CN100390080C - 一种促进活性污泥减量工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种剩余污泥减量化的工艺技术。本发明的技术方案为将声场用于污泥处理流程，达到促进污泥脱水、厌氧消化，最终达到污泥减量化的目的。即石化厂的剩余污泥经过24h左右的浓缩(污泥含水率为96%～98%)，先经适当的超声场辐照，然后分为两条路线：一是直接加入絮凝剂，脱水，填埋：二是进入厌氧消化装置，使污泥中大部分有机物消化分解掉，然后再加入絮凝剂，脱水处理。最终减少污泥的体积，以及污泥中有机质的含量，减轻剩余污泥处理的压力。

Description

一种促进活性污泥减量工艺
技术领域
本发明涉及一种促进废水处理厂剩余污泥脱水、厌氧消化的工艺技术，尤其涉及超声场用于石化厂剩余污泥脱水、厌氧消化的工艺技术。
背景技术
随着石油化工、炼油污水生物处理工艺的推广普及，剩余污泥的最终处理已成为当前十分突出的问题。近年来，由于国家对环境重视程度越来越高，污染物排放标准也日益严格。城市生活污水产生的剩余污泥可以用作堆肥；石化厂污泥由于含有有毒有害物质，不允许简单填埋或者农田利用。目前我国城市污水年排放量为414亿m3，二级处理率达到15％，污泥产生量约为1500万吨每年(按含水率97％计)。按照我国城市污水处理厂的减少规划，2010年，我国城市污水处理量和处理率都将增加，污泥年产量也将增加到现在的5倍。
由于声空化的作用，超声波预处理可产生声化学反应，强化有机部分的生物转化，加快细胞溶解。用于污泥回流系统时，可强化细胞可溶解性，减少污泥产量；用于污泥脱水设备时，可以减少污泥中结合水的含量，有利于污泥脱水、污泥减量和最终减少处理费用。超声强化厌氧降解污水污泥可减少发酵时间。
超声波技术作为一种新的污染治理技术正日益受到人们重视，其在强化污水污泥处理机有毒有害和难降解有机废水处理方面已显示出巨大潜力。
涉及超声声场处理污泥的研究，国内有一篇专利：2005年6月1日的中国实用新型专利CN2702992Y。是一种超声污泥破解装置，该装置的通体上部、底部分别有进口、出口，筒体上口连接超声发生器，连接超声发生器的超声探头管位于筒体内，超声探头管内连有超声探头，筒体排列有若干个并位于箱体内，前一个的出口与后一个的进口通过污泥输送管连通，箱体下有支座。该专利描述了一种污泥超声破解装置，仅为一种设备形式的描述，最终处理结果是污泥被破碎，并未涉及相关污泥处理工艺方面、以及污泥脱水、厌氧消化等终处理的内容。
炼厂或油田污油脱水新技术，申请号：200510094267.2，采用超声处理污油，含水污油经过超声作用2～30分钟，超声波频率为5kHz～100kHz；含水污油可以由一组超声设备和热沉降罐组成的单级处理，也可以采用二级或多级处理。其技术方案为：通过超声波的行波或驻波效应使污油中的水滴聚并并实现油水分离，针对污油的高含水性提出明确的脱水处理方法和工业实现方式。这个新技术虽然也采用超声技术用于污油脱水，但是它与本发明的处理对象不一样，超声作用的原理也不同，本发明中超声的作用是减少剩余污泥中结合水的含量，从而强化后续的脱水性能；另外合适的超声作用能够使污泥破碎，提高厌氧菌的活性，促进污泥厌氧消化，从而提高消化污泥的脱水性能。
发明内容
本发明是为了解决市政废水处理厂及石化厂剩余活性污泥的处置问题而提出了一种将超声场与污泥处理工艺结合在一起应用的新工艺，改进、强化现有的污泥脱水、厌氧消化工艺，促进石化厂剩余污泥减量，满足石化厂污水处理以及环保的需要。
本发明的技术方案为将超声场与污泥处理工艺结合在一起，达到促进污泥脱水以及后续厌氧消化的目的。一种促进废水处理厂剩余污泥脱水、厌氧消化的剩余污泥减量工艺技术，其特征在于剩余污泥经浓缩后，先经过均匀的混响超声场预处理器处理，然后进入絮凝、压滤过程；或者先经厌氧消化再进入絮凝、压滤过程。即石化厂的剩余污泥经过24h左右的浓缩(污泥含水率为96％～98％)，先经适当的超声场辐照，然后分为两条路线，一是直接加入絮凝剂，脱水，填埋或焚烧；二是进入厌氧消化装置，使污泥中大部分有机物消化分解掉，然后再加入絮凝剂，脱水处理，达到污泥减量化底目的。
其中超声处理器包括超声发生器、超声换能器和处理罐；处理罐底部安装有超声换能器阵列；超声换能器为压电陶瓷超声波换能器或磁致伸缩超声波换能器；换能器的发声效果形成均匀的混响声场。
其中污泥经过超声声场的作用时间为：促进污泥脱水2-5min，促进污泥厌氧消化2-30min；超声波频率范围为10kHz-18kHz；声强为：促进污泥脱水200W/m2-1000W/m2，促进污泥厌氧消化2000W/m2-8000W/m2。不同种类的污泥的最佳条件可能有所不同，声功率及最佳声频率与剩余污泥的含水率以及性质等有关。
该工艺技术除普通剩余活性污泥外，还可用于处理有毒有害的剩余污泥。工艺处理结果能够减少剩余污泥结合水含量；促进剩余污泥脱水；降低污泥过滤比阻；减少絮凝剂用量；促进厌氧消化过程，减少厌氧消化时间，增加产气量，减少污泥中有机质含量。
有益效果：
1、利用混响声场与促进污泥脱水、后续厌氧效果。能够改善污泥的膨胀特性，可以使污泥中的结合水含量从16.7g/g降低到2.0g/g以下，降低污泥比阻约一个数量级。可提高污泥过滤过程的可操作性，使污泥过滤特性在整个压力范围之内趋于稳定。
2、采用该工艺能够减少过滤过程中絮凝剂的用量1/4～1/3，节约大量成本。
3、采用该工艺能使含水率为99％左右的高含水剩余污泥经小功率超声处理后，成为含水率为75～85％左右的较干污泥(取决于不同后续压滤方法)。污泥体积大大减少，减少了后续污泥处理的困难，减轻了填埋场的压力。
4、大功率超声预处理可破坏剩余污泥菌、虫细胞壁，提高厌氧菌的生物活性，经过厌氧消化降低污泥总COD量。达到相同COD降低量时，可使消化处理时间由20～23天缩短到15～18天，提高5天以上；增加产甲烷气量。
附图说明
图1为本技术发明的处理流程图。
图中E-1污泥浓缩槽，E-3超声处理装置，E-4絮凝罐，E-5污泥厌氧消化罐，E-7压滤机，E-2、E-6泵，V-1，V-2，…V-7阀门。
如图1所示：剩余污泥再污泥浓缩槽E-1中经一段时间沉降，成为含水率98％左右的浓缩污泥，然后进入超声处理装置E-3中进行超声处理，然后分为两条路线：一是进入絮凝罐E-4中絮凝，然后进入压滤机E-7脱水；二是先进入厌氧消化罐E-5中进行厌氧消化，使大部分有机质分解掉，然后进入絮凝罐E-4中絮凝，再进入压滤机E-7脱水。脱水后的污泥填埋或者焚烧处理，脱出的水分视有机质浓度的高低，循环回耗氧流程处理，或者直接排放。
具体实施例
1.采用本技术对扬子石化水厂剩余污泥处理，常温处理，超声波频率10kHz污泥停留时间15min，声强1000W/m2。污泥含水率从原来的＞99％降至81％，污泥比阻从3.59×1012降到0.43×1012，絮凝剂用量从0.7％(干基)降到0.6％(干基)，污泥厌氧消化时间由22天变为18天。
2.采用18kHz超声波(＞2000W/m2)处理某石化厂剩余污泥，能够破坏污泥絮体结构，打碎污泥细胞，将有机质释放进入液相成为可溶解性的有机物，使污泥SCOD浓度提高10倍以上。经超声波处理过的污泥，消化过程中的SCOD/TCOD比率(其中TCOD为原始污泥初始的总COD值)始终保持在0.05以上，远大于没有经过超声波处理的，促进了污泥水解反应，增加产气量约53％，厌氧10天，就可以使COD降低率达到40％以上。
3.采用探头式超声发生器和清洗槽式发生器(15.8kHz)对污泥进行处理。探头式下，超声波在400W/m2左右声强下，处理污泥2.5min，可消除压力阈，污泥的滤后含水率在整个抽滤压力范围内均随压力的增大而减小；清洗槽式下，在620mmHg真空度下抽滤20min，超声波声强32.2W/m2下处理污泥为2.5min，污泥的滤后含水率最低。同时可以降低絮凝剂的使用量，超声处理后由7‰(干基)降至5‰(干基)。

Claims (3)

1.一种促进活性污泥减量工艺，其特征在于剩余污泥经浓缩后，先经过均匀的混响超声场预处理器处理，然后经厌氧消化再进入絮凝、压滤过程；其中混响超声场预处理过程中促进污泥脱水声强为200W/m2-1000W/m2，超声波频率为10kHz～18kHz，超声作用时间为2-5min；促进污泥厌氧消化声强为2000W/m2-8000W/m2，超声波频率为10kHz-18kHz，超声作用时间2-30min。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于混响超声场处理器包括超声发生器、超声换能器和处理罐，处理罐底部安装有超声换能器阵列。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于超声换能器为压电陶瓷超声波换能器或磁致伸缩超声波换能器，换能器的发声效果形成均匀的混响声场。
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