[發明專利]廢水污泥的微波處理

在審

• 申請號: 201280062976.0
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN104010973A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: V.B.內庫萊斯;S.R.瓦斯康塞洛斯;B.穆爾;A.J.默里;J.克利馬什;K.康維;T.帕克松;M.薩勒諾;C.L.倫科
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F3/34;C02F11/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孔青;林森

技術領域

本說明書中公開的主題大體上涉及廢水污泥處理，在一個方面中，涉及提高污泥的脫水效率。

背景技術

由于垃圾填埋空間日益有限而燃料成本不斷提高，通過垃圾填埋或焚化進行污泥處理的成本也不斷提高，因此廢水處理廠(WWTP)需要提高廢水污泥的脫水效率。有效的污泥處理系統旨在用最低成本實現最大脫水。

在脫水過程中，污泥需要經歷多個步驟以將水與污泥的固體含量分離。污泥可以通過與化學調節和/或絮凝劑混合宋“進行調節”，以實現污泥中固體的凝結，從而促進分離。固體通過諸如重力帶、帶式壓濾機、離心機等裝置與水機械分離。脫水過程旨在提高每單位污泥中的固體含量，從而減少即將通過垃圾填埋或其他方式處理的污泥量。

但是即使在脫水過程之后，污泥餅仍然主要由水構成。污泥從外觀上看來是干燥的，但是卻包含大量的水，這些水被束縛在污泥內的細菌分泌的凝膠狀聚合材料內，同時在包含在細菌細胞本身內。盡管非常需要除去這些水，但是難以實現。

眾所周知，水通過污泥中所含微生物分泌到所在環境中的胞外聚合性物質(EPS)、高分子量化合物而結合到污泥中。蛋白質類和多糖類構成EPS的主要成分，其中也包含核酸、腐植酸、凝集素、脂類和其他聚合物。根據各類文獻中的估值，EPS以及與其結合的水構成生物薄膜和生物污泥的大部分質量，其代表大于細菌本身質量的質量部分。一個來源稱，EPS通常占50％到90％的生物薄膜質量，而細胞占剩余的10％到50％。分裂和降解EPS可能是一種改進廢水污泥的脫水特性的有利方法。

對含有懸浮有機固體的城市和工業污泥進行脫水處理時，通常將污泥與一種或多個化學試劑混合以引起固體的凝結或絮凝，然后使用機械裝置將其與水分離。

迄今為止，人們已使用酶催方法、化學方法和熱學方法來促進從污泥絮凝物釋放水，均獲得了不同程度的成功。污泥絮凝物是復雜且動態的凝聚體，主要包含EPS基質以及嵌入該基質中的微生物，它們均能夠影響污泥的脫水特性。此外，人們也已研究通過微波輻射法來改進降解EPS和/或改變污泥絮凝物的機械和/或化學完整性的脫水能力。污泥固液分離的一個挑戰在于，若充分斷裂水分子與EPS基質之間的結合而不破壞微生物本身，可能實際上導致污泥中的水含量增加，而不會改進脫水。

需要確定一種改進的污泥處理方法以用于廢水處理中，該方法能夠斷裂污泥的水結合能力和/或機械整體性，從而改進脫水能力。增加污泥餅固體的能力將提供多種財務和運營優勢，包括：1)減少需要工廠處理以及垃圾填埋或應用的脫水污泥量，2)降低從WWTP移除污泥的托運成本，3)減少需要通過焚化蒸發的水量，以及4)獲得更濃縮的污泥以在蒸煉器中進行二級處理。

發明內容

一方面，本發明提供一種廢水處理方法。所述方法包括：在約3W/ml到約17W/ml的功率密度(每毫升污泥的瓦特數)下，更有利地在約7W/ml到約13W/ml的功率密度下，更有利地在約10W/ml的功率密度下，將廢水處理工藝或設施中的污泥暴露于微波輻射中。將污泥暴露于微波輻射中的持續時間為約1秒到約60秒，更有利地為約5秒到約50秒，更有利地為約10秒到約30秒。

在一些實施例中，執行微波輻射的頻率在約0.4GHz到約6GHz的范圍內，更有利地，在約0.915GHz到約2.45GHz的范圍內。

另一方面，所述污泥處理方法包括：將微波輻射處理與用于污泥脫水中的至少一種額外的方法相結合，所述方法包括但不限于：例如，進行酶處理或者使用聚合電解質絮凝劑進行處理。在一些實施例中，所述酶為淀粉酶。

另一方面，所述方法包括：基本上在暴露于微波輻射中的同時，對所述污泥執行機械脫水。

又一方面，本發明涉及一種污泥脫水方法，所述方法基本上按順序包括以下步驟：a)添加構成糖苷莢膜多糖水解活性的有效量的酶成分，以形成經酶處理的污泥，以及b)以約3W/ml到約17W/ml的功率密度，將所述經酶處理的污泥暴露于微波輻射中。在一些實施例中，所述方法進一步包括c)使用所屬領域中的技術人員已知的方法，將經輻射的污泥暴露于機械脫水中。

通過結合附圖閱讀以下對本發明多個方面的詳細描述，可以清楚地了解本發明的這些和其他目標、特征和優勢。

附圖說明

圖1是一副圖表，其中示出了微波輻射對污泥濁度的影響。

圖2是一幅圖表，其中示出了對已暴露于微波輻射中的污泥樣本執行重力排水測試的結果。

圖3相對于未經處理的樣本，示出了已暴露于微波輻射中的污泥樣本的頂部壓濾脫水的結果。