本發(fā)明屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用超聲波強(qiáng)化混凝去除有機(jī)物、重金屬和致病微生物的方法。

背景技術(shù)：

凈水廠污泥回流作為強(qiáng)化低濁度水源水常規(guī)混凝的有效技術(shù)，成為近年來研究和應(yīng)用熱點(diǎn)，也是污泥資源化的重要形式。在凈水廠污泥回流強(qiáng)化混凝過程中，污泥在工藝流程中停留時(shí)間長，其中所包含的各種重金屬和致病微生物等有毒有害物質(zhì)在工藝中累積和濃縮，會(huì)影響工藝出水水質(zhì)，增加飲用水的安全風(fēng)險(xiǎn)。而且，在回流過程中水流和機(jī)械剪切力作用下污泥絮體會(huì)破碎，包裹在其中的污染物會(huì)釋放到水中，直接影響出水水質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種解決凈水廠污泥回流工藝中有機(jī)物、致病微生物、重金屬等有毒有害物質(zhì)的積累問題的方法，保障回流工藝的化學(xué)安全性和生物安全性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種利用超聲波強(qiáng)化混凝去除污染物的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：利用超聲波破碎凈水廠污泥；

步驟2：去除污泥中溶出污染物，獲得無溶出物污泥；

步驟3：將無溶出物污泥與投加混凝劑的原水混合，進(jìn)行多級絮凝處理后沉淀。

作為優(yōu)選，步驟1中的具體實(shí)現(xiàn)過程是，取凈水廠泥樣于探頭式儲液槽中，TSS為1000～2000mg/L，超聲聲能密度為1.0～3.0W/mL，作用時(shí)間為10～20min，實(shí)現(xiàn)凈水廠污泥的破碎；超聲過程中，超聲探頭離液面2.0～2.5cm；為避免污泥沉淀至儲液槽底部，磁力攪拌速度為250～310rpm。超聲過程中未調(diào)節(jié)污泥的溫度和pH值。

作為優(yōu)選，步驟1中超聲破碎后的污泥靜置8～12h后去除溶出污染物。

作為優(yōu)選，步驟3中，凈水廠原水首先以300～350rpm快速攪拌混合1min，投加混凝劑；然后以120rpm攪拌1min，加入步驟2中獲得的無溶出物污泥；最后以50rpm攪拌15min，靜置沉淀。

作為優(yōu)選，步驟3中，污泥投加量根據(jù)凈水廠原水水質(zhì)和原水流量確定，污泥回流體積比為4％～6％；回流污泥投加在第一級絮凝階段。

本發(fā)明可以極大程度上提高出水水質(zhì)，降低后續(xù)處理單元的負(fù)荷，提高供水安全性，適用于現(xiàn)有中小型水廠的技術(shù)改造和推廣應(yīng)用。與原有污泥回流工藝相比，本發(fā)明的污泥回流工藝抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)，可以顯著降低混凝劑投加量，減少污泥產(chǎn)量，降低運(yùn)行成本。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；

圖2：本發(fā)明實(shí)施例的濁度和有機(jī)物去除效果圖；

圖3：本發(fā)明實(shí)施例的污泥回流時(shí)致病微生物去除效果；

圖4：本發(fā)明實(shí)施例的污泥回流時(shí)重金屬的去除效果。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請見圖1，本發(fā)明提供的一種利用超聲波強(qiáng)化混凝去除污染物的方法，包括以下步驟：

步驟1：利用超聲波破碎凈水廠污泥；

步驟2：去除污泥中溶出污染物，獲得無溶出物污泥；

步驟3：將無溶出物污泥與投加混凝劑的原水混合，進(jìn)行多級絮凝處理后沉淀。

本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)室大量靜態(tài)試驗(yàn)研究，比較了不同超聲作用條件(聲能密度、超聲時(shí)間和污泥特性)下不含溶出物污泥回流的強(qiáng)化混凝效果，最終以沉后水水質(zhì)的提升來說明該方法的創(chuàng)新性與優(yōu)越性。舉三個(gè)實(shí)例說明具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的權(quán)利要求范圍并不局限于此。

實(shí)施實(shí)例1：

原水和原泥的特性見表1。

表1原水和原泥的特性

采用本發(fā)明中的方法將100mL原泥放入玻璃容器中，超聲聲能密度為1.0～4.0W/mL、作用20min，超聲過程中磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為250rpm，沒有調(diào)節(jié)污泥的溫度和pH值。取60mL的超聲污泥靜置12h后去除上清液。采用六聯(lián)靜態(tài)攪拌進(jìn)行污泥回流試驗(yàn)，將40mL無溶出物超聲污泥添加至120rpm攪拌初始時(shí)刻。有溶出污泥和無溶出物污泥回流的混凝效果如附圖2所示，其中混凝劑FeCl₃投加量為14.08mg/L。對比發(fā)現(xiàn)，在聲能密度為3.0W/mL、超聲時(shí)間為20min時(shí)，無溶出物的超聲污泥回流的濁度去除率最高，達(dá)(63.02±2.01)％，而在聲能密度為1.0W/mL、超聲時(shí)間為20min時(shí)，UV₂₅₄和DOC去除率最大，分別為(51.44±0.43)％和(32.58±1.29)。此時(shí)，無溶出污泥的回流除污染效果明顯優(yōu)于原泥回流時(shí)的除污染效果。

實(shí)施實(shí)例2：

以某凈水廠的原水和污泥為試驗(yàn)水樣和泥樣，以總細(xì)菌存活率和總大腸菌群存活數(shù)為檢測指標(biāo)，評估本發(fā)明致病微生物去除效果。試驗(yàn)水樣的溫度為18.5℃，pH值為7.67，總細(xì)菌數(shù)和總大腸菌群數(shù)量分別為37800CFU/mL和500000CFU/100mL。試驗(yàn)?zāi)鄻又械目偧?xì)菌和總大腸菌群數(shù)分別為38000CFU/mL和3700000CFU/100mL，污泥的TSS質(zhì)量濃度為2.0g/L。

采用本發(fā)明中的方法將100mL原泥放入玻璃容器中，超聲聲能密度為0.5～5.0W/mL、作用20min，超聲過程中磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為270rpm，沒有調(diào)節(jié)污泥的溫度和pH值。取60mL的超聲污泥靜置10h后去除上清液。采用六聯(lián)靜態(tài)攪拌進(jìn)行污泥回流試驗(yàn)，將60mL無溶出物超聲污泥添加至120rpm攪拌初始時(shí)刻。

當(dāng)FeCl₃投加量為17.2mg/L、污泥回流比為6％時(shí)，此時(shí)總細(xì)菌存活率和總大腸菌群存活數(shù)分別為-1.48和48600CFU/100mL。有溶出污泥和無溶出物污泥回流的致病微生物效果如圖3所示。對比發(fā)現(xiàn)，在聲能密度為1.0W/mL時(shí)，無溶出物污泥回流時(shí)沉后水中總大腸菌群已未檢出。超聲作用后無溶出物污泥回流時(shí)，總細(xì)菌和總大腸菌群數(shù)可以得到控制，生物安全性可以得到提高。

實(shí)施實(shí)例3：

原水和原泥的特性見表2。

表2原水和原泥的特性

采用本發(fā)明中的方法將100mL原泥放入玻璃容器中，超聲聲能密度為1.0～4.0W/mL、作用10min，超聲過程中磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為300rpm，沒有調(diào)節(jié)污泥的溫度和pH值。取60mL的超聲污泥靜置12h后去除上清液。采用六聯(lián)靜態(tài)攪拌進(jìn)行污泥回流試驗(yàn)，將60mL無溶出物超聲污泥添加至120rpm攪拌初始時(shí)刻。有溶出污泥和無溶出物污泥回流的重金屬Cd²⁺和Cu²⁺如圖4所示，其中混凝劑FeCl₃投加量為9.36mg/L。對比發(fā)現(xiàn)，污泥中的Cd²⁺、Cu²⁺和Fe³⁺主要以非離子態(tài)形式存在，經(jīng)過超聲作用后其釋放至上清液中的含量也較少?；亓饔腥艹鑫锖蜔o溶出物污泥后，對去除Cd²⁺、Cu²⁺和Fe³⁺影響不大?？紤]去除Cd²⁺、Cu²⁺去除效果，最佳聲能密度為3.0W/mL。

本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對有機(jī)物、重金屬和微生物的累積控制，保障回流工藝的化學(xué)安全性和生物安全性。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。