剩余污泥中营养物质的处理方法及专用高压交流脉冲污泥分解装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污泥处理方法及设备，特别是指一种剩余污泥中营养物质的处理方法及专用高压交流脉冲污泥分解装置。
【背景技术】
[0002]截止到2013年，我国县级以上污水处理厂已达到3500多座，伴随产生了大量的剩余污泥，全国污泥总产量达3000万吨(以含水率80%计)，预计到2020年污泥产量会达到6000万吨，如此大量的剩余污泥若处置不当，将会对环境产生严重的二次污染。另外，研究发现剩余污泥中含有许多有用物质，如核酸、蛋白质、多糖等，它们都会以溶解性COD的形式表现出来。若能将此类溶解性COD从污泥中提取、析出并进行再利用，便可实现污泥的资源化与能源化，同时大量剩余污泥的处置问题将迎刃而解。
[0003]某些地区工业园区污水处理厂运行存在进水碳氮比低、营养物质不足、微生物无法正常生长、处理效果不理想等问题。针对此类问题，目前主要解决措施是向生化池中投加甲醇、乙酸钠、淀粉、葡萄糖等物质作为微生物碳源，但外加碳源需大量人力物力，加重了污水厂的运行负担与费用。若对水厂自身产生的剩余污泥进行处理，提取污泥中的可溶性COD作为碳源补充至生化池中，在提高处理效果的同时，降低了外部碳源投加的费用，节省了剩余污泥的处理费用。
[0004]目前，污泥处理的方法包括超声波、微波、热解、冻融、臭氧、碱处理等，这些方法对污泥脱水、再利用等方面性能的改善有所裨益，但同时它们普遍具有能耗高、对设备有特殊要求等不足，臭氧和碱处理存在药剂投加量大、析出的碳源无法直接利用等缺点；另外这些方法在能耗、设备要求上的付出难以得到相应回报，因此寻找一种低耗、高效处理污泥的方法是本领域的技术难题和研究方向。
[0005]专利号为201420036901.1的实用新型专利申请中公开了一种高压电分解污泥的破碎装置，该装置包括污泥流经管、外部电极、内部电极、高压电发生装置，其将220V交流电转化为20-100kV的高压直流电，通过电场力产生的脉冲作用使细胞变形、破裂，此专利的主要目的在于在降低絮凝剂投加量的前提下，增大污泥脱水能力，减少剩余污泥的量。而装置的污泥流经管中仅有一根电极体，若为提高处理效率则要由多个污泥流经管串联，这导致了内部电极与污泥的接触面积小，污泥破碎效率低，还加大了设备的占地面积与能耗；该装置处理污泥与碱处理设备连用，存在药剂投加量大、操作复杂等不足。
[0006]专利号为201220169568.2的实用新型专利公开了一种利用自生污泥进行碳源开发与应用的污水处理装置，是将臭氧发生器安装于二沉池至生化池的破壁污泥回流管道内，利用臭氧的强氧化作用破坏微生物细胞，释放细胞内有机物，为生物的脱氮除磷补充碳源，但其中也存在一些问题，一是剩余臭氧会对生化处理系统中的微生物有极强的杀灭与抑制作用，将直接影响其对废水的处理效果，臭氧发生器能耗较大，也会增大了污水厂的运行成本；二是将处理后污泥直接回流至生化池中，细胞壁等难利用、难生物降解物质一同进入，加大了生化系统的负荷。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种低能耗、处理效果好的剩余污泥中营养物质的处理方法及专用高压交流脉冲污泥分解装置
[0008]本发明的整体技术方案是:
[0009]剩余污泥中营养物质的处理方法，包括如下工艺步骤:
[0010]A、调质:向储泥池中的污泥中加入电解质Na2SO4;
[0011]B、污泥破壁或破膜:将步骤A中加入电解质的污泥过滤后，经调速污泥栗、流量计计量后栗入高压交流脉冲污泥分解装置内，在高压交流脉冲污泥分解装置内，污泥中微生物细胞膜或细胞壁在高压电场应力作用下变薄、破碎，释放出污泥中微生物内的营养物质；
[0012]C、泥水分离:将步骤B中经过破壁或破膜处理的污泥沉淀静置，进行泥水分离；
[0013]D、上清液注入生化系统:沉淀池中上清液经营养液补充栗进入生化池中，为生化系统中微生物提供碳源及营养物质。
[0014]—种剩余污泥中营养物质的处理方法专用高压交流脉冲污泥分解装置，包括污泥流经管、设于污泥流经管两端的连接法兰、开设于污泥流经管前部及后部的进泥口及出泥口、设置于污泥流经管内的电极以及与电极电连接的电源；所述的电极为至少两根且均布于污泥流经管中，电源选用高压交流脉冲电源。
[0015]可以显而易见的是，为便于电极的布置以及与电源的连接，优选的技术方案是，在污泥流经管的外壁上设有与电极电连接的外部电极头。
[0016]本发明的具体技术解决方案还有:
[0017]为便于增加污泥中电解质的含量，与电场力协同作用提高高压交流脉冲电场对污泥中微生物的溶胞效果，优选的技术方案是，所述的步骤A中~投加量为
0.04-0.06mmol/gDS，反应时间10-20分钟，gDS为每克污泥干重。
[0018]为达到对污泥中微生物细胞进行较好的破膜或破壁处理，优选的技术方案是，所述的步骤B中高压交流脉冲污泥分解装置的峰值电压为30-90kV，频率为10-50kHZ，污泥在高压交流脉冲污泥分解装置中进行破膜或破壁处理的时间为20-90分钟。
[0019]为便于获得更好的泥水分离效果，保证经过破壁或破膜处理的污泥中微生物内的营养物质的充分溶出，优选的技术方案是，步骤C中污泥的沉淀静置时间为1-2小时。
[0020]为满足电极与污泥的充分接触，实现对于污泥内微生物细胞更好的破壁或破膜处理效果，优选的技术方案是，所述的电极平行间隔均布于污泥流经管中。
[0021]更为优选的技术方案是，所述的电极为三根。
[0022]为保证电路设计的安全可靠，常见的结构设计是，污泥流经管管壁外侧设有接地极。
[0023]为使污泥与电极长时间充分接触，以获得更好的处理效果，优选的技术解决方案是，污泥流经管管壁上设有折流板，折流板沿轴向延伸且呈垂直平行间隔分布。
[0024]为使污泥与电极充分接触，更进一步的优选设计方案是，所述的污泥流经管为倾斜设置，且其前部的进泥口低于后部的出泥口。
[0025]污泥流经管的倾斜设计在结构上可以采用多种方式，均不脱离本发明的技术实质，其中较为常见的技术实现方式是所述的污泥流经管外表面设有支架。
[0026]为验证本发明所取得的技术效果，申请人进行了如下试验:
[0027](I)沉淀后上清液经紫外光谱扫描，在260nm和280nm处有较强烈的吸收，说明蛋白质、核酸因营养物的析出而存在于污泥的水相中(260nm、280nm分别为蛋白质与核酸的紫外吸收高峰区域)。
[0028](2)经高压电分解装置处理后污泥的COD比未处理前的COD提高5_12倍，向生化池中补充污泥析出的上清液后，显微镜观察微生物的种类与数量，表征出水水质良好的微生物(钟虫、等枝虫、楣纤虫、吸管虫、轮虫、漫游虫)数量明显增多，出水水质显著提高，其中C0D、氨氮、总氮、总磷指标均大大低于污泥未处理前运行的指标。
[0029]本发明所具备的实质性特点和取得的显著技术进步在于:
[0030]1、在调质后设计过滤的工艺步骤，可有效避免污泥中塑料、大颗粒物及纤维状物质进入系统中，造成管道、污泥流经管的阻塞。
[0031]2、较之目前利用污泥作为碳源的技术，本发明通过沉淀将易于生物降解的上清液提取后作为营养物质，而未将微生物破解后的难降解细胞壁等物质一并添加至生化池中，避免了增大生化系统处理负荷的问题。
[0032]3、本发明中高压脉冲污泥分解装置的电压、频率可根据不同污泥的性状进行调节，对不同污泥均能达到较好的处理效果，适用范围广。产生的高压脉冲电场可直接作用于污泥，能量利用率高，能耗小(仅为15-25W)，低于同类产品。
[0033]4、本装置是采用交流电产生高压交流脉冲电源，较直流电效果更好。由于高压产生的交流脉冲电场仅存在于污泥流经管内的电极周围，因此本发明将电极均布于污泥流经管内，从而使产生的高压交流脉冲电场区域布满污泥流经管，增大电场与污泥的接触面积，提高污泥处理效率，减少物料投入及人力施工，减小设备的占地面积与能耗。
[0034]5、污泥流经管内设置的折流板，使污泥在污泥流经管内时呈折线形运动，较直管形状增大了污泥在管内的停留时间，延长了电场作用于污泥的时间，提高了设备对污泥的处理效率。同时折流板的存在还增大了系统对污泥的水力剪切力，在电场力与水力共同作用下，污泥的处理效果更好。
【附图说明】
[0035]图1是本发明的工艺流程图。
[0036]图2是本发明中高压脉冲污泥分解装置的结构示意图。
[0037]图3是图2的俯视图。
[0038]附图中的附图标记如下:
[0039]1、连接法兰；2、进泥口 ；3、高压交流脉冲电源；4、外部电极头；5、污泥流经管；6、折流板；7、电极；8、出泥口 ；9、接地极；10、支架。
【具体实施方式】
[0040]以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书作出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。
[0041]实施例
[0042]剩余污泥中营养物质的处理方法，包括如下工艺步骤:
[0043]A、调质:向储泥池中的污泥中加入电解质Na2SO4;
[0044]B、污泥破壁或破膜:将步骤A中加入电解质的污泥过滤后，经调速污泥栗、流量计计量后栗入高压交流脉冲污泥分解装置内，在高