CN106186638A - 微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法 - Google Patents

微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微气泡/絮凝剂耦合技术强化污泥脱水性能的调理方法，该方法将取自污水处理厂的剩余污泥进行微气泡/絮凝剂耦合调理：将污泥溶液置入能够产生微气泡的反应装置中，采用10～50μm粒径大小的微气泡对剩余污泥进行微气泡处理，处理时间为0.5～2h；然后再往经过微气泡处理后的污泥中添加PAM等絮凝剂，以进一步促进污泥脱水性能的提高。与单独采用絮凝剂调理相比，通过微气泡/絮凝剂耦合技术调理后的相同脱水性能污泥的絮凝剂用量减少了0.5～1.0倍，污泥的CST减少了30～50％。本发明操作简单、成本低、基建投资小，从而为一些占地紧张的大城市对污泥的后续处理处置难的问题提供了一种技术选择。

Description

微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法
技术领域
本发明涉及一种微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，采用微气泡/絮凝剂耦合技术对剩余污泥进行调理，属于环境工程技术领域。
背景技术
污泥是城市污水处理厂污水生物法处理过程中的必然产物，2015年我国市政湿污泥产生量已高达3500万吨，数量十分惊人，污泥处理处置的压力十分巨大。而污泥脱水是污泥处理处置中的重要环节，它可以有效地减小污泥容积、降低污泥后续运输、处理处置费用。通常，污泥采用机械脱水来降低含水率。但是，由于污泥中存在大量亲水性物质，含水率较高，对其直接进行脱水十分困难，所以在进行污泥脱水前一般需采取预处理措施调理污泥脱水性能，才能进行有效的脱水。目前城市污水处理厂污泥脱水调理的方法主要有物理调理、化学调理、微生物絮凝调理等，以此来提高污泥的脱水性能。但上述方法在实际应用中仍然存在一些不足之处：物理调理一般能耗较大，调理后污泥脱水液中含有大量的化学需氧量(COD)与氨氮，增加了脱水液的处理负担；化学调理虽然可以显著地改善污泥的脱水性能，但是大量无机物的引入将降低污泥中的有机物含量，不利于污泥后期资源化利用，且容易对环境造成潜在的二次污染问题；微生物絮凝调理技术虽有广阔的发展前景，但存在絮凝剂的用量大、成本高等问题，严重制约了微生物絮凝剂的大规模生产，使其在工业上的广泛应用受到很大的限制。目前，我国大多城市污水处理厂均采用聚电解质对污泥进行调理，尽管聚电解质等化学药剂能较大程度地提高污泥脱水性能和污泥固体回收率，但其使用成本较高、药剂随污泥弃置后对环境潜在的二次污染问题同样不容忽视。
发明内容
本发明的目的在于针对城市污水处理厂所产生的剩余污泥脱水困难及后续处理易对环境造成潜在的二次污染的问题，提供一种运行费用低、工艺简单、操作方便、能耗低、更能提高污泥脱水性能的方法，实现污泥与泥中的自由水和结合水高效、快速分离，从而为解决污泥脱水性能较差、现有调理方法易对环境造成潜在二次污染问题，提高污泥后续处理处置效率等提供必要的技术支持。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其包括如下步骤：
S1：将污水处理厂浓缩池的剩余污泥在微气泡处理装置中进行微气泡发生，使所述污泥中充满微气泡；
S2：在步骤S1处理过的剩余污泥中投加絮凝剂后，依次进行快速搅拌和慢速搅拌，出料；
其中，所述快速搅拌的搅拌速率为100～250rpm，所述慢速搅拌的搅拌速率为35～55rpm。
作为优选方案，所述微气泡的直径为10～50μm。
作为优选方案，所述剩余污泥为生物法处理过程中产生的二沉池剩余污泥，浓度为15～30g/L。
作为优选方案，所述絮凝剂的投加量为剩余污泥干重的0.1～0.5％。
作为优选方案，所述絮凝剂为PAM、聚合铝盐和聚合铁盐中的至少一种。
作为优选方案，所述微气泡处理装置包括罐体、空气压缩机、微气泡曝气头和搅拌桨，所述微气泡曝气头设置于罐体的底部，所述搅拌桨设置于微气泡曝气头的上方，所述空气压缩机设置于罐体的外侧，并与微气泡曝气头相连通。
作为优选方案，所述罐体的下部设有出泥口。
微纳米气泡通常是指直径在50μm以下的气泡，其中直径在1μm以上的微小气泡被称为微气泡(micro-bubble)，在水体中，由于微气泡受到水的物理((水的流动过程产生的压缩和膨胀，旋涡流等)的刺激后，会因瞬间绝热压缩而产生超高压超高温的极限反应场，这个极限反应场能与周围的水作用生成效率高的OH·等的自由基。通过微气泡的作用，可有效提高污泥的脱水性能。
本发明的原理在于：利用微气泡在溶液中受水流动过程产生的压缩和膨胀的刺激生成的氢氧自由基(·OH)等对污泥絮体结构以及污泥中细胞膜的破坏作用的自由基，导致污泥絮体中自由水的释放，细胞中部分结合水也同样释放至污泥液相中。另外微气泡作用所产生的氢氧自由基(·OH)等自由基对污泥液相中的小分子有机物进行快速氧化，从而减少亲水性有机小分子对水分的结合，进而实现污泥脱水性能的改善。同时可大幅降低后续PAM等絮凝剂的用量，减少对环境的二次污染风险。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明首次将微气泡/絮凝剂耦合技术用于剩余污泥的脱水调理，一方面，利用了微气泡的低成本、易于操作的优点，产生的氢氧自由基(·OH)等自由基能对剩余污泥产生氧化作用，破坏污泥絮体结构，将大分子有机物氧化成小分子有机物，甚至矿化，减少污泥对水分的亲和作用；另一方面，絮凝剂的投加，对污泥中的小分子物质产生絮凝作用，使之形成大分子絮体，增加了污泥的粒径，改善了污泥的脱水性能。所以采用微气泡/絮凝剂耦合调理技术，在一定程度上强化了污泥的脱水性能，节省了成本；
2、处理后可使污泥的CST降低35～65％，与单独采用絮凝剂调理相比，使絮凝剂的用量减少了0.5～1.0倍，降低了环境污染风险，具有广阔的应用前景；
3、本发明对于剩余污泥的脱水性能改善效果是显著的，在污泥微气泡处理过程中，表现出了传质效率高、处理效果好、运行成本低的优点，并且处理时间不需要很长即可达到理想的处理效果，与絮凝剂联用可大幅降低其用量，降低对环境的二次污染风险，因此，该发明技术污泥处理时间较短，污泥处理装置体积较小，基建投资很小。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中微气泡处理装置的结构示意图；
图中：1、空气压缩机；2、微气泡曝气头；3、出泥口；4、罐体；5、搅拌桨。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明中的污泥微气泡处理装置包括罐体4、空气压缩机1、微气泡曝气头2和搅拌桨5，微气泡曝气头2设置于罐体4的底部，搅拌桨5设置于微气泡曝气头2的上方，空气压缩机1设置于罐体4的外侧，并与微气泡曝气头2通过管路相连通，罐体4的下部还设有出泥口3。
实施例1
本实施例涉及一种微气泡/PAM耦合强化污泥脱水性能的方法，其包括如下步骤：
取上海市某污水处理厂浓度为15g/L的液态污泥，进行微气泡处理，微气泡的直径为10μm，处理时间为30分钟，然后往经过微气泡处理后的污泥中投加0.1％的PAM(污泥干重)，采用磁力搅拌器搅拌，先进行快速搅拌(100r/min)3min，然后再进行慢速搅拌(35r/min)10min，搅拌均匀后，污泥的毛细吸水时间(CST)与未经过处理的污泥相比，减少了35％，与单独采用PAM调理相比，PAM的用量减少了0.5倍。
实施例2
本实施例涉及一种微气泡/PAM耦合强化污泥脱水性能的方法，其包括如下步骤：
取上海市某污水处理厂浓度为30g/L的液态污泥，进行微气泡处理，微气泡的直径为50μm，处理时间为120分钟，然后往经过微气泡处理后的污泥中投加0.5％的PAM(污泥干重)，采用磁力搅拌器搅拌，先进行快速搅拌(250r/min)5min，然后再进行慢速搅拌(55r/min)15min，搅拌均匀后，污泥的毛细吸水时间(CST)与未经过处理的污泥相比，减少了65％，与单独采用PAM调理相比，PAM的用量减少了1.0倍。
实施例3
本实施例涉及一种微气泡/PAM耦合强化污泥脱水性能的方法，其包括如下步骤：
取上海市某污水处理厂浓度为20g/L的液态污泥，进行微气泡处理，微气泡的直径为20μm，处理时间为45分钟，然后往经过微气泡处理后的污泥中投加0.2％的PAM(污泥干重)，采用磁力搅拌器搅拌，先进行快速搅拌(150r/min)4min，然后再进行慢速搅拌(45r/min)12min，搅拌均匀后，污泥的毛细吸水时间(CST)与未经过处理的污泥相比，减少了40％，与单独采用PAM调理相比，PAM的用量减少了0.7倍。
实施例4
本实施例涉及一种微气泡/PAM耦合强化污泥脱水性能的方法，其包括如下步骤：
取上海市某污水处理厂浓度为25g/L的液态污泥，进行微气泡处理，微气泡的直径为40μm，处理时间为90分钟，然后往经过微气泡处理后的污泥中投加0.4％的PAM(污泥干重)，采用磁力搅拌器搅拌，先进行快速搅拌(200r/min)4min，然后再进行慢速搅拌(45r/min)13min，搅拌均匀后，污泥的毛细吸水时间(CST)与未经过处理的污泥相比，减少了55％，与单独采用PAM调理相比，PAM的用量减少了0.9倍。
实施例5
本实施例涉及一种微气泡/PAM耦合强化污泥脱水性能的方法，其包括如下步骤：
取上海市某污水处理厂浓度为20g/L的液态污泥，进行微气泡处理，微气泡的直径为30μm，处理时间为60分钟，然后往经过微气泡处理后的污泥中投加0.3％的PAM(污泥干重)，采用磁力搅拌器搅拌，先进行快速搅拌(210r/min)3min，然后再进行慢速搅拌(55r/min)10min，搅拌均匀后，污泥的毛细吸水时间(CST)与未经过处理的污泥相比，减少了50％，与单独采用PAM调理相比，PAM的用量减少了0.8倍。
实施例6
本实施例涉及一种微气泡强化污泥脱水性能的方法，其包括如下步骤：
取上海市某污水处理厂浓度为25g/L的液态污泥，进行微气泡处理，微气泡的直径为35μm，处理时间为80分钟，经过微气泡处理后的污泥毛细吸水时间(CST)与未经过处理的污泥相比，减少了20％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将污水处理厂浓缩池的剩余污泥在微气泡处理装置中进行微气泡发生，使所述污泥中充满微气泡；
S2：在步骤S1处理过的剩余污泥中投加絮凝剂后，依次进行快速搅拌和慢速搅拌，出料；
其中，所述快速搅拌的搅拌速率为100～250rpm，所述慢速搅拌的搅拌速率为35～55rpm。
2.如权利要求1所述的微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述微气泡的直径为10～50μm。
3.如权利要求1所述的微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述剩余污泥为生物法处理过程中产生的二沉池剩余污泥，浓度为15～30g/L。
4.如权利要求1所述的微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述絮凝剂的投加量为剩余污泥干重的0.1～0.5％。
5.如权利要求1所述的微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述絮凝剂为PAM、聚合铝盐和聚合铁盐中的至少一种。
6.如权利要求1所述的微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述微气泡处理装置包括罐体、空气压缩机、微气泡曝气头和搅拌桨，所述微气泡曝气头设置于罐体的底部，所述搅拌桨设置于微气泡曝气头的上方，所述空气压缩机设置于罐体的外侧，并与微气泡曝气头相连通。
7.如权利要求6所述的微气泡/絮凝剂耦合强化污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述罐体的下部设有出泥口。
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