用作污泥破解。热处理是一种有效的污泥融胞方法，经过热处理，污泥中的可溶性物质浓度大大提高，而且可溶物浓度总体趋势是随着温度提高而递减。然而自1993年超声技术被引入污泥研宄以来，已有不少国内外学者试图利用该技术进行污泥处理。该方法利用超声产生空化作用，可以促进污泥细胞分解，释放出有机制，使其在厌氧菌胞外酶的作用下水解成相对分子量更小的分子，增强其生物可降解性，为后续处理降低难度。化学方法具有一些优点:如设备简单，易操作，比如加碱预处理污泥法对污泥的破解效率高，能加速水解反应，并且碱解污泥处理也能释放出絮体内的水和细胞从而降低污泥含水率。
[0003]目前单纯一种污泥预处理的方法已广泛被人研宄，单纯加碱对污泥进行碱解处理对污泥的破解有一定的效果，而单纯的超声波处理也可以使污泥达到一定的破解效果，然而单纯处理的污泥破解效果不甚理想，而碱解加超声对污泥破解具有协同作用，能极大地提高破解效果，鉴于此本发明提出一种碱解加超声波联合的方式来预处理污泥，并将处理后的污泥反送至生物处理单元，以增加生物处理单元的碳源，因为在生物反硝化系统中，反硝化菌可以利用碳源作为电子供体，NO3-和N02_作为电子受体，将NO 3_和NO 2_还原成氮气，同时达到去除有机物的效果。由此可见，碳源是反硝化过程所不可少的一种物质。所以此方法不仅省去了外加碳源的费用，而且实现了剩余污泥资源化、减量化的新技术。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种污水处理的方法和装置，该方法将好氧生物处理单元或者缺氧生物处理单元出口端取出的泥水混合物，先经过沉淀分离，然后将分离后的污泥进行碱解加超声波的预处理，并将预处理后的污泥反送至污水生物处理单元，经过碱解加超声处理的污泥上清液中有机物含量增加，污泥中有机质可作为生物处理单元尤其是脱氮处理单元中的碳源，实现了污泥的资源化、减量化，并且解决了生物处理单元外碳源不足的问题。
[0005]本发明是采用如下技术方案实现的:
[0006]一种碱与超声波协同进行污水处理的方法，至少由如下过程组成:
[0007](I)从好氧生物处理单元或者缺氧生物处理单元出口端取出的泥水混合物经过沉淀分离后，将分离后的污泥，通过加入碱液调节pH，并进行超声波作用；
[0008](2)经加碱液并经超声波作用后的污泥返送至污水生物处理单元。
[0009]加入碱液调节pH，并进行超声波作用，加碱至pH值为10，超声波时间20min，超声波频率控制在20kHz。
[0010]本发明的碱与超声波协同进行污水处理的的装置，经污水好氧处理单元处理后的泥水混合物流至沉淀池中分离，在沉淀池污泥出口处取部分分离后的污泥，通过加入碱液调节PH值至10，并在超声波作用后，返送到厌氧或缺氧或分别向厌氧、缺氧处理单元的入口端，作为回流污泥补充生物处理碳源。
[0011]从污水流入好氧处理单元前的缺氧单元的出口端取出部分泥水混合物进行沉淀分离，通过加入碱液调节PH值至10，并在超声波作用后，返送到污水原水进口端，作为回流污泥补充生物处理碳源。
[0012]具体说明如下:
[0013]一种污水处理的方法，将污水处理厂好氧生物处理单元或者缺氧生物处理单元出口端的泥水混合物经过沉淀池沉淀分离，将分离后的污泥中加入NaOH调节pH值至10，进行碱解反应，并将该污泥放入超声波反应器中处理，超声波频率在20kHz，声能密度为8W/mL、占空比50%，超声时间为30min条件下，进行污泥的细胞破解，并将处理后的污泥返送至生物处理单元，以增加生物处理单元的碳源，提高脱氮效率。
[0014]一种污水处理的系统，在污水厂生物处理单元设置污泥循环系统，即在生物处理单元平行布置碱加超声处理单元，具体操作为将生物处理单元之后的泥水混合物经沉淀分离，并将处理后的污泥进行碱解加超声波处理，进而将该污泥返送至生物处理单元。
[0015]在污水处理厂的生物处理单元布置污泥处理循环增碳装置，即将好氧生物处理单元或者缺氧生物处理单元出口端的泥水混合物进行沉淀分离，在分离后的污泥中加入碱液再放入超声波反应器进行碱解加超声反应，在强碱作用下，污泥超声破解效果得到提高，一方面因为强碱的溶胞作用，另一方面因为超声波的空化作用。因此碱解加超声反应可以将污泥的絮体结构破坏，胞外物质脱离细胞絮体，接着污泥细胞壁破裂，细胞的结构遭到破坏，胞内物质释出。进而将处理后的污泥返送至生物处理单元，以增加生物处理单元的有机质，解决生物处理单元的碳源不足问题，尤其是针对脱氮的生物处理单元，碳源不足是一个常见的问题，将生物处理单元出水中的污泥进行预处理作为有效碳源用于本单元的处理中，实现了污泥的减量化和资源化。
[0016]所述污水处理方法，通过对沉淀池分离后的污泥碱解加超声波处理，以返送至生物处理单元增加碳源，碱解处理过程中的NaOH加入量可根据pH值来调节，可调节至pH值为8、9、10、11。对污泥进行超声波处理时，超声波反应器可选择不同的作用时间，声能密度，占空比，温度等。
[0017]所述的污水处理方法，通过对污泥加碱加超声波处理后，破解污泥中微生物细胞从而增加污泥中的有机质浓度，并将细胞破解后的污泥返送至生物处理单元的入口端，被处理后的污泥中有机质浓度很高，为生物处理单元中的微生物提供营养物质，即碳源，尤其是保障了世代周期长的硝化细菌的数量和活性，进而大大提高了硝化反应的效率，脱氮效果明显提尚。
【附图说明】
[0018]图1:所示污水处理方法工艺流程图；
[0019]图2:所示污水处理装置示意图；
[0020]其中:
[0021]I一生物处理单元，2—沉淀分离单元，3—碱液，4一超声处理单元，5—反应容器，6—清洗槽，7—水，8—换能器。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明:
[0023]实施例1
[0024]如图1和图2所示的污水处理方法与装置，本装置将好氧生物处理单元(I)出口端的泥水混合物经过沉淀分离单元(2)处理后，上清液排出系统，将沉淀的浓度为5046mg/L污泥中加入NaOH碱液(3)调至pH值为10然后放入超声波反应容器(5)调至频率为28kHz，声能密度为4W/mL，占空比为50%进行超声波处理单元(4)处理，作用时间为25min，处理之后的污泥破解率达到了 45.4%，单位时间污泥上清液溶出的SCOD达980mg/L。处理之后的污泥返送至生物处理单元的入口端，增加了生物处理单元的有机质浓度，即解决了生物处理单元碳源不足的问题，提高了生物处理单元微生物的活性，尤其是提高了世代周期长的硝化细菌的数量和活性，进而为硝化反应的顺利进行提供保障，提高了生物处理单元的脱氮效果。
[0025]实施例2
[0026]如图1和图2所示的污水处理方法与装置，本装置将缺氧生物处理单元(I)出口端的泥水混合物经过沉淀分离单元(2)处理后，上清液排出系统，将沉淀的浓度为8016mg/L污泥中加入NaOH碱液(3)调至pH值为11然后放入超声波反应容器(5)调至频率为25kHz，声能密度为8W/mL，占空比为50%进行超声波处理单元(4)处理，作用时间为20min，处理之后的污泥破解率达到了 38.6%，单位时间污泥上清液溶出的SCOD达3980mg/L。处理之后的污泥返送至缺氧生物处理单元的入口端，污泥破解出的有机质为缺氧生物处理单元的微生物提供营养物质，解决缺氧生物处理单元中脱氮除磷过程中微生物争夺碳源的问题，保障了缺氧生物处理单元中反硝化反应的顺利进行，当碳源充足时具有较好的脱氮效果，NO3-N最终去除率达96 %，NO2-N最终无积累，反硝化速率达7.2mg NO3-N/ (gMLSS.h)。
【主权项】
1.一种碱与超声波协同进行污水处理的方法，其特征至少由如下过程组成: (1)从好氧生物处理单元或者缺氧生物处理单元出口端取出的泥水混合物经过沉淀分离后，将分离后的污泥，通过加入碱液调节PH，并进行超声波作用； (2)经加碱液并经超声波作用后的污泥返送至污水生物处理单元。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是加入碱液调节PH，并进行超声波作用，加碱至pH值为10，超声波时间20min，超声波频率控制在20kHz。
3.实现权利要求1的碱与超声波协同进行污水处理的的装置，其特征是经污水好氧处理单元处理后的泥水混合物流至沉淀池中分离，在沉淀池污泥出口处取部分分离后的污泥，通过加入碱液调节PH值至10，并在超声波作用后，返送到厌氧或缺氧或分别向厌氧、缺氧处理单元的入口端，作为回流污泥补充生物处理碳源。
4.如权利要求3所述的装置；其特征是从污水流入好氧处理单元前的缺氧单元的出口端取出部分泥水混合物进行沉淀分离，通过加入碱液调节PH值至10，并在超声波作用后，返送到污水原水进口端，作为回流污泥补充生物处理碳源。
【专利摘要】本发明涉及一种碱与超声波协同进行污水处理的方法与装置；从好氧生物处理单元或者缺氧生物处理单元出口端取出的泥水混合物经过沉淀分离后，将分离后的污泥，通过加入碱液调节pH，并进行超声波作用；经加碱液并经超声波作用后的污泥返送至污水生物处理单元。将沉淀下的污泥中加入NaOH碱液调至pH值达10并放入超声波反应器内进行处理，超声波反应器控制在20kHz，声能密度为8W/mL、占空比50％，超声时间为30min条件下，对污泥进行絮体破坏和细胞破解作用，从而污泥絮体细胞中的有机质释放出来，之后将处理后的污泥返送至生物处理单元，以增加生物处理单元的有机质浓度，解决了生物处理单元碳源不足的问题。
【IPC分类】C02F11-00
【公开号】CN104787996
【申请号】CN201510184630
【发明人】张书廷, 李倩, 王晶晶
【申请人】天津大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月17日