CN103553217A

CN103553217A - 一种电动技术促进污泥减量的污水处理方法

Info

Publication number: CN103553217A
Application number: CN201310497694.XA
Authority: CN
Inventors: 傅金祥; 黄殿男; 王铎; 于鹏飞; 王东
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种具有污泥减量化功能的污水处理方法，生活污水水首先进入物化段，处理后排入生化池进行生化处理，经生化处理后的废水进入二沉池，沉淀后达标排放，从二沉池的污泥中抽取一部分回流至生化池，另一部分送至电动处理反应器中，经电化学溶胞后，部分回流至生化池，部分排出至污泥脱水中心，间隔一定周期后将二沉池的污泥全部排出至污泥脱水中心，经脱水后上清液回流至生化池前端，而干污泥则外运填埋或制砖。本发明旨在污泥污水处理过程中实现系统污泥的减量化。

Description

一种电动技术促进污泥减量的污水处理方法

技术领域

本发明涉及一种促进污水处理厂污泥减量的污水处理方法，尤其在涉及电场用于污水厂剩余污泥减量的工艺技术，是一种电动技术促进污泥减量的污水处理方法。

背景技术

活性污泥法是目前国内污水处理厂中广为采用的污水处理技术。该工艺应用中的主要问题是产泥量大，造成后续处理处置费用高。据统计，传统活性污泥法每去除 1 kg BOD₅就要产生 15~100 L含水率为 95%（以上）的剩余污泥。随着城市化进程加快，城市生活污水处理量和处理率的增加，仅 2010 年，我国城市污水处理厂产生的剩余污泥量就达到 1.1~1.5 亿吨。“十二五”期间污泥产量还将继续增长，预计到那时，我国将完成每年新增污水集中处理能力1500万m³/d，以新增污水处理量运行负荷率为75％以及污泥（含水率80％）占污水质量比例为0.6‰计算，“十二五”期间污泥年产量将以246万m³/年的速度递增。据统计在我国，污泥处理可占整个污水厂投资及运行费用的25～70％，巨额的污泥处理费用给污水厂带来沉重负担。因此，剩余污泥的处置已然成为我国污水处理中亟待解决的问题。

目前污泥减量技术总体上可分为三类：一是基于隐性生长的污泥减量技术;二是基于解偶联生长的污泥减量技术;三是基于生物捕食的污泥减量技术。其中解偶联生长过程外投的解偶联剂易造成二次环境污染，而生物捕食虽然环境友好且成本较低，但是系统中微型动物的数量和种类较难控制。因此基于隐性生长的溶胞效应进行污泥减量是目前污泥减量技术的主要控制手段。常用的溶胞技术包括加热、加酸、加碱、超声波、臭氧、二氧化氯氧化、添加酶制剂等。

电化学技术是近年来兴起的一种溶胞技术，因其具有环境友好性、处理设备体积小、且无二次污染等优点广受关注，电动技术促进污泥减量，主要是电场作用促进了微生物的隐形生长，进而减少了污泥的产量。电场条件下，电极附近产生的强氧化剂及还原剂对微生物进行化学溶胞作用，使绝大部分微生物被杀灭，杀灭后的微生物细胞壁被打开，细胞质释放出来。释放出的有机质一部分被电解槽内强氧化剂直接氧化成水和二氧化碳，剩余部分则随着污泥回流全部进入曝气池内。回流到曝气池内的被杀灭的微生物成为曝气池内活性污泥的营养源，被微生物合成利用或者直接被分解成水和二氧化碳。通过此循环，污泥在处理设施内被处理，使污泥产量降低，达到污泥减量化的目的。同时，电极反应产生的羟基自由基可直接氧化有机污染物为最终产物或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高废水的可生化性。

电动技术还能带来一些附加效应，这些效应也将会对污泥中微生物的新陈代谢和污泥减量效果产生影响。电极反应阳极产生的氧气 O₂，能够加快好氧微生物的新陈代谢，增大好氧微生物的活性，加速污泥混合液中有机污染物的降解效率。电极反应产生的氢气（H₂）进入污泥混合液中可作为污染物转化的电子供体或受体，加快有机污染物的降解，进而间接影响减量效果。另外，电化学作用过程，电场的部分电能转化为焦耳热，提高环境温度。有研究表明提高温度对污泥中微生物数量、活性和结构也会产生影响，一定温度范围内，温度升高会增大微生物活性，提高其代谢速率，加快污泥中污染物的分解。

现有技术中，关于电动技术进行污泥脱水减量的研究多集中于实验室研究，在工程中实践中应用尚少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种效率高、能耗低的具有污泥减量功能的污水处理方法-一种电动技术促进污泥减量的污水处理方法。该方法在污水处理过程中能够大大减少污泥产量。

本发明所述的具有污泥减量化功能的污水处理方法，主要包括以下步骤：

（1）生活污水首先进入物化段，物化段包括格栅和初沉池，处理后进入生化池进行生化处理，通过污水中的微生物作用去除其中的有机污染物，或将大分子有机物转化为小分子有机物或者无机小分子物质；

（2）经生化处理后的废水进入二沉池，经过1.5~2小时停留沉淀后，达标污水排出，二沉池中沉淀的污泥中抽取一部分作为回流污泥回流至生化池，另取部分为剩余污泥输送至电动处理反应器中，剩余污泥提取量为回流污泥的10%；

（3）剩余污泥在电动处理反应器中，经电化学反应，对剩余污泥进行溶胞作用，延长污泥泥龄。溶胞后污泥部分回流至生化池，部分剩余污泥排出至污泥脱水中心集中处理；

（4）隔一定周期后将二沉池的污泥全部排出至污泥脱水中心，经脱水后上清液回流至生化池前段，而干污泥则填埋或制砖。

上述步骤（2）中回流污泥的内回流比为300~400%。电动处理反应器中污泥浓度控制在7500~9000mg/L，生化单元污泥浓度控制在5500 mg/L以下。

本发明的有益效果：

①实现整个系统的污泥减量化，年均产泥量是原有系统的25~40%；

②经电动反应器处理的污泥脱水性能好，含水率能达到72%；

③大大提高了污水厂污泥的处理能力，是原有污泥处理能力的1.5倍，能耗降低。

附图说明

图1 为本发明的工艺路线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做详细说明。

一、本发明的硬件构成

本发明主要包括以下组成部分：

（1）生化单元：即生化池，在生化池内，通过污水自身所含的微生物通过厌氧和好氧段的氧化分解，去除废水中的有机污染物，将有机大分子化合物转变为有机小分子物质或者是无机小分子物质；

（2）沉淀单元：即二沉池，经生化处理后的废水进入二沉池，经过1.5~2小时的停留时间，沉淀后，达标部分污水排出，二沉池中一部分为回流污泥，另一部分为剩余污泥，回流污泥的内回流比为300-400%。

（3）电动处理反应器：将二沉池出来的剩余污泥输入到电动处理反应器中，在电场条件下，利用电极两端发生的电极反应和电化学现象促进污泥溶胞，提高污泥混合液的可生化性，经电化学溶胞后的污泥回流至生化单元前端。在电动污泥反应器，为维持系统运行过程中污泥混合液的pH恒定，采用周期性切换电极极性的方式，控制系统pH。

电动处理反应器控制参数

①污泥浓度控制在7500~9000mg/L；

②加载电压梯度6V/cm;

③电极切换时间为5min

④pH值在6.5~7.5；

⑤温度为20~30℃。

该技术以提高污泥溶胞效果为目的，优化合适的电化学污泥溶胞条件，使污泥脱水减量，提高其可生化性，污水处理达到最佳效果。该技术可使剩余污泥产生高度的连锁消化，最终达到减量和消化的目标。其主要环节是：

①微生物分解有机物后转变为活性污泥；

②在电动处理反应器中，利用电化学反应促进污泥中微生物细胞破壁，有机物质溶出，或者通过电化学反应将难降解大分子有机物分解为易降解小分子物质，提高污泥混合液的可生化性，形成利于回流污泥回流至生化池前段的特定产物；

③经电动处理反应器处理过的剩余污泥，胞内水溶出，含水率降低，输送至污泥脱水中心，利于污泥进一步脱水。

污泥脱水单元：根据系统设计，可实现有机污泥的95%以上的去除，由于生化单元无机污泥的积累，以及后续化学除磷的污泥都需要通过污泥脱水后，外运填埋或者制砖利用，上清液回流到污水处理前段。

工艺流程说明

①原水首先进入物化段，处理后进入生化池进行生化处理，通过污水自身所含的微生物通过厌氧和好氧段的氧化分解，去除废水中的有机污染物，将有机大分子化合物转变为有机小分子物质或者是无机小分子物质；

②经生化处理后的废水进入二沉池，经过1.5~2小时的停留时间，沉淀后，达标部分污水排出，二沉池中一部分为回流污泥，直接回流至生化池，回流到生化池的污泥回流按100%运行，另一部分为剩余污泥，剩余污泥经电动处理反应器处理后，回流至生化池，在生化池提高可生化污泥含量，最大限度实现有机污泥的零排放。

③剩余污泥在电动处理反应器内，经电极两端的电化学反应，对剩余污泥进行溶胞，达到污泥龄的放大，溶胞后的污泥混合液回流至生化池，其余部分污泥进入污泥脱水中心，此过程的控制采用流量计实时监测。

④经脱水中心处理后的污泥含水率可以降低到72%。

⑤间隔一定周期后将二沉池的污泥全部排出至污泥脱水中心，经脱水后上清液回流至生化池前端，而干污泥则填埋或制砖。

本发明适合对原有市政污水处理系统进行升级改造，通过增加电动处理反应器对污泥进行溶胞后，污泥将会大幅度减少，通过周期性切换电极，系统的稳定性增强，不影响原系统出水水质。

出水达标后排放。提取量回流污泥的内回流比为300-400%。

上述这些实施方式仅用于说明本发明，但并不限制本发明的应用范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均应落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims

1.一种电动技术促进污泥减量的污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

（3）剩余污泥在电动处理反应器中，经电化学反应，对剩余污泥进行溶胞作用，延长污泥泥龄；溶胞后污泥部分回流至生化池，部分剩余污泥排出至污泥脱水中心集中处理；

2. 根据权利要求1所述的具有污泥减量化功能的污水处理方法，其特征在于步骤（2）中回流污泥的内回流比为300-400%。

3. 根据权利要求1或2所述的具有污泥减量化功能的污水处理方法，其特征在于步骤（2）电动处理反应器中污泥浓度控制在7500~9000mg/L，生化单元污泥浓度控制在5500 mg/L以下，电压梯度控制在6V/cm, 电极切换时间为5min。