CN105461182A - 一种生物污泥减量化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物污泥减量化方法。所述方法对污泥曝气后进行细胞破壁，再联合厌氧发酵、真空预压及冷冻干燥等操作，最终使生物污泥减量化。曝气可以使污泥性状改变，使后续的破壁变得容易，成本降低。真空预压和冷冻干燥相互促进，共同提高污泥干化的效果。
Description
技术领域
本发明涉及固体废物处理技术领域，具体涉及一种生物污泥减量化方法。
背景技术
在各种产业过程和生活活动中排出大量的废水，应用比较普遍的是微生物处理，而微生物处理过程中产生大量污泥，污泥的处理处置费用高，大大地增加了废水处理的成本。另外在污泥处理处置过程中，也会产生新的环境问题。常用的污泥处理方法包括卫生填埋、焚烧、土地利用和资源化利用。但是剩余污泥中水分含量高，在利用上述方法处理之前要在污水处理厂对其进行脱水处理。传统的污泥脱水处理流程包括在污泥中加入絮凝剂使泥水分离、用板框压滤机使污泥脱水等。一般情况下，经板框压滤机处理后，污泥的含水率为80％左右，上述含水率不能满足污泥后续处理的要求，为了使污泥得到有效处理和资源化利用，必须对污泥进行干化处理。
污泥干化处理原理是直接或间接向污泥提供蒸发水分热量，通过空气流动带走污泥中的水分。近年来，污泥干化处理方法受到了众多学者的重视，干化不仅可以使污泥的体积减小，而且可以消减污泥的臭味及灭杀污泥中的致病菌。干化后的污泥可以用来制砖、做燃料和覆盖土。目前，污泥干化技术大都是热干化技术。
CN1762863A公布了一种污泥干化、资源化工艺，该方法集微波技术、好氧发酵技术和热泵干燥技术于一体，可以有效的对污泥进行干化处理，但是该技术具有污泥干化成本过高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的一系列问题，提出一种生物污泥减量化方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种生物污泥减量化方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥曝气处理后进行细胞破壁；
(2)破壁后的污泥经生物水解后再进行厌氧发酵；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
本发明所述的破壁前的污泥曝气是指在废水处理过程完成后经过沉淀，污泥与上清液分离后形成的剩余污泥进行的曝气处理。污泥在破壁过程中会有生物难降解物进入水中，为强化难降解物的分解，将破壁后的污泥经生物水解后再进行厌氧发酵。
步骤(1)所述曝气处理的时间是10～250min，例如可选择10.1～248.6min，16～230min，25～214.5min，38～200min，50～186.5min，75～150min，89～130min，96～114.5min，100～108.4min等，优选50～150min。
在步骤(1)所述的曝气处理前或曝气处理后进行浓缩。其目的是为了降低污泥的破壁成本，减小体积。
步骤(1)所述的细胞破壁是向污泥中加入表面活性剂，调节pH为9～13后进行超声处理。在加碱之前投加表面活性剂，由于表面活性剂具有亲水亲油基团，在污泥絮体表面呈定向排列，从而使水分在絮体表面布满，增大了碱与污泥絮体的接触面积，同时表面活性剂具有乳化和增溶的作用，使污泥表面絮体中的固体有机物溶解于液相中，溶胞效果明显高于单独碱作用下。另外，与超声波耦合，可以进一步提高效果。
所述表面活性剂为阴离子型、阳离子型、两型表面活性剂或非离子型表面活性剂，优选为吐温类表面活性剂。
所述超声处理的温度为20～120℃，例如可选择20.3～118.5℃，28～110℃，35～102℃，50～90℃，56～82.3℃，70～80℃，73.2℃等，优选50～100℃。
所述超声处理的时间为10～50min，例如可选择10.02～48.9min，14～45min，18.5～42.1min，22～40min，28.6～37min，30～34.6min，32min等，优选35min。
步骤(2)所述厌氧发酵温度为30～38℃，例如可选择30.2～37.9℃，32～36.5℃，33.4～35℃等，进一步优选30～35℃，最优选33℃。
厌氧发酵的停留时间为至少8d，例如可选择8.2d，11d，14.5d，18d等，进一步优选15～20d。
步骤(3)所述的混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物。
优选地，两者质量比为1:1～3:1，例如可选择1.02:1～2.89:1，1.3:1～2.6:1，1.55～2.43:1，1.74:1～2.2:1，1.9:1～2.1:1，2.03:1等，进一步优选1.2:1～2.3:1。
步骤(5)所述的冷凝剂为CaCl2溶液。
具体地，一种生物污泥减量化方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥进行曝气处理10～250min后，向污泥中加入表面活性剂，调节pH为9～13后进行超声处理；所述超声处理的温度为20～120℃，时间为10～50min；
(2)破壁后的污泥经生物水解后在30～38℃下进行厌氧发酵至少8d；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；所述混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物，两者质量比为1:1～3:1；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在污泥细胞破壁前，在缺乏营养物的条件下进行曝气，少量的曝气可以使污泥性状改变，使后续的破壁变得容易，成本降低。曝气前或曝气后对污泥进行浓缩，使参与破壁的污泥体积缩小。
厌氧发酵后真空预压可以抽取污泥中的自由水，从而可以降低冷冻干燥所需的能量；而冷冻干燥不仅可以使污泥中的结合水变成自由水，还可以使污泥中形成空隙。真空预压和冷冻干燥相互促进，共同提高污泥干化的效果。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种生物污泥减量化方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥进行曝气处理10min后，向污泥中加入表面活性剂，调节pH为13后进行超声处理；所述超声处理的温度为120℃，时间为10min；
(2)破壁后的污泥经生物水解后在38℃下进行厌氧发酵8d；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；所述混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物，两者质量比为3:1；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
实施例2
一种生物污泥减量化方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥进行曝气处理250min后，向污泥中加入表面活性剂，调节pH为9后进行超声处理；所述超声处理的温度为20℃，时间为50min；
(2)破壁后的污泥经生物水解后在38℃下进行厌氧发酵12d；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；所述混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物，两者质量比为1:1；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
实施例3
一种生物污泥减量化方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥进行曝气处理50min后，向污泥中加入表面活性剂，调节pH为10后进行超声处理；所述超声处理的温度为50℃，时间为30min；
(2)破壁后的污泥经生物水解后在35℃下进行厌氧发酵15d；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；所述混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物，两者质量比为1.2:1；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
实施例4
一种生物污泥减量化方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥进行曝气处理150min后，向污泥中加入表面活性剂，调节pH为12后进行超声处理；所述超声处理的温度为100℃，时间为35min；
(2)破壁后的污泥经生物水解后在33℃下进行厌氧发酵20d；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；所述混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物，两者质量比为2.3:1；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的减量化方法，但本发明并不局限于上述操作步骤，即不意味着本发明必须依赖上述操作步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (8)
1.一种生物污泥减量化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥曝气处理后进行细胞破壁；
(2)破壁后的污泥经生物水解后再进行厌氧发酵；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述曝气处理的时间是10～250min，优选50～150min；
优选地，所述的曝气处理前或曝气处理后进行浓缩。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的细胞破壁是向污泥中加入表面活性剂，调节pH为9～13后进行超声处理。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声处理的温度为20～120℃，优选50～100℃；
优选地，所述超声处理的时间为10～50min，优选35min。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述厌氧发酵温度为30～38℃，进一步优选30～35℃，最优选33℃；
优选地，厌氧发酵的停留时间为至少8d，进一步优选15～20d。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物；
优选地，两者质量比为1:1～3:1，进一步优选1.2:1～2.3:1。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述的冷凝剂为CaCl2溶液。
8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将生物污泥进行曝气处理10～250min后，向污泥中加入表面活性剂，调节pH为9～13后进行超声处理；所述超声处理的温度为20～120℃，时间为10～50min；
(2)破壁后的污泥经生物水解后在30～38℃下进行厌氧发酵至少8d；
(3)将厌氧发酵后的污泥剩余液输入干化池，利用混凝剂加速泥水分离，使泥浆进行初步浓缩；所述混凝剂为硫酸铁和聚合硫酸铝铁的混合物，两者质量比为1:1～3:1；
(4)对初步浓缩的泥浆抽真空至污泥整体含水率达80％左右；
(5)用冷凝剂对抽真空后的污泥进行制冷处理；
(6)对污泥进行解冻；
(7)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
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|---|---|---|---|---|
| CN108101329A (zh) * | 2016-11-25 | 2018-06-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种剩余污泥厌氧干化处理工艺 |
| CN108726821A (zh) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 湖南大学 | 一种重金属污泥无害化处理系统及方法 |
| CN109912151A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种破壁厌氧干化处理剩余活性污泥的方法 |
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| CN109912151B (zh) * | 2017-12-13 | 2021-11-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种破壁厌氧干化处理剩余活性污泥的方法 |
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