[發(fā)明專利]廢水污泥的微波處理

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280062976.0
• 申請(qǐng)日: 2012-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN104010973A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V.B.內(nèi)庫(kù)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(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): C02F1/30
• 分類號(hào): C02F1/30;C02F3/34;C02F11/12
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孔青;林森

技術(shù)領(lǐng)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(gè)方面中，涉及提高污泥的脫水效率。

背景技術(shù)

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(jìn)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(tǒng)旨在用最低成本實(shí)現(xiàn)最大脫水。

在脫水過程中，污泥需要經(jīng)歷多個(gè)步驟以將水與污泥的固體含量分離。污泥可以通過與化學(xué)調(diào)節(jié)和/或絮凝劑混合宋“進(jìn)行調(diào)節(jié)”，以實(shí)現(xiàn)污泥中固體的凝結(jié)，從而促進(jìn)分離。固體通過諸如重力帶、帶式壓濾機(jī)、離心機(jī)等裝置與水機(jī)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(gòu)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(nèi)的細(xì)菌分泌的凝膠狀聚合材料內(nèi)，同時(shí)在包含在細(xì)菌細(xì)胞本身內(nèi)。盡管非常需要除去這些水，但是難以實(shí)現(xiàn)。

眾所周知，水通過污泥中所含微生物分泌到所在環(huán)境中的胞外聚合性物質(zhì)(EPS)、高分子量化合物而結(jié)合到污泥中。蛋白質(zhì)類和多糖類構(gòu)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(jù)各類文獻(xiàn)中的估值，EPS以及與其結(jié)合的水構(gòu)成生物薄膜和生物污泥的大部分質(zhì)量，其代表大于細(xì)菌本身質(zhì)量的質(zhì)量部分。一個(gè)來源稱，EPS通常占50％到90％的生物薄膜質(zhì)量，而細(xì)胞占剩余的10％到50％。分裂和降解EPS可能是一種改進(jìn)廢水污泥的脫水特性的有利方法。

對(duì)含有懸浮有機(jī)固體的城市和工業(yè)污泥進(jìn)行脫水處理時(shí)，通常將污泥與一種或多個(gè)化學(xué)試劑混合以引起固體的凝結(jié)或絮凝，然后使用機(jī)械裝置將其與水分離。

迄今為止，人們已使用酶催方法、化學(xué)方法和熱學(xué)方法來促進(jìn)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(fù)雜且動(dòng)態(tài)的凝聚體，主要包含EPS基質(zhì)以及嵌入該基質(zhì)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(jìn)降解EPS和/或改變污泥絮凝物的機(jī)械和/或化學(xué)完整性的脫水能力。污泥固液分離的一個(gè)挑戰(zhàn)在于，若充分?jǐn)嗔阉肿优cEPS基質(zhì)之間的結(jié)合而不破壞微生物本身，可能實(shí)際上導(dǎo)致污泥中的水含量增加，而不會(huì)改進(jìn)脫水。

需要確定一種改進(jìn)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(jié)合能力和/或機(jī)械整體性，從而改進(jìn)脫水能力。增加污泥餅固體的能力將提供多種財(cái)務(wù)和運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，包括：1)減少需要工廠處理以及垃圾填埋或應(yīng)用的脫水污泥量，2)降低從WWTP移除污泥的托運(yùn)成本，3)減少需要通過焚化蒸發(fā)的水量，以及4)獲得更濃縮的污泥以在蒸煉器中進(jìn)行二級(jí)處理。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)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?cái)?shù))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(shè)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(xù)時(shí)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(shí)施例中，執(zhí)行微波輻射的頻率在約0.4GHz到約6GHz的范圍內(nèi)，更有利地，在約0.915GHz到約2.45GHz的范圍內(nèi)。

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(jié)合，所述方法包括但不限于：例如，進(jìn)行酶處理或者使用聚合電解質(zhì)絮凝劑進(jìn)行處理。在一些實(shí)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(shí)，對(duì)所述污泥執(zhí)行機(jī)械脫水。

又一方面，本發(fā)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(gòu)成糖苷莢膜多糖水解活性的有效量的酶成分，以形成經(jīng)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(jīng)酶處理的污泥暴露于微波輻射中。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括c)使用所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的方法，將經(jīng)輻射的污泥暴露于機(jī)械脫水中。

通過結(jié)合附圖閱讀以下對(duì)本發(fā)明多個(gè)方面的詳細(xì)描述，可以清楚地了解本發(fā)明的這些和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

圖1是一副圖表，其中示出了微波輻射對(duì)污泥濁度的影響。

圖2是一幅圖表，其中示出了對(duì)已暴露于微波輻射中的污泥樣本執(zhí)行重力排水測(cè)試的結(jié)果。

圖3相對(duì)于未經(jīng)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(jié)果。