申请日2012.12.21
公开(公告)日2014.08.27
IPC分类号C02F1/30; C02F11/12; C02F3/34
摘要
本发明提供使用微波辐射处理污泥以改进其脱水的方法。在一个实施例中，所述方法包括以约3W/ml到约17W/m1的功率密度将所述污泥暴露于微波辐射中。当将所述微波辐射与另一种污泥脱水方法相结合时，例如，与酶处理、使用絮凝剂调节以及机械脱水相结合时，浊度、总固体含量和总脱水能力得以提高。
权利要求书
1.一种污泥处理方法，所述方法包括：
以约3W/ml到约17W/ml的功率密度将所述污泥暴露于微波辐射 中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波辐射以约7W/ml 到约13W/ml的功率密度执行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波辐射以约10W/ml 的功率密度执行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波在约0.4GHz到约 6GHz的频率范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波在约0.915GHz到 约2.45GHz的频率范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述污泥暴露于所述微波辐 射中约1秒到约60秒。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述污泥 暴露于所述微波辐 射中约5秒到约50秒。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述污泥暴露于所述微波辐 射中约10秒到约30秒。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在暴露于微波辐射中之前， 将酶与所述污泥混合。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在微波辐射之后，将絮凝剂 与所述污泥混合。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步通过机械装置对所述污泥 进行脱水。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述污泥是生物污泥。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述酶是淀粉酶。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波辐射作为连续波辐 射施加。
15.一种污泥脱水方法，所述方法大体按顺序包括：
a)添加构成糖苷多糖水解活性的有效量的酶成分，以形成经酶处 理的污泥;以及
b)以约3W/ml到约17W/ml的功率密度将所述经酶处理的污泥 暴露于微波辐射中。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：
c)将经辐射的污泥暴露于机械脱水中。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述微波辐射以约7W/ml 到约13W/ml的功率密度执行。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述微波辐射以约10W/ml 的功率密度执行。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述污泥暴露于微波辐射 中约1秒到50秒。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述污泥暴露于微波辐射 中约5秒到40秒。
21.根据权利要求15所述的方法，其中所述污泥暴露于微波辐射 中约10秒到约30秒。
说明书
废水污泥的微波处理
技术领域
本说明书中公开的主题大体上涉及废水污泥处理，在一个方面 中，涉及提高污泥的脱水效率。
背景技术
由于垃圾填埋空间日益有限而燃料成本不断提高，通过垃圾填埋 或焚化进行污泥处理的成本也不断提高，因此废水处理厂(WWTP) 需要提高废水污泥的脱水效率。有效的污泥处理系统旨在用最低成本 实现最大脱水。
在脱水过程中，污泥需要经历多个步骤以将水与污泥的固体含量 分离。污泥可以通过与化学调节和/或絮凝剂混合宋“进行调节”，以 实现污泥中固体的凝结，从而促进分离。固体通过诸如重力带、带式 压滤机、离心机等装置与水机械分离。脱水过程旨在提高每单位污泥 中的固体含量，从而减少即将通过垃圾填埋或其他方式处理的污泥 量。
但是即使在脱水过程之后，污泥饼仍然主要由水构成。污泥从外 观上看来是干燥的，但是却包含大量的水，这些水被束缚在污泥内的 细菌分泌的凝胶状聚合材料内，同时在包含在细菌细胞本身内。尽管 非常需要除去这些水，但是难以实现。
众所周知，水通过污泥中所含微生物分泌到所在环境中的胞外聚 合性物质(EPS)、高分子量化合物而结合到污泥中。蛋白质类和多 糖类构成EPS的主要成分，其中也包含核酸、腐植酸、凝集素、脂类 和其他聚合物。根据各类文献中的估值，EPS以及与其结合的水构成 生物薄膜和生物污泥的大部分质量，其代表大于细菌本身质量的质量 部分。一个来源称，EPS通常占50%到90%的生物薄膜质量，而细胞 占剩余的10%到50%。分裂和降解EPS可能是一种改进废水污泥的脱 水特性的有利方法。
对含有悬浮有机固体的城市和工业污泥进行脱水处理时，通常将 污泥与一种或多个化学试剂混合以引起固体的凝结或絮凝，然后使用 机械装置将其与水分离。
迄今为止，人们已使用酶催方法、化学方法和热学方法来促进从 污泥絮凝物释放水，均获得了不同程度的成功。污泥絮凝物是复杂且 动态的凝聚体，主要包含EPS基质以及嵌入该基质中的微生物，它们 均能够影响污泥的脱水特性。此外，人们也已研究通过微波辐射法来 改进降解EPS和/或改变污泥絮凝物的机械和/或化学完整性的脱水能 力。污泥固液分离的一个挑战在于，若充分断裂水分子与EPS基质之 间的结合而不破坏微生物本身，可能实际上导致污泥中的水含量增 加，而不会改进脱水。
需要确定一种改进的污泥处理方法以用于废水处理中，该方法能 够断裂污泥的水结合能力和/或机械整体性，从而改进脱水能力。增加 污泥饼固体的能力将提供多种财务和运营优势，包括：1)减少需要 工厂处理以及垃圾填埋或应用的脱水污泥量，2)降低从WWTP移除 污泥的托运成本，3)减少需要通过焚化蒸发的水量，以及4)获得更 浓缩的污泥以在蒸炼器中进行二级处理。
发明内容
一方面，本发明提供一种废水处理方法。所述方法包括：在约3 W/ml到约17W/ml的功率密度(每毫升污泥的瓦特数)下，更有利 地在约7W/ml到约13W/ml的功率密度下，更有利地在约10W/ml 的功率密度下，将废水处理工艺或设施中的污泥暴露于微波辐射中。 将污泥暴露于微波辐射中的持续时间为约1秒到约60秒，更有利地 为约5秒到约50秒，更有利地为约10秒到约30秒。
在一些实施例中，执行微波辐射的频率在约0.4GHz到约6GHz 的范围内，更有利地，在约0.915GHz到约2.45GHz的范围内。
另一方面，所述污泥处理方法包括：将微波辐射处理与用于污泥 脱水中的至少一种额外的方法相结合，所述方法包括但不限于：例如， 进行酶处理或者使用聚合电解质絮凝剂进行处理。在一些实施例中， 所述酶为淀粉酶。
另一方面，所述方法包括：基本上在暴露于微波辐射中的同时， 对所述污泥执行机械脱水。
又一方面，本发明涉及一种污泥脱水方法，所述方法基本上按顺 序包括以下步骤：a)添加构成糖苷荚膜多糖水解活性的有效量的酶成 分，以形成经酶处理的污泥，以及b)以约3W/ml到约17W/ml的功 率密度，将所述经酶处理的污泥暴露于微波辐射中。在一些实施例中， 所述方法进一步包括c)使用所属领域中的技术人员已知的方法，将 经辐射的污泥暴露于机械脱水中。
通过结合附图阅读以下对本发明多个方面的详细描述，可以清楚 地了解本发明的这些和其他目标、特征和优势。
