CN101708937A - 一种臭氧促进污泥减量化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种臭氧促进污泥减量化的方法，具体说，涉及一种利用臭氧氧化技术预处理污泥，加速污泥厌氧消化速率的技术，该技术可广泛应用于污水厂的污泥处理工艺。所述方法是将污水处理厂剩余污泥经浓缩后通过污泥预处理反应器，由于臭氧的强氧化性，污泥中微生物的细胞壁、细胞膜破碎，大量有机质从细胞中释放出来；经臭氧处理后，污泥进入厌氧消化反应器，在密闭缺氧状态下进行厌氧消化；消化产生的气体经气体净化装置可获得甲烷；厌氧消化后的污泥经絮凝、脱水后得到脱水污泥，进行最终处置，如制作农业肥料、制砖、陶粒或作为燃煤的辅助燃料；厌氧上清液利用生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种臭氧促进污泥减量化的方法，具体说，涉及一种利用臭氧氧化技术预处理污泥，加速污泥厌氧消化速率的技术，该技术可广泛应用于污水厂的污泥处理工艺。
背景技术
当前，世界上超过90％的城市污水处理都采用活性污泥法，在处理过程中会产生大量污泥。污泥含水率高，体积大，且含有难降解的有机物、重金属及病原菌寄生虫等有害物质。目前我国污泥年产量已达2662万吨(含水率80％)，预计2010年污泥年产量将达到3000万吨(含水率80％)。随着经济与社会的发展，国家对环境问题越来越重视，污泥的处置已成为当前十分突出的问题。
厌氧消化是目前世界上普遍使用的污泥处置方法，与其他方法相比，该方法具有杀灭病菌、减少污泥的体积，促进污泥最终的稳定等优点，同时又能产生沼气，回收能源，降低能耗。从经济的发展、资源的开发利用、生态环境的保护等方面来看，厌氧消化既达到了污泥减量的目的，又实现了污泥资源化利用，是污泥处置的重要方法。
在整个污泥厌氧消化过程中，水解过程速率缓慢，是限速阶段，从而造成了污泥厌氧消化停留时间长(一般需要30天以上)、产气量低等缺点。因此通过一定的预处理方式，破坏污泥中微生物的细胞壁、细胞膜，使得细胞中的有机质释放，从而加速污泥厌氧消化水解过程速率，提高污泥产气量，缩短污泥厌氧消化时间，提高污泥厌氧消化效率，有效使污泥减量。
发明内容
本发明针对现有厌氧消化处置污泥现状存在的问题而提出的一种臭氧促进污泥减量化的方法，该方法能有效提高污泥厌氧消化反应的速率，缩短消化周期，明显提高产气量，并有效促进污泥的稳定与减量，具有良好的资源化效果。
本发明提出的一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于：
所述方法是将污水厂剩余污泥经浓缩后送入污泥预处理反应器中，臭氧发生器产生的一定浓度的臭氧进入污泥预处理反应器，由于臭氧的强氧化性，污泥中微生物的细胞壁、细胞膜破碎，大量有机质从细胞中释放出来；经臭氧处理后，污泥进入厌氧消化反应器，在密闭缺氧状态下进行厌氧消化反应；消化产生的气体经气体净化装置去除CO2等杂质后可获得甲烷气体；厌氧消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置，进行絮凝、脱水后得到脱水污泥，脱水污泥直接进行最终处置，如制作农业肥料、制砖、陶粒或作为燃煤的辅助燃料等；厌氧上清液利用生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
所述剩余污泥可以是城市生活污水厂剩余污泥，也可以是工业废水处理厂剩余污泥，特别是富含有难降解有机物及重金属的石化污水处理厂剩余污泥，污泥含水率为96％-99.2％。
所述臭氧浓度为8-45mg/L，气源为空气或氧气。
所述污泥预处理反应器中，臭氧投加量为0.02-0.3g/gTSS，反应pH为7.0-10.0，反应温度为常温。
所述臭氧预处理后的污泥进行厌氧消化反应，反应pH为6.5-7.5，反应温度为25-55℃，反应时间10-15天。
所述厌氧消化后的污泥经聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后得到脱水污泥。
所述生物滤床采用火山岩生物滤床。
该工艺能有效破解污泥，减少污泥量，提高污泥厌氧消化效率，缩短停留时间，增加产气量，减少污泥中有机质含量。
本发明一种臭氧促进污泥减量化的方法的优点和积极效果：
经臭氧预处理后，污泥粒径明显变小，污泥有效减量，TSS减少8％-44％。溶液中可溶性有机物特别是VAF(丙酸、乙酸、丁酸等等)含量大大增加，溶解性COD增加6-50倍；污泥矿化率较低，在臭氧投加量为0.04-0.15g/gTSS时，污泥的矿化率小于10％。因而经预处理的污泥厌氧消化效率大大提高，厌氧消化时间大大缩短(只需10-15天)，产气量提高45％-70％，甲烷量提高45.2％-71.5％，污泥中有机质含量大大降低。经臭氧-厌氧消化工艺处理后，污泥减量50％-75％，脱水污泥大大减少。脱水污泥根据其污泥类型的不同，可分别用于制作农业肥料，制砖，制陶粒，作为燃煤的辅助燃料等，提高污泥的资源化利用效率。本发明对于剩余污泥减量化处理普适性强，可用于城市生活污水和多数工业废水生化处理剩余污泥的处理，具有广泛的应用前景。
臭氧用于对污泥的前处理，可以大大提高污泥厌氧消化速率，大大减少污泥量，减少消化设备容量，节约固定投资及污泥后续处理成本，而且还可以获得更多的甲烷气体，具有良好的经济效益。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本技术发明的处理流程图。
图中编号：1、污泥浓缩池，2、污泥预处理反应器，3、臭氧发生器，4、厌氧消化反应器，5、气体净化装置，6、甲烷气体，7、污泥絮凝、脱水装置，8、脱水污泥，9、厌氧上清液。
具体实施方式
以下通过实例进一步说明本发明：
实施例1：
某城市污水处理厂剩余污泥，经污泥浓缩池1浓缩后性质如下：含水率98.8％，污泥SS为12.01g/L，VSS为9.272g/L，溶解性COD为100.6mg/L，调节pH为9.03，取污泥1.2L放入2.5L的污泥预处理反应器2中，臭氧发生器3产生的臭氧从底部进入污泥预处理反应器2中，尾气经处理后排空。臭氧投加量为0.3g/gTSS，处理后污泥中溶解性COD变为4899.5mg/L，溶解性COD增加49倍，污泥SS减少率为41.06％。经臭氧预处理后，污泥进入厌氧消化反应器4，消化产生的气体经气体净化装置5去除CO2等杂质后可获得甲烷气体6；厌氧消化温度为35±1℃，接种污泥为该污水处理厂厌氧消化污泥，pH为6.5-7.5。臭氧预处理后的污泥厌氧消化11天后，与未经臭氧预处理的污泥厌氧消化28天相比，产气量提高68.1％，甲烷量提高68.9％。经臭氧-厌氧消化工艺处理后污泥减量73.5％。消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后，得到脱水污泥8，得到脱水污泥8直接进行最终处置，如制作农业肥料或作为燃煤的辅助燃料等；厌氧上清液9利用火山岩生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
实施例2：
某城市污水处理厂剩余污泥，经污泥浓缩池1浓缩后性质如下：含水率98.2％，污泥SS为18.53g/L，VSS为14.48g/L，溶解性COD为110.5mg/L，调节pH为7.0，取污泥1.2L放入2.5L的污泥预处理反应器2中，臭氧发生器3产生的臭氧从底部进入污泥预处理反应器2中，尾气经处理后排空。臭氧投加量为0.05g/gTSS，处理后污泥中溶解性COD变为3049.1mg/L，溶解性COD增加28倍，污泥SS减少率为16.1％。经臭氧预处理后，污泥进入厌氧消化反应器4，消化产生的气体经气体净化装置5去除CO2等杂质后可获得甲烷气体6，厌氧消化温度为25±1℃，接种污泥为该污水处理厂厌氧消化污泥，pH为6.5-7.5。臭氧预处理后的污泥厌氧消化14天后，与未经臭氧预处理的污泥厌氧消化28天相比，产气量提高53.5％，甲烷量提高56.2％。经臭氧-厌氧消化工艺处理后污泥减量54.7％。消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后，得到脱水污泥8，得到脱水污泥8直接进行最终处置，如制作农业肥料或作为燃煤的辅助燃料等；厌氧上清液9利用火山岩生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
实施例3：
某石化污水处理厂剩余污泥，经污泥浓缩池1浓缩后性质如下：含水率99.2％，污泥SS为8.218g/L，VSS为5.811g/L，溶解性COD为49.0mg/L，调节pH为10.0，取污泥1.2L放入2.5L的污泥预处理反应器2中，臭氧发生器3产生的臭氧从底部进入污泥预处理反应器2中，尾气经处理后排空。臭氧投加量为0.02g/gTSS，处理后污泥中溶解性COD变为733.1mg/L，溶解性COD增加15倍，污泥SS减少率为8.65％。经臭氧预处理后，污泥进入厌氧消化反应器4，消化产生的气体经气体净化装置5去除CO2等杂质后可获得甲烷气体6，厌氧消化温度为55±1℃，接种污泥为该污水处理厂厌氧消化污泥，pH为6.5-7.5。臭氧预处理后的污泥厌氧消化10天后，与未经臭氧预处理的污泥厌氧消化28天相比，产气量提高48.5％，甲烷量提高49.0％。经臭氧-厌氧消化工艺处理后污泥减量48.7％。消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后，得到脱水污泥8，得到脱水污泥8直接进行最终处置，如制砖、陶粒等；厌氧上清液9利用火山岩生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
实施例4：
某石化污水处理厂剩余污泥，经污泥浓缩池1浓缩后性质如下：含水率98.5％，污泥SS为15.423g/L，VSS为10.49g/L，溶解性COD为126.5mg/L，调节pH为8.5，取污泥1.2L放入2.5L的污泥预处理反应器2中，臭氧发生器3产生的臭氧从底部进入污泥预处理反应器2中，尾气经处理后排空。臭氧投加量为0.1g/gTSS，处理后污泥中溶解性COD变为3870.8mg/L，溶解性COD增加30倍，污泥SS减少率为25.33％。经臭氧预处理后，污泥进入厌氧消化反应器4，消化产生的气体经气体净化装置5去除CO2等杂质后可获得甲烷气体6，厌氧消化温度为35±1℃，接种污泥为该污水处理厂厌氧消化污泥，pH为6.5-7.5。臭氧预处理后的污泥厌氧消化13天后，与未经臭氧预处理的污泥厌氧消化28天相比，产气量提高61.4％，甲烷量提高62.2％。经臭氧-厌氧消化工艺处理后污泥减量62.1％。消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后，得到脱水污泥8，得到脱水污泥8直接进行最终处置，如制砖、陶粒等；厌氧上清液9利用火山岩生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
实施例5：
某石化污水处理厂剩余污泥，经污泥浓缩池1浓缩后性质如下：含水率97.7％，污泥SS为23.023g/L，VSS为16.26g/L，溶解性COD为198.1mg/L，调节pH为9.5，取污泥1.2L放入2.5L的污泥预处理反应器2中，臭氧发生器3产生的臭氧从底部进入污泥预处理反应器2中，尾气经处理后排空。臭氧投加量为0.15g/gTSS，处理后污泥中溶解性COD变为7390.2mg/L，溶解性COD增加37倍，污泥SS减少率为31.16％。经臭氧预处理后，污泥进入厌氧消化反应器4，消化产生的气体经气体净化装置5去除CO2等杂质后可获得甲烷气体6，厌氧消化温度为30±1℃，接种污泥为该污水处理厂厌氧消化污泥，pH为6.5-7.5。臭氧预处理后的污泥厌氧消化15天后，与未经臭氧预处理的污泥厌氧消化28天相比，产气量提高64.6％，甲烷量提高67.2％。经臭氧-厌氧消化工艺处理后污泥减量67％。消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后，得到脱水污泥8，得到脱水污泥8直接进行最终处置，如制砖、陶粒等；厌氧上清液9利用火山岩生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
实施例6：
某印染污水处理厂剩余污泥，经污泥浓缩池1浓缩后性质如下：含水率98.3％，污泥SS为16.571g/L，VSS为11.14g/L，溶解性COD为123.5mg/L，调节pH为7.12，取污泥1.2L放入2.5L的污泥预处理反应器2中，臭氧发生器3产生的臭氧从底部进入污泥处理器反应器2中，尾气经处理后排空。臭氧投加量为0.10g/gTSS，处理后污泥中溶解性COD变为4390.7mg/L，溶解性COD增加36倍，污泥SS减少率为25.89％。经臭氧预处理后，污泥进入厌氧消化反应器4，消化产生的气体经气体净化装置5去除CO2等杂质后可获得甲烷气体6，厌氧消化温度为55±1℃，接种污泥为该污水处理厂厌氧消化污泥，pH为6.5-7.5。臭氧预处理后的污泥厌氧消化15天后，与未经臭氧预处理的污泥厌氧消化28天相比，产气量提高60.3％，甲烷量提高61.9％。经臭氧-厌氧消化工艺处理后污泥减量61.2％。消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后，得到脱水污泥8，得到脱水污泥8直接进行最终处置，如制砖、陶粒等；厌氧上清液9利用火山岩生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
实施例7：
某造纸污水处理厂剩余污泥，经污泥浓缩池1浓缩后性质如下：含水率98.7％，污泥SS为12.96g/L，VSS为8.43g/L，溶解性COD为96.9mg/L，调节pH为9.5，取污泥1.2L放入2.5L的污泥预处理反应器2中，臭氧发生器3产生的臭氧从底部进入污泥预处理反应器2中，尾气经处理后排空。臭氧投加量为0.2g/gTSS，处理后污泥中溶解性COD变为4169.5mg/L，溶解性COD增加43倍，污泥SS减少率为35.65％。经臭氧预处理后，污泥进入厌氧消化反应器4，消化产生的气体经气体净化装置5去除CO2等杂质后可获得甲烷气体6，厌氧消化温度为50±1℃，接种污泥为该污水处理厂厌氧消化污泥，pH为6.5-7.5。臭氧预处理后的污泥厌氧消化15天后，与未经臭氧预处理的污泥厌氧消化28天相比，产气量提高67.6％，甲烷量提高67.9％。经臭氧-厌氧消化工艺处理后污泥减量69.9％。消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后，得到脱水污泥8，得到脱水污泥8直接进行最终处置，如制砖、陶粒等；厌氧上清液9利用火山岩生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮等。
Claims (7)
1.一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于：
所述方法是将污水厂剩余污泥经浓缩后送入污泥预处理反应器中，臭氧发生器产生的一定浓度的臭氧进入污泥预处理反应器，由于臭氧的强氧化性，污泥中微生物的细胞壁、细胞膜破碎，大量有机质从细胞中释放出来；经臭氧处理后，污泥进入厌氧消化反应器，在密闭缺氧状态下进行厌氧消化反应；消化产生的气体经气体净化装置去除CO2等杂质后可获得甲烷气体；厌氧消化后的污泥经污泥絮凝、脱水装置，进行絮凝、脱水后得到脱水污泥，脱水污泥直接进行最终处置，如制作农业肥料、制砖、陶粒或作为燃煤的辅助燃料；厌氧上清液利用生物滤床工艺处理，去除溶液中的有机物、氨氮。
2.根据权利要求1所述的一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于所述剩余污泥可以是城市生活污水厂剩余污泥，也可以是工业废水处理厂剩余污泥，特别是富含有难降解有机物及重金属的石化污水处理厂剩余污泥，污泥含水率为96％-99.2％。
3.根据权利要求1所述的一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于所述臭氧浓度为8-45mg/L，气源为空气或氧气。
4.根据权利要求1所述的一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于所述污泥预处理反应器中，臭氧投加量为0.02-0.3g/gTSS，反应pH为7.0-10.0，反应温度为常温。
5.根据权利要求1所述的一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于所述臭氧预处理后的污泥进行厌氧消化反应，反应pH为6.5-7.5，反应温度为25-55℃，反应时间10-15天。
6.根据权利要求1所述的一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于所述厌氧消化后的污泥经聚丙烯酰胺絮凝，板框压滤机脱水后得到脱水污泥。
7.根据权利要求1所述的一种臭氧促进污泥减量化的方法，其特征在于所述生物滤床采用火山岩生物滤床。
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