剩余污泥中營養物質的處理方法及專用高壓交流脈沖污泥分解裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于污泥處理方法及設備，特別是指一種剩余污泥中營養物質的處理方法及專用高壓交流脈沖污泥分解裝置。
【背景技術】
[0002]截止到2013年，我國縣級以上污水處理廠已達到3500多座，伴隨產生了大量的剩余污泥，全國污泥總產量達3000萬噸(以含水率80%計)，預計到2020年污泥產量會達到6000萬噸，如此大量的剩余污泥若處置不當，將會對環境產生嚴重的二次污染。另外，研究發現剩余污泥中含有許多有用物質，如核酸、蛋白質、多糖等，它們都會以溶解性COD的形式表現出來。若能將此類溶解性COD從污泥中提取、析出并進行再利用，便可實現污泥的資源化與能源化，同時大量剩余污泥的處置問題將迎刃而解。
[0003]某些地區工業園區污水處理廠運行存在進水碳氮比低、營養物質不足、微生物無法正常生長、處理效果不理想等問題。針對此類問題，目前主要解決措施是向生化池中投加甲醇、乙酸鈉、淀粉、葡萄糖等物質作為微生物碳源，但外加碳源需大量人力物力，加重了污水廠的運行負擔與費用。若對水廠自身產生的剩余污泥進行處理，提取污泥中的可溶性COD作為碳源補充至生化池中，在提高處理效果的同時，降低了外部碳源投加的費用，節省了剩余污泥的處理費用。
[0004]目前，污泥處理的方法包括超聲波、微波、熱解、凍融、臭氧、堿處理等，這些方法對污泥脫水、再利用等方面性能的改善有所裨益，但同時它們普遍具有能耗高、對設備有特殊要求等不足，臭氧和堿處理存在藥劑投加量大、析出的碳源無法直接利用等缺點；另外這些方法在能耗、設備要求上的付出難以得到相應回報，因此尋找一種低耗、高效處理污泥的方法是本領域的技術難題和研究方向。
[0005]專利號為201420036901.1的實用新型專利申請中公開了一種高壓電分解污泥的破碎裝置，該裝置包括污泥流經管、外部電極、內部電極、高壓電發生裝置，其將220V交流電轉化為20-100kV的高壓直流電，通過電場力產生的脈沖作用使細胞變形、破裂，此專利的主要目的在于在降低絮凝劑投加量的前提下，增大污泥脫水能力，減少剩余污泥的量。而裝置的污泥流經管中僅有一根電極體，若為提高處理效率則要由多個污泥流經管串聯，這導致了內部電極與污泥的接觸面積小，污泥破碎效率低，還加大了設備的占地面積與能耗；該裝置處理污泥與堿處理設備連用，存在藥劑投加量大、操作復雜等不足。
[0006]專利號為201220169568.2的實用新型專利公開了一種利用自生污泥進行碳源開發與應用的污水處理裝置，是將臭氧發生器安裝于二沉池至生化池的破壁污泥回流管道內，利用臭氧的強氧化作用破壞微生物細胞，釋放細胞內有機物，為生物的脫氮除磷補充碳源，但其中也存在一些問題，一是剩余臭氧會對生化處理系統中的微生物有極強的殺滅與抑制作用，將直接影響其對廢水的處理效果，臭氧發生器能耗較大，也會增大了污水廠的運行成本；二是將處理后污泥直接回流至生化池中，細胞壁等難利用、難生物降解物質一同進入，加大了生化系統的負荷。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種低能耗、處理效果好的剩余污泥中營養物質的處理方法及專用高壓交流脈沖污泥分解裝置
[0008]本發明的整體技術方案是:
[0009]剩余污泥中營養物質的處理方法，包括如下工藝步驟:
[0010]A、調質:向儲泥池中的污泥中加入電解質Na2SO4;
[0011]B、污泥破壁或破膜:將步驟A中加入電解質的污泥過濾后，經調速污泥栗、流量計計量后栗入高壓交流脈沖污泥分解裝置內，在高壓交流脈沖污泥分解裝置內，污泥中微生物細胞膜或細胞壁在高壓電場應力作用下變薄、破碎，釋放出污泥中微生物內的營養物質；
[0012]C、泥水分離:將步驟B中經過破壁或破膜處理的污泥沉淀靜置，進行泥水分離；
[0013]D、上清液注入生化系統:沉淀池中上清液經營養液補充栗進入生化池中，為生化系統中微生物提供碳源及營養物質。
[0014]—種剩余污泥中營養物質的處理方法專用高壓交流脈沖污泥分解裝置，包括污泥流經管、設于污泥流經管兩端的連接法蘭、開設于污泥流經管前部及后部的進泥口及出泥口、設置于污泥流經管內的電極以及與電極電連接的電源；所述的電極為至少兩根且均布于污泥流經管中，電源選用高壓交流脈沖電源。
[0015]可以顯而易見的是，為便于電極的布置以及與電源的連接，優選的技術方案是，在污泥流經管的外壁上設有與電極電連接的外部電極頭。
[0016]本發明的具體技術解決方案還有:
[0017]為便于增加污泥中電解質的含量，與電場力協同作用提高高壓交流脈沖電場對污泥中微生物的溶胞效果，優選的技術方案是，所述的步驟A中~投加量為
0.04-0.06mmol/gDS，反應時間10-20分鐘，gDS為每克污泥干重。
[0018]為達到對污泥中微生物細胞進行較好的破膜或破壁處理，優選的技術方案是，所述的步驟B中高壓交流脈沖污泥分解裝置的峰值電壓為30-90kV，頻率為10-50kHZ，污泥在高壓交流脈沖污泥分解裝置中進行破膜或破壁處理的時間為20-90分鐘。
[0019]為便于獲得更好的泥水分離效果，保證經過破壁或破膜處理的污泥中微生物內的營養物質的充分溶出，優選的技術方案是，步驟C中污泥的沉淀靜置時間為1-2小時。
[0020]為滿足電極與污泥的充分接觸，實現對于污泥內微生物細胞更好的破壁或破膜處理效果，優選的技術方案是，所述的電極平行間隔均布于污泥流經管中。
[0021]更為優選的技術方案是，所述的電極為三根。
[0022]為保證電路設計的安全可靠，常見的結構設計是，污泥流經管管壁外側設有接地極。
[0023]為使污泥與電極長時間充分接觸，以獲得更好的處理效果，優選的技術解決方案是，污泥流經管管壁上設有折流板，折流板沿軸向延伸且呈垂直平行間隔分布。
[0024]為使污泥與電極充分接觸，更進一步的優選設計方案是，所述的污泥流經管為傾斜設置，且其前部的進泥口低于后部的出泥口。
[0025]污泥流經管的傾斜設計在結構上可以采用多種方式，均不脫離本發明的技術實質，其中較為常見的技術實現方式是所述的污泥流經管外表面設有支架。
[0026]為驗證本發明所取得的技術效果，申請人進行了如下試驗:
[0027](I)沉淀后上清液經紫外光譜掃描，在260nm和280nm處有較強烈的吸收，說明蛋白質、核酸因營養物的析出而存在于污泥的水相中(260nm、280nm分別為蛋白質與核酸的紫外吸收高峰區域)。
[0028](2)經高壓電分解裝置處理后污泥的COD比未處理前的COD提高5_12倍，向生化池中補充污泥析出的上清液后，顯微鏡觀察微生物的種類與數量，表征出水水質良好的微生物(鐘蟲、等枝蟲、楣纖蟲、吸管蟲、輪蟲、漫游蟲)數量明顯增多，出水水質顯著提高，其中C0D、氨氮、總氮、總磷指標均大大低于污泥未處理前運行的指標。
[0029]本發明所具備的實質性特點和取得的顯著技術進步在于:
[0030]1、在調質后設計過濾的工藝步驟，可有效避免污泥中塑料、大顆粒物及纖維狀物質進入系統中，造成管道、污泥流經管的阻塞。
[0031]2、較之目前利用污泥作為碳源的技術，本發明通過沉淀將易于生物降解的上清液提取后作為營養物質，而未將微生物破解后的難降解細胞壁等物質一并添加至生化池中，避免了增大生化系統處理負荷的問題。
[0032]3、本發明中高壓脈沖污泥分解裝置的電壓、頻率可根據不同污泥的性狀進行調節，對不同污泥均能達到較好的處理效果，適用范圍廣。產生的高壓脈沖電場可直接作用于污泥，能量利用率高，能耗小(僅為15-25W)，低于同類產品。
[0033]4、本裝置是采用交流電產生高壓交流脈沖電源，較直流電效果更好。由于高壓產生的交流脈沖電場僅存在于污泥流經管內的電極周圍，因此本發明將電極均布于污泥流經管內，從而使產生的高壓交流脈沖電場區域布滿污泥流經管，增大電場與污泥的接觸面積，提高污泥處理效率，減少物料投入及人力施工，減小設備的占地面積與能耗。
[0034]5、污泥流經管內設置的折流板，使污泥在污泥流經管內時呈折線形運動，較直管形狀增大了污泥在管內的停留時間，延長了電場作用于污泥的時間，提高了設備對污泥的處理效率。同時折流板的存在還增大了系統對污泥的水力剪切力，在電場力與水力共同作用下，污泥的處理效果更好。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發明的工藝流程圖。
[0036]圖2是本發明中高壓脈沖污泥分解裝置的結構示意圖。
[0037]圖3是圖2的俯視圖。
[0038]附圖中的附圖標記如下:
[0039]1、連接法蘭；2、進泥口 ；3、高壓交流脈沖電源；4、外部電極頭；5、污泥流經管；6、折流板；7、電極；8、出泥口 ；9、接地極；10、支架。
【具體實施方式】
[0040]以下結合實施例對本發明做進一步描述，但不作為對本發明的限定，本發明的保護范圍以權利要求記載的內容為準，任何依據說明書作出的等效技術手段替換，均不脫離本發明的保護范圍。
[0041]實施例
[0042]剩余污泥中營養物質的處理方法，包括如下工藝步驟:
[0043]A、調質:向儲泥池中的污泥中加入電解質Na2SO4;
[0044]B、污泥破壁或破膜:將步驟A中加入電解質的污泥過濾后，經調速污泥栗、流量計計量后栗入高壓交流脈沖污泥分解裝置內，在高