CN100522852C - 一种污水处理过程中污泥循环再利用方法 - Google Patents

一种污水处理过程中污泥循环再利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于废弃污染物处理技术领域，具体涉及一种污水处理过程中污泥循环再利用方法。它包括如下步骤：A.污水处理厂的污泥经过EC处理后，去除污泥中的重金属、农药以及抗生素残留；B.进入污泥脱水机脱水，将脱水后的污泥送至风干场风干，并加入添加剂调整污泥中N、P、K比例，将风干场风干的污泥送入堆肥室堆肥化，向堆肥室输送空气、洒水并定时搅拌；C.添加EM，经发酵后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，蚯蚓的排泄物作为生物有机肥料。本方法不但能较好的解决污泥处理问题，而且还能合理的利用经过处理的污泥并产生一定的经济效益。

Description

一种污水处理过程中污泥循环再利用方法
技术领域
本发明属于废弃污染物处理技术领域，具体涉及一种污水处理过程中污泥循环再利用方法。
背景技术
污泥的产生在人类活动过程中是不可避免的。污水处理产生的大量污泥的任意堆放和投弃对环境造成了新的污染，如何妥善处置这些污泥已成为全球共同关注的课题。
污泥是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质。一般指市政排水污泥，污泥的产量约占污水处理总量的0.3％～0.5％(以含水率97％计).污泥中除了含有氮、磷等作物生长所需要的养分以及可以改善土壤结构的有机物外，还含有病原微生物、重金属以及合成有机化合物等潜在的有害成分。如果利用或处置不当容易造成新的环境污染。另外随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污泥的产生量必将有较大的增长，如何合理地处置污水厂污泥，已成为城市污水厂和相关部门提高管理水平的重要工作。从某种意义上讲，污泥的管理问题解决的好坏将直接关系到污水处理工程的成败。
现有污水处理厂污泥的处理和处置主要遵循以下的步骤：
1、污泥的浓缩。污泥浓缩的目的是使污泥初步脱水、缩小污泥体积，为后续处理创造条件。浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、上浮浓缩以及其它浓缩方法。
2、污泥消化。为了减少污泥量，防止污染环境和提高利用价值，一般需经过消化处理。污泥消化即是借助微生物的代谢作用，使污泥中有机物质分解成稳定的物质，去除臭味，杀死寄生虫卵，减少污泥体积.回收利用消化过程中所产生的沼气。
3、污泥脱水与干化。污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在96％左右，体积很大，不便于运输和使用，需要进一步脱水干化处理，其主要方法有自然蒸发法和机械脱水法两种。
4、污泥焚烧。污泥干化后.含水仍达10％-20％，体积仍较大，通过焚烧可将污泥中水分和有机杂质完全去除.并杀灭病原微生物。有些污泥含有有毒物质而不宜作农肥，或因其它原因使污泥难以利用时，为防止污染，也采用焚烧方法，焚烧污泥的装置为焚烧炉。
5、污泥的最终处理。污泥含有重金属离子等有毒物质时，还须做最终处理，深埋或投弃海洋。
所述步骤5中，污泥的最终处置方法有土地填埋法、污泥的土地利用、污泥投海以及污泥焚烧法。由于土地填埋要占用宝贵的土地资源、造成二次污染周围环境和地下水源，这种落后的污泥处理方式不利于保护城市生态环境，因此这种处理方式在中国的沿海发达地区也将行不通。
污泥的土地利用已有多年历史，主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但也存在病原菌扩散和重金属污染的危险，为此各国政府先后颁布了农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求，并对单位面积土地污泥的应用量有严格的限制。
由于污泥投海对环境的负面影响(环境和生物受到污染的危险)，在美国已经被法律所禁止。在中国，相信在将来也不能采用污泥海洋投弃法作为处置方式
以焚烧为核心的处理方法是最彻底的处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，国外多采用焚烧工艺。可将脱水污泥直接用于焚烧炉焚烧也可将脱水污泥先干化再焚烧。焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使污泥减容，并且再恶劣的天气条件下不需存储设备，能够满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜资源化利用的部分污泥。污泥焚烧要求污泥有较高的热值与规模效益，因为焚烧炉投资庞大运行成本高，回收能源才划算。但是，污泥焚烧所需的基建投资和运行费用较高，并且焚烧会产生一定的烟尘，产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理过程中污泥循环再利用方法，主要解决上述现有技术中所存在的缺陷，它不但能较好的解决污泥处理问题，而且还能合理的利用经过处理的污泥并产生一定的经济效益。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种污水处理过程中污泥循环再利用方法，其特征在于它包括如下步骤：
A：污水处理厂的污泥经过EC(电絮凝机)处理后，去除污泥中的重金属、农药以及抗生素残留；
B：进入污泥脱水机脱水，将脱水后的污泥送至风干场风干，并加入添加剂，使得调节后的污泥中的N:P:K＝98-102:4.5-5.5:0.8-1.2，将风干场风干的污泥送入堆肥室堆肥化，向堆肥室输送空气、洒水并经过20-26H搅拌；
C：添加EM(有用的微生物群)，1吨污泥喷洒8-12L稀释9-11倍菌液，经发酵18-22天后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，蚯蚓的排泄物作为生物有机肥料；
步骤C中的有用的微生物群是中国普通微生物菌种保藏管理中心保藏的：
微生物菌种中文名称保藏号
乳酸乳球菌                   1.2472
膜醭毕赤酵母                 2.1039
热带假丝酵母                 2.402
柠檬节杆菌                   1.1893
皮状丝孢酵母                 2.571
醋化醋杆菌                   1.93
胶质芽孢杆菌                 1.153
荧光假单胞菌                 1.219
植物乳杆菌                   1.124
弯曲假单胞菌        1.42
白地霉              2.361
炭黑曲霉            3.285
黑曲霉              3.86
少根根霉            3.2896
恶臭假单胞菌        1.593
产朊假丝酵母        2.1005
褐球固氮菌          1.175
褐色球形固氮菌      1.178
豌豆根瘤菌          1.168
苜蓿中华根瘤菌      1.161
山羊豆根瘤菌        1.82
华根霉              3.1149
米根霉              3.851
巨大芽孢杆菌        1.234
塔宾曲霉            3.3161。
所述的污水处理过程中污泥循环再利用方法，其特征在于所述步骤B中的添加剂是猪粪和/或豆渣。
具体实施方式
本发明提供了一种污水处理过程中污泥循环再利用方法，该方法所用的是三种技术的结合：EC(电絮凝机)、EM(有用的微生物群)、EW(蚯蚓)。
本发明方法的具体步骤，请参阅图1，污水处理厂的污泥经过EC(电絮凝机)处理后，去除污泥中的重金属、农药以及抗生素残留，然后进入污泥脱水机脱水，将脱水后的污泥送至风干场风干，并加入添加剂(猪粪、豆渣等)调整污泥中N、P、K比例，将风干场风干的污泥送入堆肥室堆肥化，向堆肥室输送空气、洒水并定时搅拌，添加EM(工程菌)，经一段时间的发酵后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，最后蚯蚓的排泄物—蚯蚓粪生物有机肥是一种天然、优质、高效、多功能、多用途的新型肥料。
其中：
一、污泥浓缩池
污泥浓缩池的作用是降低污泥含水率，减少污泥体积，以利于后续处理与利用。
二、EC(电絮凝机)
1、ECS高压脉冲电凝机槽体
(1)型号：H VES-V2300型
(2)最大处理量：30M3/HR
(3)设备外型尺寸：2880W X 3400L X 3000H(mm)。
(4)槽内衬材质：FRP(玻璃钢)被覆及PVC板加工组成。
(5)槽外表材质：SUS304不锈钢板加工组成。
(6)机台底座材质：150 X 200工字钢焊制组成。
(7)电极板槽共有四槽平行排列组成。
(8)电极装方式：每片垂直等间距排列，分上、下层组合。
(9)电凝槽上方为开放式，浮渣渠设有一组刮渣机。
(10)污水进水管设有电磁式流量计一组。
(11)槽底设有两组自动排污阀。
(12)槽体内设有空气清洗极板装置。
2、电极板：
(1)上层：L长＝600MMW  宽＝560MMT  厚＝6MM/片
(2)下层：L长＝600MMW  宽＝600MMT  厚＝6MM/片
(3)每个槽体需：234片(16/kg X 117片，17kg X 117片)
该设备的主要作用是去除污泥中残留的重金属、农药以及抗生素，杀灭病原微生物，去除效果能达到95％以上。
电絮凝机依据电化学和物理化学原理去除废水中的污染物。废水进入电凝机后，在直流电的作用下，电凝机的每个电解单元发生如下反应。
阳极发生氧化反应：金属阳极受电化学作用，以离子状态溶于水中，经水解反应生成金属氢氧化物，作为絮凝剂对废水中的悬浮物及胶体杂质起凝聚作用；同时，废水中OH-离子在阳极上放电产生氧，初生态氧对废水中有机和无机污染物有极强的氧化作用。
阴极上发生还原反应：金属离子在阴极上取得电子而被还原，在阴极表面析出；某些有机物发生还原反应，特别是处于氧化态的某些色素，可在电解中还原成为无色物质；H+得到电子后被还原成氢气，以微细气泡方式逸出，可以粘附于废水中的絮状物及油类物质，令其比重变小，浮至水面，产生气浮作用。该处理设备不加化学药品，运行成本低。
三、污泥脱水机
可采用带式压滤脱水机，以无锡金源环境保护设备有限公司生产的DYN型带式污泥脱水机为例可选择型号为：DY1000。
经过污泥脱水机处理后的污泥含水率约65～85％，实现了污泥减量，同时更便于污泥运输。
四、风干场
数量：1座
停留时间：1～2days
在风干场将污泥风干，大约需要1～2天的时间，使其含水率降为65～75％，为后续堆肥作准备。同时，在风干场内向污泥中投加猪粪、豆渣、鸡粪等等添加剂，调整污泥中N、P、K之比例，使N∶P∶K＝98-102∶4.5-5.5∶0.8-1.2(其中，优选值为100∶5∶1)，为生产出质量良好的有机肥作准备
五、自动堆肥室
使得污泥进行堆肥化，达到一定的腐熟程度后，以利于养殖蚯蚓。
数量：1座，0.5kwx2，5kwx1
停留时间：20days
1、送风系统
数量：1套
功率：1.5kw
2、输水系统
数量：1套
水量：400L/day
饲养场
数量：1座
停留时间：15days
1、网格
数量：20个
尺寸规格：1000mmL×500mmW×100mmH
2、自动养殖机
数量：1台，功率：0.75kw，2kw
经过堆肥处理后的堆肥置于饲养场网格内。同时，将蚯蚓种苗养殖于网格内。通过自动养殖机实现蚯蚓的自动养殖。
3、筛分机，分离卵茧蚓粪蚓体与杂物
0.3MM，0.7MM，3MM，回转动力变频马达1KW
4、送料布料机
七、EM(工程菌)
EM是Effective Microorganisms(有用的微生物群)的缩写，是由琉球大学的农业系比嘉照乎教授研究组合而成的有益菌群。EM是利用厌氧性细菌和好氧性细菌等作用各异的微生物(主要有乳酸菌群、酵母菌群、光合菌群、发酵菌系的丝状菌群、革兰氏阳性放线菌群)混合培养的，这些微生物广泛的存在于自然界，大部分菌种被用于食品加工等行业，对人畜无害。所述的EM包括中国普通微生物菌种保藏管理中心保藏的(http://www.mircen.cn/)：
微生物菌种中文名称保藏号
乳酸乳球菌              (1.2472)
膜醭毕赤酵母            (2.1039)
热带假丝酵母            (2.402)
柠檬节杆菌              (1.1893)
皮状丝孢酵母            (2.571)
醋化醋杆菌              (1.93)
胶质芽孢杆菌                (1.153)
荧光假单胞菌                (1.219)
植物乳杆菌                  (1.124)
弯曲假单胞菌                (1.42)
白地霉                      (2.361)
炭黑曲霉                    (3.285)
黑曲霉                      (3.86)
少根根霉                    (3.2896)
恶臭假单胞菌                (1.593)
产朊假丝酵母                (2.1005)
褐球固氮菌                  (1.175)
褐色球形固氮菌              (1.178)
豌豆根瘤菌                  (1.168)
苜蓿中华根瘤菌              (1.161)
山羊豆根瘤菌                (1.82)
华根霉                      (3.1149)
米根霉                      (3.851)
巨大芽孢杆菌                (1.234)
塔宾曲霉                    (3.3161)。
EM问世以来一直就做为微生物土壤改良剂，用于水稻、蔬菜、果树等的栽培，对提高产量和品质发挥了作用。在污泥的堆肥试验中添加EM后能明显的缩短发酵时间，改善堆肥的品质，增加蚯蚓粪有机肥中的有益菌群。
在本发明方法中，EM的加入量是：1吨污泥喷洒8-12L稀释9-11倍菌液，经发酵18-22天后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，蚯蚓的排泄物作为生物有机肥料。
八、蚯蚓
蚯蚓为常见的一种陆生环节动物，生活在土壤中，昼伏夜出，以腐败有机物为食，连同泥土一同吞入。也摄食植物的茎叶等碎片。蚯蚓可使土壤疏松、改良土壤、提高肥力，促进农业增产。世界的蚯蚓约有1800多种，我国已记录229种。环毛属(Pheretima)，广种类多，我国有100多种。
蚯蚓具有很高的经济价值，可作为饲料添加剂、饵料、药用等，另外还可以处理农产品废弃物、畜产品废弃物、食品加工废弃物及城市污水处理厂污泥等等，即可以消除公害，又可变废为宝。
用经过处理的污泥来养殖蚯蚓，通过蚯蚓这一环节把污泥转化成有机肥一蚯蚓粪生物有机肥。蚯蚓粪有机肥是一种天然、优质、高效、多功能、多用途的新型肥料。它的最大特点就是将有机物-微生物-生长因子合理结合起来，达到增肥、抗病、养土的目的。主要特点如下：营养全面、肥效持久；保肥保湿、增强抗旱能力；增强植物抗病、防病能力；改良土壤、增产显著；改善作物品质、口感、降低硝酸盐含量；既可作为肥料，又可用作多种栽培基质
本方面方法的处理效果是：
污泥经该技术处理后，去除了重金属、农药以及抗生素的残留，杀灭污泥中病原生物与虫卵。将污泥作为蚯蚓的饲料，既能繁殖蚯蚓又能将污泥转化成蚯蚓粪生物有机肥，该技术解决了污泥出路问题，又能创造一定的经济效益。经检测蚯蚓粪生物有机肥的各项指标均符合生物有机肥标准。
蚯蚓粪生物有机肥成分表
Figure C200710042255D00151
污水处理厂污泥循环再利用技术可以将污泥转化成优质高效的蚯蚓粪生物有机肥，将污泥经过一定处理后返回土壤中，解决了污泥的问题，另外还产生一定的经济效益，所产生的经济效益分析如下：按年处理污泥3.3万吨计算，可产蚯蚓3300吨，蚯蚓粪生物有机肥1.1万吨，按照现行市场上的蚯蚓以及有机肥的价格这两项的收益达一千多万元。现将污水处理厂污泥转化技术与污泥焚烧处理相比较如下：
1、关于污泥循环再利用技术的费用
污泥循环利用项目年处理污泥33,000吨(含水率65％)，污泥处理成本为113元/吨，
污泥循环利用项目的各项费                       单位：元
 
工厂初建费 年直接成本 年收益
费用 19,875,000 3,720,000 16,410,000
2、关于现有方法中污泥焚烧工程的费用
工艺流程：原污泥——浓缩——脱水—干化—焚烧——焚烧灰卫生填埋，计算投资及运行费用的依据为：混合污泥量10,000m3/d，含水率为99％；污泥处理的费用为191元/吨(含水率65％)。
污泥焚烧工程费用单位：万元
Figure C200710042255D00161
污泥焚烧运行费用               元/天
 
工艺类别 浓缩费用 脱水费用 焚烧费用 填埋费用 运输费用
费用 7,250 19,000 26,833 500 1,000
3、关于两者在各方面的比较
污泥焚烧工程和污泥循环利用的比较
 
污泥焚烧工程 污泥循环利用
基建投资费用(万元) 11,230--12,330 1,987.5
处理成本(元/吨) 191 113
环境影响 采用气体净化装置，仍可能有气体污染 可能会有臭味等
资源化利用 可以利用部分热能 可以利用污泥中有机物和N、P、K
产生的经济效益 无 有
是否合理利用污泥 否 是
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (2)

1、一种污水处理过程中污泥循环再利用方法，其特征在于它包括如下步骤：
A：污水处理厂的污泥经过电絮凝机处理后，去除污泥中的重金属、农药以及抗生素残留；
B：进入污泥脱水机脱水，将脱水后的污泥送至风干场风干，并加入添加剂，使得调节后的污泥中的N:P:K＝98-102:4.5-5.5:0.8-1.2，将风干场风干的污泥送入堆肥室堆肥化，向堆肥室输送空气、洒水并经过20-26H搅拌；
C：添加有用的微生物群，1吨污泥喷洒8-12L稀释9-11倍菌液，经发酵18-22天后将堆肥化后的堆肥送入饲养场内，进行蚯蚓饲养，蚯蚓的排泄物作为生物有机肥料；
步骤C中的有用的微生物群是中国普通微生物菌种保藏管理中心保藏的：
微生物菌种中文名称         保藏号
乳酸乳球菌                 1.2472
膜醭毕赤酵母               2.1039
热带假丝酵母               2.402
柠檬节杆菌                 1.1893
皮状丝孢酵母               2.571
醋化醋杆菌                 1.93
胶质芽孢杆菌               1.153
荧光假单胞菌              1.219
植物乳杆菌                1.124
弯曲假单胞菌              1.42
白地霉                    2.361
炭黑曲霉                  3.285
黑曲霉                    3.86
少根根霉                  3.2896
恶臭假单胞菌              1.593
产朊假丝酵母              2.1005
褐球固氮菌                1.175
褐色球形固氮菌            1.178
豌豆根瘤菌                1.168
苜蓿中华根瘤菌            1.161
山羊豆根瘤菌              1.82
华根霉                    3.1149
米根霉                    3.851
巨大芽孢杆菌              1.234
塔宾曲霉                  3.3161。
2、根据权利要求1所述的污水处理过程中污泥循环再利用方法，其特征在于所述步骤B中的添加剂是猪粪和/或豆渣。
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