一种污泥超声破壁预处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理
技术领域
，具体涉及一种污泥超声破壁预处理系统及处理方法。背景技术
随着我国经济的快速发展和城镇化的加快，城镇生活污水排放量逐年递增，城镇污水处理厂污水处理量及相应产生的剩余污泥总量也不断升高。剩余污泥成分复杂，主要由微生物及有机、无机物质组成，并可能伴有有机污染物，重金属等有毒有害物质，若不加处理进行任意排放，则会对环境造成严重污染。污泥处理的总体要求是稳定化、无害化和减量化。污泥减量化的方法主要有两种，一是减少有机物的量(消化、焚烧)，二是降低污泥的含水率(浓缩、脱水、干化、焚烧)，第二种方式较第一种更简单易行。剩余污泥中蛋白质等有机物质资源丰富(30～60％)，可回收利用潜力大。
在污水处理行业中，存在以下几个问题：
1、进水碳源不足的问题，为了解决这一问题，一般是在生物池投加乙酸钠，强化生物池脱氮效果，药剂成本较高，为水厂节本增效造成困扰。
2、污泥在进行超声破壁处理后，TP增加幅度较大，清液的TP含量高，回补生物池做碳源会对系统造成影响。
3、现有处理污泥技术中，剩余污泥经污泥泵房脱水至80％，常需用大量污泥调理剂进行投加处理，增加了运行成本。
4、现有的污泥处理技术中，上清液未进行有效处理，不仅资源利用不足，还会影响污泥的浓缩效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥超声破壁预处理系统及处理方法，以解决现有污泥处理技术中污泥脱水性能不足，且污泥清液中TP含量高的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种污泥超声破壁预处理方法，包括以下步骤：
S1：将生物池内的污泥排入到二沉池进行静沉，之后将沉积的污泥排入到搅拌装置内；
S2：通过搅拌装置的加热器对S1排入的污泥进行加热，同时通过搅拌器对污泥进行搅拌处理，之后将经过加热搅拌的污泥排入到超声气浮装置内；
S3：通超声气浮装置对污泥进行超声破壁处理；之后通过气浮机构对污泥进行气浮处理，同时，通过桨叶将污泥顶部的浊液排出；之后将处理过的污泥进行静沉，并将上清液回补至生物池，剩余污泥排入到脱水离心机内；
S4：通过脱水离心机对污泥进行脱水离心处理，之后将上清液回补至生物池，剩余污泥外送至脱水机深度脱水。
进一步优选，S2中的加热温度为65～70℃，加热时间为1.8～2.0小时。
进一步优选，S3中超声强度为0.9～1.0W/L，超声时间为8～10分钟。
进一步优选，S3中的污泥在超声处理之后加入聚铝，所述聚铝密度为1～1.15g/cm3，每升污泥中加聚铝的量为0.18～0.2g。
一种污泥超声破壁预处理方法，包括二沉池、搅拌装置和超声气浮装置；
所述二沉池一端连通生物池，另一端通过第一管道连通搅拌装置；
所述搅拌装置内部设置有搅拌器，搅拌装置的侧壁上安装有加热器，所述搅拌装置通过第二管道连通超声气浮装置；
所述超声气浮装置上设置有超声发生器，所述超声气浮装置内部下端设置有气浮机构，所述超声气浮装置的内部上端设置有用于撇掉污泥顶部浊液的桨叶；所述超声装置上部通过第一回流管道与所述生物池连通，用于将污泥上清液回补所述生物池。
进一步优选，所述超声气浮装置上连通有用于添加聚铝的加药罐。
进一步优选，所述第一管道上设置有第一离心泵，用于将污泥从所述二沉池内泵入所述搅拌装置内。
进一步优选，所述第二管道上设置有用于将污泥泵入所述超声气浮装置内的第二离心泵；所述第二管道的一端连通所述搅拌装置的下端，另一端连通在所述超声气浮装置的上端。
进一步优选，所述超声装置的下端通过第四管道连通到脱水离心机上，所述脱水离心机的一端通过第二回流管道连通所述生物池，用于将上清液回补生物池。
进一步优选，所述超声气浮装置的侧壁上，上下开设有两个用于浊液流出的溢流口，两个所述溢流口均连接在用于将浊液排出的第三管道上。
有益效果：一种污泥超声破壁预处理方法，是先将生物池内的污泥排入到沉降区，通过二沉池对污泥进行静沉；之后通过搅拌区对污泥进行搅拌和加热；再通超声气浮区的超声气浮装置对污泥进行超声破壁和气浮处理；之后静沉并将上清液回补至生物池；通过脱水离心区对剩余污泥进行处理，之后将上清液回补至生物池做碳源，剩余污泥外送至脱水机深度脱水。
经加热搅拌后的污泥进行超声破壁，使得原污泥上清液的COD从40mg/L增加到1500mg/L，COD含量增加了37.5倍；
经破壁后的污泥，预浓缩脱水，含固率从1％升至8％，说明热水解+超声破壁法有效提高了污泥的脱水性能；
经超声破壁后，污泥清液中COD和TP含量都显著升高。加入聚铝后经气浮处理后，TP得到了有效去除，总磷含量下降80％左右，并且COD从底泥中充分释放出来，COD含量增加20％；
采用本发明申请的一种污泥超声破壁预处理方法，能够有效去除污泥中的自由水、吸附水和结合水，有效提高污泥的脱水性能，污泥更容易被压缩、泥饼更加密实；
采用本发明申请的一种污泥超声破壁预处理方法，实现了剩余污泥的资源化利用，将剩余污泥中的有机质再次利用，能够作为生物池缺氧段的补充碳源，强化脱氮效果。污泥脱水性能的提高，含水率更易降低，是实现污泥减量化的一种方式；
采用本发明申请的一种污泥超声破壁预处理方法，一方面，使上清液作为有机碳源，节省工艺运行当中碳源的补充；另一方面，使得浓缩后的污泥更容易脱水，减少了后续脱水机污泥调理剂(聚丙烯酰胺)的用药量。
附图说明
图1是本发明所述一种污泥超声破壁预处理系统的结构示意图；
图2是本发明所述一种污泥超声破壁预处理方法的流程图。
图中各标记对应的名称：1、二沉池，11、第一管道，12、第一离心泵，2、搅拌装置，21、搅拌器，22、加热器，23、第二管道，231、第二离心泵，3、超声气浮装置，30、加药罐，31、超声发生器，32、气浮机构，321、空压机，33、桨叶，34、溢流口，35、第一回流管道，36、第三管道，37、第四管道，4、脱水离心机，41、第二回流管道，42、第五管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例：如图1所示，一种污泥超声破壁预处理系统包括二沉池1、搅拌装置2、超声气浮装置3和脱水离心机4。二沉池1一端连通生物池，用于承接生物池排出的污泥。二沉池1的下端通过第一管道11连通搅拌装置2，第一管道11上设置有第一离心泵12，用于将二沉池1内的污泥泵入搅拌装置2内。
搅拌装置2内部设置有搅拌器21，搅拌装置2的侧壁上安装有加热器22，在搅拌污泥的过程中，通过搅拌器21搅拌使得污泥均匀受热，同时提高加热速度；搅拌装置2下端通过第二管道23连通超声气浮装置3，第二管道上设置有第二离心泵231，通过第二离心泵231将加热后的污泥泵入到超声气浮装置3内。
超声气浮装置3上设置有超声发生器31，超声气浮装置3上连通有用于加入聚铝的加药罐30，加药罐30与超声气浮装置3之间通过控制阀控制流通。超声气浮装置3内部的下端设置有气浮机构32，上端设置有用于撇掉污泥顶端浊液的桨叶33，气浮机构32通过空压机321控制。通过超声发生器31的工作，对超声气浮装置3内的污泥进行超声破壁处理，之后通过气浮机构32对污泥进行气浮处理。
由于夏季和冬季的沉降比不同，而沉降比不同，上清液的液面高低也有所区别，为了撇出不同液面高度上的浊液，溢流口34上下设置有两个，且均连接在第三管道36上，通过控制两个溢流口34的上的阀门，将浊液从第三管道36将浊液排出。超声气浮装置3的上部连通有第一回流管道35，第一回流管道35的另一端连通到生物池中，通过第一回流管道35将超声气浮装置3内的上清液回流到生物池做碳源。
超声气浮装置3的下端连通有第四管道37，第四管道37的另一端连通到脱水离心机4上，通过第四管道37将污泥排入到脱水离心机4内；第四管道37上设置有控制阀，通过控制阀控制超声气浮装置3内的污泥流入到脱水离心机4内，之后通过脱水离心机4对污泥进行脱水离心处理。脱水离心机4上连通有第二回流管道41和第五管道42，其中第二回流管道41连通到生物池，用于将脱水离心后的上清液回流至生物池；第五管道42用于将剩余污泥排出到脱水机进行深度脱水。由于上清液在进入脱水机之前已经清除，使得脱水机内的污泥更容易浓缩。
如图2所示，一种污泥超声破壁预处理方法包括以下步骤：
S1：将生物池内的污泥悬浊液注入到二沉池1内进行静沉，之后控制第一离心泵12工作，将污泥通过第一管道11泵入搅拌装置内。
S2：控制搅拌装置2内的加热器22工作，对S1排入的污泥进行加热，加热温度为70℃，加热时间为2.0小时；同时通过搅拌器21对污泥进行搅拌，不仅能提高加热速度，还能使得污泥均匀受热；加热完成后，控制加热器22停止加热，之后启动第二离心泵231工作，将经过加热搅拌后的污泥通过第二管道23排入到超声气浮装置内。
S3：启动超声发生器31，使得超声气浮装置3对污泥进行超声破壁处理，其中超声强度为1.0W/L，超声时间为10分钟。超声完成后关闭超声发生器31，并打开加药罐30的控制阀，向超声处理后的污泥中加入聚铝，聚铝密度为1.15g/cm3，每升污泥中加聚铝的量为0.20g。经过超声破壁处理后的污泥，清液中的COD和TP的含量都显著升高；之后控制空压机321工作，使得气浮机构32对污泥进行气浮处理；同时，通过桨叶33旋转，将污泥顶部的浊液排出，可以有效降低清液中的P含量，气浮处理完成后，关闭空压机321。之后将处理过的污泥进行静沉，并将上清液通过第一回流管道35回补至生物池。并控制第四管道37上的控制阀打开，将剩余污泥通过第四管道36排入到脱水离心机4进行处理。
S4：通过脱水离心机4对S3排入的污泥进行脱水离心处理，之后将上清液通过第二回流管道41回补的生物池中作为碳源，剩余污泥通过第五管道42外送至脱水机进行深度脱水。
通过加热和超声破壁处理，使得污泥中微生物细胞内物质释放，羟基自由基、可溶性COD溶于水中，原污泥上清液的COD从40mg/L增加到1500mg/L，COD含量增加了37.5倍，但清液中TP的含量也显著升高。之后加入聚铝，并通过气浮处理使得污泥清液中的TP含量得到了有效去除，TP去除率达80％左右；并且通过气浮处理，使得COD从污泥中充分释放出来，清液中COD含量又增加20％。另外，由于在对污泥加热后，经过超声气浮处理，并将上清液回补，使得剩余污泥的浓缩性能提高，在后续的离心机处理中，污泥的含固率从1％升至8％，不仅能有效利用资源，还能提高污泥浓缩效果，减少污泥调理药剂的用量。
在上述实施例中，加热处理的温度也可以调整为65℃，加热时间为1.8小时，超声处理也可以调整超声强度为0.9W/L，超声时间为8分钟，且所得到的效果与上述效果近似；所加入的聚铝也可为密度1.0g/cm3，每升污泥中加入的量为0.18g，且所产生的除磷效果差别不大，因此不再赘述。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
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