[发明专利]一种强化城市污泥超声波预处理的方法

说明书

本发明公开了一种强化城市污泥超声波预处理的方法，采用在高压环境下将足够多的微米气泡溶于水中，得到微米气泡水，气泡粒径在1～40微米；将微米气泡水和污泥液体混合，使气泡在污泥内部均匀分散；污泥液体进入密封环境的反应单元内，快速对污泥外部环境进行加压；在压强达到2MPa时开启超声，进行污泥颗粒的超声波处理，高效地实现细胞有机物的破胞融出；超声过程中，不断搅拌污泥，污泥的外部加压环境维持在2MPa。本发明在污泥超声融胞过程中引入微米气泡和加压环境，极大地强化了污泥颗粒的融胞过程，为城市污泥预处理提供重要的绿色技术方案，实现显著的社会效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及污水污泥处理技术领域，特别涉及到一种强化城市污泥超声波预处理的方法。

背景技术

随着活性污泥法处理生活污水的普及应用，剩余污泥产量急剧增加，污泥产量已经达到4300万吨/年(以含水率80％计)，剩余污泥处理处置形势日益严峻。污泥的超声波预处理是一种有效促使污泥分解的方法，分解速度快，适用范围广。超声破解污泥的主要方式为空化效应，和随之产生的热效应和化学效应。其中空化作用更容易在20-40kHz的频率范围内发生，低频41kHz超声波对污泥分解是最有效的。超声能量在污泥中传播的过程中会产生压力、拉力，其中压力使颗粒态的污泥聚集，拉力使离子发生分离，在拉力区域会出现空化泡，这些小气泡不断变大最终发生破裂，从而形成冲击波出现瞬间的高温高压(5000℃，500atm)。冲击波产生的机械剪切力和射流使得污泥细胞膜发生破裂，同时伴随着因水分子分解而产生的羟基自由基，氧化无机物和有机物。

与其它脱水技术相比，污泥超声预处理的成本和能耗已经有了大幅降低，有较好的市场前景。然而，长时间的超声处理会使水体发热，超声设备长时间使用，严重降低设备寿命，并且污泥厌氧消化超声预处理时间长能耗大等问题，尚没有得到有效的解决。

专利名为有机固体物水解方法及其装置(CN102417283B)中提出一种将含有可燃性气体气泡的纳米气泡水，与污水混合进行超声处理，利用纳米气泡来增加额外气穴效应产生的机率，并通过可燃气体增加气穴效应产生冲击力的效果。然而，该专利没有考虑到超声一段时间后水中气泡会上浮进入空气，水体发热也会降低气体在水中溶解度，纳米气泡无法在水中长久地存在，造成处理效率的降低；以可燃沼气来制备纳米气泡，没有考虑到沼气中大量氨气、硫化氢等气体在水中溶解积累，不利于后续厌氧消化的进行，并不适用于城市污泥的超声波预处理。

因此，如何强化提高城市污泥厌氧消化超声预处理的效果，缩短超声过程的污泥停留时间从而降低能耗，是当前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种强化城市污泥超声波预处理的方法，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种强化城市污泥超声波预处理的方法，包括如下操作方法：

S1、首先在高压环境下对水进行曝气使空气溶于水中，得到微米气泡水，微米气泡水的微米气泡粒径在1～40微米；再将微米气泡水通过压力泵送入污泥液体内进行混合搅拌，使微米气泡在污泥液体内部均匀分散；

S2、将污泥液体送入密封环境的反应单元内然后进行空气加压，在30s内使反应单元中污泥液体外部环境的压强达到2MPa，使得微米气泡的内部压强也得到增大；

S3、在加压达到2MPa后，开启超声进行污泥颗粒的超声波处理，超声过程持续20～30min，实现细胞有机物的破胞融出；超声过程中不断搅拌污泥液体，污泥液体的外部加压环境维持在2MPa。

进一步的，所述污泥液体的含水率为90％～95％。

进一步的，所述超声波比能为7000kJ/kg TS。

进一步的，所述微米气泡在加压环境下溶于水相，再与污泥液体混合搅拌。