CN104003594B - 提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法；将初沉池和二层池排放出来的经过浓缩后含固率为3～5％的污泥置入具有阴、阳电极的污泥消化罐中，在对污泥进行厌氧或好氧消化处理过程中，在污泥循环泵的回流搅拌下，采用稳压电源或脉冲电源对污泥中的微生物进行电刺激作用，可促进污泥中微生物的新陈代谢作用，从而缩短污泥稳定化所需时间。本发明即可用于污泥的厌氧消化稳定化，也可用于污泥的好氧消化稳定化。本发明方法简单，能耗低，基建投资小，从而为一些占地紧张而又采用生物法对污泥进行稳定化处理的污水处理厂提供技术选择。

Description

提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法

技术领域

本发明属于环境工程技术领域；具体涉及一种提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法。

背景技术

城市污水厂污泥产生量大、有机成分含量很高，同时还含有病原体等大量有害成分，为避免污泥处置不当带来环境安全隐患，我国住房和城乡建设部近年来多次强调，污泥应遵循《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2()()2)的规定，在填埋、土地利用等处置前应经稳定化处理。污泥稳定化有物理、化学、生物等多种方法，其中，厌氧消化、好氧消化等生物稳定化方法因运行成本较低、技术上安全可靠而被广为采用。然而，传统的生物稳定法也存在污泥处理时间长(传统的污泥厌氧消化周期为25～30天，传统的污泥好氧消化周期为15～20天)、设施占地大的缺点，从而，给一些用地紧张的大、中城市带来了污泥消化设施建设成本高、征地困难等问题。

为提高污泥生物稳定化速率，从上世纪70年代起，包括高温水解、冻融处理、超声波处理、Fenton氧化、湿式氧化、酸或碱处理、臭氧氧化等强化污泥生物稳定化的强化方法相继出现，然而，从目前情况看，这些方法处理成本较高，离实际应用尚有较大的距离，可见，在可大幅提高污泥稳定化速率的前提下，探索一种经济可行的污泥处理新方法，具有重要的现实意义。

微电流对微生物生长具有刺激作用，目前，微生物的电刺激技术已成功应用于酵母、硫细菌以及脱氮细菌等多种微生物培养体系，但是在污泥生物稳定化方面，目前还未见有关报道。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的污泥生物稳定化速度慢、周期长的缺点，提供一种提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法，具体为采用微电流刺激的方法提高污水处理厂污泥中微生物新陈代谢的速度，从而能够提高污泥稳定化速率、大幅度缩短污泥稳定化时间，为一些占地紧张而又采用生物法对污泥进行稳定化处理的污水处理厂提供技术选择。

本发明的技术原理是：污泥的消化稳定化过程实际上主要是污泥中化能异养型微生物利用污泥中的可降解有机物作为碳源，将污泥中的有机物不断降解的过程。污泥中的有机物在被微生物降解过程，发生了氧化还原反应，即发生了电子的传递和转移，因此将一定量的微电流作用于污泥中的微生物，可有效的控制电子传递，加快了污泥中微生物的新陈代谢速度，并且微生物得到有效富集，从而促进了污泥的消化稳定化进程。此外，在微电流的作用下，可以有效地将污泥中的硫化物转化为硫酸盐，降低了硫化物对微生物的毒害作用，提高生物活性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法，所述方法包括如下步骤：

A、将初沉池和二层池排放出来的经过浓缩后含固率为3～5％的污泥置入一个污泥消化反应罐中，对污泥进行厌氧或好氧消化处理；

B、在对污泥进行厌氧或好氧消化处理过程中，在污泥中通入不高于0.02A的微电流直至污泥稳定化即可。

优选地，所述污泥消化反应罐内设有阴、阳电极；所述微电流是采用稳压电源或脉冲电源在所述阴、阳电极上施加而得。通入微电流的目的在于对污泥中的微生物进行电刺激作用；污泥在生物稳定化过程中一直处于通电状态，污泥中的微生物在微电流刺激下，可较大幅度地提高新陈代谢速度，从而，促进污泥生物稳定化，污泥稳定化时间可缩短20％以上。

优选地，所述阴、阳电极的间距为2～10cm；采用稳压电源时施加的电压为0.3～1.5V，电流为0.005～0.020A。

优选地，对污泥厌氧或好氧消化处理过程中，还采用污泥循环泵对消化反应罐中的污泥进行搅拌和混匀。本发明采用污泥循环泵实现对污泥进行搅拌、混合，使污泥在微电流作用下进行生物稳定化时，达到良好的混匀效果，可促进污泥消化稳定化，缩短污泥稳定化时间。

优选地，步骤B中，对污泥中温厌氧消化处理时，至污泥稳定化所需的时间为15～20天。

优选地，步骤B中，对污泥好氧消化处理时，至污泥稳定化所需的时间为10～15大。

第二方面，本发明还涉及一种专用于上述方法的促进污泥消化稳定化的污泥消化装置，包括消化反应罐、设置于所述消化反应罐内部的阴极、阳极，所述阴极、阳极与电流调控装置相连；所述消化反应罐底部的污泥进口通过带污泥输送阀门的污泥输送管路与污泥调节池相连，所述消化反应罐底部设有曝气器，所述曝气器通过曝气空气管路与曝气泵相连，所述曝气空气管路靠近曝气泵的一端依次设有气体流量计、曝气空气管路阀门；所述消化反应罐顶盖上设有带排气阀门的排气管路。

优选地，还包括污泥循环泵以及污泥循环管路；所述污泥循环管路的下端口与所述消化反应罐底部的污泥进口相连，所述污泥循环管路的上端口伸入所述消化反应罐内中上部，所述污泥循环泵设置在所述污泥循环管路下段靠近污泥进口处，所述污泥循环泵与污泥进口之间设有污泥循环管路阀门二，所述污泥循环管路上段设有污泥循环管路阀门一。

优选地，所述阴极为两根，分别通过设置于消化反应罐底部的阴极板底座固定在消化反应罐内部两侧；所述阳极通过消化反应罐顶盖上的紧固装置悬挂固定在消化反应罐内部。

优选地，所述阴极、阳极的间距为2～10cm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明可实现促进污泥的厌氧消化稳定化速度，在污泥进行厌氧消化稳定化时，整个污泥体系处理厌氧环境。将初沉池和二沉池排放出来的经过浓缩后含固率为3-5％的污泥置入污泥消化装置中，并通以微电流，采用污泥回流泵对污泥进行搅拌和混匀，污泥经过中温厌氧消化后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果所需的时间仅需15～20天。

2、本发明也可实现促进污泥的好氧消化稳定化，在污泥进行好氧消化稳定化时，将初沉池和二沉池排放出来的经过浓缩后含固率为3-5％的污泥置入污泥消化装置中，通以微电流，并对污泥曝气，采用污泥回流泵对污泥进行搅拌和混匀，污泥经过好氧消化达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果所需的时间仅需10～15天。

3、本发明的效果是显著的，在污泥在消化稳定化过程中，施加微电流能起到刺激污泥中微生物新陈代谢作用而非电解作用；由于所采用的电压不高于1.5V、电流不高于0.02A，因此，在污泥生物稳定化处理过程中，对于单位质量的绝干污泥而言，每天所消耗的用于刺激微生物代谢作用的电量很低，加之，施加微电流后污泥稳定化缩短了20％以上，因此，污泥稳定化总体能耗几乎没有发生改变，但由于污泥的消化速率明显提高，使得处理单位质量干污泥的消化装置容积也至少减小了20％以上，从而降低了基建设施的建设费用和占地面积。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为促进污泥消化稳定化的污泥消化装置示意图；

其中，1为电流调控装置，2为阴极，3为阳极，4为阴极板底座，5为曝气器，6为污泥循环管路阀门一，7为曝气空气管路阀门，8为气体流量计，9为曝气泵，10为消化反应罐，11为消化反应罐顶盖，12为排气口，13为排气阀门，14为污泥循环泵，15为污泥输送阀门，16为污泥调节池，17为污泥循环管路阀门二。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明采用的促进污泥消化稳定化的污泥消化装置工作原理图。如图1所示，污泥消化装置包括电流调控装置1，阴极2，阳极3，阴极板底座4，曝气器5，污泥循环管路阀门6，曝气空气管路阀门7，气体流量计8，曝气泵9，消化反应罐10，消化反应罐顶11，消化反应罐排气口12，消化反应罐排气管路阀门13及污泥循环泵14。从电流调控装置1输出的电源为稳压电源或脉冲电源。

所述阴极2、阳极3设置于消化反应罐10内部，所述阴极2、阳极3与电流调控装置1相连；所述消化反应罐10底部的污泥进口通过带污泥输送阀门15的污泥输送管路与污泥调节池16相连，所述消化反应罐10底部设有曝气器5，所述曝气器5通过曝气空气管路与曝气泵9相连，所述曝气空气管路靠近曝气泵9的一端依次设有气体流量计8、曝气空气管路阀门7；所述消化反应罐顶盖11上设有带排气阀门13的排气管路，排气管路通过排气口12实现排气。所述污泥循环管路的下端口与所述消化反应罐10底部的污泥进口相连，所述污泥循环管路的上端口伸入所述消化反应罐10内中上部，所述污泥循环泵14设置在所述污泥循环管路下段靠近污泥进口处，所述污泥循环泵14与污泥进口之间设有污泥循环管路阀门二17，所述污泥循环管路上段设有污泥循环管路阀门一6。

所述阴极2为两根，分别通过设置于消化反应罐10底部的阴极板底座4固定在消化反应罐10内部两侧；所述阳极3通过消化反应罐顶盖11上的紧固装置悬挂固定在消化反应罐10内部。

使用时，关闭污泥循环管路阀门6、曝气空气管路阀门7，打开污泥循环管路阀门二17、污泥输送管路阀门15及消化反应罐排气管路阀门13，开启污泥循环泵14，污泥从污泥调节池16中泵入消化反应罐10，待污泥在消化反应罐10内达到一定量后，同时关闭污泥输送管路阀门15和污泥循环泵14，然后打开污泥循环管路阀门6、污泥循环管路阀门二17，并随后开启污泥循环泵14，搅拌和混匀污泥。开启电流调控装置1，调整阴极2与阳极3两侧的电压为0.3～1.5V，并保持电流为0.005～0.02A，若污泥进行厌氧消化稳定化，则关闭曝气空气管路7和曝气泵9，厌氧产生的沼气通过反应罐排气口12排入沼气收集系统，若污泥进行好氧消化稳定化，则打开曝气空气管路7和曝气泵9，好氧消化产生的臭气通过反应罐排气口12进入臭气收集系统。

以下所述实施例分别采用附图1所述的促进污泥消化稳定化的污泥消化装置进行。

实施例1

取上海某污水厂含固率为3％的液态污泥，利用图1装置，采用污泥循环泵对污泥进行搅拌和混匀，对污泥进行厌氧消化稳定化处理。消化反应罐中阴、阳电极间距为10cm，电压为0.3V，电流为0.005A，对污泥进行中温厌氧消化，污泥经过20天中温厌氧消化后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果。

实施例2

取上海某污水厂含固率为5％的液态污泥，利用图1装置，采用污泥循环泵对污泥进行搅拌和混匀，对污泥进行厌氧消化稳定化处理。消化反应罐中阴、阳电极间距为2cm，电压为1.5V，电流为0.020A，对污泥进行中温厌氧消化，污泥经过17天中温厌氧消化后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果。

实施例3

取上海某污水厂含固率为4％的液态污泥，利用图1装置，采用污泥循环泵对污泥进行搅拌和混匀，对污泥进行厌氧消化稳定化处理。消化反应罐中阴、阳电极间距为5cm，电压为0.8V，电流为0.010A，对污泥进行中温厌氧消化，污泥经过15天中温厌氧消化后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果。

实施例4

取上海某污水厂含固率为3％的液态污泥，利用图1装置，采用污泥循环泵对污泥进行搅拌和混匀，对污泥进行厌氧消化稳定化处理。消化反应罐中阴、阳电极间距为10cm，电压为0.3V，电流为0.005A，对污泥进行好氧消化，污泥经过15天好氧消化后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果。

实施例5

取上海某污水厂含固率为5％的液态污泥，利用图1装置，采用污泥循环泵对污泥进行搅拌和混匀，对污泥进行厌氧消化稳定化处理。消化反应罐中阴、阳电极间距为2cm，电压为1.5V，电流为0.020A，对污泥进行中温厌氧消化，污泥经过13天好氧消化后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果。

实施例6

取上海某污水厂含固率为4％的液态污泥，利用图1装置，采用污泥循环泵对污泥进行搅拌和混匀，对污泥进行厌氧消化稳定化处理。消化反应罐中阴、阳电极间距为5cm，电压为0.8V，电流为0.010A，对污泥进行好氧消化，污泥经过10天好氧消化后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的稳定化效果。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、将初沉池和二沉池排放出来的经过浓缩后含固率为3～5％的污泥置入一个污泥消化反应罐中，对污泥进行厌氧或好氧消化处理；

B、在对污泥进行厌氧或好氧消化处理过程中，在污泥中通入不高于0.02A的微电流直至污泥稳定化即可；

所述污泥消化反应罐内设有阴、阳电极；所述微电流是采用稳压电源或脉冲电源在所述阴、阳电极上施加而得；所述阴、阳电极的间距为2～10cm；采用稳压电源时，施加的电压为0.3～1.5V，电流为0.005～0.020A。

2.如权利要求1所述的提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法，其特征在于，对污泥厌氧或好氧消化处理过程中，还采用污泥循环泵对消化反应罐中的污泥进行搅拌和混匀。

3.如权利要求1所述的提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法，其特征在于，步骤B中，对污泥中温厌氧消化处理时，至污泥稳定化所需的时间为15～20天。

4.如权利要求1所述的提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法，其特征在于，步骤B中，对污泥好氧消化处理时，至污泥稳定化所需的时间为10～15天。