CN102531313A

CN102531313A - 用高铁酸盐处理污泥促进污泥减量的方法

Info

Publication number: CN102531313A
Application number: CN2012100254511A
Authority: CN
Inventors: 叶芬霞; 刘新文; 李颖
Original assignee: Ningbo University of Technology
Current assignee: Ningbo University of Technology
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种利用高铁酸盐处理污泥，促进污水处理厂剩余污泥脱水和厌氧消化，从而使污泥减量的方法。本发明的技术方案是剩余污泥经过24小时的浓缩后，浓缩污泥先经高铁酸盐氧化处理；然后分成两条路线：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，使污泥中的大部分有机物被降解，然后再加入絮凝剂，进行脱水，最后填埋或焚烧。本方法可提高污泥脱水性，减少剩余污泥体积，强化污泥厌氧消化性能，大幅提高沼气产量，缩短厌氧消化时间，大大减少污泥处理与处置的费用，具有设备简单、投资少、无污染、运行管理方便、经济效益高等优点，适合工业和城镇污水处理厂应用。

Description

用高铁酸盐处理污泥促进污泥减量的方法

技术领域

本发明涉及一种利用高铁酸盐处理污泥，促进污水处理厂剩余污泥脱水和厌氧消化，从而使污泥减量的方法。该工艺能够有效地降低剩余污泥的产量，减少剩余污泥后续处理与处置费用，可以用于工业和城市生活污水处理厂(站)。

背景技术

基于活性污泥的生物污水处理方法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术，但它一直存在一个最大的弊端，就是会产生大量的剩余污泥。随着污水量的日益增加和污水处理率的不断提高，今后几年我国的污泥产量将会有大幅度的递增。虽然污泥量只占污水量的1～2％，但污泥处理设施投资在整个污水处理厂总投资中占约40～50％，污泥的处理与处置费用一般要占总运行费用的30～60％。污泥处置已从过去仅仅作为污水处理的一个单元，发展成了污水处理厂不得不优先考虑的重要环节，剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂运行中一个令人头疼的问题。高昂的处理费用和越来越严格的限制性法律法规使得剩余污泥的处置问题越发严重，污泥的出路也益发狭窄。

由于污泥具有特殊的絮体结构，具有高度亲水性，污泥絮体中包含了大量的结合水，难以脱去，造成虽然污泥在调理后脱水速率加快，但是污泥脱水后的泥饼中仍然含水率高。所有机械脱水方法只能使脱水污泥含水率降低到75-80％左右，难以再进一步再降低。另一方面，通常采用厌氧消化对污泥进行稳定化处理，传统的厌氧消化工艺存在以下不足：污泥停留时间长，需要20-30天，因此设施占地面积大、基建费用高；有机物的去除率较低，仅为40％左右。这主要是由于污泥中大部分有机物包含在微生物细胞内，导致厌氧消化的第一阶段-水解速率很慢，成为制约厌氧消化的主要因素，最终使得污泥虽经厌氧消化，但污泥减容和减量效果不显著。可见，污泥难脱水和难消化的特征极大地影响了污泥的减量化，从而制约了污泥有效安全的处理与处置。

高铁酸盐是一种强氧化剂，其氧化还原电位为2.20V，酸性条件下氧化性甚至高于臭氧，足以氧化分解污泥，强化有机部分的生物转化，加快细胞溶解。减少污泥中结合水含量，有利于污泥脱水、污泥减量和最终减少处理处置费用。高铁酸盐强化污泥厌氧降解，缩短发酵时间，增加沼气产量，而且无二次污染风险。

涉及高铁酸盐处理污泥的研究，国内有一篇报道：《环境科学》2011，32(7)：2019-2022。该研究报道高铁酸盐能氧化水解剩余活性污泥，高铁投加量为m(Fe)/m(SS)＝0.40μg/mg时，溶出的SCOD、NH₄ ⁺-N、TP达到最大值。该研究报道描述了一种高铁酸盐氧化污泥方法，最终处理结果是污泥被氧化水解，但并未涉及相关污泥处理工艺方面，以及污泥脱水和厌氧消化等污泥处理处置等内容。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用高铁酸盐氧化处理污泥，改进、强化现有的污泥脱水、厌氧消化工艺，促进污泥减量的方法，以较低的成本实现降低污泥量。

为实现上述目的，本发明将污泥处理系统与高铁酸盐氧化系统相结合，将剩余污泥用高铁酸盐氧化分解，释放污泥中的结合水，破坏剩余污泥的细胞壁，达到促进污泥脱水和后续厌氧消化的目的，从而降低污泥量。

用高铁酸盐处理污泥促进剩余污泥脱水、厌氧消化的污泥减量方法，其特征在于剩余污泥浓缩后，先经过预处理罐，经高铁酸盐氧化处理，然后进入絮凝、压滤(或离心)过程；或者经过高铁酸盐氧化处理后，再经过厌氧消化处理，然后再进入絮凝、压滤(或离心)过程。也就是说，剩余污泥经过24小时左右的浓缩，污泥含水率为96～98％，先经过高铁酸盐氧化处理，然后分成两条路线，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，使污泥中的大部分有机物被降解，然后再加入絮凝剂，进行脱水，最后填埋或焚烧，达到污泥减量化的目的。

其中预处理罐包括一个搅拌器和一个加药器，搅拌器使污泥与投加进的高铁酸盐反应完全，加药器是向池中投加高铁酸盐。

其中高铁酸盐的投加量(即高铁酸盐与剩余污泥的质量比)为：促进污泥脱水0.2～0.5∶1，促进污泥厌氧消化1.0～1.5∶1。污泥经过高铁酸盐氧化预处理的时间为：促进污泥脱水5～10分钟，促进污泥厌氧消化10～30分钟。不同种类污泥的最佳剂量可能有所不同，高铁酸盐与污泥的质量比与剩余污泥的性质等有关。

本发明对现有的污泥处理方法进行了改进，改进后的方法可以减少剩余污泥的结合水含量，降低污泥过滤比阻，从而促进污泥脱水，减少絮凝剂用量。可以促进污泥的厌氧消化，缩短厌氧消化时间，增加沼气产量，减少污泥中的有机质含量，使得污泥更稳定。本发明的方法具有设备简单、投资少、无污染、运行管理方便、运行成本低等优点，适合工业污水和城镇生活污水处理厂应用。

本发明的显著进步和优点在于：

(1)促进污泥脱水。污泥的结合水含量从15.8g/g下降到1.5g/g左右，污泥的过滤比阻下降约1个数量级。污泥压滤后的泥饼含水率可由78％降低到65％，污泥体积大大减少，减少了后续污泥处理处置的困难，减轻了填埋或焚烧的压力，处置费用大大减少。

(2)减少污泥压滤过程中的絮凝剂用量约1/3，节约大量成本。

(3)高铁盐酸可氧化破坏污泥细胞壁结构，释放污泥细胞内含物，提高污泥厌氧消化的生物活性，污泥厌氧消化时间可由20～25天缩短到10～12天，沼气产量增加约45％，污泥消化罐的容积可减少50％，建设投资节省。

(4)投资与运行成本低。本发明的新方法，只需投资建设一个污泥预处理池，而且污泥在池中只反应停留最多30分钟，罐体小，建设费用低，一般小型污水处理厂都可以承受，且管理方便。相比于其他强氧化剂，如臭氧，高铁酸盐的价格较低，运行成本低。

(5)环境、社会与经济效益三丰收。我国的大型污水处理厂一般将污泥进行厌氧消化处理，我国的污泥厌氧消化处理设备绝大部分都是进口，设备的运行费用昂贵，管理复杂。经厌氧消化后的污泥还是需要进行最终的填埋或焚烧处置。中、小型污水处理厂难以实行污泥厌氧消化，大部分只是将污泥脱水后填埋，这必将对填埋地周围的整个生态环境造成严重影响，从而危害到整个社会的和谐稳定。经济较发达地区，也有采用焚烧的，但脱水后的泥饼含水率高达75～80％，焚烧的其实大部分是水，成本实在太高。本发明的新方法，可减少剩余污泥20％以上。一般污水处理厂每年可减少几千到几万吨的干污泥，污泥处理与处置理费用每年就能下降几百万元至几千万元不等(处理成本保守以500元/吨计)。

附图说明

图1是本发明的污泥处理流程图。

如图1所示，剩余污泥经过24小时的浓缩后，成为含水率98％左右的浓缩污泥，然后进入预处理罐，与投进的高铁酸盐氧化反应，然后分成两条路线：一是进入絮凝罐中进行絮凝，再进入压滤机(或离心机)脱水；二是先进入厌氧消化罐中进行厌氧消化，使大部分的污泥有机质降解掉，然后进入絮凝罐中进行絮凝，再进入压滤机(或离心机)脱水。脱水后污泥饼填埋或焚烧处理，脱水的上清液水分回流到污水处理单元处理。

具体实施方案

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。以下实施例不对本发明的技术方案构成限定。

实施例1：采用本发明的方法对宁波某污水处理厂的剩余污泥进行处理，常温下操作，高铁酸钾与剩余污泥的质量比为0.2∶1，氧化反应5分钟，污泥压滤脱水。污泥的含水率从原来的99％降低到65％，污泥比阻从4.67×10¹¹m/kg降低到0.37×10¹¹m/kg，而没有经过高铁酸钾处理的污泥，经过压滤脱水后的污泥含水率为81％，污泥比阻为1.59×10¹¹m/kg，絮凝剂用量从0.7％(干基)降低到0.55％(干基)。

实施例2：采用本发明的方法对宁波某污水处理厂的剩余污泥进行处理，常温下操作，高铁酸钾与剩余污泥的质量比为0.5∶1，氧化反应10分钟，污泥压滤脱水。污泥的含水率从原来的99％降低到63％，污泥比阻从5.73×10¹¹降低到0.33×10¹¹，而没有经过高铁酸钾处理的污泥，经过压滤脱水后的污泥含水率为80％，污泥比阻为2.39×10¹¹，絮凝剂用量从0.7％(干基)降低到0.6％(干基)。

实施例3：采用本发明的方法对宁波某企业污水处理站的剩余污泥进行处理，常温下操作，高铁酸钾与剩余污泥的质量比为1.0∶1，氧化反应30分钟，污泥进行厌氧消化。污泥厌氧消化时间由25天变为12天，沼气产量增加50％。

实施例4：采用本发明的方法对宁波某企业污水处理站的剩余污泥进行处理，常温下操作，高铁酸钠与剩余污泥的质量比为1.5∶1，氧化反应10分钟，污泥进行厌氧消化。污泥厌氧消化时间由22天变为10天，沼气产量增加45％。

实施例5：一个日处理生活污水20万吨的城市污水处理厂，每天产生含水率为78％的污泥35吨。采用本发明的新方法，剩余污泥量可比原来减少25％，则每年废弃污泥产生量可以减少2555吨。建设费用中扣除增加污泥预处理罐和相应管路和泵的建设费用(约20万元)，运行费用中扣除投加高铁酸钾的费用和泵的用电费(约(10-15万元/年)。如果污泥采用厌氧消化处理，则每年污泥的处理与处置理费用就能减少约30万元。如果污泥采用压滤脱水处理后填埋，则每年处理与处置费用能减少约20万元。如果污泥采用压滤脱水处理后进行焚烧，则每年处理与处置费用能减少约128万元。而且由此而减少的对环境的污染危害，是难以用金钱估量的。

Claims

1.用高铁酸盐处理污泥促进污泥减量的方法，其特征在于包括以下步骤：剩余污泥经过24小时左右的浓缩，浓缩污泥先经过高铁酸盐氧化处理，然后分成两条路线，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，使污泥中的大部分有机物被降解，然后再加入絮凝剂，进行脱水，最后填埋或焚烧；其中高铁酸盐的投加量(即高铁酸盐与剩余污泥的质量比)为：促进污泥脱水0.2～0.5∶1，促进污泥厌氧消化1.0～1.5∶1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于促进污泥脱水，污泥与高铁酸盐固体在预处理罐中反应5～10分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于促进污泥厌氧消化，污泥高铁酸盐固体在预处理罐中反应10～30分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于促进污泥脱水，高铁酸盐与剩余污泥的质量比为0.2～0.5∶1。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于促进污泥厌氧消化，高铁酸盐与剩余污泥的质量比为1.0～1.5∶1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于高铁酸盐，可以是高铁酸钾，也可以是高铁酸钠。