CN105293845A - 一种污泥减量化的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥减量化的处理方法。该方法是将来自二沉池的剩余污泥先进行静置重力沉降，沉降后上清液回流至调节池，完成初次浓缩，再对初次浓缩后的污泥进行气浮处理完成二次浓缩，二次浓缩的下清液回流至调节池，对二次浓缩后的污泥调整pH，蒸汽加热后加入强氧化剂，经强氧化剂氧化作用后达到提高浓缩程度和脱水性能、显著减量的目的，反应一定的时间后完成反应单元，再将最终的泥水混合物送至污泥脱水机进行脱水，其中滤液回流至调节池，干泥外运处置。该方法能够有效地污泥提升的浓缩程度、提高污水的脱水性能、显著的污泥减量化，降低了能耗与运行成本，具有良好的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种污泥减量处理方法，具体说，涉及一种利用重力、气浮和氧化作用结合处理剩余污泥，达到提升脱水性能、高度减量化的方法，该技术可广泛应用于污水处理行业的污泥处理工艺。
背景技术
目前活性污泥处理生活生产污水依然是世界范围内普遍使用的污水处理方法，在活性污泥法处理污水的过程中，微生物利用污水中的含碳有机物、氮磷为营养进行生长繁殖从而达到净化污水的目的，随着微生物量的不断增加和积累，为保持生物处理单元的效果，需要排出过量的剩余污泥。这部分剩余污泥含水率高、体积大，还需经过浓缩、脱水、外运等过程，最终处置包括填埋、堆肥或焚烧等方法。剩余污泥的处理处置费用占整个运营费用的40％～60％，增加了污水处理成本。如何提升污泥的浓缩程度和脱水性能，从而减少脱水污泥量和脱水时间、减少外运量，降低能耗和运行成本是亟待解决的突出问题。
利用氧化剂来对污泥进行氧化分解以提高污泥的脱水性能和减量化国内外已有不少研究，如利用臭氧的强氧化性，使微生物的细胞壁、细胞膜破裂，细胞溶解，胞内物质释放出来，在臭氧溶胞过程的同时，臭氧对释放的胞内物质进行氧化分解，直接将约30％的污泥氧化成CO2、NO2、H2O等无机物，达到污泥减量的效果。日本某一生活污水处理厂运用该技术后基本无剩余污泥产生，几乎实现了污水厂污泥的“零排放”。
类似的利用氯气氧化性对污泥细胞进行氧化，促进溶胞，改善脱水性能、实现污泥减量。有试验表明，利用氯气处理污泥，曝气池内的MLSS在TSS中的比例降低了5％～10％左右，污泥絮体平均直径分布更加集中，污泥减量效果达到了65％。
臭氧氧化污泥技术具有减量效果好、应用开发前景辽阔等优势，但也存在着投资相对较大、能耗高等缺点。
目前在实际应用方面的研究尚处于起步阶段，工艺尚不够成熟，降低生产臭氧的能耗、投加量，提高污水臭氧溶解度等方面是其发展需突破的关键。氯气较臭氧更加便宜，但氯气本身具有毒性，对设备和操作人员的要求较高，同时氯气能够和溶胞释放出的有机物发生反应，生成三氯甲烷(THMs)等氯代有机物，是不容忽视的问题。
发明内容
针对现有污泥处理工艺存在的问题。本发明提出一种污泥减量化的处理方法，该方法能够有效地污泥提升的浓缩程度、提高污水的脱水性能、显著的污泥减量化，降低了能耗与运行成本，具有良好的发展前景。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种污泥减量化的方法，该方法是将来自二沉池的剩余污泥先进行静置重力沉降，沉降后上清液回流至调节池，完成初次浓缩，再对初次浓缩后的污泥进行气浮处理完成二次浓缩，二次浓缩的下清液回流至调节池，对二次浓缩后的污泥调整pH，蒸汽加热后加入强氧化剂，反应一定的时间后完成反应单元，再将最终的泥水混合物送至污泥脱水机进行脱水，其中滤液回流至调节池，干泥外运处置。
本发明公开的一种污泥提升浓缩程度和脱水性能、显著减量化的处理方法包含初次浓缩、二次浓缩和反应单元三个部分，通过初次和二次浓缩实现污泥的高度浓缩，通过反应单元实现污泥脱水效率提升和显著减量化。
所述的初次浓缩是在污泥浓缩池内进行静置重力沉降15h以上，浓缩后的上清液回流至污水站调节池，浓缩后污泥用于下单元反应，沉降时间优选为15h。
所述的二次浓缩是利用絮凝剂加气浮进行污泥浓缩，絮凝剂可采用聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁中的一种也可以是多种联合使用，优选聚丙烯酰胺；气浮可采用压缩空气、臭氧气浮、投加过氧化氢等方式，优选投加过氧化氢。
所述的絮凝剂的投加量在控制初次浓缩污泥加入量体积的2‰～3‰，优选2％；气浮剂的投加量控制在初次浓缩污泥加入量体积的0.5％-1％范围内，优选1％。
所述的反应单元是在经二次浓缩后的污泥中投加强氧化剂，调节pH，同时通入蒸汽进行加热和保温，持续反应完成后，将反应后的泥水混合物送入污泥脱水机进行脱水。
所述的减量单元强氧化剂可以是臭氧、高锰酸钾、过氧化氢、次氯酸钠中的一种，优选为过氧化氢；pH调节剂可以是硫酸或盐酸，优选硫酸。
所述的减量单元强氧化剂投加量为初次浓缩后的污泥量体积的5％～10％，优选5％；pH控制在1～6的范围内，优选5；保温温度控制在80～100℃范围内，优选为90℃，持续反应2.5h以上，优选为2.5h。
所述剩余污泥可以是城镇生活污水处理厂剩余污泥，也可以是工业废水处理站剩余污泥，特别是含有难降解有机物的日化行业污水处理站剩余污泥，污泥含水率为98％～99.9％。
所述反应完成后的泥水混合物经絮凝剂絮凝，污泥脱水机脱水后得到干污泥。
本发明利用重力、气浮、氧化作用结合处理活性污泥，以提升污泥浓缩程度、脱水性能，显著减量的方法，该方法的优点在于：
1)在浓缩单元首先充分运用了自然重力条件，通过较长时间的重力沉降，使初次浓缩程度较大，在二次浓缩单元中，借助于絮凝剂的絮凝作用以及气浮原理，进行气浮浓缩，二次浓缩能使污泥浓缩程度加倍，浓缩程度高，此过程中不产生二次污染物，能耗低，投入成本低廉，为后面的反应单元完成了充分的预处理。
2)在反应单元，当初次浓缩后的污泥浓度保持在15g/L，过氧化氢的投加量为污泥体积量的5％，温度保持在90℃，反应持续2.5h时，可使脱水时间减少69％，TSS降低43％，显著的提升了污泥的脱水性能和污泥减量。这会显著降低脱水机的运行时间和外运处置量，从而降低能耗，降低运行成本。
3)具有投入低、工艺简单、操作方便、污泥浓缩和脱水性能高、污泥减量效果明显、无二次污染等优点，能够满足多种污泥类型的处理环节，达到延长设备使用寿命，减少能耗，大幅降低企业污水处理所产生的污泥处理处置环节的运行成本。
附图说明
图1是本发明利用重力、气浮、氧化作用结合使用提升污泥浓缩程度、脱水性能，污泥显著减量的方法工艺流程图。
具体实施方式
针对目前剩余污泥浓缩程度不高、脱水性能不佳、外运污泥量大导致能耗和运行成本高，而现有的污泥减量技术投资较大、能耗高、可能产生二次污染等问题，本发明采用重力、气浮和氧化作用结合处理剩余污泥，其中重力和气浮浓缩旨在提升污泥的浓缩程度，在常压、酸性条件和温度低于100℃以下进行氧化反应，在氧化反应单元通过控制pH、温度、氧化剂投加量和反应时间等条件使使污泥中胞外聚合物(EPS)水解，破坏絮体结构，细胞壁和细胞膜破裂，污泥絮体内部间隙水、细胞内部结合水释放出来变成自由水，同时细胞内的蛋白质、挥发性脂肪酸和碳水化合物等有机质也被释放出来，经强氧化剂氧化作用后达到浓缩程度高、易脱水及显著减量的效果，反应一定的时间后完成反应单元，再将最终的泥水混合物送至污泥脱水机进行脱水，其中滤液回流至调节池，干泥外运处置。
本发明公开的一种污泥提升浓缩程度和脱水性能、显著减量化的处理装置，包括初次浓缩、二次浓缩和反应单元三个部分等。通过初次浓缩和二次浓缩实现污泥的高度浓缩，通过反应单元实现污泥脱水效率提升和高度减量化。且此过程操作简单、原料易得，不产生二次污染，投资和运行成本更低。该技术可广泛应用于污水处理行业的污泥处理工艺。
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
实施例1
某工厂污水处理站二沉池排出剩余污泥，其污泥浓度为7～9g/L，该剩余污泥进污泥浓缩池后静置15h，进行初次浓缩，上清液回流至污水站调节池，初次浓缩后污泥体积减少到原体积的35％；在初次浓缩后的污泥中加入污泥体积3‰的聚丙烯酰胺和1％的过氧化氢，气浮30min，可观察到泥水分层迅速且界面清晰，气浮完成后排出下清液至调节池，污泥体积再减少50％左右；经过两次浓缩后的污泥再通过反应单元进行反应，反应的控制条件为：加入硫酸调节pH为5，通入蒸汽加热至90℃并保温，投加初次浓缩后污泥体积5％的过氧化氢，持续反应2.5h。
反应单元完成后，泥水混合液送至脱水机进行脱水，脱水过程中记录脱水至污泥干裂所需的时间，同时进行未处理原污泥的对比实验，其结果如下表1所示。
表1实施例1的减量化污泥与未处理原污泥的对比
| 项目 | 脱水时间(s) | TSS(g/L) |
| 实施例1的污泥 | 324 | 8.905 |
| 未处理原污泥 | 1040 | 14.8755 |
| 减少率(％) | 68.84 | 40.14 |
由上述表1的内容可知，经过处理后的污泥其脱水时间减少了68.84％，TSS减少了40.14％，污泥的脱水效率大幅提高，污泥减量明显。
实施例2
某日化产品生产工厂污水处理站二沉池排出剩余污泥，其污泥浓度为8～10g/L，该剩余污泥含有较多的有机物质和难降解物质，将该剩余污泥泵进污泥浓缩池后静置16h，进行初次浓缩，上清液回流至污水站调节池，初次浓缩后污泥体积减少到40％；在初次浓缩后的污泥中加入污泥体积3‰的聚丙烯酰胺和通入臭氧进行气浮，气浮40min至分层稳定，观察气浮完成后污泥体积再减少60％左右，同时排出下清液至调节池；经过两次浓缩后的污泥再进入反应单元，反应的控制条件为：加入硫酸调节pH为1，通入蒸汽加热至90℃并保温，投加初次浓缩后污泥质量5％的高锰酸钾，持续反应3h。
反应单元完成后，泥水混合液送至脱水机进行脱水，脱水过程中记录脱水至污泥干裂所需的时间，同时进行未处理原污泥的对比实验，其结果如下表2所示。
表2实施例2的减量化污泥与未处理原污泥的对比
| 项目 | 脱水时间(s) | TSS(g/L) |
| 实施例2的污泥 | 345 | 5.2535 |
| 未处理原污泥 | 982 | 15.201 |
| 减少率(％) | 64.87 | 65.44 |
由上述表2的内容可知，经过处理后的污泥其脱水时间减少了64.87％，TSS减少了65.44％，污泥的脱水效率大幅提高，污泥减量明显。
实施例3
某城镇污水处理厂的二沉池排出剩余污泥，其污泥浓度为5～9g/L，该剩余污泥进污泥浓缩池后静置15h，进行初次浓缩，初次浓缩后上清液回流至污水站调节池，污泥体积减少到30％；在初次浓缩后的污泥中加入污泥体积的3‰的聚丙烯酰胺和1％的过氧化氢，气浮30min，可观察到泥水分层迅速且界面清晰，气浮完成后污泥体积再减少50％左右，排出下清液至调节池；经过两次浓缩后的污泥再进入反应单元，反应的控制条件为：加入盐酸调节pH为1，通入蒸汽加热至80℃并保温，投加初次浓缩后污泥质量7％的次氯酸钠，持续反应2h。
反应单元完成后，泥水混合液送至脱水机进行脱水，脱水过程中记录脱水至污泥干裂所需的时间，同时进行未处理原污泥的对比实验，其结果如下表3所示。
表3实施例3的减量化污泥与未处理原污泥的对比
| 项目 | 脱水时间(s) | TSS(g/L) |
| 实施例3的污泥 | 341 | 6.7346 |
| 未处理原污泥 | 886 | 14.381 |
| 减少率(％) | 61.51 | 53.17 |
由上述表3的内容可知，经过处理后的污泥其脱水时间减少了61.51％，TSS减少了53.17％，污泥的脱水效率大幅提高，污泥减量明显。
实施例4
某工厂污水处理站二沉池排出的剩余污泥，其污泥浓度为7～9g/L，该剩余污泥进污泥浓缩池后静置15h，进行初次浓缩，初次浓缩后污泥体积减少到40％，上清液回流至污水站调节池；在初次浓缩后的污泥中加入污泥体积的2.5‰的聚丙烯酰胺和0.5％的过氧化氢，气浮50min，可观察到起先泥水分层较缓慢，后期分层较快并界面清晰，气浮完成后污泥体积再减少40％左右，排出下清液至调节池；经过两次浓缩后的污泥再进入反应单元，反应的控制条件为：加入硫酸调节pH为2，通入蒸汽加热至90℃并保温，投加初次浓缩后污泥体积5％的过氧化氢，持续反应2.5h。
反应单元完成后，泥水混合液送至脱水机进行脱水，脱水过程中记录脱水至污泥干裂所需的时间，同时进行未处理原污泥的对比实验，其结果如下表4所示
表4实施例4的减量化污泥与未处理原污泥的对比
| 项目 | 脱水时间(s) | TSS(g/L) |
| 实施例4的污泥 | 400 | 6.7346 |
| 未处理原污泥 | 901 | 14.381 |
| 减少率(％) | 55.60 | 42.55 |
由上述表4的内容可知，经过处理后的污泥其脱水时间减少了55.60％，TSS减少了42.55％，污泥的脱水效率大幅提高，污泥减量明显。
实施例5
某工厂污水处理站二沉池排出剩余污泥，其污泥浓度为6～9g/L，该剩余污泥进污泥浓缩池后静置17h，进行初次浓缩，初次浓缩后污泥体积减少到40％，上清液回流至污水站调节池；在初次浓缩后的污泥中加入污泥体积的2‰的聚丙烯酰胺，臭氧气浮30min，气浮完成后污泥体积再减少50％左右，排出下清液至调节池；经过两次浓缩后的污泥再进入反应单元，反应的控制条件为：加入硫酸调节pH为3，通入蒸汽加热至90℃并保温，通入体积浓度为5％的臭氧进行氧化反应，持续反应2.5h。
反应单元完成后，泥水混合液送至脱水机进行脱水，脱水过程中记录脱水至污泥干裂所需的时间，同时进行未处理原污泥的对比实验，其结果如下表5所示
表5实施例5的减量化污泥与未处理原污泥的对比
| 项目 | 脱水时间(s) | TSS(g/L) |
| 实施例5的污泥 | 300 | 6.7346 |
| 未处理原污泥 | 780 | 14.381 |
| 减少率(％) | 61.54 | 41.96 |
由上述表5的内容可知，经过处理后的污泥其脱水时间减少了61.54％，TSS减少了41.96％，污泥的脱水效率大幅提高，污泥减量明显。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种污泥减量化的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将来自二沉池的剩余污泥先进行静置重力沉降，沉降后上清液回流至调节池，完成初次浓缩；
2)再对初次浓缩后的污泥进行气浮处理完成二次浓缩，二次浓缩的下清液回流至调节池，对二次浓缩后的污泥调整pH，蒸汽加热后加入强氧化剂，反应一定时间后完成反应单元；
3)再将最终的泥水混合物送至污泥脱水机进行脱水，其中滤液回流至调节池，干泥外运处置。
2.根据权利要求1所述的污泥减量化的处理方法，其特征在于：步骤1)中，所述初次浓缩是在污泥浓缩池内进行静置重力沉降15h以上，浓缩后的上清液回流至污水站调节池，浓缩后污泥用于下单元反应。
3.根据权利要求1所述的污泥减量化的处理方法，其特征在于：步骤2)中，所述二次浓缩是利用絮凝剂加气浮进行污泥浓缩，絮凝剂可采用聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁中的一种或多种联合使用，气浮可采用溶气气浮、臭氧、投加过氧化氢等方式。
4.根据权利要求3所述的污泥减量化的处理方法，其特征在于：所述絮凝剂其投加量控制在初次浓缩污泥加入量体积的2‰～3‰，气浮时间为15～45min。
5.根据权利要求1所述的污泥减量化的处理方法，其特征在于：步骤2)中，所述强氧化剂可以是臭氧、高锰酸钾、过氧化氢、次氯酸钠中的一种；所述pH调节剂可以是硫酸或盐酸。
6.根据权利要求5所述的污泥减量化的处理方法，其特征在于：所述强氧化剂投加量为初次浓缩后的污泥量体积的5％～10％，pH控制在1～6的范围内，保温温度控制在80～100℃范围内，持续反应2.5h以上。
7.根据权利要求1所述的污泥减量化的处理方法，其特征在于：步骤1)中，所述剩余污泥可以是城镇生活污水处理厂剩余污泥，也可以是工业废水处理站剩余污泥，特别是含有难降解有机物的日化行业污水处理站剩余污泥，污泥含水率为98％～99.9％。
8.根据权利要求5所述的污泥减量化的处理方法，其特征在于：步骤3)中，所述反应完成后的泥水混合物经絮凝剂絮凝，污泥脱水机脱水后得到干污泥。
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