[发明专利]超声预处理-膜生物反应器协同剩余污泥减量方法

说明书

一、技术领域

本发明属于污泥处理与处置领域，利用超声预处理-膜生物反应器协同的处理方法进行剩余污泥减量。

二、背景技术

目前世界上年产污泥量已达1.0×10⁸t，我国也已达到了9.0×10⁶t。对于一个污水处理厂而言，它的全部基建费用中，用于污泥处理的约占20％～50％，有的甚至高达70％。堆肥处理、卫生填埋、焚烧处理、水体消纳和土地利用(排入江河湖海的方法)是我国常用的剩余污泥处置方法。但这些处置方法不仅处理费用高且会带来二次污染。剩余污泥减量化技术，可以最大限度减少剩余污泥的产生量，从而减少剩余污泥最终处理处置费用。因此研究剩余污泥减量化技术，有着非常显著的社会效益和经济效益。

常用的污泥减量技术有化学法，物理法和生物法。物理法主要是利用超声波技术来减少污泥产量。超声波通过交替的压缩扩张产生空穴作用，以此压碎细胞壁，释放出细胞中所含的成分和细胞质，以便进一步降解。但超声波在剩余污泥减量中主要应用于对剩余污泥的预处理。生物法主要是通过延长曝气时间和污泥龄来促进细胞自溶，或者通过发展原生动物捕食微生物细胞从而减少活性污泥量。因此采用超声预处理-膜生物反应器协同进行剩余污泥减量，将污泥减量的物理作用与生物作用相结合，超声预处理污泥后，释放出细胞内物质更有利于膜生物反应器内生物降解，从而达到剩余污泥减量的目的。

三、发明内容

本发明是将污泥减量的物理作用和生物作用相结合，提出一种利用超声预处理-膜生物反应器协同的处理方法进行剩余污泥减量。具体的工艺流程如下：

1、首先在超声预处理单元：超声波通过交替的压缩扩张产生空穴作用，打散污泥絮体，压碎细胞壁，释放出细胞中所含的成分和细胞质，以便于进一步生物降解；

2、在膜生物反应器(MBR)处理单元：反应器内的污泥浓度高，污泥龄极长，可促进污泥自身消化；反应器内的生物降解和膜滤等技术协同强化去除破碎后污泥释放的有机物，均可达到污泥减量的目的。同时MBR生物降解以及膜过滤的协同作用也保证了出水水质符合排放标准或工业回用水水质要求。

本发明有效地利用了物理法和生物法协同的处理方法进行污泥减量，与其他污泥减量方法相比，具有污泥减量效果好、无二次污染、能耗低及出水可以直接排放等优点。

附图表说明

图1为本发明的技术路线图；

图2为本发明的超声预处理工艺装置图；

图3为本发明的MBR工艺装置图；

图4为本发明的超声破碎前后污泥絮体形状图。

具体实施方案

实施例一：

下面结合具体的实施方式来对本发明进行进一步的说明。

试验中所采用的污泥取自哈尔滨市文昌污水处理厂的浓缩池，污泥取回来后置于冰箱，4℃下保存，使用前通过重力浓缩调节污泥含固率为2％，污泥成分为：SS：20680mg/L；VSS：12430mg/L；pH：6.68。

1、首先进行单独超声破解污泥的试验研究，超声声能密度与作用时间对污泥絮体的形状以及污泥破解度有很大影响，随着声能密度和破解时间的增加，污泥絮体破碎程度以及破解度也在逐渐的增大，在声能密度0.3～1.5W/mL范围内，经过5～30min的超声处理，污泥的破解度由6.36％升高至37.82％；超声破解作用破坏了污泥颗粒上细菌的细胞壁，使胞内物质由固相转入液相，从而引起了总悬浮固体量的减少，在声能密度1.5W/mL，破解时间30min时，TSS和VSS的减少率分别达到15.89％和17.45％；污泥上清液中的TOC、SCOD、NH₃-N增加值随着超声声能密度以及作用时间的增加而显著增大。

2、其次采用超声与膜生物反应器协同工艺进行剩余污泥减量的试验，污泥破解度、加入的污泥浓度以及生物反应器的作用时间均是影响后续生物处理工艺中污泥减量效果的重要因素。通过实验研究，得出了该工艺的最优运行参数：超声预处理阶段，选用超声声能密度为1.2W/mL，破解30min(污泥破解度为30％左右)；后续生物处理阶段：膜生物反应器内的污泥浓度在3000mg/L左右，溶解氧浓度控制在5～6mg/L之间，向反应器内加入破解污泥1100mg/L(由膜生物反应器的有效容积换算得到)，反应周期为6h。