CN105585231A

CN105585231A - 一种利用超声和碱处理的污泥减量方法

Info

Publication number: CN105585231A
Application number: CN201410612212.5A
Authority: CN
Inventors: 邱松; 李昕阳; 魏令勇; 卢姝
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2016-05-18

Abstract

本发明公开一种利用超声和碱处理的污泥减量方法，采用“超声预处理+碱处理+污泥曝气消解”工艺处理剩余污泥，通过超声波预处理破碎剩余污泥颗粒，提高剩余污泥的比表面积，增大剩余污泥与后续碱处理的反应效率，利用污泥曝气进行剩余污泥的隐性生长，缩短了剩余污泥的处理时间，实现剩余污泥的减量的同时实现废水的达标排放，具有明显的经济和社会效益。属于污水处理领域。

Description

一种利用超声和碱处理的污泥减量方法

技术领域

本发明涉及一种工业污泥处理技术，具体地涉及一种利用“超声波预处理+碱处理+污泥曝气消解”的工艺处理工业剩余污泥的方法。属于污水处理领域。

背景技术

活性污泥法是世界上应用最广泛的污水生物处理技术，我国城市生活污水处理厂中，目前80％的污水处理厂都在采用活性污泥法。剩余污泥是污水处理厂运行过程中产生的一种副产物，是一种重要的有机废弃物，极容易对环境产生二次污染。资料显示，到2010年年底，我国城镇污水处理量将达343亿立方米，我国污水处理率达到70％，届时将相应的产生2200多万吨的污泥，且年增长率大于10％。

目前常见的污泥减量工艺包括污泥质量减量和污泥体积减量，污泥体积减量工艺主要包括浓缩、压滤以及脱水等，主要是去除污泥中的水分，实现污泥体积的减量，但脱水后的污泥含水率依然比较高(80％)，同时在填埋以及再利用的过程中容易产生二次污染。

污泥的质量减量方法包括强化隐性生长、解偶联代谢、微型生物捕食等。其中酸碱预处理是一种常见的生化工艺，广泛运用于剩余污泥的预处理中，酸碱预处理可以胁迫污泥中的细菌微生物，破裂细胞，达到融胞析出内源性物质的作用，提高剩余污泥的再次生化降解性，并且通过回流隐性生长，达到污泥减量化的目的。

超声波是一种频率范围在20kHz～10MHz之间的纵波，当超声波辐射液体时，产生一系列空化作用和声化学作用，可以降低污泥的粒径，增加污泥的比表面积，同时还能促进污泥的融胞作用。

申请号201310072194的专利申请《一种回流污泥碱处理-酸化的源头污泥减量工艺》中介绍了一种利用碱处理进行污泥减量的工艺。该工艺在传统A₂O污水处理工艺的污泥回流段增加碱处理-酸化过程，结合污泥碱处理与厌氧技术，通过碱处理、厌氧酸化的作用降低污水生物处理过程中剩余污泥的产量，该工艺具有操作方便、能耗低、污泥处理效果显著的优势，污泥减量20％～90％。

《“酸-碱预处理促进剩余污泥厌氧消化的研究”(环境科学，袁光环、周兴求、伍健东，2014,6(33),1918-1922)》利用投加酸碱对污泥进行预处理，提高剩余污泥的厌氧消化速率，污泥减量效果明显，并且酸碱联合处理的方式比酸碱单独处理更有利于污泥厌氧消化和污泥减量。

利用酸碱预处理污泥，并通过污泥回流进行隐性生长的污泥减量方法由于其工艺简单、易于在原有设备上改造，因此受到广泛的关注，但是由于酸碱处理污泥时，反应效率较慢，污泥停留时间比较长，又在一定程度上限制了其在工业上的进一步应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺点，本发明公开了一种利用超声和碱处理的污泥减量方法，旨在利用超声波预处理污泥，提高后续污泥酸碱处理时的反应效率，通过“超声预处理+碱处理+污泥曝气消解”工艺处理剩余污泥，提供一种工艺简单、运行费用低的剩余污泥减量处理工艺，实现剩余污泥的减量化。

本发明的技术方案如下：

一种利用超声和碱处理的污泥减量方法，包括如下步骤：

步骤1)超声预处理：用超声预处理剩余污泥，超声强度0.1～0.9W/mL，超声处理时间5～40min；

步骤2)碱处理：上述预处理后的剩余污泥进入碱处理反应池，加入碱液，调节pH在9～11之间，100rpm磁力搅拌下，反应时间2～10h；

步骤3)中和：碱处理后的剩余污泥中加入酸液，调节pH至6～8之间；

步骤4)污泥曝气消解：中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，维持氧含量在3～5mg/L，曝气反应时间10～40h。

在上述技术方案的基础上，剩余污泥的MLSS为8000mg/L～10000mg/L，所含污水COD为300～500mg/L，pH为6～7；

在上述技术方案的基础上，步骤1)中，超声强度优选0.3～0.7W/mL，剩余污泥在超声中的处理时间优选10～30min；

在上述技术方案的基础上，步骤2)中，剩余污泥中加入的碱液为KOH或NaOH，剩余污泥在碱处理池中的停留反应时间优选4～8h；

在上述技术方案的基础上，步骤3)中，碱处理后的剩余污泥中和时加入的酸为盐酸或者硫酸。

在上述技术方案的基础上，步骤4)中，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥混合曝气反应时间优选20～30h。

经过本方法处理后的剩余污泥减量达到50％～70％，曝气后的出水COD小于80mg/L，达到国家工业污水排放标准。

本发明的有益技术效果在于：

1)通过超声波预处理剩余污泥，通过超声波的空化作用和声化学作用，增强剩余污泥的融胞作用，同时降低剩余污泥颗粒的粒径，提高剩余污泥的比表面积，增加碱处理时的反应效率。

2)碱处理污泥，通过碱的胁迫作用，与剩余污泥充分反应，进一步促进剩余污泥的融胞作用，增加细胞内源物质的析出。

3)超声-碱处理后的剩余污泥与未处理的生污泥混合，充分曝气进行隐性生长，进一步消耗剩余污泥，分解析出的细胞内源物质，在剩余污泥减量化的同时，达到排水水质达标的目标。

本发明方法的优点在于通过超声波预处理破碎剩余污泥颗粒，提高剩余污泥的比表面积，增大剩余污泥与后续碱处理的反应效率，利用污泥曝气进行剩余污泥的隐性生长，实现剩余污泥的减量的同时实现废水的达标排放。

本发明所产生的经济效益在于提高了碱处理剩余污泥的破碎裂解效率，缩短了剩余污泥的处理时间，通过回流裂解的剩余污泥进行隐性生长，实现剩余污泥的源头减量，具有明显的经济和社会效益。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例，对发明作进一步的说明。

本发明所述的工业剩余污泥的特点如下表所示：

与专利“城镇污水污泥的减量化、资源化方法”(申请号200710064166.X)相比，本发明通过超声波预处理破碎剩余污泥颗粒，提高剩余污泥的比表面积，增大剩余污泥与后续碱处理的反应效率，提高剩余污泥的裂解效果，利用污泥曝气进行剩余污泥的隐性生长，实现剩余污泥的减量和废水的达标排放。

本发明主要通过：“超声波预处理+碱处理+中和+污泥曝气消解”的工艺处理工业剩余污泥，经过本方法处理后的剩余污泥减量达到50％～70％，曝气后的出水COD小于80mg/L，达到国家工业污水排放标准。

具体实施例如下：

实施例1

某企业的剩余污泥，MLSS为8000mg/L，所含污水COD为500mg/L，pH为6，处理步骤如下：

步骤1：超声预处理，用超声预处理剩余污泥，超声强度0.3W/mL，超声时间30min；

步骤2：碱处理，上述预处理后的剩余污泥进入碱处理反应池，加入KOH碱液，调节pH为11，100rpm磁力搅拌下反应4h；

步骤3：中和，碱处理后的剩余污泥中加入盐酸，调节pH为6；

步骤4：污泥曝气消解，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，氧含量为5mg/L，反应20h。

经过上述处理后，剩余污泥减量为70％，出水COD为65mg/L，符合排放标准。

实施例2

某企业的剩余污泥，MLSS为10000mg/L，所含污水COD为300mg/L，pH为7，处理步骤如下：

步骤1：超声预处理，用超声预处理剩余污泥，超声强度0.7W/mL，超声时间10min；

步骤2：碱处理，上述预处理后的剩余污泥进入碱处理反应池，加入NaOH碱液，调节pH为9，100rpm磁力搅拌下反应8h；

步骤3：中和，碱处理后的剩余污泥中加入硫酸，调节pH为8；

步骤4：污泥曝气消解，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，氧含量为3mg/L，反应30h。

经过上述处理后，剩余污泥减量为50％，出水COD为75mg/L，符合排放标准。

实施例3

某企业的剩余污泥，MLSS为9000mg/L，所含污水COD为400mg/L，pH为6.3，处理步骤如下：

步骤1：超声预处理，用超声预处理剩余污泥，超声强度0.5W/mL，超声时间20min；

步骤2：碱处理，上述预处理后的剩余污泥进入碱处理反应池，加入NaOH碱液，调节pH为10，100rpm磁力搅拌下反应6h；

步骤3：中和，碱处理后的剩余污泥中加入硫酸，调节pH为7；

步骤4：污泥曝气消解，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，氧含量为4mg/L，反应26h。

经过上述处理后，剩余污泥减量为60％，出水COD为70mg/L，符合排放标准。

实施例4

某企业的剩余污泥，MLSS为8600mg/L，所含污水COD为380mg/L，pH为6.7，处理步骤如下：

步骤1：超声预处理，用超声预处理剩余污泥，超声强度0.6W/mL，超声时间16min；

步骤2：碱处理，上述预处理后的剩余污泥进入碱处理反应池，加入KOH碱液，调节pH为10.6，100rpm磁力搅拌下反应5h；

步骤3：中和，碱处理后的剩余污泥中加入硫酸，调节pH为7.2；

步骤4：污泥曝气消解，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，氧含量为3.5mg/L，反应24h。

经过上述处理后，剩余污泥减量为58％，出水COD为58mg/L，符合排放标准。

实施例5

某企业的剩余污泥，MLSS为9500mg/L，所含污水COD为460mg/L，pH为6.8，处理步骤如下：

步骤1：超声预处理，用超声预处理剩余污泥，超声强度0.4W/mL，超声时间26min；

步骤2：碱处理，上述预处理后的剩余污泥进入碱处理反应池，加入NaOH碱液，调节pH为10.7，100rpm磁力搅拌下反应7h；

步骤3：中和，碱处理后的剩余污泥中加入盐酸，调节pH为7.5；

步骤4：污泥曝气消解，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，氧含量为4.2mg/L，反应22h。

经过上述处理后，剩余污泥减量为63％，出水COD为76mg/L，符合排放标准。

本发明的工业剩余污泥的处理方法，具有处理效果稳定，反应效率高，易于实现工业化等特点。实现剩余污泥的源头减量，同时保证出水的水质达标。

对比例1:

步骤1：碱处理，上述预处理后的剩余污泥进入碱处理反应池，加入KOH碱液，调节pH为11，100rpm磁力搅拌下反应4h；

步骤2：中和，碱处理后的剩余污泥中加入盐酸，调节pH为6；

步骤3：污泥曝气消解，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，氧含量为5mg/L，反应20h。

经过上述处理后，剩余污泥减量为30％，出水COD为45mg/L，符合排放标准，污泥碱处理的效率降低，污泥减量效果明显低于实施例1的效果。

对比例2

步骤2：污泥曝气消解，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥按照1:1的比例混合，采用微孔曝气法，氧含量为4mg/L，反应26h。

经过上述处理后，剩余污泥减量为32％，出水COD为30mg/L，符合排放标准，剩余污泥单独超声波处理的裂解效果不明显，污泥减量效果明显低于实施例3的效果。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用超声和碱处理的污泥减量方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的污泥减量方法，其特征在于，所述剩余污泥：MLSS为8000mg/L～10000mg/L，所含污水COD为300～500mg/L，pH为6～7。

3.根据权利要求1所述的污泥减量方法，其特征在于，步骤1)中，超声强度0.3～0.7W/mL，超声处理时间10～30min。

4.根据权利要求1所述的污泥减量方法，其特征在于，步骤2)中，加入的碱液为KOH或NaOH，剩余污泥在碱处理池中反应时间4～8h。

5.根据权利要求1所述的污泥减量方法，步骤3)中，中和时加入的酸为盐酸或者硫酸。

6.根据权利要求1所述的污泥减量方法，步骤4)中，中和后的剩余污泥跟未经处理的生污泥混合曝气反应时间20～30h。