CN105800893A - 一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统及其应用，该系统由高铁酸钾污泥减量组件及活性污泥组件构成，高铁酸钾污泥减量组件包括药剂储存罐，并联的两个氧化水解池，与氧化水解池连接的分流器，该分流器与活性污泥组件连通，活性污泥组件由依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池及二次沉淀池组成，所述的二次沉淀池与分流器连通。与现有技术相比，本发明适用于污水处理厂的污泥原位减量，在削减污泥产量的同时提升出水水质。

Description

一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统及其应用
技术领域
本发明属于环境保护与水资源合理利用技术领域，尤其是涉及一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统及其应用，适用于污水处理厂的污泥原位减量，在削减污泥产量的同时提升出水水质。
背景技术
活性污泥法自面世以来，以其较低的成本，较好的出水水质，较强的普适性，成为当前污水处理厂的主流工艺，但随之带来的问题是污水处理的同时会产生大量的剩余污泥。近年来，我国的污水处理设施建设得到了显著加强，污水处理率也在逐年提高，污泥量同步显著增加。截至2014年底，我国运行城镇污水处理厂近4000座，污水处理量接近1.5亿m3/d，年产生含水率80％的剩余污泥3500多万吨。
剩余污泥具有含水率高、体积大、难脱水等特点，常规处理剩余污泥的方法是先通过浓缩脱水处理，再经过焚烧、卫生填埋和土地利用等方式对其进行最终处置。但传统处置方式所需要的资金投入量过高，导致污水处理厂难堪重负。由于剩余污泥中含有有害化学物质、微生物、寄生虫及重金属等，处理不当会造成严重后果。所以无论是卫生填埋还是焚烧，都会遇到选址困难等问题，同时还存在二次污染问题。污泥减量技术是解决剩余污泥问题的重要途径之一。
现有的污泥过程减量技术以好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺较为普遍，该工艺具有效果明显、能耗低、不需添加任何化学试剂等优点，被认为是较理想的污泥原位减量方法。但该工艺需额外建设反应池，前期成本投入较大。在现有污水处理厂采用该工艺还普遍会受到厂区面积、管路设计等因素的制约。
中国专利CN102531313A公开了一种利用高铁酸盐处理污泥，促进污水处理厂剩余污泥脱水和厌氧消化，从而使污泥减量的方法。剩余污泥经过24小时的浓缩后，浓缩污泥先经高铁酸盐氧化处理；然后分成两条路线：一是直接加入絮凝剂，脱水，填埋或焚烧；二是进入厌氧消化装置，使污泥中的大部分有机物被降解，然后再加入絮凝剂，进行脱水，最后填埋或焚烧。然而，上述方法均属于污泥末端脱水减容或稳定化处理技术，对于在污水处理工艺过程中通过投加高铁酸钾实现污泥原位减量并未涉及。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统及其应用，在减少污泥产率的同时，还可增加碳源来提高污水处理系统的反硝化效果，并且由于副产物具有一定混凝性能，该法还可以去除系统内一定量的磷，调理污泥便于后续处理处置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统，主要由高铁酸钾污泥减量组件及活性污泥组件组成。剩余污泥回流进入高铁酸钾污泥减量组件后，使用高铁酸钾进行氧化破解促使污泥溶胞。破解后污泥先厌氧水解，使污泥溶出物进一步分解，再回流至活性污泥工艺前端，通过活性污泥的降解作用使之彻底分解，减少系统污泥产量。
所述的高铁酸钾污泥减量组件包括
药剂储存罐，
并联的两个氧化水解池，
与氧化水解池连接的分流器，该分流器与活性污泥组件连通，
所述的活性污泥组件由依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池及二次沉淀池组成，所述的二次沉淀池与分流器连通。
所述的药剂储存罐内储存高铁酸钾，出口处通过加药泵与两个氧化水解池连通。
所述的氧化水解池连接有回流泵，经管道与活性污泥组件的进口端连通。
所述的回流泵经管道与厌氧池连通。
利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统的应用，采用以下步骤：
(1)活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入一个氧化水解池中；
(2)药剂储存罐通过加药泵将高铁酸钾泵入上述氧化水解池中，池体内置搅拌以保证药剂与污泥均匀混合，污泥在氧化水解池内被高铁酸钾水解，再经回流泵控制下回流至活性污泥组件的进口端；
(3)在水解后的污泥回流至活性污泥组件进口端时，活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入另一个氧化水解池中，重复步骤(2)的过程，实现整个系统的持续污泥减量过程。
步骤(1)中回流污泥进入氧化水解池的回流比为25％～75％。
所述的氧化水解池中高铁酸钾的浓度为200-600mg/L。
所述的氧化水解池内的搅拌速度控制在50-500rpm。
两个氧化水解池交替运行时间为6-48小时。
回流入活性污泥组件前端的破解污泥具有大量碳源，可以用于反硝化提高脱氮效果。由于高铁酸钾的加入，在破解污泥过程中，高铁酸钾反应生成含Fe(Ⅲ)产物，由于三价铁的水解产物具有混凝除磷能力，故而可以有效改善污泥沉降性能，提高系统的除磷效果。
本发明在污水处理工艺回流管线中侧流投加高铁酸钾短时反应后再进行水解酸化，则既能发挥高铁酸钾的水解溶胞优势，又能充分利用高铁酸钾破坏胞外聚合物和细胞壁的优势促进水解酸化，提升污泥减量效率。
本发明对现有活性污泥工艺进行改进，增加高铁酸钾污泥减量系统后、可使污泥产量减少40％以上。在较少污泥产量同时，本发明污水处理性能与原AAO系统基本相同，出水水质稳定符合要求。本发明具有投入成本小、设备简易、运行稳定、管理方便、占地小等优点，可以满足当前污水处理厂污泥减量的需要。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)污泥减量效果明显，系统出水水质稳定达标。该系统污泥减量40％以上，且溶胞后的污泥可作为反硝化碳源，提升脱氮效果。
(2)系统构建投入成本小、运行维护简单。本发明对场地要求不高，也无需建设占地较大的反应池，建设费用较低。减量系统可持续运行，减少人力成本，而回流比例、药剂投入均可以根据实际情况进行调整，可操作性能好。
(3)由于铁元素的加入，系统污泥沉降性能得到改善利于后续污泥处理处置过程，同时该法可以进一步提升系统除磷能力，改善出水水质。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
1为药剂储存罐，2为加药泵，3为第一氧化水解池，4为第二氧化水解池，5为分流器，6为第一回流泵，7为第二回流泵，8为活性污泥组件，9为厌氧池，10为缺氧池，11为好氧池，12为二次沉淀池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如附图1所示，本发明所述的污泥侧流过程减量系统是在厌氧/缺氧/好氧(AAO)活性污泥组件上进行改进的工艺。
(1)流量为172.8L/d的污水进入AAO活性污泥组件8前端，经厌氧池9、缺氧池10、好氧池11后从二次沉淀池12溢流排出，其中，厌氧池9、缺氧池10、好氧池11的有效体积分别为12、18和60L。
(2)二次沉淀池12底部通过分流器5排放占剩余污泥回流量的1/3回流污泥。污泥进入第一氧化水解池3的同时加药泵2开始工作，从药剂存储罐1中向第一氧化水解池3中泵入高铁酸钾，并调整流量使高铁酸钾浓度维持在400mg/L，在200rpm搅拌下，污泥持续进行氧化反应。在第一氧化水解池3开始反应24h后，分流器5不再进行污泥的泵入，搅拌继续运行，第一回流泵7开始工作，将氧化水解后的污泥缓慢回流至厌氧池9。与此同时，分流器5开始向第二氧化水解池4注入占剩余污泥回流量的1/3回流污泥，污泥进入第二氧化水解池4的同时加药泵2开始工作，从药剂存储罐1中向第二氧化水解池4中泵入高铁酸钾，并调整流量使高铁酸钾浓度维持在400mg/L，在200rpm搅拌下，污泥持续进行氧化反应。在第二氧化水解池4开始反应24h后，分流器5不再进行污泥的泵入，搅拌继续运行，第二回流泵6开始工作，将氧化水解后的污泥缓慢回流至厌氧池9。
(3)循环进行步骤(2)。
在进水溶解性COD、BOD5、氨氮、总氮和总磷平均浓度约为400、120、30、60和3mg/L条件下，两组反应器按以上工艺方式连续运行50天。经本发明提出的上述污泥侧流减量工艺处理后，两组反应器出水水质基本相同，水质均较为稳定，达到GB18918-2002一级B标准。计算两组反应器50d污泥产率，污泥产率系数(Yobs)由对照组AAO工艺的0.40下降至0.21kgVSS/kg，污泥减量47.5％。系统氨氮去除率也由对照组的88.2％提升至97.2％，系统总磷去除率相比对照组提升15.0％。同时采用高铁酸钾侧流减量工艺，系统内污泥毛细吸水时间为对照组的85.7％，说明高铁酸钾过程减量系统污泥脱水性能得到有效改善。
实施例2
一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统，主要由高铁酸钾污泥减量组件及活性污泥组件组成。剩余污泥回流进入高铁酸钾污泥减量组件后，使用高铁酸钾进行氧化破解促使污泥溶胞。破解后污泥先厌氧水解，使污泥溶出物进一步分解，再回流至活性污泥工艺前端，通过活性污泥的降解作用使之彻底分解，减少系统污泥产量。
其中，高铁酸钾污泥减量组件包括储存高铁酸钾的药剂储存罐，并联的两个氧化水解池，与氧化水解池连接的分流器，该分流器与活性污泥组件连通。药剂储存罐的出口处通过加药泵与两个氧化水解池连通。
活性污泥组件由依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池及二次沉淀池组成，二次沉淀池与分流器连通。氧化水解池连接有回流泵，经管道与活性污泥组件进口端的厌氧池连通。
利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统的应用，采用以下步骤：
(1)活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入一个氧化水解池中，回流比控制在25％；
(2)药剂储存罐通过加药泵将高铁酸钾泵入上述氧化水解池中，氧化水解池中高铁酸钾的浓度为200mg/L，池体内置搅拌，搅拌速度为50rpm以保证药剂与污泥均匀混合，污泥在氧化水解池内被高铁酸钾水解，再经回流泵控制下回流至活性污泥组件的进口端；
(3)在水解后的污泥回流至活性污泥组件进口端时，活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入另一个氧化水解池中，重复步骤(2)的过程，两个氧化水解池交替运行时间为48小时，实现整个系统的持续污泥减量过程。
实施例3
利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统，结构与实施例2相同，其在应用时
采用以下步骤：
(1)活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入一个氧化水解池中，回流比控制在75％；
(2)药剂储存罐通过加药泵将高铁酸钾泵入上述氧化水解池中，氧化水解池中高铁酸钾的浓度为600mg/L，池体内置搅拌，搅拌速度为500rpm以保证药剂与污泥均匀混合，污泥在氧化水解池内被高铁酸钾水解，再经回流泵控制下回流至活性污泥组件的进口端；
(3)在水解后的污泥回流至活性污泥组件进口端时，活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入另一个氧化水解池中，重复步骤(2)的过程，两个氧化水解池交替运行时间为6小时，实现整个系统的持续污泥减量过程。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统，其特征在于，该系统由高铁酸钾污泥减量组件及活性污泥组件构成，
所述的高铁酸钾污泥减量组件包括
药剂储存罐，
并联的两个氧化水解池，
与氧化水解池连接的分流器，该分流器与活性污泥组件连通，
所述的活性污泥组件由依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池及二次沉淀池组成，所述的二次沉淀池与分流器连通。
2.根据权利要求1所述的一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统，其特征在于，所述的药剂储存罐内储存高铁酸钾，出口处通过加药泵与两个氧化水解池连通。
3.根据权利要求1所述的一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统，其特征在于，所述的氧化水解池连接有回流泵，经管道与活性污泥组件的进口端连通。
4.根据权利要求3所述的一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统，其特征在于，所述的回流泵经管道与厌氧池连通。
5.如权利要求1-4中任一项所述的利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统的应用，其特征在于，采用以下步骤：
(1)活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入一个氧化水解池中；
(2)药剂储存罐通过加药泵将高铁酸钾泵入上述氧化水解池中，池体内置搅拌以保证药剂与污泥均匀混合，污泥在氧化水解池内被高铁酸钾水解，再经回流泵控制下回流至活性污泥组件的进口端；
(3)在水解后的污泥回流至活性污泥组件进口端时，活性污泥组件的末端排出的回流污泥经分流器进入另一个氧化水解池中，重复步骤(2)的过程，实现整个系统的持续污泥减量过程。
6.根据权利要求5所述的一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统的应用，其特征在于，步骤(1)中回流污泥进入氧化水解池的回流比为25％～75％。
7.根据权利要求5所述的一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统的应用，其特征在于，所述的氧化水解池中高铁酸钾的浓度为200-600mg/L。
8.根据权利要求5所述的一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统的应用，其特征在于，所述的氧化水解池内的搅拌速度控制在50-500rpm。
9.根据权利要求5所述的一种利用高铁酸钾氧化的污泥减量系统的应用，其特征在于，两个氧化水解池交替运行时间为6-48小时。
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