公布日：2022.12.20
申請(qǐng)日：2022.08.22
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F1/36(2006.01)I;C05F9/04(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)餐廚垃圾沼液可生化性和污泥回收能力的處理方法，包括如下步驟：（1）對(duì)經(jīng)過(guò)厭氧消化處理的餐廚垃圾沼液進(jìn)行收集；（2）對(duì)收集到的餐廚垃圾沼液進(jìn)行間歇式變功率超聲處理：先在0.25-0.35W/mL的低功率密度下超聲處理25-35s，間歇8-12min；然后在0.6-0.7W/mL的高功率密度下超聲處理25-35s，間歇8-12min；最后在0.45-0.55W/mL的中等功率密度下超聲處理25-35s；（3）對(duì)超聲處理后的沼液進(jìn)行沉淀。本發(fā)明對(duì)經(jīng)過(guò)厭氧消化后的餐廚垃圾沼液進(jìn)行間歇式變功率超聲處理，在無(wú)化學(xué)物質(zhì)及碳源的投放下可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)沼液可生化性和快速沉降沼渣。
權(quán)利要求書
1.一種增強(qiáng)餐廚垃圾沼液可生化性和污泥回收能力的處理方法，其特征是，包括如下步驟：（1）對(duì)經(jīng)過(guò)厭氧消化處理的餐廚垃圾沼液進(jìn)行收集；（2）對(duì)收集到的餐廚垃圾沼液進(jìn)行間歇式變功率超聲處理，處理方法為：先在0.25-0.35W/mL的低功率密度下超聲處理25-35s，間歇8-12min；然后在0.6-0.7W/mL的高功率密度下超聲處理25-35s，間歇8-12min；最后在0.45-0.55W/mL的中等功率密度下超聲處理25-35s；間歇式變功率超聲處理時(shí)的超聲頻率為20-40kHz；（3）對(duì)超聲處理后的沼液進(jìn)行沉淀，收集上清液，底部的沉淀物定期排出；沉淀時(shí)的HRT時(shí)間為10-15min，SRT時(shí)間為30-40min；處理時(shí)采用的處理裝置包括通過(guò)管路連接的超聲工作罐和沉淀池；所述的超聲工作罐中設(shè)有超聲裝置；所述的超聲裝置包括依次連接的超聲波換能器、超聲波助推器及超聲波焊頭；所述的超聲波換能器與外接電源連接；工作過(guò)程中超聲波焊頭浸入餐廚垃圾沼液內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是，步驟（1）中的餐廚垃圾沼液的總固體含量≤4wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是，餐廚垃圾沼液通過(guò)進(jìn)水管路進(jìn)入超聲工作罐內(nèi)，進(jìn)水管路上設(shè)有進(jìn)水泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是，沉淀池底部設(shè)有污泥出口，污泥出口處設(shè)有污泥回流管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是，工作過(guò)程中超聲工作罐內(nèi)餐廚垃圾沼液的體積不超過(guò)超聲工作罐容積的70%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是，工作過(guò)程中沉淀池內(nèi)的沼液體積不超過(guò)沉淀池容積的80%。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決餐廚垃圾沼液處理過(guò)程中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)餐廚垃圾沼液可生化性和污泥回收能力的處理方法，在沼液厭氧消化處理的基礎(chǔ)上，對(duì)經(jīng)過(guò)厭氧消化后的餐廚垃圾沼液進(jìn)行間歇式變功率超聲處理，在無(wú)化學(xué)物質(zhì)及碳源的投放下可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)沼液可生化性和快速沉降沼渣。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種增強(qiáng)餐廚垃圾沼液可生化性和污泥回收能力的處理方法，包括如下步驟：
(1)對(duì)經(jīng)過(guò)厭氧消化處理的餐廚垃圾沼液進(jìn)行收集；
(2)對(duì)收集到的餐廚垃圾沼液進(jìn)行間歇式變功率超聲處理，處理方法為：先在0.25-0.35W/mL的低功率密度下超聲處理25-35s，間歇8-12min；然后在0.6-0.7W/mL的高功率密度下超聲處理25-35s，間歇8-12min；最后在0.45-0.55W/mL的中等功率密度下超聲處理25-35s；
(3)對(duì)超聲處理后的沼液進(jìn)行沉淀，收集上清液，底部的沉淀物定期排出。
本發(fā)明采用間歇式變功率超聲的方法對(duì)餐廚垃圾沼液進(jìn)行處理，餐廚垃圾的主要成分是碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，在處理過(guò)程中，首先進(jìn)行低功率密度的超聲處理，在0.25-0.35W/mL的低功率密度下，能夠打散沼液中的細(xì)菌團(tuán)聚物，加速長(zhǎng)鏈碳水化合物以及脂質(zhì)的分解，并保留大部分的細(xì)菌存活，經(jīng)過(guò)間歇沉淀后，使得泥水部分分離。然后再在0.6-0.7W/mL的高功率密度下進(jìn)行超聲處理，在此階段可使得微生物破裂釋放出大量的有機(jī)物并破碎微生物團(tuán)聚物，從而釋放可溶性有機(jī)物總量，在沉淀過(guò)程中，前期保留下來(lái)的微生物可利用后續(xù)釋放的可溶性短鏈有機(jī)物進(jìn)行代謝分解，從而做到降低沼液總固體含量(TS)的過(guò)程同時(shí)增加固體懸浮物(SS)的可分離性。最后，再在0.45-0.55W/mL的中等功率密度下再次進(jìn)行超聲處理，使得經(jīng)過(guò)低功率超聲處理后的小徑粒的微生物團(tuán)能夠充分代謝高功率超聲過(guò)程中因微生物破碎而大量釋放出來(lái)的可溶性有機(jī)成分，同時(shí)中功率的超聲處理也提供一部分粒徑減少的微生物團(tuán)和可溶性短鏈有機(jī)物作為緩沖，能夠有效避免因低高功率超聲過(guò)程中微生物和有機(jī)物比例失衡，從而影響短時(shí)間內(nèi)的溶液可生化性。將本發(fā)明中的方法超聲處理之后，沼液能夠短時(shí)間實(shí)現(xiàn)污泥回收。在超聲過(guò)程中，更多的小徑粒污泥及小絮體從大絮團(tuán)中被釋放出來(lái)，由于部分不可溶的有機(jī)物也得到了一定的轉(zhuǎn)化，使得超聲后的沼液中的懸浮固體更容易被吸附，形成團(tuán)聚物下沉，因此經(jīng)過(guò)本發(fā)明的超聲處理后的沼液能夠短時(shí)間實(shí)現(xiàn)污泥回收。
本發(fā)明的處理過(guò)程中無(wú)需添加額外的化學(xué)物質(zhì)和額外的熱源，處理成本低，單位能耗小，可有效增強(qiáng)厭氧消化的水解酸化過(guò)程，為后續(xù)生物處理提供可靠的C/N比，提高沼液可生化性，并增強(qiáng)了厭氧消化能力，提高了沼液的產(chǎn)氣效率，提升沼液資源化的能力；同時(shí)，本發(fā)明中的方法可在較短的處理時(shí)間內(nèi)，解決了餐廚垃圾懸浮物及污泥沉降性能差的問(wèn)題，提高了沼液的SS回收率，減少后續(xù)污水處理系統(tǒng)的SS以及脫氮的負(fù)擔(dān)。
作為優(yōu)選，步驟(1)中的餐廚垃圾沼液的總固體含量≤4wt％。沼液中的固體濃度會(huì)影響超聲的效果，過(guò)高的TS含量會(huì)吸收聲能并降低整個(gè)過(guò)程的效率，并且污泥吸光度常數(shù)隨著污泥中固體含量的增加而增加，因此當(dāng)污泥TS較高時(shí)，實(shí)際作用的超聲強(qiáng)度可能遠(yuǎn)小于理論值并低于最小作用強(qiáng)度，從而導(dǎo)致整體污泥裂解效率的下降。
作為優(yōu)選，步驟(2)中間歇式變功率超聲處理時(shí)的超聲頻率為20-40kHz。作為更優(yōu)選，超聲頻率為20kHz。在沼液處理中，低頻的超聲波比高頻更有效。低頻的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生更大的空化氣泡，在氣泡破裂時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)勁的機(jī)械射流，從而產(chǎn)生強(qiáng)力的水力剪切力，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行粉碎性的破壞。
作為優(yōu)選，步驟(3)中的HRT時(shí)間為10-15min，SRT時(shí)間30-40min。超聲過(guò)中，會(huì)促使沼液中的部分碳酸鹽分解和空化作用從而產(chǎn)生大量的氣泡，需要一定的時(shí)間使得氣泡從液體中釋放出來(lái)，根據(jù)氣泡的上浮速度，本發(fā)明設(shè)定沉淀時(shí)間為10-15min。在釋放氣泡的B4過(guò)程中，泥水開始分離，部分微生物附著有機(jī)物進(jìn)行代謝，從而達(dá)到降低TS的同時(shí)進(jìn)行SS快速沉降。
作為優(yōu)選，處理時(shí)采用的處理裝置包括通過(guò)管路連接的超聲工作罐和沉淀池；所述的超聲工作罐中設(shè)有超聲裝置；所述的超聲裝置包括依次連接的超聲波換能器、超聲波助推器及超聲波焊頭；所述的超聲波換能器與外接電源連接。
超聲波換能器可將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量；超聲波助推器是一種機(jī)械放大器，有助于增加超聲波換能器產(chǎn)生的振幅；超聲波焊頭可將超聲波能量傳遞給沼液。
作為優(yōu)選，餐廚垃圾沼液通過(guò)進(jìn)水管路進(jìn)入超聲工作罐內(nèi)，進(jìn)水管路上設(shè)有進(jìn)水泵。
作為優(yōu)選，沉淀池底部設(shè)有污泥出口，污泥出口處設(shè)有污泥回流管。
作為優(yōu)選，工作過(guò)程中超聲工作罐內(nèi)餐廚垃圾沼液的體積不超過(guò)超聲工作罐容積的70％；超聲波焊頭浸入餐廚垃圾沼液內(nèi)。
作為優(yōu)選，工作過(guò)程中沉淀池內(nèi)的沼液體積不超過(guò)沉淀池容積的80％。
因此，本發(fā)明具有如下有益效果：
(1)超聲過(guò)程中無(wú)需添加額外的化學(xué)物質(zhì)和輸入額外熱源，處理成本低，單位能耗��；
(2)間歇變功率超聲過(guò)程中，低功率密度超聲增強(qiáng)了厭氧消化的水解酸化過(guò)程，縮小了沼渣徑粒，保證穩(wěn)定的C/N比，提高沼液可生化性，高功率密度超聲過(guò)程中破碎了部分微生物的細(xì)胞壁，使得有機(jī)物得以釋放，從而使得低功率保留下來(lái)的微生物可以對(duì)這部分有機(jī)物進(jìn)行代謝利用，結(jié)合低功率超聲的作用，一方面，沼液的可生化性得到了提升，另一方面，沼液的能源回收性(產(chǎn)甲烷能力)明顯增強(qiáng)；中功率密度階段可防止因高功率過(guò)多而導(dǎo)致的微生物破碎而導(dǎo)致整體的生化性減弱，起到穩(wěn)定作用；
(3)間歇變功率超聲過(guò)程解決了餐廚垃圾懸浮物及污泥沉降性能差的問(wèn)題，其厭氧污泥回收率可達(dá)到85％以上，減少后續(xù)污水處理系統(tǒng)的SS以及去除的負(fù)擔(dān)。
（發(fā)明人：楊家輝;宮亞斌;杜睿;詹偶如）
