[发明专利]活性污泥的物理分解方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保工艺及其设备，具体涉及一种活性污泥的物理分解方法以及这种方法所使用的活性污泥的物理分解设备。

背景技术

为满足人们对清洁用水和优质环境的要求，大型城市的污水处理成为了一个紧迫的任务。但是现有技术中各大型城市的污水处理厂的运作，是采用活性废水经过生物处理以达到净化水质效果，这种处理方法会产生大量废弃的活性污泥。越来越多的活性污泥已经成为威胁污水厂安全运行的问题。随着各国大型污水处理厂的不断增加，如何安全、灵活而且经济地处理污水厂产生的污泥，使其不至成为二次污染的污染源，已经成为环保技术领域的一个难题。

随着城市污水处理程度的提高，近年来很多城市都在寻找活性污泥处理技术。活性污泥单独填埋会造成土地永久的不可再利用，活性污泥焚烧也存在成本过高和环境污染问题，物理干化处理污泥虽然实现了减量化，但因活性污泥含水量过高，也要消耗大量的能源。

除此之外，蔬菜、水果、食品与皮革等产业，也产生大量有机垃圾，经减量、消化后，其中部份可以作为堆肥；无再利用价值部份，才进入掩埋场，大量减少掩埋场空间需求。这类“有机污泥”，亦包含于所述的“活性污泥”内。

现有技术中活性污泥的处理方法是，利用喜气或厌气污泥消化方式，稳定活性污泥性质及改善活性污泥脱水性，进而达到活性污泥减量效果，但是活性污泥进行污泥消化时，由于污泥均为固形物，而且团块或颗粒的直径较大，所以，当借由生物消化过程将固形物转换成生物可利用水溶液时，需要相当长时间。解决办法是在喜气或厌气污泥消化的前，利用物理或化学分解方式使固形物的团块或颗粒分解破碎，以有效缩短整个污泥水解与分解时间。现有技术中的许多物理破碎方式如研磨或高热及高压等，虽然可以达到污泥分解破碎效果，但操作高温及高压系统的技术层次高，而有导致操作成本高等问题。另外，现有技术的加碱水解处理化学方式，是将污泥先进入生物处理池，再进入沉淀池予以沉淀，经由加碱水解处理，可以回收至生物处理池进行重新处理或经由脱水，干燥处理步骤而获得。因其需添加化学药品至废弃活性污泥中以达到污泥水解的效果，所以会增加药品费用的成本及水解污泥中不纯物如盐类等增加，造成废水处理场操作上的困扰及使化学污染物增加等的反效果，造成环境上的二次公害，在应用上经常受到限制，且这种含有化学污染物的活性污泥有无法进行有机堆肥等问题存在。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种活性污泥的物理分解破碎方法，以及这种方法所使用的设备。本发明是采用一种纯粹物理方法，以提高活性污泥的(细胞)破碎效果、促进水解与消化(消化所产生沼气，可供发电)，达到活性污泥减量处理的目的。由于本发明是采用物理方式进行污泥的破碎分解，所以不会增加污泥中的化学物质(如盐类)，不会造成后续处理与处置的困难。

完成上述发明任务的方案是，一种活性污泥的物理分解方法，其特征在于，步骤如下：

(1).将活性污泥送入沉淀池中沉淀，成为浓缩的活性污泥；

(2).将沉淀池中浓缩的活性污泥送入物理分解装置的进料口；

(3).物理分解装置中的加压机构升压到10,000～50,000psi；

(4).将加压机构中的高压流体(注：直接加压于流体。该流体即指活性污泥)，垂直或接近垂直地通过所述的进料口；由于伯尔尼效应，高压气流在进料口处产生的侧向负压，将所述进料口处的活性污泥吸出，剪断，分解，并带入高速气流；该区域构成活性污泥的高剪断区；

(5).高剪断区中带有活性污泥颗粒的高压气流通过10至200微米的喷射孔隙，以接近音速或超音速的高速射流射出到反应器中；

(6).10至200微米的喷射孔隙中射出的活性污泥射流在反应器中以90度至120度的角度对撞或高速强力剪断，达到进一步破碎、分散效果，使颗粒达到更小的粒径及更窄分布(注：步骤4至步骤6是连续动作，不能切割)。

本发明的进一步优化，是在以上方法中增加超声波处理步骤：

(7).将活性污泥送入超声波处理器，以20～100kHz的频率与17～20μm振幅(Sonotrode amplitude)的超声波处理，以打破污泥中微生物的细胞壁，达到细胞破碎、促进水解与消化的效果。

所述的超声波处理步骤，可以设置在所述第(3)步骤之前或之后；或者设置在所述第4步骤之前或第(6)步骤之后；也可以单独使用超声波方式处理。