CN105384322A - 一种污泥干化及污水处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥干化及污水处理的方法，将湿污泥经计量后，送入湿污泥料仓储存；将湿污泥料仓中的污泥按污泥质量计添加110～120ppm的聚丙烯酰胺，按污泥绝干质量计添加30～35％的锯末，搅拌均匀后送入干燥器进行连续干化；污泥干化系统产生的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进入原水提升井进行pH调节，之后进入水质调节池调节水质后除去氮和磷。本发明提供的方法，对污水中氮和磷的去除效果好，工艺简单；污泥干化处理后污泥含水量在30％以下，脱水效果明显，且对生产设备无特殊需求，易于工业化，规模化处理城市污水产生的污泥。

Description

一种污泥干化及污水处理的方法

技术领域

本发明涉及污泥和污水处理技术领域，具体涉及一种污泥干化及污水处理的方法。

背景技术

太湖流域城市生活排放的废水水质复杂，含有大量的氨氮和磷，水质波动大，难降解物质多，可生化性极差。由于原有脱氮除磷处理设施或处理工艺简单不完善，存在很多问题，难以满足化工园区含氮磷废水处理的需求，出水还无法实现氮磷稳定到达《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18919-2002一级A标准，特别是总氮远远不可能达到TN≤5mg/L，二次污染严重，运行成本高昂。

由于物理脱氮除磷技术，去除效果不明显，操作和维护费用方面非常昂贵；化学脱氮除磷技术，投加的化学药剂不经济，并且产生的废液处理困难，运行成本高，因而生物脱氮除磷技术作为一种相对比较经济比较高效的处理废水方法，被广泛应用于废水处理中。

目前较为成熟可靠的脱氮除磷生化工艺中有35％以上的项目采用厌氧-缺氧-好氧(A/A/O)工艺，该工艺中出水中几乎无氨氮残留，磷去除效果达到70％左右，脱氮效果能达到80％左右，由于好氧硝化池中的消化液直接进入沉淀池进行沉淀分离，因而出水中含有硝酸盐氮及亚硝酸盐氮。此外，该方法通常存在碳源和碱度不足、厌氧池保证不了绝对的厌氧环境以及生物脱氮除磷所需泥龄不同等诸多技术问题，对于要达到化工园区废水中氮磷指标优于GB18918-2002一级A标准的要求(特别TN≤5mg/L)，还是有很大一段距离。

另外，城市生活污水处理后的污泥，一般含水率约80％，富含有机质等营养成分，又含有一定量的重金属和病毒、病原体、寄生虫卵等有害物质，污泥处置不当会造成严重的二次环境污染。目前国外污泥主要的处置方法是填埋、焚烧、填海与农田应用，欧美各国主要是填埋和农田利用，日本填海造地的污泥占70％以上，目前我国的污水厂污泥的主要去向是垃圾填埋场，随着污水处理率的不断提高，污泥大量的产出给垃圾填埋场带来巨大负担，缩短了使用年限，进而给城市垃圾处理又造成了影响，并使得适宜填埋的场所显得越来越有限。因此为城市污水厂的污泥寻求解决出路，是至关重要的。目前，污泥的处理方法中，焚烧法是最好的处理方法。焚烧法处理是把经脱水预处理的污泥由双燃料动力锅炉或专门污泥燃烧锅炉焚烧，回收焚烧产生的高温烟气热能，利用袋式除尘和干式或湿式反应塔脱硫净化达标排放。焚烧产生的底灰送水泥厂和混凝土厂作建材原料，制造水泥或添加到商品混凝土中。焚烧法处理尤其是流化床锅炉焚烧法处理在发达国家和我国部分外资造纸企业得到了更广泛的应用。现有污泥干化处理手段大多集中在装置的改进上，但是仅仅对装置进行改进而不针对干化的方法进行一定的改进，对污泥干化工艺的发展具有极大的限制，并且污泥干化的成本也非常高，且操作难度也较大，限制了污水处理和污泥干化在生活中的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种污泥干化及污水处理的方法，既能高效去除废水中的氮和磷，又能有效降低污泥含水量，利于污泥粉碎后焚烧需要。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种污泥干化及污水处理的方法，其包括以下步骤：

S1、污泥干化：

S11、将湿污泥经计量后，送入湿污泥料仓储存；

S12、将湿污泥料仓中的污泥按污泥质量计添加110～120ppm的聚丙烯酰胺，按污泥绝干质量计添加30～35％的锯末，搅拌均匀，其中，所述的锯末的粒度为20～30目；

S13、将经过步骤S12处理后的物料静置后采用气动隔膜泵送入过滤机中作压榨处理得到泥饼，其中，送入的压力为0.4～0.5MPa；压榨处理的压力由零逐渐升至1.5MPa；压榨处理至不再有水流出结束；

S14、将经过步骤S13处理后的物料送入干燥器进行连续干化，所述干燥器的干燥介质为导热油，输入1000～1200度高温气体，高温气体的热量经热交换器把热量传递给导热油，导热油被循环加热至280～300度，最终将热量传递给湿污泥，使污泥干燥，水分从80％降低到25％～35％；

干燥后的颗粒和气体进入旋风分离器，在旋风分离器内固形物和气体因密度差别而被分离，污泥颗粒收集在底部，由旋转阀排出；冷却后的污泥颗粒经输送设备送入水泥窑分解炉中焚烧；

S2、污水处理：

S21、污泥干化系统产生的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进入原水提升井，污水经泵送至pH调节池，污水pH在线监测，采用反馈式自动控制，当pH呈现酸性时，碱罐内氢氧化钠溶液自动注入pH调节池，碱液和污水在调节池内经来自接触氧化池的空气鼓风混合进行中和反应，pH经过调节控制在7～7.5；

S22、经过pH调节后的污水进入水质调节池，在水质调节池内污水进行混合，水质调节池对后续污水处理水量进行调节，同时通过鼓风机向水质调节池内鼓风，对水质调节池内污水提前进行充氧；

S23、经过水质调节池调节水质与水量后的污水通过毛发过滤器进入浮油机，通过气浮脱油，脱油后污水进入换热器降温至35℃以下，再进入接触氧化池，在接触氧化池内进行连续好氧生化；

S24、接触氧化池内流出的污水从沉淀池底部进入沉淀池，经重力沉淀后的污水由顶部流出，再进入将含有氮磷的废水引入厌氧反应池中，同时进入厌氧反应池的还有来自沉淀池回流的泥浆，从沉淀池中回流的泥浆中的聚磷菌在厌氧环境下释磷，提升后续好氧除磷能力，同时沸石通过吸附作用除去一部分氨氮；

S25、厌氧反应池的出水进入缺氧反硝化池中，同时进入的还有来自好氧硝化池中的回流液，此时，含有聚磷菌和反硝化菌的活性污泥与沸石共存于缺氧反硝化池中，沸石吸附废水中的氨氮，然后活性污泥中的聚磷菌和反硝化菌以沸石为载体，利用硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，以及污水中的BOD、SS，进行生物脱氮和去除BOD；

S26、缺氧反硝化池的一部分出水进入沉淀池中，静置一段时间后，固液分离，排出上清液，下层的活性污泥一部分回流至厌氧反应池，一部分泵送至好氧硝化池，余下部分的污泥定时排出系统外，直接进行脱水处理；缺氧反硝化池的另一部分出水直接回流至好氧硝化池中；

S27、好氧硝化池中，硝化菌把氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，与沸石脱附，使得沸石再生；

S28、好氧硝化池的出水回流至缺氧反硝化池中，废水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在缺氧的条件下被反硝化菌还原为氮气，逸出到空气中，同时沸石继续吸附水中的氨氮实现除氨目的，聚磷菌吸收去除磷。

进一步地，在步骤S26中，缺氧反硝化池的一部分出水进入沉淀池之前，进行短时间曝气。

进一步地，在步骤S26中，缺氧反硝化池的一部分活性污泥泵送至好氧硝化池段时，进行短时间曝气。

进一步地，当步骤S26中缺氧反硝化池中的泥浆定时排出系统外时，在好氧硝化池或缺氧反硝化池中补加沸石，沸石的补充量为50～60mg/L。

进一步地，所述的沸石的粒径为45～55μm。

进一步地，所述步骤S26回流至厌氧反应池和好氧硝化池的活性污泥的体积比为1:1。

本发明所达到的有益效果是：

一、本发明中，缺氧反硝化池中流出的反硝化液直接在沉淀池固液分离，因而自沉淀池回流至厌氧池中的活性污泥中无硝酸盐氮和亚硝酸盐氮存在，从而使得厌氧池始终能保持绝对的厌氧环境，促使回流污污泥中聚磷菌充分释放磷，为后续好氧生物除磷效果上升并稳定小于0.5mg/L打下坚实的基础；

二、本发明中，使用沸石做吸附剂，吸附容量大，而且沸石可以在好氧硝化池中再生，不会因沸石再生产生废液，沸石在A-A-O反应池中循环流动再利用，沸石流出量少，仅需少量补给，运行成本低廉；

三、本发明中，聚磷菌直接从沉淀池污泥中回流至厌氧池，然后进入缺氧硝化池，而无需通过好氧硝化池，从而使得聚磷菌在缺氧硝化池中的吸磷量增多，磷去除效果稳定。厌氧反应池在前，聚磷菌除磷碳源充足；在提高氮去除率的同时，不需再增加第二个缺氧反硝化池去除废水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，更无须添加碳源，减少了操作步骤，降低运行成本。

四、本发明结合离子吸附和生物再生处理，使得出水中总氮(包括氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮)得以高度去除，去除率在90％以上，总氮≤5mg/L，稳定满足太湖流域化工园区出水总氮优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准A标准的要求。

五、本发明提供的方法，干化后污泥含水量在30％以下，脱水效果明显，且对生产设备无特殊需求，易于工业化，规模化处理城市污水产生的污泥。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本现有技术的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一种污泥干化及污水处理的方法，其包括以下步骤：

S1、污泥干化：

S11、将湿污泥经计量后，送入湿污泥料仓储存；

S12、将湿污泥料仓中的污泥按污泥质量计添加110～120ppm的聚丙烯酰胺，按污泥绝干质量计添加30～35％的锯末，搅拌均匀，其中，所述的锯末的粒度为20～30目；

S13、将经过步骤S12处理后的物料静置后采用气动隔膜泵送入过滤机中作压榨处理得到泥饼，其中，送入的压力为0.4～0.5MPa；压榨处理的压力由零逐渐升至1.5MPa；压榨处理至不再有水流出结束；

S14、将经过步骤S13处理后的物料送入干燥器进行连续干化，所述干燥器的干燥介质为导热油，输入1000～1200度高温气体，高温气体的热量经热交换器把热量传递给导热油，导热油被循环加热至280～300度，最终将热量传递给湿污泥，使污泥干燥，水分从80％降低到25％～35％；

干燥后的颗粒和气体进入旋风分离器，在旋风分离器内固形物和气体因密度差别而被分离，污泥颗粒收集在底部，由旋转阀排出；冷却后的污泥颗粒经输送设备送入水泥窑分解炉中焚烧；

S2、污水处理：

S21、污泥干化系统产生的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进入原水提升井，污水经泵送至pH调节池，污水pH在线监测，采用反馈式自动控制，当pH呈现酸性时，碱罐内氢氧化钠溶液自动注入pH调节池，碱液和污水在调节池内经来自接触氧化池的空气鼓风混合进行中和反应，pH经过调节控制在7～7.5；

S22、经过pH调节后的污水进入水质调节池，在水质调节池内污水进行混合，水质调节池对后续污水处理水量进行调节，同时通过鼓风机向水质调节池内鼓风，对水质调节池内污水提前进行充氧；

S23、经过水质调节池调节水质与水量后的污水通过毛发过滤器进入浮油机，通过气浮脱油，脱油后污水进入换热器降温至35℃以下，再进入接触氧化池，在接触氧化池内进行连续好氧生化；

S24、接触氧化池内流出的污水从沉淀池底部进入沉淀池，经重力沉淀后的污水由顶部流出，再进入将含有氮磷的废水引入厌氧反应池中，同时进入厌氧反应池的还有来自沉淀池回流的泥浆，从沉淀池中回流的泥浆中的聚磷菌在厌氧环境下释磷，提升后续好氧除磷能力，同时沸石通过吸附作用除去一部分氨氮；

S25、厌氧反应池的出水进入缺氧反硝化池中，同时进入的还有来自好氧硝化池中的回流液，此时，含有聚磷菌和反硝化菌的活性污泥与沸石共存于缺氧反硝化池中，沸石吸附废水中的氨氮，然后活性污泥中的聚磷菌和反硝化菌以沸石为载体，利用硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，以及污水中的BOD、SS，进行生物脱氮和去除BOD；

S26、缺氧反硝化池的一部分出水进入沉淀池中，静置一段时间后，固液分离，排出上清液，下层的活性污泥一部分回流至厌氧反应池，一部分泵送至好氧硝化池，余下部分的污泥定时排出系统外，直接进行脱水处理；缺氧反硝化池的另一部分出水直接回流至好氧硝化池中；

S27、好氧硝化池中，硝化菌把氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，与沸石脱附，使得沸石再生；

S28、好氧硝化池的出水回流至缺氧反硝化池中，废水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在缺氧的条件下被反硝化菌还原为氮气，逸出到空气中，同时沸石继续吸附水中的氨氮实现除氨目的，聚磷菌吸收去除磷。

在本实施例中，在步骤S26中，缺氧反硝化池的一部分出水进入沉淀池之前，进行短时间曝气。

在本实施例中，在步骤S26中，缺氧反硝化池的一部分活性污泥泵送至好氧硝化池段时，进行短时间曝气。

在本实施例中，当步骤S26中缺氧反硝化池中的泥浆定时排出系统外时，在好氧硝化池或缺氧反硝化池中补加沸石，沸石的补充量为50～60mg/L。

在本实施例中，所述的沸石的粒径为45～55μm。

在本实施例中，所述步骤S26回流至厌氧反应池和好氧硝化池的活性污泥的体积比为1:1。

以太湖流域化工园区某企业进入市政纳污管网的废水为对象，进行本发明的方法进行实验验证，工艺流程如图1所示。本试验所用沸石来源于河南巩义市某给排水器材厂生产的粒径为50μm的粉末沸石经改性之后的沸石。

1、含氮磷的废水1流入厌氧反应池2中，同时进入厌氧反应池2的还有来自沉淀池4中的回流的一部分活性污泥9，活性污泥9中的聚磷菌在厌氧环境下释磷，提升后续好氧除磷能力；同时沸石通过吸附作用除去一部分氨氮。

2、自厌氧反应池2流出的出水进入缺氧反硝化池3，同时进入的还有来自好氧消化池5循环回流的消化液12。含有聚磷菌和反硝化菌的活性污泥与沸石共存于缺氧反硝化池3中，搅拌呈悬浮流动状态。一方面沸石吸附废水中的氨氮，然后活性污泥中的聚磷菌和反硝化菌以沸石为载体，增殖，去除废水中的部分氨氮及BOD。利用消化液12中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮以及厌氧反应池2中的BOD、SS等进行生物脱氮。

3、一部分来自缺氧反硝化池3的反消化液13回流至好氧硝化池5中，在好氧硝化池5中，吸附于沸石上的氨氮经硝化菌的作用从沸石上脱附从而使沸石得以生物再生；剩余的反硝化液7进入沉淀池4进行固液分离，得到SS、BOD、TP、硝态氮和氨氮均被高度去除的处理水8。

4、分离的一部分活性污泥9回流至厌氧反应池2中。残余的一部分活性污泥10被泵送至好氧硝化池5，剩余部分活性污泥作为剩余污泥11被排出进行脱水处理。还有，在缺氧反硝化池3和沉淀池4之间的管段进行短时间的曝气以便去除BOD和促进活性污泥中的聚磷菌吸收去除磷。

具体的实验条件和进水的水质情况见表1和表2所示，经本试验工艺流程处理开始2个月后，从沉淀池出水中的SS为5mg/L，BOD为6mg/L，NH3-N为0.6mg/L，NOx-N为0.8mg/L，TP为0.25mg/L以及TN为2.8mg/L，经计算总磷和总氮的去除率分别为96.6％和92.6％。废水处理效果明显优于传统的A/A/O脱氮除磷工艺见附图2所示，出水水质指标稳定优于GB18918-2002一级A标准，特别是总氮≤5mg/L。

表1进水水质情况

表2实验条件

本发明中，缺氧反硝化池中流出的反硝化液直接在沉淀池固液分离，因而自沉淀池回流至厌氧池中的活性污泥中无硝酸盐氮和亚硝酸盐氮存在，从而使得厌氧池始终能保持绝对的厌氧环境，促使回流污污泥中聚磷菌充分释放磷，为后续好氧生物除磷效果上升并稳定小于0.5mg/L打下坚实的基础；

本发明中，使用沸石做吸附剂，吸附容量大，而且沸石可以在好氧硝化池中再生，不会因沸石再生产生废液，沸石在A-A-O反应池中循环流动再利用，沸石流出量少，仅需少量补给，运行成本低廉；

本发明中，聚磷菌直接从沉淀池污泥中回流至厌氧池，然后进入缺氧硝化池，而无需通过好氧硝化池，从而使得聚磷菌在缺氧硝化池中的吸磷量增多，磷去除效果稳定。厌氧反应池在前，聚磷菌除磷碳源充足；在提高氮去除率的同时，不需再增加第二个缺氧反硝化池去除废水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，更无须添加碳源，减少了操作步骤，降低运行成本。

本发明结合离子吸附和生物再生处理，使得出水中总氮(包括氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮)得以高度去除，去除率在90％以上，总氮≤5mg/L，稳定满足太湖流域化工园区出水总氮优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准A标准的要求。

本发明提供的方法，干化后污泥含水量在30％以下，脱水效果明显，且对生产设备无特殊需求，易于工业化，规模化处理城市污水产生的污泥。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种污泥干化及污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、污泥干化：

S11、将湿污泥经计量后，送入湿污泥料仓储存；

S12、将湿污泥料仓中的污泥按污泥质量计添加110～120ppm的聚丙烯酰胺，按污泥绝干质量计添加30～35％的锯末，搅拌均匀，其中，所述的锯末的粒度为20～30目；

S13、将经过步骤S12处理后的物料静置后采用气动隔膜泵送入过滤机中作压榨处理得到泥饼，其中，送入的压力为0.4～0.5MPa；压榨处理的压力由零逐渐升至1.5MPa；压榨处理至不再有水流出结束；

S14、将经过步骤S13处理后的物料送入干燥器进行连续干化，所述干燥器的干燥介质为导热油，输入1000～1200度高温气体，高温气体的热量经热交换器把热量传递给导热油，导热油被循环加热至280～300度，最终将热量传递给湿污泥，使污泥干燥，水分从80％降低到25％～35％；

干燥后的颗粒和气体进入旋风分离器，在旋风分离器内固形物和气体因密度差别而被分离，污泥颗粒收集在底部，由旋转阀排出；冷却后的污泥颗粒经输送设备送入水泥窑分解炉中焚烧；

S2、污水处理：

S21、污泥干化系统产生的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进入原水提升井，污水经泵送至pH调节池，污水pH在线监测，采用反馈式自动控制，当pH呈现酸性时，碱罐内氢氧化钠溶液自动注入pH调节池，碱液和污水在调节池内经来自接触氧化池的空气鼓风混合进行中和反应，pH经过调节控制在7～7.5；

S22、经过pH调节后的污水进入水质调节池，在水质调节池内污水进行混合，水质调节池对后续污水处理水量进行调节，同时通过鼓风机向水质调节池内鼓风，对水质调节池内污水提前进行充氧；

S23、经过水质调节池调节水质与水量后的污水通过毛发过滤器进入浮油机，通过气浮脱油，脱油后污水进入换热器降温至35℃以下，再进入接触氧化池，在接触氧化池内进行连续好氧生化；

S24、接触氧化池内流出的污水从沉淀池底部进入沉淀池，经重力沉淀后的污水由顶部流出，再进入将含有氮磷的废水引入厌氧反应池中，同时进入厌氧反应池的还有来自沉淀池回流的泥浆，从沉淀池中回流的泥浆中的聚磷菌在厌氧环境下释磷，提升后续好氧除磷能力，同时沸石通过吸附作用除去一部分氨氮；

S25、厌氧反应池的出水进入缺氧反硝化池中，同时进入的还有来自好氧硝化池中的回流液，此时，含有聚磷菌和反硝化菌的活性污泥与沸石共存于缺氧反硝化池中，沸石吸附废水中的氨氮，然后活性污泥中的聚磷菌和反硝化菌以沸石为载体，利用硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，以及污水中的BOD、SS，进行生物脱氮和去除BOD；

S26、缺氧反硝化池的一部分出水进入沉淀池中，静置一段时间后，固液分离，排出上清液，下层的活性污泥一部分回流至厌氧反应池，一部分泵送至好氧硝化池，余下部分的污泥定时排出系统外，直接进行脱水处理；缺氧反硝化池的另一部分出水直接回流至好氧硝化池中；

S27、好氧硝化池中，硝化菌把氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，与沸石脱附，使得沸石再生；

S28、好氧硝化池的出水回流至缺氧反硝化池中，废水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在缺氧的条件下被反硝化菌还原为氮气，逸出到空气中，同时沸石继续吸附水中的氨氮实现除氨目的，聚磷菌吸收去除磷。

2.根据权利要求1所述的一种污泥干化及污水处理的方法，其特征在于，在步骤S26中，缺氧反硝化池的一部分出水进入沉淀池之前，进行短时间曝气。

3.如权利要求1所述的一种污泥干化及污水处理的方法，其特征在于，在步骤S26中，缺氧反硝化池的一部分活性污泥泵送至好氧硝化池段时，进行短时间曝气。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种污泥干化及污水处理的方法，其特征在于，当步骤S26中缺氧反硝化池中的泥浆定时排出系统外时，在好氧硝化池或缺氧反硝化池中补加沸石，沸石的补充量为50～60mg/L。

5.如权利要求1-3任一项所述的一种污泥干化及污水处理的方法，其特征在于，所述的沸石的粒径为45～55μm。

6.如权利要求1-3任一项所述的一种污泥干化及污水处理的方法，其特征在于，所述步骤S26回流至厌氧反应池和好氧硝化池的活性污泥的体积比为1:1。