本发明属于环境工程污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥微气泡臭氧稳定化装置及方法。
背景技术：
污泥稳定化处理就是降解污泥中的有机物质，进一步减少污泥含水量，杀灭污泥污泥中的细菌、病原体等，打破细胞壁，消除臭味，这是污泥能否资源化有效利用的关键步骤。
目前，城市生活污水厂普遍采用活性污泥法来处理污水。但是，活性污泥法处理过程中会产生大量的污泥，根据相关规定，污泥厂在污泥出厂之前需要进行稳定化处理。常用的污泥稳定化处理方法有厌氧消化、好氧消化、堆肥、高温热水解、超临界氧化、臭氧氧化等，但这些常用方法均存在一些问题，如厌氧消化、好氧消化以及堆肥的停留时间长、占地面积大，市政污水处理厂往往难以满足工艺的用地需求。而高温热水解不能作为污泥稳定化的单独处理方式，一般作为厌氧处理的预处理方式，且运行成本较高。超临界氧化需要高温高压条件，存在较大的安全风险，运行成本高。臭氧氧化技术利用臭氧的强氧化性，可以破坏微生物的细胞壁，杀死生物体，使胞内物质溶出，可用于污泥的减量化和稳定化处理，占地小、稳定性好、资源可回收利用，应用前景广阔，但是，目前的臭氧氧化技术的臭氧投加方式多为普通曝气盘、微孔曝气盘和射流等方式，这些臭氧投加方式均存在臭氧逸失率高、投加量大、成本高等缺点，并且资源没有实现最大化利用。采用微纳米气泡方式投加臭氧可解决上述问题，但污泥中的固体物质往往容易使微气泡发生器堵塞，实际运行中会极大的限制其稳定性。
因此，环境工程污泥处理技术领域急需一种臭氧与污泥可反应充分，过程容易控制，臭氧投加量小，成本低，臭氧利用率高，运行稳定，不堵塞，实现资源最大化利用的污泥微气泡臭氧稳定化装置及方法。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提出了一种污泥微气泡臭氧稳定化装置及方法，本发明采用微气泡发生器作为臭氧投加设备，能够提高臭氧的使用率，从而减小臭氧的投加量，本发明增加的微滤装置能够防止微气泡发生器发生堵塞，本发明设置的三相分离器能够减少好氧池的曝气量。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种污泥微气泡臭氧稳定化装置，包括顺次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池以及二沉池，厌氧池的一侧设置有进水管，二沉池的一侧设置有出水管，好氧池内设置有曝气管，还包括：污泥反应罐、微滤装置以及微气泡发生器，污泥反应罐的内部设置有三相分离器，污泥反应罐的下部设置有释放口和排泥管，微气泡发生器的下端设置有臭氧进口；
二沉池分别与厌氧池、污泥反应罐以及微滤装置连通，三相分离器与好氧池连通，微滤装置还分别与污泥反应罐、缺氧池以及微气泡发生器连通，微气泡发生器还与污泥反应罐连通。
作为优选，二沉池的出水管连接微滤装置的上端，二沉池的下端设置有分流管道，分流管道包括分支ⅰ和分支ⅱ，分支ⅰ的前部设置有分流泵ⅰ，分支ⅱ的前部设置有分流泵ⅱ，分支ⅰ连接到厌氧池的下端，分支ⅱ连接到污泥反应罐的下部。
作为优选，分支ⅰ为污泥回流管，分支ⅱ为剩余污泥进泥管。
作为优选，三相分离器通过尾气收管连接好氧池。
作为优选，微滤装置的下端通过上清液回流管与缺氧池连接，微滤装置下部的一侧通过进泥管与污泥反应罐连接，微滤装置中部的一侧通过回泥管与污泥反应罐连接，微滤装置的下端通过上清液管与微气泡发生器连接。
作为优选，微气泡发生器通过管道连接污泥反应罐的释放口。
一种污泥微气泡臭氧稳定化方法，包括以下步骤：
a.污水依次进入厌氧池、缺氧池以及好氧池后，在好氧池内进行曝气处理；
b.污水经好氧池曝气后进入二沉池进行泥水分离处理，分离后得到上清液和污泥，上清液通过出水管排放，一部分污泥由污泥回流管返回到厌氧池内，另一部分污泥通过剩余污泥进泥管进入污泥反应罐内；
c.污泥反应罐内的污泥通过进泥管进入微滤装置，经过微滤装置的过滤后得到浓缩污泥和上清液，一部分浓缩污泥经回泥管返回到污泥反应罐内，一部分上清液通过上清液管进入微气泡发生器内，进入微气泡发生器的上清液与进入微气泡发生器的臭氧以一定的气液比例在微气泡发生器内混合后由释放口返回至污泥反应罐内，臭氧经三相分离器分离后通过尾气收管返回到好氧池内；
d.污泥反应罐内的污泥通过进泥管进入微滤装置，经过微滤装置的过滤后得到浓缩污泥和上清液，一部分浓缩污泥经回泥管返回到污泥反应罐内，一部分上清液经上清液经上清液回流管进入缺氧池内；
e.步骤b中通过二沉池得到的上清液经出水管进入微滤装置，该上清液对微滤装置进行反冲洗，反冲洗水经回泥管返回到缺氧池内；
f.按顺序重复步骤d和步骤e两次；
g.按顺序重复步骤c和步骤d一次，污泥反应罐内的污泥经过排泥管排出。
作为优选，步骤a的具体步骤为：污水通过进水管进入厌氧池，在厌氧池中停留一小时，然后进入缺氧池内，在缺氧池内停留两个小时，在进入好氧池内，在好氧池中连续曝气六个小时。
作为优选，步骤c和步骤d中的一部分浓缩污泥都是指70%～90%的浓缩污泥，步骤c和步骤d中的一部分上清液都是指10%～30%的上清液。
作为优选，步骤c中一定的气液比例是指臭氧和上清液的比例为5%～30%。
本发明的有益效果为：
（1）本发明采用微气泡发生器作为臭氧的投加设备，微气泡发生器能够提高臭氧的使用率，从而减少臭氧的投加量，污泥的稳定化效果好。
（2）本发明设置有微滤装置，能够降低进入微气泡发生器的水的固体悬浮物的含量，解决了微气泡发生器容易堵塞的问题。
（3）本发明的污泥反应罐的内部设置有三相分离器，三相分离器能够使臭氧和污泥充分分离，将臭氧反应的尾气收集返回至好氧池内，有效利用臭氧反应后的尾气，从而减少好氧池的曝气量。
（4）本发明在步骤c中采用的是经过微滤装置微滤后的上清液进入微气泡发生器与臭氧混合，相比于一般工艺中不没有将污泥和上清液分离就与臭氧在微气泡发生器中进行混合，本发明的混合效果更好，没有污泥的干扰，上清液与臭氧的混合效率更高。
（5）本发明在步骤d中上清液是通过微滤装置得到的，相较于一般的工艺采用的自然沉淀方式，本发明的方法得到上清液的时间更短，效果更稳定。
（6）本发明通过对步骤d和步骤e的重复，同时实现了上清液分离后的回流和反清洗工作，返回到污泥反应罐内的反冲洗水稀释了上清液，可较大幅度的提高后续的反应速率。
附图说明图1是本发明的污泥微气泡臭氧稳定化装置结构示意图。
附图中：1、进水管；2、厌氧池；3、缺氧池；4、好氧池；5、二沉池；51、分支ⅰ；52、分支ⅱ；6、出水管；7、污泥反应罐；71、释放口；72、排泥管；8、微滤装置；81、上清液回流管；82、进泥管；83、回泥管；84、上清液管；9、微气泡发生器；91、臭氧进口；10、三相分离器；11、尾气收管。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例一：
如图1所示，一种污泥微气泡臭氧稳定化装置，包括顺次连通的厌氧池2、缺氧池3、好氧池4以及二沉池5，厌氧池2、缺氧池3、好氧池4以及二沉池5之间通过管道连接，厌氧池2的一侧设置有进水管1，二沉池5的一侧设置有出水管6，好氧池4内设置有曝气管，还包括：污泥反应罐7、微滤装置8以及微气泡发生器9，污泥反应罐7的内部设置有三相分离器10，具体的，三相分离器10设置在污泥反应罐7内部的上侧，污泥反应罐7的下部设置有释放口71和排泥管72，微气泡发生器9的下端设置有臭氧进口91；二沉池5分别与厌氧池2、污泥反应罐7以及微滤装置8连通，三相分离器10与好氧池4连通，微滤装置8还分别与污泥反应罐7、缺氧池3以及微气泡发生器9连通，微气泡发生器9还与污泥反应罐7连通。二沉池5的出水管6连接微滤装置8的上端，二沉池5的下端设置有分流管道，分流管道包括分支ⅰ51和分支ⅱ52，其中，分支ⅰ51为污泥回流管，污泥回流管通过设置在其前侧的分流泵ⅰ提供动力，分支ⅱ52为剩余污泥进泥管82，剩余污泥进泥管82通过设置在其前侧的分流泵ⅱ提供动力。分支ⅰ51连接到厌氧池2的下端，分支ⅱ52连接到污泥反应罐7的下部。三相分离器10通过尾气收管11连接好氧池4。微滤装置8的下端通过上清液回流管81与缺氧池3连接，微滤装置8下部的一侧通过进泥管82与污泥反应罐7连接，微滤装置8中部的一侧通过回泥管83与污泥反应罐7连接，微滤装置8的下端通过上清液管84与微气泡发生器9连接。微气泡发生器9通过管道连接污泥反应罐7的释放口71。
一种污泥微气泡臭氧稳定化方法，包括以下步骤：
a.污水依次进入厌氧池2、缺氧池3以及好氧池4后，在好氧池4内进行曝气处理；
b.污水经好氧池4曝气后进入二沉池5进行泥水分离处理，分离后得到上清液和污泥，上清液通过出水管6排放，一部分污泥由污泥回流管返回到厌氧池2内，另一部分污泥通过剩余污泥进泥管82进入污泥反应罐7内；
c.污泥反应罐7内的污泥通过进泥管82进入微滤装置8，经过微滤装置8的过滤后得到浓缩污泥和上清液，一部分浓缩污泥经回泥管83返回到污泥反应罐7内，一部分上清液通过上清液管84进入微气泡发生器9内，进入微气泡发生器9的上清液与进入微气泡发生器9的臭氧以一定的气液比例在微气泡发生器9内混合后由释放口71返回至污泥反应罐7内，臭氧经三相分离器10分离后通过尾气收管11返回到好氧池4内；
d.污泥反应罐7内的污泥通过进泥管82进入微滤装置8，经过微滤装置8的过滤后得到浓缩污泥和上清液，一部分浓缩污泥经回泥管83返回到污泥反应罐7内，一部分上清液经上清液经上清液回流管81进入缺氧池3内；
e.步骤b中通过二沉池5得到的上清液经出水管6进入微滤装置8，该上清液对微滤装置8进行反冲洗，反冲洗水经回泥管83返回到缺氧池3内；
f.按顺序重复步骤d和步骤e两次，以实现对微滤装置充分的反冲洗，并使冲洗后的水返回至缺氧池；
g.按顺序重复步骤c和步骤d一次，以实现上清液的回流，最后，污泥反应罐7内的污泥经过排泥管72排出。
具体为：通过进水管11将污水通入到厌氧池22中，使污水在厌氧池22中停留一个小时，然后污水通过管道流入缺氧池33内，污水在缺氧池33内停留两个小时，污水再通过管道流入好氧池44内，在好氧池4中通过曝气管进行曝气，连续曝气六个小时。经过曝气处理后的好氧池44内的水通过管道进入二沉池5内，在二沉池5内进行泥水分离处理，分离后得到上清液和污泥，上清液通过出水管6排放，沉淀后得到的污泥一部分由分流泵ⅰ经污泥回流管返回至厌氧池2内，另一部分污泥通过剩余污泥进泥管82进入污泥反应罐7内。
污泥反应罐7内的污泥经过进泥管82进入微滤装置8内，70%的浓缩污泥经回泥管83返回至污泥反应罐7内，10%的上清液经上清液管84进入微气泡发生器9内，通过控制浓缩污泥和上清液的流量，即控制进泥管82和上清液管84上的阀门来调节流量比例从而控制百分比。进入微气泡发生器9的上清液与微气泡发生器9进入的臭氧以气液比为5%的比例在微气泡发生器9内混合后由释放口71返回至污泥反应罐7内，通过控制上清液管84和臭氧进口91上的阀门调节流量来控制气液比例。臭氧经三相分离器10分离后，经三相分离器10返回至好氧池4内。此反应过程为步骤c，运行的时间一般为两个小时。
污泥反应罐7内的污泥经过微滤进泥管82进入微滤装置8，70%的浓缩污泥经回泥管83返回至污泥反应罐7内，10%的上清液经上清液回流管81进入缺氧池3。此反应过程为步骤d，运行时间一般为半个小时。出水经由出水管6进入微滤装置8，对微滤装置8进行反冲洗。此反应过程为步骤e，运行时间一般为半个小时。按顺序重复步骤d和步骤e两次。再按顺序重复步骤c和步骤d一次。污泥经排泥管72排出。反应结束。
实施例二：
本实施例说明的是本发明的污泥微气泡臭氧稳定化方法的另一个实施例，具体为：通过进水管11将污水通入到厌氧池22中，使污水在厌氧池22中停留一个小时，然后污水通过管道流入缺氧池33内，污水在缺氧池33内停留两个小时，污水再通过管道流入好氧池44内，在好氧池4中通过曝气管进行曝气，连续曝气六个小时。经过曝气处理后的好氧池44内的水通过管道进入二沉池5内，在二沉池5内进行泥水分离处理，分离后得到上清液和污泥，上清液通过出水管6排放，沉淀后得到的污泥一部分由分流泵ⅰ经污泥回流管返回至厌氧池2内，另一部分污泥通过剩余污泥进泥管82进入污泥反应罐7内。
污泥反应罐7内的污泥经过进泥管82进入微滤装置8内，90%的浓缩污泥经回泥管83返回至污泥反应罐7内，30%的上清液经上清液管84进入微气泡发生器9内，通过控制浓缩污泥和上清液的流量，即控制回泥管83和上清液管84上的阀门来调节流量比例从而控制百分比。进入微气泡发生器9的上清液与微气泡发生器9进入的臭氧以气液比为10%的比例在微气泡发生器9内混合后由释放口71返回至污泥反应罐7内。臭氧经三相分离器10分离后，经三相分离器10返回至好氧池4内。此反应过程为步骤c，运行的时间一般为两个小时。
污泥反应罐7内的污泥经过微滤进泥管82进入微滤装置8，90%的浓缩污泥经回泥管83返回至污泥反应罐7内，30%的上清液经上清液回流管81进入缺氧池3。此反应过程为步骤d，运行时间一般为半个小时。出水经由出水管6进入微滤装置8，对微滤装置8进行反冲洗。此反应过程为步骤e，运行时间一般为半个小时。按顺序重复步骤d和步骤e两次。再按顺序重复步骤c和步骤d一次。污泥经排泥管72排出。反应结束。
本发明采用微气泡发生器作为臭氧的投加设备，微气泡发生器能够提高臭氧的使用率，从而减少臭氧的投加量，污泥的稳定化效果好。本发明设置有微滤装置，能够降低进入微气泡发生器的水的固体悬浮物的含量，解决了微气泡发生器容易堵塞的问题。本发明的污泥反应罐的内部设置有三相分离器，三相分离器能够使臭氧和污泥充分分离，将臭氧反应的尾气收集返回至好氧池内，有效利用臭氧反应后的尾气，从而减少好氧池的曝气量。本发明在步骤c中采用的是经过微滤装置微滤后的上清液进入微气泡发生器与臭氧混合，相比于一般工艺中不没有将污泥和上清液分离就与臭氧在微气泡发生器中进行混合，本发明的混合效果更好，没有污泥的干扰，上清液与臭氧的混合效率更高。本发明在步骤d中上清液是通过微滤装置得到的，相较于一般的工艺采用的自然沉淀方式，本发明的方法得到上清液的时间更短，效果更稳定。本发明通过对步骤d和步骤e的重复，同时实现了上清液分离后的回流和反清洗工作，返回到污泥反应罐内的反冲洗水稀释了上清液，可较大幅度的提高后续的反应速率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。