CN107098558A - 污水处理优质碳源的浓缩方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种污水处理优质碳源的浓缩方法，该方法包括以下步骤：将含水率为80％的市政污泥经过低温碳化或者热水解使污泥中的生物质裂解；然后进入氨氮吹脱塔进行氨氮吹脱，使氨氮的去除率达到75％‑85％；再经过几次过滤截留将浓缩液浓缩，进行收集收集的该浓缩液中C/N即BOD/COD大于0.3，作为污水处理的优质碳源。本发明的效果是将污泥脱水释放出来的裂解液进行两次浓缩，其中污泥脱水裂解液中BOD浓度范围为7500～20000mg/L，经过两次浓缩后使得BOD浓度提高了12‑18倍，大大提高了C/N即BOD/COD的比值，成为优质碳源，有利于总氮的去除，从而不仅使出水总氮达标，而且大大的降低了污水处理的成本。

Description

污水处理优质碳源的浓缩方法
技术领域
本发明涉及污水处理优质碳源的浓缩领域，尤其是涉及一种用膜处理技术的优质碳源的浓缩系统。
背景技术
经过“十一五”、“十二五”将近10年的总量减排工作强力推进，化学需氧量、氨氮两项指标改善卓有成效，但是总磷、总氮两项指标由于并未展开污染物总量控制，2014年，总磷、化学需氧量及五日生化需氧量成为了全国淡水环境和湖泊环境的首要污染指标，全国近岸海域国控监测点的主要污染指标为无机氮和活性磷酸盐，超标率分别为31.2％和14.6％，其中的无机氮的主要来源是陆域污染排放的总氮。
在国务院印发的《水污染防治行动计划》中提到，要选择对水环境质量有突出影响的总氮、总磷等指标，研究纳入流域、区域污染物排放总量控制约束性指标体系，并明确要求，“十三五”期间，汇入富营养化湖库的河流和沿海地级及以上城市应实施总氮排放控制，总磷控制也提上了日程，将在部分流域、区域开展控制。
随着水资源的短缺和环境污染的加剧，现有污水处理厂的出水指标更加严格，对出水总氮有了更明确的要求。这就需要污水中有比较充足的碳源，从而通过硝化反硝化去除总氮。进水碳源不能满足生物脱氮除磷所需。与此同时，随着污水排放标准的进一步提高，碳源不足对生物系统稳定去除氮、磷的影响更加突出。大量污水处理厂存在出水氮、磷不达标或不能同时达标的问题，如何在充分挖掘内部碳源的同时，合理选择外部碳源成为众多污水处理厂需要面对的问题。
现在很多污水处理厂面临碳源不足的问题，为了使出水总氮达标，不得不人为投加碳源。目前，解决碳源不足的问题，主要考虑外加碳源(如甲醇、乙醇、乙酸和葡萄糖等)，但是这样会大大增加污水处理厂的处理成本。研究表明，采用甲醇作为碳源的成本相当于水厂运行管理成本的70％之多，或者将富含可生物降解有机物的工业废水投加到城市污水中，然后这样会增加额外的运输费用。污泥碳化产生的裂解液脱出水由于具有非常高的BOD浓度，这部分碳源除了能够满足自身总氮的去除需要，按去除1个TN需要4个BOD计算，即去除1mg/L的TN需要4mg/L的BOD，裂解液经过浓缩回收，作为碳源利于总氮的去除，从而不仅使出水总氮达标，而且大大的降低了污水处理的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水处理优质碳源的浓缩方法，以利于解决对于进水碳源不足，不能满足生物脱氮除磷所需碳源的污水处理，将裂解液经过浓缩回收，作为碳源利于总氮的去除，从而不仅使出水总氮达标，而且不用外加碳源，大大的降低了污水处理的成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种污水处理优质碳源的浓缩方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将含水率为80％的市政污泥经过低温碳化或者热水解使污泥中的生物质裂解，将其中的水分释放出来，通过机械脱水将污泥中75％的水分脱除，将释放出来的水分称其为裂解液；所述的低温碳化是在温度为210℃—260℃，压力4—6MPa条件下将所述污泥中的生物质裂解，强制脱除污泥中水分；所述的热水解为对所述污泥经150℃—170℃温度加热，使污泥中的微生物絮体解体，微生物细胞破裂，同时污泥中的蛋白质、脂肪和碳水化合物水解，将污泥中的水分释放出来；
步骤二：将步骤一的裂解液收集，然后进入氨氮吹脱塔进行氨氮吹脱，使氨氮的去除率达到75％-85％；
步骤三：将经过步骤二氨氮吹脱的裂解液通过间隙为30μm的粗滤过滤器，将裂解液中较大的颗粒截留；所述30μm粗滤过滤器的滤芯为熔喷滤芯，熔喷滤芯结构采用热熔自粘，无化学粘合剂，呈现多层结构，且外层疏松，内层紧密的渐变径渐紧结构；
步骤四：经过步骤三的裂解液再通过间隙为5μm的精细过滤器，进一步过滤较细小的颗粒；所述5μm精密过滤器的滤芯仍为同步骤三的熔喷滤芯结构；
步骤五：经过步骤三和步骤四两次过滤后的裂解液进入孔径为0.08μm的超滤膜，经过超滤膜过滤后的清液外排或进行再处理，未透过超滤膜的为浓缩液，将浓缩液进行收集即第一浓缩液；
步骤六：经过步骤五收集的第一浓缩液进入软化膜进行浓缩液软化，所述的软化膜采用的是孔径为50nm的管式软化膜；
步骤七：经过步骤六软化的浓缩液进入反渗透浓缩系统浓缩，经过反渗透浓缩后的清液外排或回用，将经过反渗透浓缩后的浓缩液收集即第二浓缩液，收集的该浓缩液中C/N即BOD/COD大于0.3，作为污水处理的碳源，即第二浓缩液为该浓缩方法收集的污水处理优质碳源。
本发明的效果是将污泥脱水释放出来的裂解液进行两次浓缩，其中污泥脱水裂解液中BOD浓度范围为7500～20000mg/L，经过两次浓缩后使得BOD浓度提高了12-18倍，大大提高了C/N即BOD/COD的比值，成为优质碳源，有利于总氮的去除，从而不仅使出水总氮达标，而且大大的降低了污水处理的成本。
具体实施方式
结合实施例对本发明的污水处理优质碳源的浓缩方法加以说明。
本发明的污水处理优质碳源的浓缩方法包括以下步骤：
步骤一：将含水率为80％的市政污泥经过低温碳化或者热水解使污泥中的生物质裂解，将其中的水分释放出来，通过机械脱水将污泥中75％的水分脱除，将释放出来的水分称其为裂解液；所述的低温碳化是在温度为210℃—260℃，压力4—6MPa条件下将所述污泥中的生物质裂解，强制脱除污泥中水分；所述的热水解为对所述污泥经150℃—170℃温度加热，使污泥中的微生物絮体解体，微生物细胞破裂，同时污泥中的蛋白质、脂肪和碳水化合物水解，将污泥中的水分释放出来。
步骤二：将步骤一的裂解液收集，然后进入氨氮吹脱塔进行氨氮吹脱，将裂解液首先泵入吹脱塔的液体分布器，从塔的上部淋洒到填料上而形成水滴，顺着填料的间隙次第落下，同时空气在风机的作用下进入氨氮吹脱塔塔体下方进气口，并且充满进气段空间，然后匀压上升到填料段，在填料的表面上，与由上流下的裂解液逆流接触，完成传质过程，使氨由液相转换成气相，空气将游离状态的氨吹出，完成吹脱过程，氨氮的去除率约为80％，将吹脱后的氨气随后经排气口排至氨气吸收净化塔，在氨气吸收净化塔内喷淋冷水，吸收氨气，可使得气体达标排放，无二次污染；将吹脱氨氮后的裂解液由氨氮吹脱塔的出水管排出。
步骤三：将经过步骤二氨氮吹脱排出的裂解液通过间隙为30μm的粗滤过滤器，将裂解液中较大的颗粒截留；所述采用的30μm粗滤过滤器的滤芯为熔喷滤芯，结构采用热熔自粘，无化学粘合剂，呈现多层结构，且外层疏松，内层紧密的渐变径渐紧结构。
步骤四：经过步骤三的裂解液再通过间隙为5μm的精细过滤器，进一步过滤较细小的颗粒；所述采用的5μm精密过滤器的滤芯为熔喷滤芯，结构采用热熔自粘，无化学粘合剂，呈现多层结构，且外层疏松，内层紧密的渐变径渐紧结构。
步骤五：经过步骤三和步骤四两次过滤后的裂解液进入孔径为0.08μm的管式超滤膜，管式超滤膜在动力的驱使下，利用膜的筛分作用，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质透过而成为透过液，原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，使得裂解液得到净化、浓缩，超滤膜过滤后的清液量为裂解液的50％-60％，将清液外排或进行再处理，未透过超滤膜的浓缩液量约为裂解液的40％-50％，将浓缩液进行收集即第一浓缩液。
步骤六：经过步骤五收集的第一浓缩液进入软化膜进行浓缩液软化；所述的软化膜采用的是管式软化膜，主要去除重金属离子，如Ca2+、Mg2+等，防止结垢。其孔径为50nm，采用内错流的过滤方式，反冲洗频率为每运行15分钟反冲洗5秒。
步骤七：经过步骤六软化的浓缩液进入反渗透浓缩系统浓缩，经过反渗透浓缩后的清液量约为第一浓缩液的85％-90％，将清液外排或回用，将经过反渗透浓缩后的浓缩液量约为第一浓缩液的10％-15％收集即第二浓缩液，收集的该浓缩液中含有较高的BOD浓度，C/N(即BOD/COD)大于0.3，能很好的作为污水处理的碳源，所以第二浓缩液为该浓缩方法收集的污水处理优质碳源。

Claims (6)

1.一种污水处理优质碳源的浓缩方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将含水率为80％的市政污泥经过低温碳化或者热水解使污泥中的生物质裂解，将其中的水分释放出来，通过机械脱水将污泥中75％的水分脱除，将释放出来的水分称其为裂解液；所述的低温碳化是在温度为210℃—260℃，压力4—6MPa条件下将所述污泥中的生物质裂解，强制脱除污泥中水分；所述的热水解为对所述污泥经150℃—170℃温度加热，使污泥中的微生物絮体解体，微生物细胞破裂，同时污泥中的蛋白质、脂肪和碳水化合物水解，将污泥中的水分释放出来；
步骤二：将步骤一的裂解液收集，然后进入氨氮吹脱塔进行氨氮吹脱，使氨氮的去除率达到75％-85％；
步骤三：将经过步骤二氨氮吹脱的裂解液通过间隙为30μm的粗滤过滤器，将裂解液中较大的颗粒截留；所述30μm粗滤过滤器的滤芯为熔喷滤芯，熔喷滤芯结构采用热熔自粘，无化学粘合剂，呈现多层结构，且外层疏松，内层紧密的渐变径渐紧结构；
步骤四：经过步骤三的裂解液再通过间隙为5μm的精细过滤器，进一步过滤较细小的颗粒；所述5μm精密过滤器的滤芯仍为同步骤三的熔喷滤芯结构；
步骤五：经过步骤三和步骤四两次过滤后的裂解液进入孔径为0.08μm的超滤膜，经过超滤膜过滤后的清液外排或进行再处理，未透过超滤膜的为浓缩液，将浓缩液进行收集即第一浓缩液；
步骤六：经过步骤五收集的第一浓缩液进入软化膜进行浓缩液软化，所述的软化膜采用的是孔径为50nm的管式软化膜；
步骤七：经过步骤六软化的浓缩液进入反渗透浓缩系统浓缩，经过反渗透浓缩后的清液外排或回用，将经过反渗透浓缩后的浓缩液收集即第二浓缩液，收集的该浓缩液中C/N即BOD/COD大于0.3，作为污水处理的碳源，即第二浓缩液为该浓缩方法收集的污水处理优质碳源。
2.根据权利要求1所述的污水处理优质碳源的浓缩方法，其特征是：所述步骤五中所述的超滤膜采用的是管式超滤膜组件。
3.根据权利要求1所述的污水处理优质碳源的浓缩方法，其特征是：所述步骤七中所述的反渗透浓缩系统采用的是碟管式反渗透装置。
4.根据权利要求1所述的污水处理优质碳源的浓缩方法，其特征是：所述步骤五中经过超滤系统过滤后收集的第一浓缩液量为裂解液的40％～50％，外排或进行再处理的清液量为裂解液的50％～60％。
5.根据权利要求1所述的污水处理优质碳源的浓缩方法，其特征是：所述步骤七中第一浓缩液经过反渗透浓缩系统浓缩后收集的第二浓缩液量为第一浓缩液的10％～15％，外排或回用的清液量为第一浓缩液的85％～90％。
6.根据权利要求1所述的污水处理优质碳源的浓缩方法，其特征是：所述步骤七中透过反渗透浓缩系统的清液部分用作步骤五中管式超滤膜的反冲洗水，以及用作步骤六中软化膜的反冲洗水。
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