CN101357818B - 一种提高碱性发酵污泥脱水性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种提高碱性发酵污泥脱水性能的方法。具体步骤为：向待处理的碱性发酵污泥中依次加入溶解性正磷和镁离子Mg2+，充分搅拌，形成鸟粪石，然后添加有机高分子絮凝剂，搅拌均匀，脱水，实现泥水分离；其中：溶解性正磷与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比值为0.5∶1～5∶1；Mg2+与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比为0.5∶1～10∶1；有机高分子絮凝剂的用量与碱性发酵污泥干重的重量比为0.001∶1～0.1∶1。在合理的工艺参数运行下，经过本发明处理后的碱性发酵污泥，其比阻、毛细吸水时间及抽滤30min后的污泥体积分别降低为仅经过有机高分子絮凝剂处理污泥的16％，0.08％及10％。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种提高碱性发酵污泥脱水性能的方法。
背景技术
过量的磷排放到水体中是引起水体富营养化的重要原因之一。在碱性条件下，通过厌氧发酵可以产生富含短链脂肪酸的发酵液(见文献Environmental Science&Technology，2006，40(6)，2025-2029)，研究表明，以这种碱性发酵液作为碳源有利于提高增强生物除磷系统的除磷效率(见文献Environmental Science&Technology，2007，41(20)，7126-7130)。然而，碱性发酵污泥具有溶液pH值高、污泥粒径小、比阻高、絮凝能力差等特点，从而污泥脱水速率非常低。改善碱性发酵污泥的脱水性能是获取上述高质量有机碳源的关键步骤之一。
目前，文献中处理碱性发酵污泥的典型工艺为：污泥预调理——絮凝脱水——将上清液的氮磷以鸟粪石形态回收——回收氮磷后的发酵液用作污水处理厂的碳源(见文献Water Research，2001，35(1)，151-159)。污泥预调理的方法主要包括：加热处理、冻融处理、超声波处理、酸处理、铝盐或铁盐处理(见文献国立台湾大学台大工程学刊，2001，82，49-76)。然而，上述预调理方法或者需要专门的大型设备，或者需要添加大量的化学药剂，致使污泥处理成本大幅升高，因此限制了这些方法在实际工程中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高碱性发酵污泥脱水性能的方法。
本发明提出的提高碱性发酵污泥脱水性能的方法，将处理碱性污泥的工艺改变为：在泥水混合的发酵液中回收鸟粪石——污泥预调理——絮凝脱水，泥水分离——发酵液回收利用，可以显著改善碱性发酵污泥的脱水性能。
本发明提出的提高碱性发酵污泥脱水性能的方法，具体步骤为：以污水处理厂产生的初沉污泥、剩余污泥或两者的混合物为原料，通过控制碱性pH值条件进行污泥发酵，具体发酵方法见文献Environmental Science&Technology，2006，40(6)，2025-2029。向待处理的碱性发酵污泥中依次加入溶解性正磷(SOP)和镁离子(Mg2+)，充分搅拌，形成鸟粪石，然后添加有机高分子絮凝剂，搅拌均匀，脱水，实现泥水分离；其中：溶解性正磷与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比值为0.5∶1～5∶1；Mg2+与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比为0.5∶1～10∶1；有机高分子絮凝剂的用量与碱性发酵污泥干重的重量比为0.001∶1～0.1∶1。
本发明中，所述有机高分子絮凝剂，具体可以为羧酸盐及其衍生物，磺酸盐类，阴离子聚丙烯酰胺，一级、二级、三级胺，四级铵，四级硫，阳离子聚丙烯酰胺，聚酯类，聚醇类或非离子型聚丙烯酰胺中任一种。
本发明较好的实施条件是：
本发明中，溶解性正磷与碱性发酵污泥NH4 +-N的摩尔比为1∶1～2∶1。
Mg2+与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比为1∶1～3∶1。
有机高分子絮凝剂的用量与碱性发酵污泥干重的重量比为0.005∶1～0.02∶1。
本发明的有益效果是：
(1)提出了一种提高碱性发酵污泥脱水性能的新方法，以鸟粪石同时回收了发酵液中的氮磷，使氮磷的回收率均在90％以上，不仅发酵污泥和鸟粪石可以同时用作肥料，而且减轻了发酵液回用于污水处理厂时的负荷，有利于实现污泥的资源化。
(2)在鸟粪石和有机高分子絮凝剂的联合作用下，污泥的脱水性能明显优于它们二者中任何一方单独作用于污泥时的脱水效果。
(3)使用本发明中改进的脱水工艺，不需要大量增加基建和设备投资，即可达到迅速改善碱性发酵污泥脱水性能的目的。
(4)使用本发明中改进的脱水工艺，将鸟粪石回收与污泥脱水结合起来，可以大大减少污泥预处理过程中的药剂费用，这对改进、优化现有的污泥处理系统，降低投资和运行成本也具有一定指导意义。
具体实施方式
下面结合实例作进一步详细说明，应当理解下面所举的实例只是为了解释说明本发明，并不包括本发明的所有内容。
实施例1：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度12360mg/L，不加入SOP、Mg2+及有机高分子絮凝剂。将100ml污泥倒入10cm布氏漏斗内，在压力为0.05MPa下抽滤，测得在比阻为5.0×1014m/kg；另取50ml污泥于15cm布氏漏斗，在压力为0.05MPa下抽滤30min，测得泥饼含水率为97.5％；再取8ml污泥用毛细吸水仪测得毛细吸水时间为30000s。
实施例2：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13283mg/L，向污泥中加入阳离子聚丙烯酰胺(不加入SOP和Mg2+)，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.001∶1，立即先在200转/min搅拌2min，然后50转/min搅拌10min，其它操作同实施例1，测得污泥比阻为4.9×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为28000s，抽滤脱水后污泥含水率为97.5％。
实施例3：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13742mg/L，向污泥中加入阳离子聚丙烯酰胺(不加入SOP和Mg2+)，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.01∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为5.2×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为6532s，抽滤脱水后污泥含水率为86.1％(泥饼体积为实施例2中的17.9％)。
实施例4：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度14097mg/L，不加入SOP和Mg2+，向污泥中加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.1∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为4.8×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为153s，抽滤脱水后污泥含水率为94.4％(泥饼体积为实施例2中的44.6％)。
实施例5：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13828mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为0.5∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比为0.5∶1；然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.001∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为3.9×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为20000s，抽滤脱水后污泥含水率为96.8％(泥饼体积为实施例2中的78.1％)。
实施例6：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度14771mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为1.3∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比2∶1，然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.001∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为2.8×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为1398s，抽滤脱水后污泥含水率为94.0％(泥饼体积为实施例2中的41.7％)。
实施例7：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13256mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为1.3∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比为2∶1；然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.01∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为0.6×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为26s，抽滤脱水后污泥含水率为74.0％(泥饼体积为实施例2中的9.6％)。
实施例8：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13131mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为1.3∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比为2∶1；然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.1∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为1.1×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为38s，抽滤脱水后污泥含水率为76.8％(泥饼体积为实施例2中的10.7％)。
实施例9：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度12946mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为5∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比为3∶1；然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.01∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为0.7×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为22s，抽滤脱水后污泥含水率为72.9％(泥饼体积为实施例2中的9.2％)。
实施例10：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13065mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为2∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比为10∶1；然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.01∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为0.08×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为20s，抽滤脱水后污泥含水率为71.9％(泥饼体积为实施例2中的8.9％)。
实施例11：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13441mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为2∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比为0.5∶1；然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.02∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为3.8×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为5632s，抽滤脱水后污泥含水率为94.8％(泥饼体积为实施例2中的48.1％)。
实施例12：
取新鲜的碱性发酵污泥500ml，污泥浓度13617mg/L，向污泥中依次加入SOP和Mg2+以回收鸟粪石，使SOP与NH4 +-N的摩尔比为2∶1，Mg2+与NH4 +-N的摩尔比为1∶1；然后再加入阳离子聚丙烯酰胺，使阳离子聚丙烯酰胺与污泥干重的比值为0.1∶1，其它操作同实施例2，测得污泥比阻为2.2×1014m/kg，污泥毛细吸水时间为186s，抽滤脱水后污泥含水率为85.3％(泥饼体积为实施例2中的17.0％)。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种提高碱性发酵污泥脱水性能的方法，其特征在于具体步骤为：向待处理的碱性发酵污泥中依次加入溶解性正磷和镁离子Mg2+，充分搅拌，形成鸟粪石，然后添加有机高分子絮凝剂，搅拌均匀，脱水，实现泥水分离；其中：溶解性正磷与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比值为0.5∶1～5∶1；Mg2+与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比为0.5∶1～10∶1；有机高分子絮凝剂的用量与碱性发酵污泥干重的重量比为0.001∶1～0.1∶1；其中：所述有机高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺。
2.根据权利要求1所述的提高碱性发酵污泥脱水性能的方法，其特征在于溶解性正磷与碱性发酵污泥NH4 +-N的摩尔比为1∶1～2∶1。
3.根据权利要求1所述的提高碱性发酵污泥脱水性能的方法，其特征在于Mg2+与碱性发酵污泥中NH4 +-N的摩尔比为1∶1～3∶1。
4.根据权利要求1所述的提高碱性发酵污泥脱水性能的方法，其特征在于有机高分子絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺的用量与碱性发酵污泥干重的重量比为0.005∶1～0.02∶1。
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