CN105417915B - 一种生物与化学耦合污泥调理方法 - Google Patents

一种生物与化学耦合污泥调理方法 Download PDF

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Abstract

一种生物与化学耦合污泥调理方法，它属于环境工程技术领域。本发明要解决现有城市污泥的处理工艺存在低温条件下污泥深度脱水效果差、成本高和周期长的问题。方法：处理物料、回流污泥与药剂A混合液在接触区混合后在反应区进行反应；一部分混合污泥回流至接触区，另一部分混合污泥下一个反应区与药剂B混合液混合并进行生化反应。本发明采用两点投药，投药量少，成本低；本发明生物反应效率较高，缩短生物淋滤所需的生物酸化反应周期25％以上，提高了低温环境条件下污泥脱水效果，在温度低于10摄氏度条件下污泥深度脱水后含水率仍低于60％，污泥调理时间小于36h。本发明污泥调理方法有利于脱水污泥的后续资源化利用，及压滤酸液的处理。

Description

一种生物与化学耦合污泥调理方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种生物与化学耦合污泥调理方法。
背景技术
城市污泥主要是污水处理厂二级生化处理后排出的剩余污泥或与一沉池混合而成的混合污泥，有机质含量高，亲水性强，导致脱水污泥含水率较高，一般高达80％-85％，进行深度脱水需大量投加氯化铁、氧化钙等药剂不仅价格高，增加固废质量，而且严重影响有机固体废弃物的后续资源化利用；我国北方冬季污水厂污泥温度多在15摄氏度以下，采用完全混合式生物淋滤工艺进行污泥调理，存在生物处理周期时间较长，鼓风能耗高，低温条件下脱水效果差，生物沥浸营养剂投加量大而利用率低，脱水后污泥pH值低，还会造成土壤反酸，资源化利用困难。
发明内容
本发明的目的是解决现有城市污泥的处理工艺存在低温条件下污泥深度脱水效果差、成本高和周期长的问题，而提供一种生物与化学耦合污泥调理方法。
一种生物与化学耦合污泥调理方法，按以下步骤进行：
一、待处理物经进料管进入接触区，第五反应区内的混合污泥经污泥回流泵和污泥回流管进入接触区，同时药剂A搅拌池内的药剂A混合液通过药剂A加药管进入接触区，待处理物料、回流污泥与药剂A混合液在接触区内在空气搅拌作用下形成混合污泥，混合污泥从隔板底部进入第二反应区，然后依次绕过折流板进入第三反应区、第四反应区和第五反应区；
二、在鼓风机和管式曝气器或盘式曝气器的鼓风供氧作用下，混合污泥中微生物依次在第二反应区、第三反应区、第四反应区、第五反应区内进行生化反应；
三、第五反应区内一部分混合污泥经污泥回流泵和污泥回流管回流至接触区，另一部分混合污泥绕过折流板进入第六反应区，同时药剂B搅拌池内的药剂B混合液通过药剂B加药管进入第六反应区，药剂B混合液与混合污泥在第六反应区内进行生化反应，即完成生物与化学耦合污泥调理。
本发明的优点：
1、传统生物淋滤只在反应器启动端一点投药，在低温条件下污泥脱水效果较差。而本发明采用两点投药，不仅在接触区投加药剂A，为微生物菌群的生物酸化过程提高能源物质，而且在第六反应区投加药剂B，可显著提高低温环境条件下污泥脱水效果。
2、传统生物淋滤不仅投药量大，生物反应周期长，而且脱水后污泥pH值低于2.5，脱水污泥资源化利用困难，中和压滤酸液需要碱量较高。本发明采用生物与化学耦合的污泥调理方法，生物调理将混合污泥的pH值降至4.0～5.0、升高了混合污泥的Zeta电位，然后进行化学调理，酸性和高Zeta条件可使药剂B得到改性，显著提升了药剂B的助凝和吸附效能力、提高了化学调理后污泥的脱水效果，并减少了药剂B投药量。另外，因为没有使脱水污泥的pH值降到4.0以下，与传统生物淋滤方式相比，生物与化学耦合污泥调理方法更有利于脱水污泥的后续资源化利用，以及压滤酸液的处理。
3、生物与化学耦合污泥调理方法不需要生物淋滤工艺极低pH值条件，与传统生物淋滤方法相比不仅节省生物淋滤药剂的投加量，而且缩短生物淋滤所需的生物酸化反应周期25％以上。本发明的投药量少，尽管两点投药，但由于发挥生物调理和化学调理的协同作用，所以药量总和要小于生物沥浸一点投药的投加量50％以上，因此显著降低成本，而且不会造成脱水污泥中剩余硫单质和硫代硫酸盐引起的土壤反酸现象。
4、本发明设置污泥回流，实现了微生物接种；单独设计了用于待处理物、回流污泥与药剂A接触混合的接触区，提高了回流污泥中微生物与药剂A的接触效率。
5、本发明反应器中设置折流板，不仅有效防止短流现象，而且实现微生物分级，使各类微生物在最佳pH值范围内发挥最大效能。由于生物反应效率较高，可以明显缩短生物调制周期。
6、由于水溶性有机质对自养型微生物具有一定的抑制作用，因此本发明中采用折流板实现推流式好氧反应，使大部分水溶性有机碳在第二反应区和第三反应区中得到降解，从而减少了水溶性有机碳对第四反应区和第五反应区中自养性微生物的抑制作用。
7、本发明的反应装置中设计梯级供氧。因为药剂A含量在混合污泥中逐渐降低，微生物比耗氧速率减少，所以梯级分布曝气供氧量不仅节能，而且减少第四反应区、第五反应区和第六反应区供氧量，有助于污泥絮体的团聚，从而提高深度污泥脱水效果。
8、本发明中生物与化学耦合污泥调理方法有效的克服低温条件下生物淋滤工艺污泥脱水效果差和反应周期长的问题，在温度低于10摄氏度条件下污泥深度脱水后含水率仍低于60％，污泥调理时间小于36h。
附图说明
图1为本发明中生物与化学耦合污泥调理方法的原理示意图，其中1表示接触区、2表示第二反应区、3表示第三反应区、4表示第四反应区、5表示第五反应区、6表示第六反应区、7表示药剂B搅拌池、8表示药剂A搅拌池、9表示鼓风机、10表示污泥加压泵、11表示板框压滤机、12表示污泥回流泵、13表示进料管、14表示药剂A加药管、15表示药剂B加药管、16表示污泥回流管、17表示重金属回收池进水阀、18表示管式曝气器或曝气盘、19表示折流板、20表示脱水污泥、21表示重金属回收池、22表示酸液回流泵、23表示酸液回流阀1、24表示酸液回流阀2、25表示酸液排水阀。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式生物与化学耦合污泥调理方法，按以下步骤进行：
一、待处理物经进料管13进入接触区1，第五反应区5内的混合污泥经污泥回流泵12和污泥回流管16进入接触区1，同时药剂A搅拌池8内的药剂A混合液通过药剂A加药管14进入接触区1，待处理物料、回流污泥与药剂A混合液在接触区1内在空气搅拌作用下形成混合污泥，混合污泥从隔板底部进入第二反应区2，然后依次绕过折流板19进入第三反应区3、第四反应区4和第五反应区5；
二、在鼓风机9和管式曝气器或盘式曝气器18的鼓风供氧作用下，混合污泥中微生物依次在第二反应区2、第三反应区3、第四反应区4、第五反应区5内进行生化反应；
三、第五反应区5内一部分混合污泥经污泥回流泵12和污泥回流管16回流至接触区1，另一部分混合污泥绕过折流板19进入第六反应区6，同时药剂B搅拌池7内的药剂B混合液通过药剂B加药管15进入第六反应区6，药剂B混合液与混合污泥在第六反应区6内进行生化反应，即完成生物与化学耦合污泥调理。
本实施方式中药剂A中硫单质在混合污泥中微生物的作用下被氧化生成硫酸，混合污泥pH值和比阻值逐渐降低、Zeta点位逐渐升高。药剂B混合液与混合污泥在第六反应区6内进行反应后，混合污泥比阻进一步降低、脱水性明显改善。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一药剂A：每kg由50-300g纳米硫磺粉、200-400g硫酸亚铁、100-200g氯化铁、100-1000mg维生素A、1-5g氯化锌，5-50g磷酸二氢钾、50-150g热改性硅藻土、5-50g葡萄糖、5-50g动物胶和2-50g表面活性剂组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中热改性硅藻土是硅藻土在200℃-500℃下加热1-5h。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是，所述表面活性剂为硬脂酸、季铵盐、聚山梨酯中的一种或几种的任意组合。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一药剂A混合液的浓度为5-200g/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中回流污泥与药剂A混合液按体积比500:(0.1～10)进行混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中待处理物为污水厂污泥、工业污泥、养殖场畜禽粪便、垃圾焚烧飞灰、受重金属污染的土壤或淤泥。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三药剂B:每kg10-150g叔铵型阳离子改性淀粉或季铵型阳离子改性淀粉、3-20g PAM、50-200g凹凸棒土、50-150g浮石粉、5-50g沸石粉、50-480g热改性硅藻土、2-10g烷基苯磺酸钠、1-10g硅酸钠和2-20g分散剂组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或几种的任意组合。其它步骤及参数与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三药剂B混合液的浓度为5-200g/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三药剂B混合液与混合污泥按体积比(0.05-5):500进行混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述反应区的数量≥2个。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，从第二反应区2至第六反应区6总的污泥调理时间为12-36h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，第六反应区内进行生化反应后，混合污泥在污泥加压泵10作用下进入板框压滤机11进行机械脱水；混合污泥压滤酸液在酸液回流泵22作用下，一部分通过酸液回流阀23和24进入药剂A搅拌池8和药剂B搅拌池7；另一部分混合污泥压滤酸液进入重金属回收池21加碱回收重金属，或通过酸液排水阀25排入污水处理装置进行处理；脱水后泥饼20外运或进行其它稳定化处理。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十一不同的是，加碱是添加氧化钙或氢氧化钙，直至重金属回收池21内混合液pH升到10。其它步骤及参数与具体实施方式十一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例
结合图1，生物与化学耦合污泥调理方法，按以下步骤进行：
一、待处理物经进料管13进入接触区1，第五反应区5内的混合污泥经污泥回流泵12和污泥回流管16进入接触区1，同时药剂A搅拌池8内的药剂A混合液通过药剂A加药管14进入接触区1，待处理物料、回流污泥与药剂A混合液在接触区1内在空气搅拌作用下形成混合污泥，混合污泥从隔板底部进入第二反应区2，然后依次绕过折流板19进入第三反应区3、第四反应区4和第五反应区5；
二、在鼓风机9和管式曝气器或盘式曝气器18的鼓风供氧作用下，混合污泥中微生物依次在第二反应区2、第三反应区3、第四反应区4、第五反应区5内进行生化反应；
三、第五反应区5内一部分混合污泥经污泥回流泵12和污泥回流管16回流至接触区1，另一部分混合污泥绕过折流板19进入第六反应区6，同时药剂B搅拌池7内的药剂B混合液通过药剂B加药管15进入第六反应区6，药剂B混合液与混合污泥在第六反应区6内进行生化反应，即完成生物与化学耦合污泥调理。
本实施例步骤一药剂A：每kg由50-300g纳米硫磺粉、200-400g硫酸亚铁、100-200g氯化铁、100-1000mg维生素A、1-5g氯化锌，5-50g磷酸二氢钾、50-150g热改性硅藻土、5-50g葡萄糖、5-50g动物胶和2-50g聚山梨酯组成；药剂A混合液的浓度为100g/L；回流污泥与药剂A混合液按体积比100:1进行混合。
本实施例步骤三药剂B：每kg10-150g叔铵型阳离子改性淀粉或季铵型阳离子改性淀粉、3-20g PAM、50-200g凹凸棒土、50-150g浮石粉、5-50g沸石粉、50-480g热改性硅藻土、2-10g烷基苯磺酸钠、1-10g硅酸钠和2-20g三聚磷酸钠组成；药剂B的浓度为110g/L；药剂B混合液与混合污泥按体积比0.5:100进行混合。
本实施例步骤一中待处理物为哈尔滨市政污水处理厂的污泥。
本实施例采用生物与化学耦合的污泥调理方法，生物调理将混合污泥的pH值降至4.0～5.0、升高了混合污泥的Zeta电位，然后进行化学调理，酸性和高Zeta条件可使药剂B得到改性，显著提升了药剂B的助凝和吸附效能力、提高了化学调理后污泥的脱水效果，并减少了药剂B投药量。另外，因为没有使脱水污泥的pH值降到4.0以下，与传统生物淋滤方式相比，生物与化学耦合污泥调理方法更有利于脱水污泥的后续资源化利用，以及压滤酸液的处理。
本实施例中药剂A含量在混合污泥中逐渐降低，微生物比耗氧速率减少，所以梯级分布曝气供氧量不仅节能，而且减少第四反应区、第五反应区和第六反应区供氧量，有助于污泥絮体的团聚，从而提高深度污泥脱水效果。
本实施例中污泥脱水效果好，低温条件下污泥脱水后含水率低于55％。

Claims (3)

1.一种生物与化学耦合污泥调理方法，其特征在于它按以下步骤进行：
一、待处理物经进料管(13)进入接触区(1)，第五反应区(5)内的混合污泥经污泥回流泵(12)和污泥回流管(16)进入接触区(1)，同时药剂A搅拌池(8)内的药剂A混合液通过药剂A加药管(14)进入接触区(1)，待处理物料、回流污泥与药剂A混合液在接触区(1)内在空气搅拌作用下形成混合污泥，混合污泥从隔板底部进入第二反应区(2)，然后依次绕过折流板(19)进入第三反应区(3)、第四反应区(4)和第五反应区(5)；
二、在鼓风机(9)和管式曝气器或盘式曝气器(18)的鼓风供氧作用下，混合污泥中微生物依次在第二反应区(2)、第三反应区(3)、第四反应区(4)、第五反应区(5)内进行生化反应；
三、第五反应区(5)内一部分混合污泥经污泥回流泵(12)和污泥回流管(16)回流至接触区(1)，另一部分混合污泥绕过折流板(19)进入第六反应区(6)，同时药剂B搅拌池(7)内的药剂B混合液通过药剂B加药管(15)进入第六反应区(6)，药剂B混合液与混合污泥在第六反应区(6)内进行生化反应，即完成生物与化学耦合污泥调理；
其中，步骤一药剂A：每kg由50-300g纳米硫磺粉、200-400g硫酸亚铁、100-200g氯化铁、100-1000mg维生素A、1-5g氯化锌，5-50g磷酸二氢钾、50-150g热改性硅藻土、5-50g葡萄糖、5-50g动物胶和2-50g表面活性剂组成；药剂A混合液的浓度为100g/L；回流污泥与药剂A混合液按体积比100:1进行混合；
步骤三药剂B：每kg由10-150g叔铵型阳离子改性淀粉或季铵型阳离子改性淀粉、3-20gPAM、50-200g凹凸棒土、50-150g浮石粉、5-50g沸石粉、50-480g热改性硅藻土、2-10g烷基苯磺酸钠、1-10g硅酸钠和2-20g三聚磷酸钠组成；药剂B的浓度为110g/L；药剂B混合液与混合污泥按体积比0.5:100进行混合。
2.根据权利要求1所述的一种生物与化学耦合污泥调理方法，其特征在于所述表面活性剂为硬脂酸、季铵盐、聚山梨酯中的一种或几种的任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种生物与化学耦合污泥调理方法，其特征在于从第二反应区(2)至第六反应区(6)总的污泥调理时间为12-36h。
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