CN105859077A - Pam脱水污泥的无害化资源化处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

目前PAM脱水污泥在厌氧消化过程中由于絮体过大，导致较差的消化效率，存在有机基质溶出量少、甲烷产量低、停留时间长等问题，同时，也存在PAM降解为单体丙烯酰胺的可能性。本发明提供了一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理系统及方法，属于污泥处理与处置领域。本发明以碱性破解技术为主，辅以氨氮吹脱以除去碱性处理PAM脱水污泥产生的高浓度氨氮并回收，最后调节pH为中性进行厌氧发酵回收甲烷，不仅提高了PAM污泥中大分子有机物的溶出率，提升了PAM絮凝污泥的可消化性，更是通过促进PAM水解率实现了PAM脱水污泥无害化处理，同时，以废酸调质达到了以废治废的效果，对氨气的回收达到了资源回收的效果。

Description

PAM脱水污泥的无害化资源化处理系统及方法
技术领域
本发明涉及到污泥处理与处置领域，具体指一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理系统及方法。
背景技术
随着城市化进程的进一步加快，全国大中小城市大量增建了污水处理厂，伴随而来的是污水处理过程中产生大量的污泥。然而，超过80％的污水处理厂没有配置污泥处理设施，仅仅通过高强度脱水后集中填埋处置，这种方式不仅占地多，而且还可造成二次污染。因此，具有所需反应器体积小、能量需求低、沼渣产量少以及沼渣后续处理简便等优点的高含固厌氧消化技术得以高速应用与发展。
高含固厌氧消化技术中，污泥需要经过机械脱水达到一定含固率后才能进入厌氧消化反应器。污泥在脱水之前通常会加入剂量为5～10g PAM/kg TS化学调理药剂聚丙烯酰胺(PAM)来提高其脱水性能。但是，在脱水污泥中会残留大量的PAM，其长链结构会增加污泥的粘性，增大污泥絮体大小，抑制有机物的传质效率，对厌氧消化性能产生较大影响。另一方面，PAM降解产生的单体丙烯酰胺具有生物毒性，累积在消化反应器中会影响沼渣后续的处理处置。而碱性预处理技术可以解决此问题。碱性调质不仅可以降低污泥絮体大小，而且可以使细胞壁溶解，释放出胞内物质，使其容易被污泥中其他的微生物所利用。但是PAM脱水污泥在强碱性环境下产生高浓度的氨氮会大大的抑制产甲烷菌活性，影响厌氧消化性能。
因此，如何在保证提高PAM脱水污泥厌氧消化性能的前提下，协调工艺组成，优化工艺参数，降低运营能耗及占地面积，消除PAM降解为单体丙烯酰胺的可能性是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种PAM脱水污泥(含固率低于15％)的无害化资源化处理系统及方法。该方法以碱性破解技术为主，辅以氨氮吹脱以除去碱性处理PAM脱水污泥产生的高浓度氨氮并回收，最后调节pH为中性进行厌氧发酵回收甲烷，以解决现有脱水污泥厌氧消化处理过程中PAM对剩余污泥水解的严重抑制和PAM二次污染等问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理系统，由储泥池、碱性氨氮吹脱间、酸性调质室、厌氧发酵罐和氨气吸收净化塔组成；储泥池与碱性氨氮吹脱间连接，碱性氨氮吹脱间与酸性调质室连接，酸性调质室与厌氧发酵罐连接，氨气吸收净化塔与碱性氨氮吹脱间连接；所述碱性氨氮吹脱间内设有生石灰投加、尾气收集装置及填料、风机等；所述酸性调质室设有搅拌和废酸投加装置等。
利用上述系统处理PAM脱水污泥的方法，包括以下步骤：
(1)PAM脱水污泥倾倒入储泥池后，输送至碱性氨氮吹脱间，先投加生石灰进行碱性调质，其后进行氨气吹脱、气流搅拌；所吹脱尾气输送至氨气吸收净化塔，回收氨水；
(2)碱调质吹脱后污泥输送至酸性调质室，加入工业废酸，同时打开搅拌装置；
(3)中和后污泥输送至厌氧发酵罐生产沼气。
其中，
步骤(1)中所述碱调质为投加生石灰，生石灰与污泥固体含量的质量比为0.15～0.45。所述氨气吹脱于生石灰投加后进行，由风机从池底向上吹送，风机流量为30000～180000m3/h，时间为2～3天。所述氨气吸收净化塔中所用吸收液主要为清水。
步骤(2)中所述酸液为盐酸或主体为盐酸的工业废酸，调节pH为7.0±0.1，搅拌强度设为150～300rpm。
步骤(3)中所述的对中和后污泥进行厌氧消化，消化过程中维持pH为7.0±0.1左右，温度控制在25～45℃，搅拌强度设为100～200rpm，消化时间为9～18天。
本发明中碱调质阶段主要为了降低PAM脱水污泥絮体大小，同时使得脱水污泥中的菌胶团及絮体结构得到充分的破坏，大分子有机物得到溶解和破坏，进而水解为低分子有机物。另外，可提高PAM水解率，降低PAM在厌氧消化过程中降解为丙烯酰胺等潜在有毒物质的可能性。吹脱处理一方面使得生石灰处理PAM脱水污泥产生的高浓度氨氮以气体排出，另一方面利用气流对脱水污泥进行混匀搅拌；利用工业废酸来调质以实现以废治废，回收氨水以实现资源化。
本发明的有益效果：
(1)本发明实现了PAM脱水污泥高效厌氧消化处理。碱调质阶段不仅降低了PAM脱水污泥絮体大小，而且破坏了脱水污泥中菌胶团结构，提高了污泥中大分子有机物的溶出率，提升了PAM絮凝污泥的可消化性，解决了PAM脱水污泥中因絮体较大导致的厌氧消化性较差的问题。
(2)本发明实现了PAM脱水污泥无害化处理。以碱调质方法处理PAM脱水污泥，极大的提高了脱水污泥中PAM的水解率，降低了PAM在厌氧消化过程中降解产生有毒物质如丙烯酰胺的可能性。
(3)本发明以工业废酸为调节剂进行污泥中和调质，实现了脱水污泥和工业废酸的统一处理，达到了“以废治废”的效果。
(4)本发明方法由氨气吸收净化塔来回收氨水，生产沼气可作为清洁能源，实现了资源回收。并且结合氨气吹脱进行气流搅拌，生石灰遇水放热提高氨气吹脱温度，节约能源。
附图说明
图1为PAM脱水污泥无害化资源化处理系统的工艺流程图；
其中：1-储泥池，2-碱性氨氮吹脱间，3-酸性调质室，4-厌氧发酵罐，5-氨气吸收净化塔，6-空气压缩机，7-生石灰投加装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。任何熟悉该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明所做的一些非本质的改进和调整，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明PAM脱水污泥无害化资源化处理系统，如图1所示，由储泥池1、碱性氨氮吹脱间2、酸性调质室3、厌氧发酵罐4和氨气吸收净化塔5组成；储泥池1与碱性氨氮吹脱间2连接，碱性氨氮吹脱间2与酸性调质室3连接，酸性调质室3与厌氧发酵罐4连接，氨气吸收净化塔5与碱性氨氮吹脱间2连接；所述碱性氨氮吹脱间2内设有生石灰投加、尾气收集装置及填料、风机等；所述酸性调质室4设有搅拌和废酸投加装置等。
利用上述系统无害化资源化处理PAM脱水污泥的方法，其步骤为：PAM脱水污泥倾倒入储泥池1后，输送至碱性氨氮吹脱间2，先投加生石灰进行碱性调质，其后进行氨气吹脱、气流搅拌；所吹脱尾气输送至氨气吸收净化塔5，回收氨水；碱调质吹脱后污泥输送至酸性调质室3，加入工业废酸，同时打开搅拌装置；中和后污泥输送至厌氧发酵罐4生产沼气。
实施例1
一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理方法，按以下步骤进行：PAM脱水污泥倾倒入储泥池1后，经螺杆泵传送装置输送至碱性氨氮吹脱间2，投加生石灰与污泥固体含量的质量比为0.30，即1t脱水污泥(含水率90.2％)中加入30.0kg生石灰，其后进行氨气吹脱、气流搅拌，由风机从池底向上吹送，风机流量为90000m3/h，停留时间为3天，其中，氨气吸收净化塔5中所用吸收液主要为清水。碱调质吹脱后污泥经防腐蚀泵输送装置输送至酸性调质室3，加入工业废酸，同时以200rpm搅拌，至污泥pH为7.0±0.1；中和后污泥由防腐蚀泵输送至厌氧发酵罐4生产沼气，消化温度控制在35℃，搅拌强度设为200rpm。
上述处理过程中，PAM脱水污泥初始含水量为90.2％，碱性氨氮吹脱处理后污泥絮体大小降低了46.2％，溶出性蛋白质和糖相对于未碱调质处理分别提高了3.2倍和2.9倍左右，混合液中氨氮含量低于350mg/L；厌氧消化产沼气在第7天达到最大产气速率，最大累积产气量可达到320ml/g VSS。同时，处理后的PAM脱水污泥中，PAM水解率达到了42％，丙烯酰胺浓度远低于环境限定值。

Claims (5)

1.一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理方法及系统，其特征在于，由储泥池、碱性氨氮吹脱间、酸性调质室、厌氧发酵罐和氨气吸收净化塔等组成。储泥池与碱性氨氮吹脱间连接，碱性氨氮吹脱间与酸性调质室连接，酸性调质室与厌氧发酵罐连接，氨气吸收净化塔与碱性氨氮吹脱间连接；所述碱性氨氮吹脱间内设有生石灰投加、尾气收集装置及填料、风机等；所述酸性调质室设有搅拌和废酸投加装置等。其中，碱性氨氮吹脱间为该系统主要处理设备，设置目的在于一方面利用生石灰的加入调节为pH为10～11左右的碱性，促进脱水污泥的PAM絮体的破裂，提高污泥中有机物的溶出，同时提高PAM的水解率，降低PAM在厌氧消化过程中降解产生有毒物质如丙烯酰胺的可能性。另一方面，利用生石灰遇水放热这一特点，结合空气吹脱，双重作用促进氨气从液相中分离，提高氨氮去除率同时回收氨水。
2.根据权利要求1所述的一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：
(1)PAM脱水污泥倾倒入储泥池，达到一定体积后输送至碱性氨氮吹脱间，先投加生石灰进行碱性调质，其后进行氨气吹脱、气流搅拌；所吹脱尾气输送至氨气吸收净化塔，回收氨水；
(2)碱调质吹脱后污泥输送至酸性调质室，加入工业废酸，同时打开搅拌装置；
(3)中和后污泥输送至厌氧发酵罐生产沼气。
3.根据权利要求1所述的一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理方法及系统，其特征在于，步骤(1)所述碱调质为投加生石灰，生石灰与污泥固体含量的质量比为0.15～0.45。所述氨气吹脱于生石灰投加后进行，由风机从池底向上吹送，风机流量为30000～180000m3/h，时间为2～3天。所述氨气吸收净化塔中所用吸收液主要为清水。
4.根据权利要求1所述的一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理方法及系统，其特征在于，步骤(2)中所述酸液为盐酸或主体为盐酸的工业废酸，调节pH为7.0±0.1，搅拌强度设为150～300rpm。
5.根据权利要求1所述的一种PAM脱水污泥的无害化资源化处理方法及系统，其特征在于，步骤(3)中所述的对中和后污泥进行厌氧消化，消化过程中维持pH为7.0±0.1，温度控制在25～45℃，搅拌强度设为100～200rpm，消化时间为9～18天。
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