CN104529107B - 一种厌氧‑好氧耦联促进污泥深度减量化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种厌氧‑好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,属于环境工程技术领域。它以污泥深度减量化为目标,首先采低温水热预处理技术,然后对污泥进行厌氧消化处理,厌氧消化的温度为35‑39度,厌氧发酵的周期为20‑30天。厌氧消化过程中产气的沼气进行脱水脱硫后储存,脱硫后的硫回收作为后续好氧调理的能源物质,接着将厌氧污泥中添加30%左右的混合菌剂后好氧生物调理1‑2天后进行板框压滤脱水。该厌氧‑好氧过程对污泥中有机污染物的去除达60%以上,污泥干物质减量达20%以上,重金属的去除率达到85%以上,病原物的杀灭率达到99%,脱水后污泥的含水率低于60%。整个工艺过程均采用生物的方法,处理过程无污染,无臭味产生,运行成本低,具有较大的应用价值。

Description

一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法
技术领域
本发明涉及一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,属于环境工程技术领域。
技术背景
近年来我国污水处理事业发展迅速,每天产生超过10万吨的剩余污泥(含水率80%)。这些剩余污泥是由有机物的残片、细菌菌体、无机颗粒、有机无机胶粒等组分组成的非均质体,能吸附污水中85%以上的有毒有害物质。有机污染物和重金属是污泥中两类重要的有害物质,其不合理的处置必将给环境带来严重的污染。因此,亟需寻求污泥减量化、无害化和资源化的方法。
去除污泥中的有毒有害物质,降低污泥中的水份含量是降低污泥处理成本、提高后续污泥处置效率的关键。国内外污泥处理处置的方法一般为对污泥进行调理脱水后直接进行后续处置,目前比较常用的污泥调理技术有超声波脱水技术、热水解脱水技术、絮凝脱水技术和生物调理脱水技术等,传统的污泥处置方式主要有卫生填满、焚烧、海洋处理和土地利用。经对相关专利检索,其结果如下:专利号CN201410191714.5公布了一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法,该方法首先采用150度对污泥进行调理,然后采用机械挤压的方式对污泥进行脱水,该方法易产生高浓度的有机废水,成本较高,且对污泥中的有毒有害物质不能有些去除;专利号CN201410119833.X公布了一种污泥生物沥浸法快速调理深度脱水的新方法,该方法采用嗜酸性的复合微生物对污泥进行调理,采用板框压滤脱水,能够将污泥的水份脱至60%以下,然该种方法没有从本质上对污泥的干物质进行减量,且污泥中的有机污染物不能得到降解;专利号CN103613268A公布了一种污泥脱水调理剂及其深度脱水方法,该方法使用煤的热解产物半焦和聚丙烯酰胺对污泥进行调理,接着对污泥进行浓缩压滤脱水,该方法可将污泥的水份降至50%,然该种方法没从本质上对污泥的干物质进行减量,且污泥中的有毒物质没有减少。专利号CN103739177A公布了一种污泥深度脱水生物调理剂的制备方法及市政污泥深度脱水方法,该方法是利用生物生产絮凝剂,然后利用生物絮凝剂对生物进行脱水,该种方法也不能从本质上对污泥的干物质进行减量,且污泥中的有毒物质没有减少。综上可知由于投资、处理效果及操作成本等原因,现有常规的污泥的减量化的方法已经不能适应当前污泥深度减量化的需要。
厌氧消化具有可以有效地减少污泥体积、稳定污泥的性质、减少污泥恶臭、提高污泥的卫生质量、降低污泥中污染物含量等优点。然而,目前研究发现污泥厌氧消化生化转化效率较低、工艺复杂、且单纯厌氧消化后的污泥脱水性能仍然较差,水份含量很难达到60%以下。
鉴于污泥的特性及现有污泥处理处置存在的问题,本发明首先采用低温水热预处理,然后对污泥进行厌氧消化处理,接着对厌氧消化后的污泥采用好氧生物调理,最后板框压滤脱水。该厌氧-好氧耦联技术在实现污泥高效生物转化减量的同时能够有效的去除污泥中的重金属和有机污染物,实现了污泥的无害化、减量化和资源化利用。
发明内容
技术问题 本发明目的在于提供一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法。污泥含水率高、粘度高、脱水难度大,且含有高浓度有毒有害物质,这些限制因素严重影响了污泥的减量化、无害化及资源化利用。本发明首先采用低温水热预处理,然后对污泥进行厌氧消化处理,接着对厌氧消化后的污泥采用好氧生物调理,最后板框压滤脱水。该厌氧-好氧耦联技术在实现污泥高效生物转化减量的同时能够有效的去除污泥中的重金属和有机污染物,实现了污泥的无害化、减量化和资源化利用。
技术方案 下面为本发明的主要内容:
本发明涉及一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,发明的核心流程主要包括污泥的低温水热预处理-高效厌氧消化-好氧生物调理-板框压滤脱水工艺等步骤,具体工艺流程如附图所示,主要由以下几部分组成:
1.污泥的低温水热预处理
传统的污泥的水热预处理的温度高达170度左右,处理过程中的能耗较高,且有安全隐患。本发明采用污泥厌氧消化产生的沼气对污泥进行水热预处理,预处理的温度控制在65-75度,处理的时间为20-30分钟,水热处理的设备为普通的钢制缓存罐。通过该种方法的处理使污泥一定程度上破壁,且其中的有机物得到释放,污泥的可生化性得到提高。
2.污泥的高效厌氧消化
在步骤1的基础上,将水热预处理后的污泥泵入厌氧消化罐中,厌氧消化的温度为35-39度,发酵过程中温度保持恒定,采用沼气锅炉对厌氧发酵罐进行保温,厌氧发酵的周期为20-30天。厌氧消化过程中产气的沼气进行脱水脱硫后储存。该过程对污泥中的有机污染物去除达60-90%,总挥发性固体减量化达到50%以上,污泥的总固体减量20%以上,污泥的脱水性能提高1-2倍。
3.污泥的好氧生物调理
在步骤2的基础上,将厌氧消化后的污泥放入全混合的反应器中,添加适合厌氧污泥专用的经过驯化后的嗜酸性的硫杆菌和酵母丝状真菌的混合菌群,菌群的接种比例为25%-30%,并添加少量的硫和亚铁作为能源物质,在好氧、30度下培养1-2天。
4.厌氧消化-好氧耦联生物调理后污泥的板框压滤脱水
将厌氧消化-好氧耦联生物调理后的污泥直接通过板框压滤机进行脱水,进料时间为1-2小时,保压时间为1-2小时,进料压力0.6-1.0Mpa,板框压榨压力为1.3-1.7Mpa.
有益效果
本发明与现有的技术相比具有,具有如下优点:
工艺简单,采用生物法可在常温常压下进行,运行成本低廉。
采用本发明污泥的干物质减量达到20%以上,脱水后污泥的含水率低于60%。
本发明能够对污泥中的有机污染物去除效率达到60%以上,重金属的去除率达到85%以上,病原物的杀灭率达到99%。
整个工艺过程都是采用生物的方法,处理过程无污染,没有臭味产生,运行成本低。
采用该技术能够将污泥转化成清洁的生物燃气,同时获得干净的污泥泥饼,便于后续的资源化利用。
附图说明
厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的工艺流程图
具体实施方式
下面叙述本发明的实施例。
实施例1南京某城市污泥厌氧消化处理
根据本发明所提供的工艺,对南京某城市污泥进行厌氧消化处理,首先对城市污泥进行低温水热预处理,预处理的温度为70度,处理的时间为20分钟,水热处理的设备为普通的钢制缓存罐。污泥经过水热处理后,污泥中水溶性有机物含量提高,污泥的可生化性得到了提高,同时杀灭了污泥中的病原菌。预处理后的污泥进行厌氧消化,厌氧消化的温度为39度,厌氧消化的时间为20天,污泥的厌氧生物转化率提高了50%,污泥的干物质减量了20%,同时产生了清洁的生物燃气。
实施例2南京某石化污泥厌氧好氧耦联生物调理减量化处理工程
根据本发明所提供的工艺,按照流程(见附图)对淮安某石化水厂的石化污泥进行处理,该石化水厂的石化废水采用活性污泥法,污泥经过沉淀池浓缩后含水约4.5%。取约8吨含固率为4.5%的石化污泥,经过测定多环芳烃的量严重超标,含有少量重金属,具有臭味,极难脱水。
南京某石化水厂石化污泥低温水热预处理:预处理的温度为70度,时间为20分钟,水热处理的设备为普通的钢制缓存罐。污泥经过水热处理后,污泥中水溶性有机物提好了5倍。
厌氧消化:将水热预处理后的石化污泥通过螺杆泵泵入全混合的厌氧消化罐中,厌氧发酵罐的体积为1000L,温度为39度,厌氧发酵的周期为25天。厌氧消化过程中对污泥的相关理化性质进行了分析,发酵结束后有机污染物降解率达到65%以上,干物质量减少达到20%,污泥的脱水性能提高了2.5倍。
沼气脱水脱硫及存贮:污泥厌氧消化后产生的沼气经过脱水脱硫后存贮双模储气柜中,通过沼气锅炉用于反应器的保温,多余的沼气用作其他用途。
好氧生物调理:将厌氧消化后的石化污泥放入1000L的全混合的反应器中,接种30%的适合厌氧污泥专用的嗜酸性的硫杆菌和酵母丝状真菌的混合菌群,并添加少量的硫和亚铁作为能源物质,在好氧、30度下培养1.5天。
板框压滤脱水
将厌氧消化-好氧耦联生物调理后的污泥直接通过板框压滤机进行脱水,进料时间为0.5h,保压时间为1小时,进料压力0.75Mpa,板框压榨压力为1.3Mpa。脱水后的石化污泥的泥饼的含水率为56%。

Claims (6)

1.一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,其特征在于,所述方法包含以下步骤:
(1)污泥的低温水热预处理,所述预处理的温度控制在65-75度;
(2)污泥厌氧生物调理,本发明在步骤(1)中污泥的基础上,在全混合式的厌氧反应器中对污泥进行厌氧调理;
(3)污泥好氧生物处理,在步骤(2)的基础上,将厌氧消化后的污泥放入全混合的反应器中,添加适合厌氧污泥专用的嗜酸性的硫杆菌和酵母丝状真菌的混合菌群对厌氧消化后的污泥进行好氧调理;
(4)板框压滤脱水,在步骤(3)的基础上,将厌氧消化-好氧耦联生物调理后的污泥直接通过板框压滤机进行脱水。
2.根据权利要求1所述的一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,其特征在于污泥预处理的温度控制在65-75度,处理的时间为20-30分钟,污泥预处理无需特殊的高温高压的设备,水热处理的设备为普通的钢制缓存罐。
3.根据权利要求1所述的一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,其特征在于将水热预处理后的污泥泵入厌氧消化罐中,厌氧消化的温度为35-39度,发酵过程中温度保持恒定,采用沼气锅炉对厌氧发酵罐进行保温,厌氧发酵的周期为20-30天,厌氧消化过程中产气的沼气进行脱水脱硫后储存。
4.根据权利要求1所述的一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,其特征在于本发明中好氧调理过程中必须添加适合厌氧污泥专用的嗜酸性的硫杆菌和酵母丝状真菌的混合菌群,菌群的接种比例为25%-35%。
5.根据权利要求1所述的一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,其特征在于本发明中好氧调理过程中添加的营养剂为少量的硫、氮素、亚铁混合营养剂,并需要在好氧、30度下培养1-2天。
6.根据权利要求1所述的一种厌氧-好氧耦联促进污泥深度减量化的方法,其特征在于好氧调理后的污泥无需添加任何药剂,直接经过板框压滤机脱水,进料时间为1-2小时,保压时间为1-2小时,进料压力0.6-1.0Mpa,板框压榨压力为1.3-1.7Mpa。
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