一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置，包括：γ-射线辐照装置；超声波破碎装置，包括超声波发生处理器、超声波探测器和超声波控制器，所述超声波发生处理器由一罐状容器和超声波发生器构成，罐状容器设置于超声波发生器内，罐状容器的进料口与γ-射线辐照装置的出料口相连通；密闭发酵装置，密闭发酵装置为一密闭发酵罐，密闭发酵装置的进料口与超声波发生处理器的罐状容器的出料口相连通。本发明所述装置可对活性污泥进行γ-射线照射和超声波预处理，上述处理可以显著提高污泥中的蛋白质、多糖等有机物溶解于水中的程度，从而为后续污泥发酵产酸提供丰富的可溶于水的有机基质，提高污泥的产酸速率，缩短污泥厌氧发酵的时间。
【专利说明】一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置，属于污泥预处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]提高污水收集率和处理率是我国水环境保护的一个重要目标，随着污水处理率的提高，剩余污泥的处理问题引起越来越多的关注:一方面，每年用于污泥处理处置的费用以惊人的速度增长，并同时带来严重的二次污染问题；另一方面，污泥中很多有用的资源(特别是碳源)又被白白浪费掉，理论上讲，对其进行降解处理后可供某一些微生物生长使用，从而再次产生出使用价值。因此，采用合理的处理方法达到污泥的资源化和减量化不容忽视。
[0003]活性污泥水厌氧发酵是目前处理活性污泥获取短链脂肪酸(shoet-chain fattyacids，SCFA)的主要方法。水解菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质；小分子有机物在酸化菌作用下生成各种挥发酸，在此过程中，产生的挥发性短链脂肪酸是重要的代谢产物。水解酸化产生的挥发性的脂肪酸主要为C2-C6短链有机物(乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸等)，可作为内源碳被脱氮除磷菌利用以去除富营养化污水中的氮和磷，还可用作其他发酵的外加碳源。
[0004]中国专利文献CN102092909A(申请号201010577080.9)公开了一种剩余污泥破壁溶胞方法与装置；超声波与多种化学试剂协同破壁溶胞，在待处理的剩余污泥中投加氢氧化钠和吐温80，经过超声波处理；氢氧化钠浓度0.80?1.20kg.m-3 ;吐温80浓度1.0?1.5kg.m-3 ;超声波有效处理时间3.0s?30s，声波频率20kHz?28kHz ;采用槽式超声波，超声波装置采用倾斜式安放，剩余污泥被污泥泵从槽式超声波的上端泵入，由进料斗进入，在重力的作用下流过超声波设备，经过平板网孔流体分布器，从其下端出料口自然流出，进入后续的污泥消化系统或污水好氧处理系统。
[0005]但上述技术的污泥处理装置仍然无法满足市场需求，主要是由于处理速度较慢，因此新的污泥处理装置成为污泥处理领域的研宄热点。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术的不足，提供一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置，包括:
[0009]γ-射线辐照装置；
[0010]超声波破碎装置，包括超声波发生处理器、超声波探测器和超声波控制器，所述超声波发生处理器由一罐状容器和超声波发生器构成，罐状容器设置于超声波发生器内，罐状容器的进料口与γ-射线辐照装置的出料口相连通，超声波探测器设置于超声波发生处理器内，超声波控制器分别与超声波发生器和超声波探测器电连接；
[0011]密闭发酵装置，密闭发酵装置为一密闭发酵罐，密闭发酵装置的进料口与超声波发生处理器的罐状容器的出料口相连通，密闭发酵装置顶部设置有排气阀和PH调节剂添加口，密闭发酵装置内设置有PH检测器。
[0012]根据本发明优选的，所述γ-射线辐照装置包括辐射源装样管、屏蔽挡圈和物料辐照罐，所述屏蔽挡圈设置于辐射源装样管与物料辐照罐之间；该结构的γ-射线辐照装置利用屏蔽挡圈的开关及大小调节辐射源装样管中辐射源产生的射线是否进入物料辐照罐及进入的强度，该结构有利于用γ-射线处理活性污泥。γ-射线辐照装置也可以采用现有技术中记载的γ-射线辐照装置。
[0013]根据本发明优选的，所述γ-射线辐照装置的出料口与罐状容器的进料口之间设置有蠕动泵；密闭发酵装置的进料口与罐状容器的出料口之间设置有蠕动泵；该蠕动泵的设置有利于污泥的运动。
[0014]根据本发明优选的，所述γ-射线辐照装置外设置有γ-射线屏蔽罩。该γ-射线屏蔽罩可以有效屏蔽γ-射线，从而保证设备内的γ-射线不泄露。
[0015]根据本发明优选的，所述的罐状容器底部设置有旋转装置。该装置可是罐状容器围绕罐的中心轴旋转，从而使罐状容器中的污泥受到更加均匀的超声波处理。
[0016]根据本发明优选的，所述密闭发酵装置外表面还设置有加热套。该加热套可以确保密闭发酵装置内的温度，从而为微生物的生长提供较适宜的温度。
[0017]有益效果
[0018]1、本发明所述装置可对活性污泥进行γ -射线照射和超声波预处理，上述处理可以显著提高污泥中的蛋白质、多糖等有机物溶解于水中的程度，从而为后续污泥发酵产酸提供丰富的可溶于水的有机基质，提高污泥的产酸速率，缩短污泥厌氧发酵的时间，且对改进和优化现有污泥处理系统，节能降耗、减少运行成本具有重大意义；
[0019]2、本发明所述装置设置有预发酵设备，且该与发酵设备中设置有pH调节剂添加口，通过对γ -射线照射和超声波预处理后的污泥进行初始碱性pH条件预处理后，可以进一步促进污泥溶解、水解并持续产生SCFA ;此外，碱性pH值对产甲烷菌的活性有明显的抑制作用，一定程度上阻止了生成的SCFA的消耗量，因此可以最大化地提高剩余污泥生物生产SCFA的产量；
[0020]3、经本发明所述装置处理后的污泥富含SCFA，可用于补充污泥厌氧发酵末期碳源的不足，或用于生产甲烷等清洁能源，从而最大限度的降解剩余污泥中的有机物质，实现了污泥减量化、稳定化、资源化以及减少污泥有机物污染环境的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是实施例1所述联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置的结构示意图；
[0022]图中:1、γ_射线辐照装置，2、超声波破碎装置，3、密闭发酵装置，4、辐射源装样管，5、屏蔽挡圈，6、物料辐照罐，7、超声波发生处理器，8、超声波探测器，9、超声波控制器，10、罐状容器，11、超声波发生器，12、排气阀，13,pH调节剂添加口，14、pH检测器，15、γ -射线屏蔽罩，16、旋转装置，17、加热套，18、蠕动泵。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
[0024]实施例中所述的活性污泥来源于济南某化工企业污水处理厂浓缩池。
[0025]短链脂肪酸(SCFA)主要包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸等，主要通过高效液相色谱法检测。采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。
[0026]溶解性化学需氧量(SCOD)化学需氧量检测法是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示以反映水中受有机物质污染的程度。
[0027]实施例1
[0028]一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置，包括:
[0029]γ-射线辐照装置I ;所述γ-射线辐照装置I包括辐射源装样管4、屏蔽挡圈5和物料辐照罐6，所述屏蔽挡圈5设置于辐射源装样管4与物料辐照罐6之间；所述γ -射线辐照装置I外设置有γ -射线屏蔽罩15 ;
[0030]超声波破碎装置2，包括超声波发生处理器7、超声波探测器8和超声波控制器9，所述超声波发生处理器7由一罐状容器10和超声波发生器11构成，罐状容器10设置于超声波发生器11内，罐状容器10的进料口与γ-射线辐照装置I的出料口相连通，超声波探测器8设置于超声波发生处理器7内，超声波控制器9分别与超声波发生器11和超声波探测器8电连接；所述的罐状容器10底部设置有旋转装置16。
[0031]密闭发酵装置3，密闭发酵装置3为一密闭发酵罐，密闭发酵装置3的进料口与超声波发生处理器7的罐状容器10的出料口相连通，密闭发酵装置3顶部设置有排气阀12和pH调节剂添加口 13，密闭发酵装置3内设置有pH检测器14;所述密闭发酵装置3外表面还设置有加热套17。
[0032]所述γ -射线辐照装置I的出料口与罐状容器10的进料口之间设置有蠕动泵18 ;密闭发酵装置3的进料口与罐状容器10的出料口之间设置有蠕动泵18。
[0033]利用上述联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置处理污泥的方法，包括如下步骤:
[0034](I)将IL活性污泥经通入Y-射线辐照装置I进行γ-射线照射，照射强度12kGy，照射时间10s，制得γ-射线照射后污泥；
[0035](2)将步骤(I)制得的Y -射线照射后污泥由γ -射线辐照装置I的出料口经蠕动泵18，由超声波发生处理器7的罐状容器10进料口进入罐状容器10，通过超声波控制器9控制开启超声波发生器11进行超声波处理，超声波频率为30ΚΗζ，超声波声能密度为1.1ff/mL，处理时间40min，制得超声波处理后污泥；
[0036](3)将步骤⑵制得的超声波处理后污泥由罐状容器10的出料口经蠕动泵18，由密闭发酵装置3的进料口进入密闭发酵罐，经调节pH值至10，在温度35°C的条件下发酵4天，期间通过排气阀12调节罐压，制得联合预处理活性污泥。
[0037]经检测，SCFA含量为4356.5mg/l (高效液相色谱法)，SCOD含量7140.3mg/l。
[0038]实施例2
[0039]一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置，包括:
[0040]γ-射线辐照装置I ;所述γ-射线辐照装置I包括辐射源装样管4、屏蔽挡圈5和物料辐照罐6，所述屏蔽挡圈5设置于辐射源装样管4与物料辐照罐6之间；所述γ -射线辐照装置I外设置有γ -射线屏蔽罩15 ;
[0041]超声波破碎装置2，包括超声波发生处理器7、超声波探测器8和超声波控制器9，所述超声波发生处理器7由一罐状容器10和超声波发生器11构成，罐状容器10设置于超声波发生器11内，罐状容器10的进料口与γ-射线辐照装置I的出料口相连通，超声波探测器8设置于超声波发生处理器7内，超声波控制器9分别与超声波发生器11和超声波探测器8电连接；
[0042]密闭发酵装置3，密闭发酵装置3为一密闭发酵罐，密闭发酵装置3的进料口与超声波发生处理器7的罐状容器10的出料口相连通，密闭发酵装置3顶部设置有排气阀12和pH调节剂添加口 13，密闭发酵装置3内设置有pH检测器14;所述密闭发酵装置3外表面还设置有加热套17。
[0043]所述γ -射线辐照装置I的出料口与罐状容器10的进料口之间设置有蠕动泵18 ;密闭发酵装置3的进料口与罐状容器10的出料口之间设置有蠕动泵18。
[0044]利用上述联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置处理污泥的方法，包括如下步骤:
[0045](I)将IL活性污泥经通入Y-射线辐照装置I进行γ-射线照射，照射强度25kGy，照射时间8s，制得γ -射线照射后污泥；
[0046](2)将步骤⑴制得的Y -射线照射后污泥由γ -射线辐照装置I的出料口经蠕动泵18，由超声波发生处理器7的罐状容器10进料口进入罐状容器10，通过超声波控制器9控制开启超声波发生器11进行超声波处理，超声波频率为30ΚΗζ，超声波声能密度为1.1ff/mL，处理时间40min，制得超声波处理后污泥；
[0047](3)将步骤⑵制得的超声波处理后污泥由罐状容器10的出料口经蠕动泵18，由密闭发酵装置3的进料口进入密闭发酵罐，经调节pH值至9.5，在温度35°C的条件下发酵4天，期间通过排气阀12调节罐压，制得联合预处理活性污泥。
[0048]经检测，SCFA含量为3977.8mg/l (高效液相色谱法)，SCOD含量6850.lmg/1。
[0049]实施例3
[0050]一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置，包括:
[0051]γ-射线辐照装置I ;所述γ-射线辐照装置I包括辐射源装样管4、屏蔽挡圈5和物料辐照罐6，所述屏蔽挡圈5设置于辐射源装样管4与物料辐照罐6之间；
[0052]超声波破碎装置2，包括超声波发生处理器7、超声波探测器8和超声波控制器9，所述超声波发生处理器7由一罐状容器10和超声波发生器11构成，罐状容器10设置于超声波发生器11内，罐状容器10的进料口与γ-射线辐照装置I的出料口相连通，超声波探测器8设置于超声波发生处理器7内，超声波控制器9分别与超声波发生器11和超声波探测器8电连接；
[0053]密闭发酵装置3，密闭发酵装置3为一密闭发酵罐，密闭发酵装置3的进料口与超声波发生处理器7的罐状容器10的出料口相连通，密闭发酵装置3顶部设置有排气阀12和pH调节剂添加口 13，密闭发酵装置3内设置有pH检测器14;所述密闭发酵装置3外表面还设置有加热套17。
[0054]所述γ -射线辐照装置I的出料口与罐状容器10的进料口之间设置有蠕动泵18 ;密闭发酵装置3的进料口与罐状容器10的出料口之间设置有蠕动泵18。
[0055]利用上述联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置处理污泥的方法，包括如下步骤:
[0056](I)将IL活性污泥经通入Y-射线辐照装置I进行γ-射线照射，照射强度7.5kGy，照射时间12s，制得γ-射线照射后污泥；
[0057](2)将步骤⑴制得的Y -射线照射后污泥由γ -射线辐照装置I的出料口经蠕动泵18，由超声波发生处理器7的罐状容器10进料口进入罐状容器10，通过超声波控制器9控制开启超声波发生器11进行超声波处理，超声波频率为30ΚΗζ，超声波声能密度为1.2W/mL，处理时间20min，制得超声波处理后污泥；
[0058](3)将步骤⑵制得的超声波处理后污泥由罐状容器10的出料口经蠕动泵18，由密闭发酵装置3的进料口进入密闭发酵罐，经调节pH值至10.5，在温度35°C的条件下发酵4天，期间通过排气阀12调节罐压，制得联合预处理活性污泥。
[0059]经检测，SCFA含量为4218.4mg/l (高效液相色谱法)，SCOD含量6943.3mg/l。
【权利要求】
1.一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的装置，其特征在于，包括: γ-射线辐照装置； 超声波破碎装置，包括超声波发生处理器、超声波探测器和超声波控制器，所述超声波发生处理器由一罐状容器和超声波发生器构成，罐状容器设置于超声波发生器内，罐状容器的进料口与γ-射线辐照装置的出料口相连通，超声波探测器设置于超声波发生处理器内，超声波控制器分别与超声波发生器和超声波探测器电连接； 密闭发酵装置，密闭发酵装置为一密闭发酵罐，密闭发酵装置的进料口与超声波发生处理器的罐状容器的出料口相连通，密闭发酵装置顶部设置有排气阀和pH调节剂添加口，密闭发酵装置内设置有pH检测器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述γ-射线辐照装置包括辐射源装样管、屏蔽挡圈和物料辐照罐，所述屏蔽挡圈设置于辐射源装样管与物料辐照罐之间。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述γ-射线辐照装置的出料口与罐状容器的进料口之间设置有蠕动泵；密闭发酵装置的进料口与罐状容器的出料口之间设置有蠕动栗O
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述γ-射线辐照装置外设置有γ-射线屏蔽罩。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的罐状容器底部设置有旋转装置。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密闭发酵装置外表面还设置有加热套。
【文档编号】C02F11/04GK104445850SQ201410772455
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】李强, 宋冬雪, 李玉梅, 王艺伟, 郝大魁, 杨敏, 胡志恒 申请人:济南大学