申請(qǐng)日2013.10.14

　　公開(kāi)(公告)日2015.04.15

　　IPC分類號(hào)C02F11/00

　　摘要

　　一種利用超聲波提高凈水廠污泥回流工藝沉后水質(zhì)的方法屬于飲用水處理領(lǐng)域，特別適用于以湖泊和水庫(kù)為水源的城鎮(zhèn)凈水廠強(qiáng)化混凝處理。裝置包括依次串聯(lián)的混合池、絮凝池、沉淀池、儲(chǔ)泥池、超聲波處理設(shè)備和污泥再濃縮裝置;儲(chǔ)泥池中10%～15%的污泥作為回流污泥進(jìn)入超聲波處理設(shè)備中，經(jīng)超聲頻率25～160KHz，聲能密度23.3～30.0W/L，作用15min～30min后再由污泥再濃縮裝置濃縮，再濃縮系數(shù)為0.6～0.8;將含固率為0.095w/w%～0.20w/w%超聲再濃縮污泥回流至絮凝池來(lái)強(qiáng)化混凝效果、提高沉后水質(zhì)。本方法可以有效地將超聲波破解溶出的有機(jī)物和致病微生物排出回流系統(tǒng)，對(duì)于提高沉后水質(zhì)、降低后續(xù)工藝處理負(fù)荷，保障供水安全具有重大意義。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種利用超聲波提高污泥回流工藝沉后水質(zhì)的方法，其特征在 于：包括依次串聯(lián)的混合池、絮凝池、沉淀池、儲(chǔ)泥池、超聲波處理 設(shè)備和污泥再濃縮裝置;所述的污泥再濃縮裝置中設(shè)有攪拌槳和上清 液放空閥門(mén);

　　所述的儲(chǔ)泥池中10%～15%的污泥作為回流污泥進(jìn)入超聲波處理 設(shè)備中;

　　進(jìn)入超聲波處理設(shè)備中的污泥總固體質(zhì)量濃度為 1300～4500mg/L，超聲波處理的頻率為25～160KHz，聲能密度為 23.3～30.0W/L，時(shí)間為15min～30min;進(jìn)入污泥再濃縮裝置中的污泥 再濃縮系數(shù)為0.6～0.8;污泥再濃縮裝置中的攪拌槳轉(zhuǎn)速為50～60rpm; 將含固率為0.095w/w%～0.20w/w%超聲再濃縮污泥回流至絮凝池，原 水濁度小于10.0NTU時(shí)，污泥回流體積比控制在6～8%，濁度為 10.0～30.0NTU時(shí)，回流體積比控制在4～6%，濁度大于30.0NTU時(shí)， 回流體積比為0%～4%。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種利用超聲波提高污泥回流工藝沉后水質(zhì)的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明屬于飲用水處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于提高凈水廠污泥 回流工藝沉后水質(zhì)的方法，具體是指經(jīng)超聲波預(yù)處理后的污泥進(jìn)一步 自然沉降再濃縮后回流來(lái)強(qiáng)化混凝效果、提高沉后水質(zhì)。本發(fā)明特別 適用于以湖泊和水庫(kù)為水源的城鎮(zhèn)凈水廠強(qiáng)化混凝處理。

　　背景技術(shù)：

　　凈水廠污泥回流作為強(qiáng)化低濁度微污染水源水常規(guī)混凝工藝的 有效技術(shù)，成為近年來(lái)研究和應(yīng)用熱點(diǎn)，也是污泥資源化的重要形式。 污泥回流工藝的沉后水質(zhì)由新投加混凝劑水解產(chǎn)物對(duì)污染物的去除 效果、回流污泥中剩余金屬氫氧化物的吸附去除效果、回流污泥的絮 凝核心作用以及回流污泥中污染物重新釋放程度共同決定。由于污染 物，尤其一部分人工合成有機(jī)物、消毒副產(chǎn)物前體物、重金屬和致病 微生物等在污泥中濃度較原水中的明顯高，而且在回流過(guò)程中水流剪 切力作用下污泥絮體會(huì)破碎，包裹在其中的污染物會(huì)釋放到水相中， 同時(shí)破碎的絮體能否再絮凝直接影響著沉后水質(zhì)。因此，在污泥回流 之前采取預(yù)處理措施使污泥有效破解，使污泥中的污染物尤其是溶解 性有機(jī)物溶出、分離，致病微生物最大限度的滅活，同時(shí)提高回流污 泥的沉降性能和脫水性能，對(duì)后續(xù)回流工藝至關(guān)重要。

　　目前，關(guān)于活性污泥破解技術(shù)包括各種物化處理方法，如熱解、 機(jī)械破解、超聲波、臭氧氧化、酸化、堿解、堿與超聲波聯(lián)合應(yīng)用等。 超聲波由于具有能耗低、滅菌范圍廣、綠色無(wú)二次污染等特點(diǎn)成為活 性污泥破解的重要方法。0.11～0.22W/ml的超聲波處理可以破壞菌膠 結(jié)構(gòu)，使其中的內(nèi)部水排出，同時(shí)保持較大的污泥顆粒，提高污泥的 沉降性能，但高強(qiáng)度、120min以上的長(zhǎng)時(shí)間超聲作用會(huì)使得污泥絮 體過(guò)小，沉降性能變差，菌膠團(tuán)里的有機(jī)物大量釋放到水中。在一定 的聲能密度和時(shí)間范圍內(nèi)，活性污泥破解反應(yīng)相對(duì)于時(shí)間符合一級(jí)反 應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，但在高聲能密度和低污泥濃度下，有機(jī)物的溶出增長(zhǎng) 率隨時(shí)間延長(zhǎng)而減緩。在凈水廠污泥回流工藝中，將超聲作用后的污 泥通過(guò)重力自然沉降與釋放到水中的有機(jī)物分離，使有機(jī)物脫離出回 流系統(tǒng)可以減輕回流工藝負(fù)荷。另外，研究發(fā)現(xiàn)聲能密度為0.11W/mL 時(shí)異養(yǎng)菌數(shù)量在120min后可減少40%。與異養(yǎng)菌相比，大腸桿菌更 容易被滅活，120min后減少了64%;聲能密度為0.33W/mL時(shí)效果 更為顯著，作用20min后，異養(yǎng)菌減少了56%，大腸桿菌減少了97%。 此項(xiàng)研究表明，超聲波可以有效殺滅致病微生物，降低回流工藝出水 中微生物風(fēng)險(xiǎn)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)活性污泥絮體的平均粒徑隨超聲時(shí) 間的延長(zhǎng)逐漸降低，高聲能密度下的效果比低聲能密度更明顯;而污 泥絮體的比表面積隨超聲時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，同時(shí)污泥絮體表面電 荷分布受超聲條件的影響不大。經(jīng)超聲作用后絮體比表面積增大，對(duì) 應(yīng)的吸附容量變大，為凈水廠污泥回流工藝對(duì)有機(jī)物的去除提供有利 條件。

　　由于活性污泥和凈水廠污泥的物理、化學(xué)和生物特性存在著較大 差異，超聲作用對(duì)這三者特性的影響各異，且在活性污泥厭氧發(fā)酵工 藝中，超聲波破解可以最大程度地提高厭氧可生化性、提高產(chǎn)氣量、 縮短硝化時(shí)間，實(shí)現(xiàn)污泥減量化。采用本發(fā)明的方法可以極大地降低 凈水廠污泥破解后有機(jī)物溶出帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，而且最大限度滅活污 泥中的致病微生物，強(qiáng)化低濁度微污染水源水的混凝處理，對(duì)于保障 供水安全具有重大意義。

　　發(fā)明內(nèi)容：

　　本發(fā)明提供了一種解決凈水廠污泥回流工藝中有機(jī)物、致病微生 物等有毒有害物質(zhì)的積累，以及回流過(guò)程中沉淀池負(fù)荷變大、再絮凝 絮體沉降性能變差等問(wèn)題的方法。在不改變?cè)�有凈水廠污泥回流工藝 的前提下，通過(guò)采用超聲波技術(shù)將污泥中的有機(jī)物破解溶出、致病微 生物最大限度滅活，同時(shí)有效改善污泥絮體特性，然后再將超聲波處 理后的污泥進(jìn)一步自然沉降濃縮，并將溶出的有機(jī)物排出后回流至絮 凝池來(lái)強(qiáng)化混凝效果，達(dá)到提高沉后水質(zhì)的作用。該方法對(duì)于污泥減 量化和資源化，降低后續(xù)工藝處理負(fù)荷，縮小沉淀池體積，保障供水 安全具有重大意義。

　　為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

　　一種利用超聲波提高污泥回流工藝沉后水質(zhì)的方法，其特征在 于：包括依次串聯(lián)的混合池、絮凝池、沉淀池、儲(chǔ)泥池、超聲波處理 設(shè)備和污泥再濃縮裝置;所述的污泥再濃縮裝置中設(shè)有攪拌槳和上清 液放空閥門(mén);

　　所述的儲(chǔ)泥池中10%～15%的污泥作為回流污泥進(jìn)入超聲波處理 設(shè)備中;

　　進(jìn)入超聲波處理設(shè)備中的污泥總固體質(zhì)量濃度為 1300～4500mg/L，超聲波處理的頻率為25～160KHz，聲能密度為 23.3～30.0W/L，時(shí)間為15min～30min;進(jìn)入污泥再濃縮裝置中的污泥 再濃縮系數(shù)為0.6～0.8;污泥再濃縮裝置中的攪拌槳轉(zhuǎn)速為50～60rpm; 將含固率為0.095w/w%～0.20w/w%超聲再濃縮污泥回流至絮凝池，原 水濁度小于10.0NTU時(shí)，污泥回流體積比控制在6～8%，濁度為 10.0～30.0NTU時(shí)，回流體積比控制在4～6%，濁度大于30.0NTU時(shí)， 回流體積比為0%～4%。

　　所述的經(jīng)超聲波作用后污泥上清液中SCOD溶出量為初始量的 5～8倍，絮體顆粒破解程度達(dá)20%～25%，污泥中大腸桿菌、糞大腸 桿菌致病微生物滅活率達(dá)20%～40%。

　　本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)與常見(jiàn)的高密度沉淀池、增效澄清池、懸浮和脈沖澄清池、 機(jī)械攪拌和水力循環(huán)澄清池等污泥回流方式不同，該方法的污泥在沉 淀池外經(jīng)過(guò)超聲再濃縮處理后實(shí)現(xiàn)回流，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，可以根 據(jù)原水水質(zhì)條件來(lái)確定或調(diào)整污泥回流運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)混合、絮凝和 分離三種工藝的獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行;

　　(2)該方法可以極大程度地減輕沉淀池處理負(fù)荷、提高沉降速 率、減少沉淀池體積和降低基建費(fèi)用;

　　(3)與原有污泥回流工藝相比，該方法可以極大程度上改善沉 后水水質(zhì)，降低后續(xù)處理單元的負(fù)荷，提高供水安全性，適用于現(xiàn)有 中小型水廠的技術(shù)改造和推廣應(yīng)用。

　　(4)可以實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化、減量化和資源化，從中國(guó)城市水資源的良性社會(huì)循環(huán)、資源環(huán)境的保護(hù)及循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的建立等層面 上均具有重要意義。