一種微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于包括電控總成、臭氧發(fā)生器、冷卻裝置、過(guò)濾裝置以及微納米氣泡發(fā)生器；所述臭氧發(fā)生器連接到微納米氣泡發(fā)生器一端上，所述過(guò)濾裝置連接到微納米氣泡發(fā)生器的另一端；所述微納米氣泡發(fā)生器將所述臭氧發(fā)生器輸入的臭氧和經(jīng)所述過(guò)濾裝置輸入的液體混合后輸出所述微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)；所述冷卻裝置與所述臭氧發(fā)生器相連通；所述電控總成與所述臭氧發(fā)生器和所述微納米氣泡發(fā)生器電連接。本實(shí)用新型能高效地利用臭氧，顯著地減少城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)中污泥的產(chǎn)生。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及市政環(huán)保工藝領(lǐng)域，具體地，一種微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理率逐年提高，污水處理廠的污泥產(chǎn)量也急 劇增加。這些有機(jī)廢棄物含水率高，有機(jī)物含量高，容易腐爛發(fā)臭，如未經(jīng)恰當(dāng)處理處置而 進(jìn)入環(huán)境，會(huì)直接給水體和大氣帶來(lái)二次污染。如何妥善處理處置這些廢棄物，已成為污水 處理廠提高技術(shù)水平和管理水平的重要因素。
[0003] 污水處理中產(chǎn)生的副產(chǎn)品一一污泥，成分復(fù)雜，有機(jī)物和含水率高、易腐敗有惡 臭，富集有大量寄生蟲(chóng)卵、細(xì)菌病毒等病原體，極易造成污染源擴(kuò)散、傳播疾病、污染水源、 土壤、空氣，嚴(yán)重威脅人體健康和環(huán)境安企，因此污泥有"環(huán)境殺手"之稱(chēng)，世界眾多國(guó)家都 將污泥視為危險(xiǎn)品。
[0004] 對(duì)污水進(jìn)行處理，其目的是為了削減C0D，治理環(huán)境污染，但若忽視污泥處理處置 或處理處置不到位，就會(huì)變成一次污染大轉(zhuǎn)移，將通過(guò)各種途徑污染土壤、水源、大氣甚至 食物鏈。污泥在污染環(huán)境后，最終仍需進(jìn)行二次治理，其治理成本將更加昂貴，污染治理的 范圍更為廣泛，技術(shù)難度更大，國(guó)家污染減排的實(shí)際效果將大大縮水，環(huán)境保護(hù)的最終目標(biāo) 將難以實(shí)現(xiàn)。
[0005] 另一方面，污泥排放后，對(duì)其進(jìn)行有效處理處置，則首先需要占地堆放，排放堆積 的數(shù)量越大，占地越多。污泥堆放伴隨有臭氣、有害螆蟲(chóng)、致病生物密度增大，嚴(yán)重影響環(huán) 境。更有甚者，污泥堆置或轉(zhuǎn)移過(guò)程中，其中的有害組分容易污染土壤，人與污染的土壤直 接接觸，或食用此土壤上種植的蔬菜、瓜果，都有可能致病。污泥或被污染土壤中的病原微 生物，隨天然降水再次變成污水，其做的有毒有害物質(zhì)極易滲入土壤，對(duì)環(huán)境安企和人身健 康造成危害。
[0006] 此外，露天堆放和填埋污泥，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅。由于有機(jī)組分的分解容易產(chǎn) 生沼氣，一方面沼氣中的氨氣、硫化氫等的擴(kuò)散，會(huì)產(chǎn)生惡臭，另一方面沼氣的主要成份甲 烷是一種溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，而甲烷在空氣中的含量達(dá)到5 %以上 時(shí)，很容易引起燃燒，發(fā)生爆炸對(duì)生命安全造成很大威脅。
[0007] 對(duì)于污泥的治理，中國(guó)政府一直加大打擊偷排的現(xiàn)象，另一方面也加大力度促進(jìn) 技術(shù)的改進(jìn)。2015年2月，《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》"水十條"獲得國(guó)務(wù)院常委會(huì)通過(guò)，4月2日 出臺(tái)。其中，關(guān)于污泥處理處置達(dá)標(biāo)明確要求"穩(wěn)定化、減量化、無(wú)害化、資源化"。然而，截至 2014年年底，污泥處理處置指標(biāo)僅完成"十二五"規(guī)劃目標(biāo)的43.4%。目前我國(guó)大部分污泥 得不到有效處理處置，極易對(duì)環(huán)境造成二次污染，"污泥圍城"形式亟待有效途徑解決。因 此，從政治、經(jīng)濟(jì)角度分析，污泥的處置儼然成為急需有效處理的項(xiàng)目。
[0008] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01410832960.4公開(kāi)了一種高濃度有機(jī)質(zhì)污泥的處理方 法，臭氧由曝氣管通入臭氧接觸器中，進(jìn)行臭氧曝氣使污泥與臭氧充分接觸臭氧處理，脫水 后摻雜生物質(zhì)燃料焚燒。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01410491249.7公開(kāi)了一種污泥臭氧氧化 減量的方法，將剩余污泥用臭氧處理0.5-2小時(shí)，并通過(guò)回流處理等方式進(jìn)行污泥減量處 理。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01310645801.9公開(kāi)了一種將待處理污泥水通過(guò)栗輸送至射流 器，射流器側(cè)向入口產(chǎn)生負(fù)壓吸入臭氧，從而使臭氧和污泥進(jìn)行充分混合的方法。以上專(zhuān) 利文獻(xiàn)都公開(kāi)采用臭氧處理污泥，從而實(shí)現(xiàn)減量化無(wú)害化，繼而進(jìn)行資源化的處理。然而， 這些方法并不能充分利用臭氧，甚至效率的緣故而浪費(fèi)很大一部分的臭氧;從另一個(gè)角度 說(shuō)，臭氧與污泥接觸時(shí)間很短，如僅為從池底上升到液面的時(shí)間內(nèi)，如僅為從射流器出口到 撞擊在容器壁的時(shí)間內(nèi)。因此，臭氧得不到充分利用而造成能源的浪費(fèi)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種污泥減量化、無(wú)害化的處理方法。通常，污水通 過(guò)污水處理系統(tǒng)處理，二次沉淀后獲得活性污泥。處置方法包括以下處理步驟：
[0010] 1)將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自所述污泥反應(yīng)液底部釋放，均勻分散到所述 污泥反應(yīng)液中；
[0011] 2)當(dāng)下述任一種或多種情況實(shí)現(xiàn)時(shí)，停止供給所述微納米臭氧氣泡：
[0012] a)當(dāng)反應(yīng)體系的pH=7.0-8.5時(shí)；
[0013] b)當(dāng)臭氧的添加量為5-200mg 03/g TSS時(shí)；
[0014] c)當(dāng)反應(yīng)體系的TDS下降至少10%時(shí)；
[0015] d)當(dāng)反應(yīng)體系的總氮量小于80mg/L時(shí)；
[0016] e)當(dāng)反應(yīng)體系的SV30下降至少30%時(shí)；
[0017] 3)臭氧處理后的污泥，全部回流至污水處理系統(tǒng)中，或者全部進(jìn)行脫水處理，或者 一部分回流至污水處理系統(tǒng)，剩余部分進(jìn)行脫水處理；
[0018] 其中，所述微納米臭氧氣泡直徑彡5μπι。
[0019] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，步驟1)獲得的活性污泥先栗入一個(gè)或多個(gè)并列 的臭氧反應(yīng)罐中，接著進(jìn)行步驟1)至步驟3)。
[0020] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，在步驟1)之前向污泥反應(yīng)液中添加氫氧化鈣(Ca (〇H)2)或氫氧化鈉(NaOH)，將pH值調(diào)整到pH=9-ll。
[0021] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，步驟1)采用攪拌的方式幫助混合。
[0022]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，臭氧的添加量為5-100mg 03/g TSS。優(yōu)選地，臭氧 的添加量為30-100mg 03/g TSS。優(yōu)選地，臭氧的添加量為30-50mg 03/g TSS。
[0023] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，在10-30分鐘內(nèi)釋放完所需臭氧，并使臭氧與活性 污泥繼續(xù)反應(yīng)至少20分鐘。
[0024] 在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，再次在10-30分鐘內(nèi)釋放完所需臭氧，并使臭氧 與活性污泥繼續(xù)反應(yīng)至少20分鐘。
[0025] 如有需要，如污泥濃度過(guò)高，或污泥中有機(jī)質(zhì)、總氮量等過(guò)高時(shí)，可重復(fù)以上步驟， 通入臭氧，并使臭氧與活性污泥繼續(xù)反應(yīng)至少20分鐘。
[0026] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，脫水處理前，往步驟3)中待進(jìn)行脫水處理的污泥 中投入絮凝劑，如PAM、PAC。
[0027]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，可加入臭氧催化劑，所述臭氧催化劑包括硫酸鋅、 硫酸銅、硝酸銀、三氧化二鉻、二氧化錳、(：11/^12〇3、(：11/1102、110 2/^12〇3、111〇2/活性炭小62〇 3/ Al2〇3、UV和H2〇2中的一種或多種。
[0028] 作為本實(shí)用新型的一種替代方式，污泥包括污水處理系統(tǒng)二沉池中的污泥、污泥 濃縮池中的污泥或經(jīng)過(guò)生物處理的污泥，所述生物處理包括厭氧發(fā)酵、堆肥或氧化溝處理。
[0029] 本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于包 括電控總成、臭氧發(fā)生器、冷卻裝置、過(guò)濾裝置以及微納米氣泡發(fā)生器;所述臭氧發(fā)生器連 接到微納米氣泡發(fā)生器一端上，所述過(guò)濾裝置連接到微納米氣泡發(fā)生器的另一端;所述微 納米氣泡發(fā)生器將所述臭氧發(fā)生器輸入的臭氧和經(jīng)所述過(guò)濾裝置輸入的液體混合后輸出 所述微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng);所述冷卻裝置與所述臭氧發(fā)生器相連通;所述電控總成與 所述臭氧發(fā)生器和所述微納米氣泡發(fā)生器電連接。
[0030] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，還包括一個(gè)或多個(gè)安全閥和壓力表。
[0031] 作為上面實(shí)施例的補(bǔ)充，本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，在所述過(guò)濾裝置和所述微 納米氣泡發(fā)生器之間依次設(shè)置一個(gè)安全閥和一個(gè)壓力表。
[0032] 作為上面實(shí)施例的補(bǔ)充，本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，在所述微納米氣泡發(fā)生器 后依次設(shè)置一個(gè)安全閥和一個(gè)壓力表。
[0033] 作為上面實(shí)施例的補(bǔ)充，本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，圍繞所述微納米氣泡發(fā)生 器設(shè)置了一條旁路繞過(guò)所述微納米氣泡發(fā)生器，所述旁路的入口設(shè)置在所述過(guò)濾裝置和所 述微納米氣泡發(fā)生器前的安全閥之間，出口設(shè)置所述微納米氣泡發(fā)生系統(tǒng)的最末端。
[0034] 在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，緊接所述微納米氣泡發(fā)生器設(shè)置一透明視窗。
[0035] 作為上面實(shí)施例的補(bǔ)充，本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，緊接所述透明視窗設(shè)置一 泄壓閥。
[0036] 作為上面實(shí)施例的補(bǔ)充，本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，在所述透明視窗和所述泄 壓閥之間設(shè)置一安全閥。
[0037] 現(xiàn)有技術(shù)將臭氧氧化視為一種中間處理的手段，并沒(méi)有使臭氧的效果得到最大 化的應(yīng)用，繼而浪費(fèi)了臭氧，增加了污泥處置的成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益 效果是：
[0038] 1.采用直徑<5μπι的微納米臭氧氣泡。根據(jù)斯托克斯定律，氣泡在水中的上升速度 與氣泡直徑的平方成正比。氣泡直徑越小則氣泡的上升速度越慢，停留時(shí)間長(zhǎng)。通過(guò)將臭氧 氣體制成微納米氣泡，使得臭氧氣體與污泥甚至與污水的反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)，有效地增加臭氧 的處理效果。另一方面，也使得臭氧氣體的供應(yīng)需求降低。
[0039] 2.采用微氣泡時(shí)，氣源除了包括臭氧外，其中一部分是空氣。因此，空氣中的氧氣 也形成微氣泡進(jìn)入反應(yīng)體系中，從而增加反應(yīng)體系中的溶解氧。溶解氧的增加有利于后續(xù) 污泥回流到生物池增加水中的溶解氧。
[0040] 3.對(duì)污泥進(jìn)行臭氧處置前，通過(guò)加入石灰乳調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，使ρΗ=9-11。首 先，〇Η_與污泥、污水中的金屬離子形成不溶性沉淀物。其次，此時(shí)水中的氨氮主要以游離氨 的形式存在，有利于后續(xù)臭氧對(duì)氨氮的降解。
[0041 ] 4.對(duì)污泥進(jìn)行臭氧處置前，通過(guò)加入石灰乳調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，使ρΗ=9-11。當(dāng) ρΗ>4時(shí)，臭氧的分解將會(huì)加快，ρΗ = 9-11時(shí)，在OF的催化作用下，經(jīng)一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分解成 具有高反應(yīng)活性的羥基自由基，對(duì)污染物進(jìn)行非選擇性氧化降解：
[0042] 〇3+Η2〇-Η〇3++ΟΗ-
[0043] H03++0H--2H〇2 ·
[0044] O3+HO2 · ^ · OH+2〇2
[0045] HO · +HO2 · 4H2O+O2
[0046] 5.將單位時(shí)間內(nèi)過(guò)飽和的臭氧以微納米臭氧氣泡的形式在5-20分鐘內(nèi)自底部釋 放，分散到所述污泥中；停止供給所述微納米臭氧氣泡，待氧化反應(yīng)進(jìn)行至少20分鐘，或無(wú) 氣泡冒出為止;通過(guò)這一系列的操作，可以在保證臭氧供應(yīng)總量充分的前提先，縮短了臭氧 發(fā)生裝置的工作時(shí)間。此外，出乎意外的是，在短時(shí)間能提供大量的臭氧進(jìn)行反應(yīng)，微氣泡 破裂瞬間釋放化學(xué)能，激發(fā)產(chǎn)生大量的羥基自由基，從而進(jìn)一步催化臭氧的分解反應(yīng)，使得 體系的氧化反應(yīng)更快更有效地進(jìn)行。
[0047] 6.通過(guò)本發(fā)明方法對(duì)污泥進(jìn)行處置后，最直觀的表現(xiàn)是污泥沉降比（SV)下降至少 30%，而通過(guò)一系列手段檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)污泥可以減量30%以上，為污水處理廠減少大量的 污泥處置費(fèi)用，如絮凝劑的使用、污泥的運(yùn)輸、污泥的處置費(fèi)用等。
[0048] 7.采用本發(fā)明的微納米臭氧氣體發(fā)生系統(tǒng)，可以高效地將臭氧分割成直徑<5μπι 的微納米氣泡分布在污泥中，從而使得臭氧能充分與污泥中的有機(jī)無(wú)機(jī)成分反應(yīng)，減少臭 氧的逃逸，節(jié)約能源。
【附圖說(shuō)明】

[0049] 圖1顯示了本實(shí)用新型污泥處置方法的一個(gè)實(shí)施例；
[0050] 圖2顯示了本實(shí)用新型污泥處置方法的另一個(gè)實(shí)施例；
[0051]圖3顯示了本實(shí)用新型微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0052]應(yīng)該理解的是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，下面的內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的示范性 實(shí)施例的描述，并不是對(duì)本實(shí)用新型更廣泛的保護(hù)范圍的限制，本實(shí)用新型更廣泛的內(nèi)容 將通過(guò)權(quán)利要求書(shū)體現(xiàn)。
[0053]本實(shí)用新型所提及的"污水處理系統(tǒng)"是指，為使污水達(dá)到排水某一水體或再次 使用的水質(zhì)要求對(duì)其進(jìn)行凈化的過(guò)程?，F(xiàn)有技術(shù)中，其包括但不限于生物膜法、活性污泥 法、脫單除磷工藝、Α20工藝、氧化溝工藝、兩段法工藝、SBR工藝以及在這些工藝基礎(chǔ)上做出 的改進(jìn)或融合。
[0054]微納米氣泡是指氣泡發(fā)生時(shí)直徑在50μπι到數(shù)十納米之間的氣泡，這種氣泡介于微 米氣泡和納米氣泡之間，具有常規(guī)氣泡所不具備的物理特性。而與污泥處置相關(guān)的優(yōu)秀特 性包括：
[0055] 1.自身增壓溶解
[0056] 水中的氣泡四周存有氣液界面，而氣液界面的存在使得氣泡會(huì)受到水的表面張力 的作用。對(duì)于具有球形界面的氣泡，表面張力能壓縮氣泡內(nèi)的氣體，從而使更多的氣泡內(nèi)的 氣體溶解到水中。根據(jù)楊-拉普拉斯方程，ΔΡ = 2σ/Γ，ΔΡ代表壓力上升的數(shù)值，〇代表表面 張力，r代表氣泡半徑。直徑在0.1mm以上的氣泡所受壓力很小可以忽略，而直徑ΙΟμπι的微小 氣泡會(huì)受到0.3個(gè)大氣壓的壓力，而直徑Ιμπι的氣泡會(huì)受高達(dá)3個(gè)大氣壓的壓力。微納米氣泡 在水中的溶解是一個(gè)氣泡逐漸縮小的過(guò)程，壓力的上升會(huì)增加氣體的溶解速度，伴隨著比 表面積的增加，氣泡縮小的速度會(huì)變的越來(lái)越快，從而最終溶解到水中，理論上氣泡即將消 失時(shí)的所受壓力為無(wú)限大。
[0057] 2.上升速度慢
[0058]根據(jù)斯托克斯定律，氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比。氣泡直徑 越小則氣泡的上升速度越慢。從氣泡上升速度與氣泡直徑的關(guān)系圖可知，氣泡直徑1mm的氣 泡在水中上升的速度為6m/min，而直徑ΙΟμπι的氣泡在水中的上升速度為3mm/min，后者是前 者的1/2000。如果考慮到比表面積的增加，微納米氣泡的溶解能力比一般空氣增加20萬(wàn)倍。 [0059] 3.氣體溶解度高
[0060]微納米氣泡在緩慢的上升過(guò)程中逐步縮小成納米級(jí)，最后消減湮滅溶入水中，從 而能夠大大提高氣體(空氣、氧氣、臭氧、二氧化碳等)在水中的溶解度。對(duì)于普通氣泡，氣體 的溶解度往往受環(huán)境壓力的影響和限制存在飽和溶解度。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，氣體的溶解度很 難達(dá)到飽和溶解度以上。而微納米氣泡由于其內(nèi)部的壓力高于環(huán)境壓力，使得以大氣壓為 假定條件計(jì)算的氣體過(guò)飽和溶解條件得以打破。
[0061 ] 4.產(chǎn)生大量自由基
[0062]微氣泡破裂瞬間，由于氣液界面消失的劇烈變化，界面上集聚的高濃度離子將積 蓄的化學(xué)能一下子釋放出來(lái)，此時(shí)可激發(fā)產(chǎn)生大量的羥基自由基。羥基自由基具有超高的 氧化還原電位，其產(chǎn)生的超強(qiáng)氧化作用可降解水中正常條件下難以氧化分解的污染物如苯 酚等。同時(shí)，
[0063] 5.傳質(zhì)效率提高
[0064]臭氧直接氧化:03+污染物-產(chǎn)物 [0065]臭氧間接氧化：· 0H+污染物-產(chǎn)物
[0066]在現(xiàn)有技術(shù)中，臭氧氧化工藝遇到的難題來(lái)源于兩方面，一方面，因?yàn)槟芘c臭氧快 速反應(yīng)的化合物濃度高，所以傳質(zhì)是臭氧氧化的限速步驟;另一方面，因?yàn)樗写嬖诖罅康?臭氧分解的抑制劑以及羥基自由基的捕獲劑，終止了以間接反應(yīng)過(guò)程為主要途徑去除污染 物的臭氧氧化反應(yīng)，使得那些難以被臭氧直接氧化的污染物不能通過(guò)臭氧間接氧化的方法 去除（當(dāng)與臭氧快速反應(yīng)的化合物的濃度不斷降低，以致臭氧氧化反應(yīng)體系變成了慢速體 系，這時(shí)就屬于這種情況）。
[0067]研究發(fā)現(xiàn)，具有某些特定官能團(tuán)的化合物(如芳香環(huán)、不飽和碳?xì)浠衔锏龋┓浅?容易與臭氧反應(yīng)，而其它的一些化合物(如飽和碳?xì)浠衔铩⒋碱?lèi)、醛類(lèi)等)與臭氧較難反應(yīng) (或反應(yīng)活性較差）。此時(shí)，傳質(zhì)步驟就成了整個(gè)過(guò)程的限速步驟，臭氧布?xì)庋b置是影響臭氧 氧化速率的主要因素。
[0068]研究表明，氣液傳質(zhì)速率和效率與氣泡直徑成反比，微氣泡直徑極小，在傳質(zhì)過(guò)程 中比傳統(tǒng)氣泡具有明顯優(yōu)勢(shì)。當(dāng)氣泡直徑較小時(shí)，微納米氣泡界面處的表面張力對(duì)內(nèi)部氣 體產(chǎn)生了壓縮作用，使得微氣泡在上升過(guò)程中不斷收縮并表現(xiàn)出自身增壓效應(yīng)，使得更多 的氣體穿過(guò)氣泡界面溶解到水中。且隨著氣泡直徑的減小表面張力的作用效果也越來(lái)越明 顯，最終內(nèi)部壓力達(dá)到一定極限值而導(dǎo)致氣泡界面破裂消失。因此，微氣泡在收縮過(guò)程中的 這種自身增壓特性，可使氣液界面處傳質(zhì)效率得到持續(xù)增強(qiáng)，并且這種特性使得微氣泡即 使在水體中氣體含量達(dá)到過(guò)飽和條件時(shí)，仍可繼續(xù)進(jìn)行氣體的傳質(zhì)過(guò)程并保持高效的傳質(zhì) 效率。
[0069] 本實(shí)用新型通過(guò)利用臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)，以及微氣泡的物理性質(zhì)同時(shí)，進(jìn)一步 改善污泥處置過(guò)程中微氣泡的傳質(zhì)效率，從而更進(jìn)一步地利用臭氧的氧化活性。
[0070] 傳統(tǒng)工藝或者在實(shí)驗(yàn)室中，人們所用的方式是向污泥液中持續(xù)通入臭氧氣體。這 種方式，臭氧氣體以氣泡形式自下而上釋放，從而使得臭氧的利用率很低，大約80%的臭氧 氣體在通過(guò)液體后直接釋放到大氣中，造成能源極大的浪費(fèi)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，向所述 污泥中添加 Ca(0H)2或NaOH，將pH值調(diào)整到pH = 9-ll后，將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自 底部釋放，均勻分散到所述污泥中。一方面，微納米臭氧氣泡的形式，極大地增加臭氧與液 體之間的接觸時(shí)間。另一方面，通過(guò)調(diào)整pH值，可以催化臭氧的反應(yīng)速度，進(jìn)一步加快臭氧 的消耗，使得在處理現(xiàn)場(chǎng)基本沒(méi)有臭氧的氣味。
[0071] 臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自底部釋放，極大地節(jié)約臭氧的使用量，其相比于 現(xiàn)有技術(shù)中的方法可以實(shí)現(xiàn)更低的能源消耗。
[0072] 總?cè)芙夤腆w(英文:Total dissolved solids，縮寫(xiě)TDS)，又稱(chēng)溶解性固體總量，測(cè) 量單位為毫克/升(mg/L)，它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固體。TDS值越高，表示水中 含有的溶解物越多?？?cè)芙夤腆w指水中全部溶質(zhì)的總量，包括無(wú)機(jī)物和有機(jī)物兩者的含量。 [0073] 城鎮(zhèn)污水處理廠在污水處理過(guò)程(污水處理系統(tǒng)）中，產(chǎn)生的污泥通常是與水混在 一起的，必須加入絮凝劑后沉淀，再通過(guò)脫水步驟才得到含水率80%左右的污泥。可以理解 的是，在加入絮凝劑前，污泥和污水的混合物TDS達(dá)到溶解平衡，化學(xué)需氧量(C0D)與TDS必 然存在一定的關(guān)系，這是因?yàn)槲鬯行枰谎趸倪€原性物質(zhì)是溶解在水中的，即TDS的一 部分。本實(shí)用新型的一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)污泥的減量，通過(guò)將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自 污泥底部釋放，均勻分散到污泥中。一方面，臭氧經(jīng)一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分解成具有高反應(yīng)活性 的羥基自由基，對(duì)污染物(不飽和烯烴、氨氮、硫醇、硫化氫等)進(jìn)行非選擇性氧化降解。另一 方面，微納米氣泡在上升破裂過(guò)程中，將污泥打散。具體地，將污泥中的纖維成分打斷，將污 泥中可溶成分釋放出來(lái)。不受理論的限制，我們還認(rèn)為，在臭氧和微氣泡破裂能量的作用 下，污泥中的微生物細(xì)胞將被破裂，釋放其中的水分以及有機(jī)物;還能將污泥中的蟲(chóng)卵破 壞。以上各反應(yīng)都將使得污水中的TDS進(jìn)一步增加。
[0074] 而另一方面，在微納米臭氧氣泡的作用下，污水中總?cè)芙夤腆w的部分必然會(huì)被氧 化分解，以氣體(N02、N 2、C02等)釋放，從而使得TDS最終有所下降，實(shí)現(xiàn)污泥減量的目的。在 本實(shí)用新型的實(shí)施例中，當(dāng)反應(yīng)體系下降至少10%時(shí)，可以認(rèn)為反應(yīng)結(jié)束，可以停止加入微 納米臭氧氣泡。
[0075] 隨著石油、化工、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，城市 生活污水和垃圾滲濾液中氨氮的含量急劇上升。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多含氮污 染物的任意排放給環(huán)境造成了極大的危害。氮在廢水中以有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮(NH/-N)、硝態(tài) 氮(N0f-N)以及亞硝態(tài)氮(N0 2D等多種形式存在，而氨態(tài)氮是最主要的存在形式之一。污 水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮，主要來(lái)源于生活污水或污泥中含氮有機(jī) 物的分解。
[0076] 同樣，可以理解的是，在加入絮凝劑前，污泥和污水的混合物氨氮值達(dá)到平衡。而 經(jīng)過(guò)微納米臭氧氣泡處理后，NH4+-N可以轉(zhuǎn)化成NOf-Ν，甚至是N 2。通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)施 例，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)微納米臭氧氣泡處理，氨氮值能降低至80mg/L或以下。
[0077] 污泥沉降比（SV)是指將混勻的曝氣池活性污泥混合液迅速倒進(jìn)1000ml量筒中至 滿(mǎn)刻度，靜置沉淀30分鐘后，則沉淀污泥與所取混合液之體積比為污泥沉降比（％ )，又稱(chēng)污 泥沉降體積(SV30)以mL/L表示。因?yàn)槲勰喑两?0分鐘后，一般可達(dá)到或接近最大密度，所以 普遍以此時(shí)間作為該指標(biāo)測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
[0078] 污泥沉降比值是MLSS定量的直觀反映。公式:MLSS(g/L) = SV/SVI。式中SVI(ml/g) 為污泥指數(shù)，即評(píng)定活性污泥凝聚、沉淀性能的指標(biāo)。在穩(wěn)定的廢水處理工藝中，由于SVI值 在一段時(shí)間內(nèi)基本保持在某一穩(wěn)定區(qū)間，因此，通常情況下，在SVI值比較穩(wěn)定的情況下，污 泥沉降比（SV)與污泥濃度(MLSS)存在著一定的線性或?qū)?shù)關(guān)系。即污泥沉降比值能夠反映 曝氣池中混合液的濃度，它與污泥濃度成正比例關(guān)系。在穩(wěn)定的污水處理工藝中，由于SVI 值在一段時(shí)間內(nèi)基本保持在某一穩(wěn)定區(qū)間，因此，通常情況下，污泥沉降比值能夠反映曝氣 池中混合液的濃度，它與污泥濃度成正比例關(guān)系。
[0079] 參考圖1，圖1顯示了本實(shí)用新型污泥處置方法的一個(gè)實(shí)施例。城鎮(zhèn)生活污水通過(guò) 鋪設(shè)的管道進(jìn)入污水處理廠的處理系統(tǒng)，從左往右依次經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池、曝氣池和二沉池，最后 凈化水消毒后排入水體或城市管道。其中，處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的污泥在二沉池中聚集，部分/ 全部回流到曝氣池中，另一部分的污泥通過(guò)本實(shí)用新型的污泥處置方法進(jìn)行處置。首先進(jìn) 入反應(yīng)罐中，在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，可以是一個(gè)反應(yīng)罐，在另一些實(shí)施例中，可以 是兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)罐。污泥進(jìn)入反應(yīng)罐中首先經(jīng)過(guò)調(diào)整pH的步驟，在本實(shí)用新型的一些實(shí) 施例中，反應(yīng)罐中的反應(yīng)體系pH調(diào)整至9-11。優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，反 應(yīng)罐中的反應(yīng)體系pH調(diào)整至9,優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，反應(yīng)罐中的反應(yīng) 體系pH調(diào)整至10,更優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，反應(yīng)罐中的反應(yīng)體系pH調(diào)整 至11。隨后，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧氣體，通過(guò)微納米氣泡發(fā)生器(具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3)后形成微 納米臭氧氣泡，通入到反應(yīng)罐中進(jìn)行反應(yīng)。其中，所述微納米臭氧氣泡直徑<5μηι?？蛇x地， 將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自污泥底部釋放，均勻分散到所述污泥中，還可以采用其 他機(jī)械方式協(xié)助氣泡分散，如機(jī)械攪拌。通過(guò)微納米氣泡以及臭氧的雙重作用，污泥被打 散，其中包含的微生物被殺滅、有機(jī)成分被氧化、惡臭氣體成分被氧化。
[0080] 最終污泥的處置實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定化、無(wú)害化及減量化處理。采用微納米臭氧氣泡的形 式以及以上的臭氧供給操作，可以使臭氧得到最大化的利用，減少能源的浪費(fèi)。
[0081] 微納米臭氧氣泡對(duì)污泥處置后，由于反應(yīng)產(chǎn)物多為微生物可重新利用的營(yíng)養(yǎng)成 分，因此，本實(shí)用新型污泥處置方法將反應(yīng)罐中的處理的污泥部分地/全部地回流到曝氣池 中。當(dāng)反應(yīng)罐中的處理的污泥部分地回流到污水處理系統(tǒng)的曝氣池中時(shí)，剩余部分的處理 的污泥進(jìn)行脫水處理。如前所述，微納米臭氧氣泡對(duì)污泥處置后的污泥包含微生物可利用 的營(yíng)養(yǎng)成分，并且已經(jīng)無(wú)害化處理，因此，該部分的污泥可以直接用于農(nóng)業(yè)用途。
[0082]參考圖2,圖2都顯示了本實(shí)用新型污泥處置方法的另一個(gè)實(shí)施例。城鎮(zhèn)生活污水 通過(guò)鋪設(shè)的管道進(jìn)入污水處理廠的處理系統(tǒng)，從左往右依次經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池、曝氣池和二沉池， 最后凈化水消毒后排入水體或城市管道。其中，處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的污泥在二沉池中聚集，傳 統(tǒng)工藝中的部分污泥會(huì)回流到曝氣池中。在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，二沉池/污泥濃縮 池的污泥全部回流到污水處理系統(tǒng)的曝氣池中。
[0083]在污水處理廠原有的污水處理系統(tǒng)上，在不改變?cè)谐鏊|(zhì)的情況下，將曝氣 池中一定量的污泥，栗入反應(yīng)罐中。在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，可以是一個(gè)反應(yīng)罐，在 另一些實(shí)施例中，可以是兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)罐。污泥進(jìn)入反應(yīng)罐中首先經(jīng)過(guò)調(diào)整pH的步驟，在 本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，反應(yīng)罐中的反應(yīng)體系pH調(diào)整至9-11。優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的 另一些實(shí)施例中，反應(yīng)罐中的反應(yīng)體系pH調(diào)整至9,優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例 中，反應(yīng)罐中的反應(yīng)體系pH調(diào)整至10,更優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，反應(yīng)罐 中的反應(yīng)體系pH調(diào)整至11。隨后，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧氣體，通過(guò)微納米氣泡發(fā)生器(具體 結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3)后形成微納米臭氧氣泡，通入到反應(yīng)罐中進(jìn)行反應(yīng)。其中，所述微納米臭氧氣泡 直徑<5μπι。可選地，將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自污泥底部釋放，均勻分散到所述污 泥中，還可以采用其他機(jī)械方式協(xié)助氣泡分散，如機(jī)械攪拌。通過(guò)微納米氣泡以及臭氧的雙 重作用，污泥被打散，其中包含的微生物被殺滅、有機(jī)成分被氧化、惡臭氣體成分被氧化。
[0084] 最終污泥的處置實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定化、無(wú)害化及減量化處理。采用微納米臭氧氣泡的形 式以及以上的臭氧供給操作，可以使臭氧得到最大化的利用，減少能源的浪費(fèi)。
[0085] 微納米臭氧氣泡對(duì)污泥處置后，由于反應(yīng)產(chǎn)物多為微生物可重新利用的營(yíng)養(yǎng)成 分，因此，本實(shí)用新型污泥處置方法將反應(yīng)罐中的處理的污泥部分地/全部地回流到曝氣池 中。當(dāng)反應(yīng)罐中的處理的污泥部分地回流到污水處理系統(tǒng)的曝氣池中時(shí)，剩余部分的處理 的污泥進(jìn)行脫水處理。如前所述，微納米臭氧氣泡對(duì)污泥處置后的污泥包含微生物可利用 的營(yíng)養(yǎng)成分，并且已經(jīng)無(wú)害化處理，因此，該部分的污泥可以直接用于農(nóng)業(yè)用途。
[0086] 本實(shí)用新型人通過(guò)圖1和圖2的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下述任一種或多種情況實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以 停止供給所述微納米臭氧氣泡：
[0087] a)當(dāng)反應(yīng)體系的ρΗ=7.0-8.5時(shí)；
[0088] b)當(dāng)臭氧的添加量為5-200mg 03/g總懸浮固體(TSS)時(shí)；
[0089] c)當(dāng)反應(yīng)體系的TDS下降至少10%時(shí)；
[0090] d)當(dāng)反應(yīng)體系的氨氮量小于80mg/L時(shí)。
[0091 ]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的pH = 8.5;優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié) 束時(shí)反應(yīng)體系的pH = 8.0;優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的pH = 7;優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng) 體系的pH=7.5;在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的pH=6.5。
[0092] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，臭氧的添加量為5-30mg 03/g TSS。優(yōu)選地，臭氧 的添加量為30-100mg 03/g TSS。優(yōu)選地，臭氧的添加量為30-50mg 03/g TSS。
[0093] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了10%;在本實(shí)用 新型的另一些實(shí)施例中，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了20%，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng) 體系的TDS下降了 30 %，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了40 %，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束 時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了 50 %，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了60 %，優(yōu)選地，反 應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了70%，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了80%，優(yōu)選 地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降了90 %，甚至更優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的TDS下降 了 99%〇
[0094]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為80mg/L;在本實(shí) 用新型的另一些實(shí)施例中，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為70mg/L，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反 應(yīng)體系的氨氮量為60mg/L，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為50mg/L，優(yōu)選地，反應(yīng) 結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為40mg/L，優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為30mg/L，優(yōu)選 地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為20mg/L，更優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為 15mg/L，甚至優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)體系的氨氮量為10mg/L。
[0095]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，本實(shí)用新型的污泥處置方法中，可在反應(yīng)罐中加 入臭氧催化劑，以促進(jìn)反應(yīng)的快速進(jìn)行，同時(shí)也進(jìn)一步減少臭氧氣體的浪費(fèi)，節(jié)約能源。所 述臭氧催化劑包括硫酸鋅、硫酸銅、硝酸銀、三氧化二鉻、二氧化錳、Cu/Al 2〇3、Cu/Ti02、 Ti〇2/Al2〇3、Mn〇2/活性炭、Fe2〇3/Al2〇3、UV 和H2O2中的一種或多種。
[0096] 在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，本實(shí)用新型的處理方法處理后，污泥經(jīng)脫水烘干后，每 kg干污泥中，總錦<20mg，總?cè)R< 15mg，總鉛< lOOOmg，總絡(luò)< lOOOmg，總砷< lOOOmg，總鎳 < 200mg，總鋅 < 3000mg，總銅 < 1500mg，硼 < 150mg，石油類(lèi)< 3000mg，苯并（a)花 < 3mg，多 氯代二苯并二惡英/多氯代二苯并呋喃彡l〇〇ng，可吸附有機(jī)鹵化物彡500mg，多氯聯(lián)苯彡 0.2mg 〇
[0097] 在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，所述污泥包括但不限于，污水處理系統(tǒng)二沉池中的污 泥、污泥濃縮池中的污泥或經(jīng)過(guò)生物處理的污泥，所述生物處理包括厭氧發(fā)酵、堆肥或氧化 溝處理。
[0098] 本實(shí)用新型的污泥處置方法采用直徑<5μπι的微納米臭氧氣泡。本實(shí)用新型采用 微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)。
[0099]臭氧發(fā)生器1為本實(shí)用新型的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)提供持續(xù)的臭氧氣體，其 中，臭氧發(fā)生器1的氣源可以為空氣或純氧。冷卻裝置2為臭氧發(fā)生器1提供溫度保障，在臭 氧發(fā)生器1溫度過(guò)高時(shí)迅速帶走熱量。冷卻裝置2也可以為風(fēng)扇、散熱片等。
[0100] 自吸栗3抽取污泥混合液進(jìn)入粗過(guò)濾裝置4,將污泥中的較大顆粒如砂粒、瓦礫等 過(guò)濾出來(lái)，防止較大顆粒對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的影響。污泥混合液通過(guò)粗過(guò)濾裝置4進(jìn)入微納米氣泡 發(fā)生器5。在微納米氣泡發(fā)生器5中，污泥混合液與臭氧發(fā)生器1產(chǎn)生的臭氧混合，并且臭氧 在污泥混合液中形成直徑< 5μπι的微納米臭氧氣泡?；旌虾?，最終的污泥臭氧混合液輸出微 納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)。
[0101] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，最終的污泥臭氧混合液輸出到污泥反應(yīng)裝置中； 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，最終的污泥臭氧混合液輸出到城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)中；在本 實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，最終的污泥臭氧混合液靜置反應(yīng)一段時(shí)間后重新進(jìn)入本實(shí)用 新型的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)。
[0102] 臭氧混合液輸出到城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)，可以是城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的工藝中的任一 環(huán)節(jié)，這取決于污水處理工藝的需要。
[0103] 在本實(shí)用新型微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，還設(shè)置有多個(gè)安全閥和 壓力表91、92,用于觀察以及控制微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。安全閥81和壓力表 91依次設(shè)置粗過(guò)濾裝置4和微納米氣泡發(fā)生器5之間，最終的污泥臭氧混合液在輸出本實(shí)用 新型微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)前，依次通過(guò)安全閥84和壓力表92。為了應(yīng)對(duì)微納米氣泡發(fā) 生器5可能出現(xiàn)故障的情況，而不需要將整個(gè)微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)關(guān)閉，圍繞微納米氣 泡發(fā)生器5設(shè)置了一條旁路繞過(guò)微納米氣泡發(fā)生器5。如圖3所示，該旁路入口設(shè)置在粗過(guò)濾 裝置4和安全閥81之間，出口設(shè)置在壓力表92后。電控總成7為微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)提 供電源，用于控制微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)中的所有電設(shè)備。
[0104] 安全閥81和82的相互配合，可以控制污泥混合液是否通過(guò)微納米氣泡發(fā)生器5。倘 若微納米氣泡發(fā)生器5出現(xiàn)故障時(shí)，可以關(guān)閉安全閥81，打開(kāi)82,然后檢查微納米氣泡發(fā)生 器5。當(dāng)安全閥81和82均打開(kāi)時(shí)，可以調(diào)節(jié)通過(guò)微納米氣泡發(fā)生器5的污泥混合液流量，從而 調(diào)節(jié)微納米臭氧氣泡在污泥混合液中的濃度。進(jìn)一步地，安全閥84的配合可以更容易調(diào)節(jié) 微納米臭氧氣泡的濃度。
[0105] 在本實(shí)用新型微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，還設(shè)置有透明視窗6。透 明視窗6設(shè)置在微納米氣泡發(fā)生器5和安全閥84之間，通過(guò)透明視窗6可以粗略地估算到最 終的污泥臭氧混合液中微納米臭氧氣泡大小和濃度，從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)安全閥81、82和84。
[0106] 在本實(shí)用新型微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)的另一些實(shí)施例中，在透明視窗6后設(shè)置 一泄壓閥10,該泄壓閥10具有特定的壓力閥值。當(dāng)最終的污泥臭氧混合液中微納米臭氧氣 泡濃度過(guò)高時(shí)，透明視窗6中可能無(wú)法看到任何混合液，過(guò)多的氣體通過(guò)泄壓閥10釋放。此 外，安全閥83設(shè)置在泄壓閥10和透明視窗6之間，安全閥83具有一出口（未示出），通常情況 下，安全閥83是關(guān)閉的。當(dāng)操作人員認(rèn)為最終的污泥臭氧混合液中微納米臭氧氣泡濃度過(guò) 高時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)打開(kāi)安全閥83進(jìn)行釋放壓力。
[0107] 實(shí)施例1-高污泥負(fù)荷試驗(yàn)
[0108] 稱(chēng)取某污水處理廠含水率80 %的污泥50kg，加水配制成1000m3的污泥反應(yīng)液(濃 度10g/L)。加入NaOH調(diào)節(jié)pH至9(實(shí)施例2-pH調(diào)至10;實(shí)施例3-pH調(diào)至11)。接著采用本實(shí)用 新型的污泥處置裝置將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自污泥反應(yīng)液底部釋放，均勻分散到 所述污泥反應(yīng)液中（實(shí)施例4-pH調(diào)至9,實(shí)施例5-pH調(diào)至10,實(shí)施例6-pH調(diào)至11，實(shí)施例4-6 直接通入臭氧氣泡）。其中，臭氧發(fā)生器采用廣州盛環(huán)環(huán)?？萍加邢薰镜腟T-817-300g，功 率調(diào)整至50%時(shí)臭氧量為150g/h。通入微納米臭氧氣泡，每20分鐘后，停止10分鐘，并抽取 樣本進(jìn)行分析檢驗(yàn)。臭氧處理后的污泥，全部進(jìn)行脫水處理:投加 PAM，帶式壓濾機(jī)壓濾。
[0109] 收集每個(gè)樣本的數(shù)據(jù)：
[0110] Ι.ρΗ值（哈納沃德微電腦酸度pH-氧化還原0RP-離子濃度ISE-溫度°C測(cè)定儀 HI198191)
[0111] 2.TDS 值(銘睿筆式 TDS 計(jì) CD302)
[0112] 3 ·總氮(HANNA哈納HI83224C0D多參數(shù)測(cè)定儀）
[0113] 4.SV30
[0114] 5. MLSS(將壓濾后的脫水污泥放在定性濾紙上，烘箱中溫度升到103-105 °C之間的 設(shè)定值后，將濾紙放入烘箱烘2小時(shí)，取出置于干燥器中放置半小時(shí)。稱(chēng)量后減去濾紙重量， 并且測(cè)濾紙的重量也要采用上述同樣的步驟。）
[0115] 實(shí)施例7 -模擬污水處理廠樣本試驗(yàn)
[0116] 稱(chēng)取某污水處理廠含水率80 %的污泥20kg，加水配制成1000m3的污泥反應(yīng)液(濃 度4g/L)。加入NaOH調(diào)節(jié)pH至9(實(shí)施例8-pH調(diào)至10;實(shí)施例9-pH調(diào)至11)。接著采用本實(shí)用新 型的污泥處置裝置將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自污泥反應(yīng)液底部釋放，均勻分散到所 述污泥反應(yīng)液中（實(shí)施例?Ο-pH調(diào)至9,實(shí)施例11-pH調(diào)至10,實(shí)施例12-pH調(diào)至11，實(shí)施例10-12直接通入臭氧氣泡）。其中，臭氧發(fā)生器采用廣州盛環(huán)環(huán)?？萍加邢薰镜腟T-817-300g， 功率調(diào)至100%時(shí)臭氧量為300g/h。通入微納米臭氧氣泡，每20分鐘后，停止10分鐘，并抽取 樣本進(jìn)行分析檢驗(yàn)。臭氧處理后的污泥，全部進(jìn)行脫水處理:投加 PAM，帶式壓濾機(jī)壓濾。
[0117] 收集每個(gè)樣本的數(shù)據(jù)：
[0118] Ι.ρΗ值（哈納沃德微電腦酸度pH-氧化還原0RP-離子濃度ISE-溫度°C測(cè)定儀 HI198191)
[0119] 2.TDS 值(銘睿筆式 TDS 計(jì) CD302)
[0120] 3 ·總氮(HANNA哈納HI83224C0D多參數(shù)測(cè)定儀）
[0121] 4.SV30
[0122] 5. MLSS(將壓濾后的脫水污泥放在定性濾紙上，烘箱中溫度升到103-105 °C之間的 設(shè)定值后，將濾紙放入烘箱烘2小時(shí)，取出置于干燥器中放置半小時(shí)。稱(chēng)量后減去濾紙重量， 并且測(cè)濾紙的重量也要采用上述同樣的步驟。）
[0123] 實(shí)施例13-高濃度臭氧效果試驗(yàn)
[0124] 稱(chēng)取某污水處理廠含水率80 %的污泥20kg，加水配制成1000m3的污泥反應(yīng)液(濃 度4g/L)。加入NaOH調(diào)節(jié)pH至9(實(shí)施例14-pH調(diào)至10;實(shí)施例15-pH調(diào)至11)。接著采用本實(shí)用 新型的污泥處置裝置將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自污泥反應(yīng)液底部釋放，均勻分散到 所述污泥反應(yīng)液中（實(shí)施例16-pH調(diào)至9，實(shí)施例17-pH調(diào)至10，實(shí)施例18-pH調(diào)至11，實(shí)施例 16-18直接通入臭氧氣泡）。其中，臭氧發(fā)生器采用廣州盛環(huán)環(huán)?？萍加邢薰镜腟T-817-800g，功率調(diào)至100 %時(shí)臭氧量為800g/h。通入微納米臭氧氣泡，每20分鐘后，停止10分鐘， 并抽取樣本進(jìn)行分析檢驗(yàn)。臭氧處理后的污泥，全部進(jìn)行脫水處理:投加 PAM，帶式壓濾機(jī)壓 濾。
[0125] 收集每個(gè)樣本的數(shù)據(jù)：
[0126] Ι.ρΗ值（哈納沃德微電腦酸度pH-氧化還原0RP-離子濃度ISE-溫度°C測(cè)定儀 HI198191)
[0127] 2.TDS 值(銘睿筆式 TDS 計(jì) CD302)
[0128] 3 ·總氮(HANNA哈納HI83224C0D多參數(shù)測(cè)定儀）
[0129] 4.SV30
[0130] 5. MLSS(將壓濾后的脫水污泥放在定性濾紙上，烘箱中溫度升到103-105 °C之間的 設(shè)定值后，將濾紙放入烘箱烘2小時(shí)，取出置于干燥器中放置半小時(shí)。稱(chēng)量后減去濾紙重量， 并且測(cè)濾紙的重量也要采用上述同樣的步驟。）
[0131] 最后，為了驗(yàn)證調(diào)整反應(yīng)體系pH的作用效果，設(shè)定對(duì)比實(shí)施例1，稱(chēng)取某污水處理 廠含水率80%的污泥20kg，加水配制成1000m 3的污泥反應(yīng)液(濃度4g/L)。接著采用本實(shí)用 新型的污泥處置裝置將臭氧以微納米臭氧氣泡的形式自污泥反應(yīng)液底部釋放，均勻分散 到所述污泥反應(yīng)液中（對(duì)比實(shí)施例2直接通入臭氧氣泡）。其中，臭氧發(fā)生器采用廣州盛環(huán)環(huán) ?？萍加邢薰镜腟T-817-300g，功率調(diào)至100%時(shí)臭氧量為30(^/11。通入微納米臭氧氣泡， 每20分鐘后，停止10分鐘，并抽取樣本進(jìn)行分析檢驗(yàn)。臭氧處理后的污泥，全部進(jìn)行脫水處 理:投加 PAM，帶式壓濾機(jī)壓濾。
[0132] 收集每個(gè)樣本的數(shù)據(jù)：
[0133] Ι.ρΗ值（哈納沃德微電腦酸度pH-氧化還原0RP-離子濃度ISE-溫度°C測(cè)定儀 HI198191)
[0134] 2.TDS 值（銘睿筆式 TDS 計(jì) CD302)
[0135] 3 ·總氮(HANNA哈納HI83224C0D多參數(shù)測(cè)定儀）
[0136] 4.SV30
[0137] 5. MLSS(將壓濾后的脫水污泥放在定性濾紙上，烘箱中溫度升到103-105 °C之間的 設(shè)定值后，將濾紙放入烘箱烘2小時(shí)，取出置于干燥器中放置半小時(shí)。稱(chēng)量后減去濾紙重量， 并且測(cè)濾紙的重量也要采用上述同樣的步驟。） [0138]數(shù)據(jù)分析：
[0142] 表2.采用的臭氧濃度變化



[0155] 表6示出了各試驗(yàn)實(shí)施例中MLSS的變化，其中，對(duì)比實(shí)施例1與實(shí)施例13-15(對(duì)比 實(shí)施例2與實(shí)施例16-18)同樣采用的條件，不同在于沒(méi)有調(diào)整pH值?？梢钥闯?，在不調(diào)整pH 值的情況下，雖然反應(yīng)體系的MLSS值也有下降，但相對(duì)于調(diào)整pH值的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，對(duì)比實(shí)施 例反應(yīng)體系的MLSS值下降很慢。
[0156] 實(shí)施例1-3與實(shí)施例4-6相比，在使用的臭氧量相同的情況下，實(shí)施例1-3采用微納 米臭氧氣泡的形式處理后，分解MLSS的量明顯高于普通臭氧氣泡的效果。并且，從試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng) 的情形看，采用普通臭氧氣泡時(shí)，實(shí)施例4-6、10-12和16-18的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)充斥著濃烈的臭氧 氣味，而實(shí)施例1-3、7-9和13-15的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)完全沒(méi)有聞到臭氧的氣味。這從另一個(gè)角度更 加證明，采用微納米臭氧氣泡能更加高效地利用臭氧。同樣含量的臭氧，微納米氣泡的形式 能處理更多的污泥，反之，同樣含量的污泥，采用微納米氣泡時(shí)需要更低含量的臭氧。因此， 本發(fā)明污泥處置方法實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能效果。
[0157] 另一方面，從表6中可以看出實(shí)施例7-9和13-15在微納米臭氧氣泡處理20分鐘 后，MLSS下降12%以上，處理40分鐘后，MLSS下降21 %以上，處理60分鐘后，MLSS下降30%以 上。以上均可以認(rèn)為實(shí)現(xiàn)污泥減量處理(減量10 %以上）。
[0158] 表5顯示了各實(shí)施例的SV30變化。SV30是分析污泥沉降性能的最簡(jiǎn)便方法。SV30值 越小，污泥沉降性能就越好。SV30值越大，沉降性能越差。從表5可以看出，在不調(diào)整pH值的 情況下，雖然對(duì)比實(shí)施例1反應(yīng)體系的SV30值也有下降，但相對(duì)于調(diào)整pH值的實(shí)施例來(lái)說(shuō)， 下降的幅度不大。
[0159] 實(shí)施例1-3、7_9和13-15處理后的污泥沉降性能明顯變好，而采用普通臭氧氣泡的 實(shí)施例4-6、10-12和16-18,以及對(duì)比實(shí)施例2處理后的污泥沉降性能參差不齊。不受理論的 限制，分析采用普通臭氧氣泡處理的試驗(yàn)，我們認(rèn)為污泥沉降性能變差的原因是臭氧分子 將污泥中的團(tuán)聚物打散，但沒(méi)有被氧化消耗，因此，在重新沉降的過(guò)程中，需要更長(zhǎng)的時(shí)間 完全沉降下來(lái)。而采用微納米臭氧氣泡處理，微納米氣泡本身能高效地打散團(tuán)聚物，甚至微 生物的細(xì)胞壁，進(jìn)而使得臭氧和氧氣更有效地分解氧化其中的有機(jī)質(zhì)成分，從根本上減少 污泥的量。另一方面，污泥沉降性能提高了，也意味著降低了污泥脫水前添加的絮凝劑的 量，也從根本上降低了污泥處理的費(fèi)用。
[0160] 表4顯示了各實(shí)施例的總氮含量變化。從表4可以看出，在不調(diào)整pH值的情況下，雖 然對(duì)比實(shí)施例1和2反應(yīng)體系的總氮含量也有下降，但相對(duì)于調(diào)整pH值的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，下降 的幅度不大。此外，對(duì)比實(shí)施例1和2相比，對(duì)比實(shí)施例1在1小時(shí)的微納米臭氧氣泡作用下， 總氮下降到80mg/L以下，反觀采用普通臭氧氣泡的對(duì)比實(shí)施例2,其總氮含量仍然在80mg/L 以上。再一次證明微納米臭氧氣泡的高效。
[0161] 另一方面，觀察實(shí)施例4-6、10-12和16-18,當(dāng)總氮含量在較高水平時(shí)，如實(shí)施例4-6,隨臭氧作用的時(shí)間推移，總氮含量逐步下降；當(dāng)總氮含量在較低水平時(shí)，如實(shí)施例7-12， 隨臭氧作用的時(shí)間推移總氮含量出現(xiàn)波動(dòng)，時(shí)而上升，時(shí)而下降。不受理論的限制，我們認(rèn) 為，當(dāng)總氮含量低于80mg/L時(shí)，污泥的減量化程度已進(jìn)入平臺(tái)期，污泥減量化已基本完成。
[0162] 表3顯示了各實(shí)施例的TDS變化。從表4可以看出，在不調(diào)整pH值的情況下，雖然對(duì) 比實(shí)施例1和2反應(yīng)體系的TDS也有下降，但相對(duì)于調(diào)整pH值的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，下降的幅度不 大。
[0163] 通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算，可以看出，實(shí)施例7-9在微納米臭氧氣泡作用20分鐘后，TDS已然 下降了 10%以上;作用60分鐘后，TDS下降25-34%。在所有的實(shí)施例中，效果是最好的。而當(dāng) 在相同的條件下提高微納米臭氧的濃度時(shí)，即實(shí)施例13_15，TDS下降的幅度反而比實(shí)施例 7-9要小。我們認(rèn)為，這是因?yàn)榉磻?yīng)體系中所能容納的氣體濃度時(shí)有限的，當(dāng)臭氧微納米氣 泡過(guò)量時(shí)，對(duì)TDS的降低反而相互抑制，使其與采用較低濃度的普通臭氧氣泡的作用相似 (即實(shí)施例10-12)。
[0164] 表2示出了各實(shí)施例采用的臭氧濃度，表1示出了各實(shí)施例反應(yīng)前后的pH值變化。 根據(jù)實(shí)施例的結(jié)果，在1小時(shí)的微納米臭氧氣泡作用下，pH值能降低到7.0。我們認(rèn)為，此時(shí) 污泥減量化過(guò)程已經(jīng)完成。
[0165] 在不偏離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可事實(shí)本實(shí)用新型的這些 和其他變形或替換。另外，應(yīng)該理解實(shí)施例的各個(gè)方面可在整體上火部分相互替換。并且本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白上文僅以實(shí)例的方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體說(shuō)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于包括電控總成、臭氧發(fā)生器、冷卻裝置、 過(guò)濾裝置以及微納米氣泡發(fā)生器;所述臭氧發(fā)生器連接到微納米氣泡發(fā)生器一端上，所述 過(guò)濾裝置連接到微納米氣泡發(fā)生器的另一端;所述臭氧發(fā)生器生成的臭氧和經(jīng)所述過(guò)濾裝 置的液體在所述微納米氣泡發(fā)生器中混合，然后輸出所述微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng);所述 冷卻裝置與所述臭氧發(fā)生器相連通;所述電控總成與所述臭氧發(fā)生器和所述微納米氣泡發(fā) 生器電連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)或多個(gè)安 全閥和壓力表。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，在所述過(guò)濾裝置和所 述微納米氣泡發(fā)生器之間依次設(shè)置一個(gè)安全閥和一個(gè)壓力表。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，在所述微納米氣泡發(fā) 生器后依次設(shè)置一個(gè)安全閥和一個(gè)壓力表。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，圍繞所述微納米氣泡 發(fā)生器設(shè)置了一條旁路繞過(guò)所述微納米氣泡發(fā)生器，所述旁路的入口設(shè)置在所述過(guò)濾裝置 和所述微納米氣泡發(fā)生器前的安全閥之間，出口設(shè)置所述微納米氣泡發(fā)生系統(tǒng)的最末端。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，緊接所述微納米氣泡 發(fā)生器設(shè)置一透明視窗。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，緊接所述透明視窗設(shè) 置一泄壓閥。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微納米臭氧氣泡發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，在所述透明視窗和所 述泄壓閥之間設(shè)置一安全閥。
【文檔編號(hào)】C02F11/06GK205710369SQ201620507947
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】吳正新, 張智良, 梁秋雄
【申請(qǐng)人】中山市佰明環(huán)?？萍加邢薰?br>