CN106746407A - 一种改善剩余污泥脱水性能的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善剩余污泥脱水性能的工艺，包括以下步骤：步骤一低温等离子曝气；步骤二酸度调节；步骤三类fenton氧化；步骤四板框压滤；本发明采用低温等离子技术联合类fenton氧化协同处理剩余污泥，有效破坏污泥细胞壁，改善污泥脱水性能；污泥脱水后含水率低于60%，含盐量少、热值高，既适合卫生填埋、焚烧又适合好氧发酵制备生物有机肥。

Description

一种改善剩余污泥脱水性能的工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其是涉及一种改善剩余污泥脱水性能的工艺。
背景技术
2015年全国污水处理量为784亿吨，污泥产生量为3400万吨（含水率80%），且污泥产生量呈逐年持续高速增长趋势，在中国污水处理事业不断取得进步的同时将面临污泥处理处置的巨大压力。城市污水厂剩余污泥具有总量大、含水率高（含水率一般在98%以上）、成份复杂多变、富含有机物、含大量病原菌和寄生菌、易腐烂、不易脱水、重金属含量高等特点，如果不经无害化和稳定化处理，将对土壤、大气产生二次污染，严重威胁人类健康，因此对污泥需进行稳定化、减量化、无害化、资源化处理处置。
“水十条”就我国污泥处理处置提出了新要求：推进污泥处理处置。污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置，禁止处理处置不达标的污泥进入耕地。非法污泥堆放点一律予以取缔。现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。为了响应国家政策、减少污泥的二次污染及提高污泥的资源化应用，开发新的污泥处理处置技术成为大气治理、污水治理后的第三大课题。现有污泥处理处置技术只重污泥减量，忽视污泥稳定化和无害化，资源化更是难以实现。目前污水厂主要采用以下两种污泥脱水工艺：第一种是添加阳离子型PAM直接对污泥进行带式压滤或离心脱水，由于没有有效的破解污泥颗粒中菌胶团结构的吸包水和细胞水，只能将污泥含水率降至80%~85%，造成污泥体积大、外运处置成本高、难资源化应用、污泥填埋易反溶渗出造成填埋地二次污染等缺点。
第二种工艺是采用FeCl3、CaO和PAM作为污泥调理剂对污泥进行浓缩处理，能将污泥含水率降至60%左右，实现污泥的减量化和稳定化。但该工艺需加入大量CaO致使污泥量增加15~20%，且处理成本高，得到一吨含水率60%污泥的处理成本在100~200元。另外，污泥处理后由于含大量钙盐、铁盐致使污泥干硬，只能填埋或焚烧，且焚烧时因含盐量太高而热值低，难以实现污泥的资源化应用。
除了上述两种传统的污泥处理处置方法，目前已有类fenton氧化改善污泥脱水性能的专利报道，例如CN104003602B先调节污泥浓度再采用硫酸、盐酸等强腐蚀性无机酸调节污泥pH值至3~4，加入硫酸亚铁和双氧水发生类fenton氧化，反应完后进行泥水分离，再向滤液中加石灰乳调节pH至6.8~7.5，采用一体化设备对滤液进行处理。该专利采用强无机酸调pH至3~4，不仅会对加药系统、反应系统及管道造成腐蚀，且后期需加入大量石灰乳来回调pH对滤液进行处理，整个过程繁琐，不仅消耗大量药剂且需投入大量设备及人力。另外，剩余污泥在污泥浓缩池停留时间较长时易发生厌氧消化产生硫化物、氨气、甲烷等还原性物质，很难调质将污泥含水率降至60%以下，对此，研究和开发一种新的简单易操作且能实现污泥的资源化利用的污泥处理工艺具有十分重要的经济、技术、环保和社会意义。
发明内容
为了克服上述技术不足，本发明提供一种改善剩余污泥脱水性能的工艺，采用低温等离子技术联合类fenton氧化协同处理剩余污泥，有效破坏污泥细胞壁，改善污泥脱水性能；污泥脱水后含水率低于60%，含盐量少、热值高，既适合卫生填埋、焚烧又适合好氧发酵制备生物有机肥。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改善剩余污泥脱水性能的工艺，包括以下步骤：
步骤一：低温等离子曝气：将剩余污泥泵入低温等离子曝气池，曝气反应20~40min，除掉剩余污泥中的硫化氢、氨气、氰化物、甲烷、甲硫醇等还原性物质，改善污泥的品质，减少后续氧化剂的添加量；
步骤二：酸度调节：将步骤一中反应后的污泥泵入带有搅拌装置的污泥均质池中，开启搅拌装置，采用计量泵按污泥绝干量5%~20%的量加入300~350g/L浓度的酸性催化剂溶液调节污泥pH为5.5~6.5；
步骤三：类fenton氧化：将步骤二中反应后的污泥泵入类fenton氧化池，采用计量泵按污泥绝干量1%~6%的量加入能产生羟基自由基的氧化剂，搅拌反应5~20min；
步骤四：板框压滤：采用板框压滤机对步骤三中处理后的污泥压滤，得到含水率低于60%的污泥及pH为6~7的滤液。
所述剩余污泥是初沉污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥、化学污泥或消化污泥。
所述还原性物质是硫化氢、氨气、氰化物、甲烷和甲硫醇。
进一步地，所述氧化剂是双氧水或过碳酸钠。
进一步地，所述酸性催化剂溶液，其成份为硫酸亚铁、草酸、氨基磺酸按（20~40）:（0~1）:（0~10）的质量比混合而成，一般配制成100~400g/L溶液，优选配制成300~350g/L的溶液用于调节污泥pH值，为改善剩余污泥脱水性能提供适宜的酸度和催化剂。
本发明的有益效果是，（1）本发明采用低温等离子技术联合类fenton氧化协同处理剩余污泥，有效破坏污泥细胞壁，改善污泥脱水性能，污泥脱水后含水率低于60%，含盐量少、有机质高、热值高。根据泥饼重金属的含量，可选择回收进行卫生填埋或运往发电厂焚烧发电或好氧发酵制备有机肥。用于卫生填埋、含水率低的污泥体积大大减少，节约填埋空间且不易返溶和渗出，杜绝了污泥对填埋场周围土地的二次污染。用于发电厂焚烧发电的污泥，含水率低、含盐量低、热值高，不需添加助燃燃料。泥饼重金属含量达制肥标准时可用于好氧发酵制备有机肥和生物有机肥，泥饼含水率在50~60%，适合好氧发酵所需水分，只需添加少量秸秆调节其透气性再加入菌剂好氧发酵即可，制得的肥料可用于绿化施肥和土壤改良。整个工艺能实现污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化处理处置；
（2）本发明采用低温等离子技术联合类fenton氧化协同处理剩余污泥，改善污泥脱水性能，工艺过程简单、易于控制、设备投资费用低、药剂耗量少、运行成本低，可实现污泥的规模化处理，为我国污泥处理处置提供了一种新思路；
（3）本发明引入低温等离子技术，该设备装机功率低，耗电量少，以空气为氧源，在常温下就能持续产生臭氧和羟基自由基，不仅能除掉剩余污泥中的硫化氢、氨气、氰化物、甲烷、甲硫醇等还原性物质，改善污泥厌氧后难调质压滤的现状，而且能减少后续氧化剂的添加量，降低处理成本；
（4）本发明采用酸性催化剂调节污泥的pH至5.5~6.5，不仅能催化fenton反应、加快污泥细胞破壁，而且反应完成后滤液pH在6.0~7.0之间，不需要另加碱液回调滤液pH，整个工艺投加药剂少，工艺简单，避免了其他工艺因采用CaO而增加15~20%污泥量的弊端；
（5）本发明采用低温等离子技术联合类fenton氧化协同处理剩余污泥，能破解污泥细胞壁和胞外聚合物EPS，释放胞内物质和细胞内水，减少污泥体积，同时还能有效氧化去除污泥中的硫化氢、甲硫醇等臭气和污泥中各种病菌的毒性，改善污泥的品质，提高污泥的资源化应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
参照图1，一种改善剩余污泥脱水性能的工艺，包括以下步骤：
步骤一：低温等离子曝气：将污泥浓缩池中的剩余污泥通过液压泵通入低温等离子曝气池，在低温等离子曝气装置作用下曝气反应30min，除掉剩余污泥中的硫化氢、氨气、氰化物、甲烷、甲硫醇等还原性物质，改善污泥的品质，减少后续氧化剂的添加量；
步骤二：酸度调节：将步骤一中反应后污泥通过液压泵通入带有搅拌装置的污泥均质池中，开启搅拌装置，采用计量泵按污泥绝干量15%的量加入320g/L浓度的酸性催化剂溶液调节污泥pH为6.0；
步骤三：类fenton氧化：将步骤二中的污泥通过液压泵通入类fenton氧化池，采用计量泵按污泥绝干量3%的量加入30%双氧水，搅拌反应20min；
步骤四：板框压滤：将步骤三中反应后的污泥通过液压泵通入板框压滤机进行压滤，得到含水率为56.2%的泥饼及pH为6.36的滤液。根据泥饼有机质和重金属的含量，选择回收进行卫生填埋或运往发电厂焚烧发电或好氧发酵制备有机肥，滤液返回调节池与进水一起处理。
所述剩余污泥是初沉污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥、化学污泥或消化污泥。
所述还原性物质是硫化氢、氨气、氰化物、甲烷和甲硫醇。
进一步地，所述氧化剂是双氧水或过碳酸钠。
进一步地，所述酸性催化剂是固体催化剂，其成份为硫酸亚铁、草酸、氨基磺酸按（20~40）:（0~1）:（0~10）的质量比混合而成，一般配制成100~400g/L溶液，优选配制成300~350g/L的溶液用于调节污泥pH值，为改善剩余污泥脱水性能提供适宜的酸度和催化剂。
本发明中，低温等离子设备装机功率低、耗电量少、运行成本低，以空气为氧源，在常温下就能持续产生臭氧和羟基自由基等氧化性物质，不仅能除掉剩余污泥中的硫化氢、氨气、氰化物、甲烷、甲硫醇等还原性物质，改善污泥厌氧后难调质压滤的现状，而且与类fenton氧化相辅相成，减少氧化剂的添加量，降低处理成本。

Claims (3)

1.一种改善剩余污泥脱水性能的工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：低温等离子曝气：将剩余污泥泵入低温等离子曝气池，曝气反应20~40min，除去剩余污泥中的还原性物质；
步骤二：酸度调节：将步骤一中反应后的污泥泵入带有搅拌装置的污泥均质池中，开启搅拌装置，采用计量泵按污泥绝干量5%~20%的量加入300~350g/L浓度的酸性催化剂溶液调节污泥pH为5.5~6.5；
步骤三：类fenton氧化：将步骤二中反应后的污泥泵入类fenton氧化池，采用计量泵按污泥绝干量1%~6%的量加入能产生羟基自由基的氧化剂，搅拌反应5~20min；
步骤四：板框压滤：采用板框压滤机对步骤三中处理后的污泥压滤，得到含水率低于60%的污泥及pH为6~7的滤液。
2.根据权利要求1所述的改善剩余污泥脱水性能的工艺，其特征在于，所述氧化剂是双氧水或过碳酸钠。
3.根据权利要求1所述的改善剩余污泥脱水性能的工艺，其特征在于，所述酸性催化剂溶液，其成份为硫酸亚铁、草酸、氨基磺酸，硫酸亚铁、草酸、氨基磺酸按（20~40）:（0~1）:（0~10）的质量比混合而成。
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