CN108439750B - 一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法，污水经活性污泥生化反应后，泥水混合液在二沉池中静沉，部分污泥回流至生化反应系统，剩余的污泥部分直接排入污泥芬顿反应池，其它部分排入污泥浓缩池，经浓缩、调理及脱水，外运处置；在污泥芬顿反应池中加入酸调节pH值至酸性，启动芬顿反应对污泥进行破胞处理；芬顿反应后，将污泥破胞液转至调节池，使顿芬反应过程的Fe2+转化为Fe3+；将调节池中的污泥破胞液返回至生化反应池，作为污泥生长碳源被活性污泥利用，实现污泥的隐性生长减量。本发明可实现污水处理系统内部的污泥减量化，操作简单，为剩余污泥的减量化及强化废水生化处理效果提供一种可行的方法。

Description

一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的 方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法。
背景技术
近年来，剩余污泥的处理处置问题已成为全球急需解决的环境问题，由于污水处理以活性污泥法处理为主，污水处理过程产生大量富含有机物的剩余污泥。据统计，2013年我国产生的干污泥重约6250000吨，且从2007至2013年呈13％的年增长率(WaterResearch，2015，78：60-73)，未经妥善处理处置的污泥将对环境和人体健康产生严重危害。目前，基于污泥处理处置的方法主要关注其减量化、无害化、稳定化和资源化四个方面。由于剩余污泥中富含有机物，近年来，研究提出了隐性生长污泥减量技术，即微生物利用细胞裂解形成的基质重新合成微生物机体的生长方式，隐性生长利用的基质是细胞破胞的产物。裂解污泥产物回投至生物处理系统并被微生物利用的过程，从理论上分析必然会实现一定的污泥减量效果。
为达到污泥隐性生长减量的目的，关键在于实现污泥的有效破胞，通过物理、化学或生物手段强化污泥水解，破坏污泥中微生物的细胞结构，打破污泥的菌胶团絮体，使微生物菌体中的固态有机物释放至液相中成为溶解态有机物，该部分有机物可作为污水处理系统中污泥再生利用的基质。作为污泥隐性生长的关键-污泥破胞，目前，已有研究的破胞技术包括超声法、机械剪切法、高压法、加热法、臭氧氧化、加碱破解、投加酶制剂等，但受限于成本高、能耗高、减量效果不佳等问题，目前鲜有应用。
发明内容
本发明所要解决的问题是：如何利用芬顿反应实现污泥隐性生长减量并强化废水处理效果。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：污水经活性污泥生化反应后，泥水混合液在二沉池中静沉，部分污泥回流至生化反应系统，剩余的污泥部分直接排入污泥芬顿反应池，其它部分排入污泥浓缩池，经浓缩、调理及脱水，外运处置；
步骤2)：在污泥芬顿反应池中加入酸调节pH值至酸性，加入Fe2+和H2O2，机械搅拌，启动芬顿反应对污泥进行破胞处理；
步骤3)：芬顿反应后，将污泥破胞液转至调节池，加碱调节pH值，并进行曝气，使顿芬反应过程的Fe2+转化为Fe3+，污泥实现进一步的内源消耗减量；
步骤4)：将调节池中的污泥破胞液返回至生化反应池，作为污泥生长碳源被活性污泥利用，实现污泥的隐性生长减量，并提高废水的生化处理效果。
优选地，所述步骤1)中污泥回流至生化反应系统的比例为50-100％，剩余的污泥中，50-75％进入污泥芬顿反应池中，其余排入污泥浓缩池。
优选地，所述步骤2)中的污泥芬顿反应池，污泥浓度为8000～12000mg/L，采用硫酸或者盐酸进行pH值调节，调节pH值至3-5，加入的Fe2+可采用FeCl2或FeSO4，Fe2+的加入量为0.05-0.3kg/(kg干污泥)，H2O2的投加量为0.5-5mol/(kg干污泥)，机械搅拌速度为60-150rpm/min，芬顿反应时间为0.5-5h。
优选地，所述步骤3)中污泥破胞液在调节池中加入的碱为NaOH或Ca(OH)2，pH值调节至6-8；曝气使溶解氧浓度为0.5～3.0mg/L，曝气时间为0.5～3h。
优选地，所述步骤4)中的污泥破胞液从生化池进水前端进入，与污水混合后参与生化反应。
本发明提供了一种能实现剩余污泥减量的方法，通过芬顿反应对剩余活性污泥进行破胞处理，释放出胞内的有机碳源，再耦合污泥的内源消耗减量，污泥破胞液再重新返回至污水生化处理系统，参与活性污泥的生化反应，实现污泥隐形生长减量；另外破胞液中含有的Fe3+可促进生化系统中微生物的生长，并辅以化学除磷作用，从而实现污泥的隐性生长减量并同步强化废水处理效果。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本方法耦合了芬顿处理污泥实现污泥隐性生长减量及污泥内源消耗减量，污泥减量效果好，可实现污泥减量25～55％；
(2)本方法使用的芬顿反应含有铁离子，随污泥破胞液进入生化反应系统的铁离子，有助于生化反应系统中微生物的生长及化学除磷，强化废水生化处理效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法的工艺示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法，包括以下步骤：
(1)某印染废水处理厂采用厌氧-缺氧-好氧(AAO)的生化处理工艺对污水中的有机物，营养物质氮磷进行去除。于实验室构建与印染废水处理厂相同的两组工艺反应器，接种相同浓度的该污水处理厂的活性污泥，生化反应进水COD浓度为450-550mg/L，氨氮浓度为45-60mg/L，总氮浓度为55-70mg/L，进水总磷的浓度为5-10mg/L，经AAO生化处理后，运行稳定后，两组反应器的出水COD浓度为110-150mg/L，氨氮浓度为5-8mg/L，总氮浓度为18-25mg/L，总磷浓度为1.2-2.0mg/L。
(2)如图1所示，其中一组反应器，污水经生化反应后，进入二沉池进行泥水分离，回流污泥比为80％，剩余部分的污泥中，其中50％排入芬顿反应池，50％排入污泥浓缩池，浓缩池的污泥经石灰调理并板框压滤；在污泥芬顿反应池中，污泥的浓度为8000mg/L，加入浓盐酸调节pH值至4，加入FeCl2，使Fe2+的加入量为0.1kg/(kg干污泥)，H2O2的投加量为0.5mol/(kg干污泥)，机械搅拌速度为80rpm/min，芬顿反应时间为1h；将芬顿反应后的污泥破胞液排至调节池，加入NaOH，调节pH值至6-8；曝气使溶解氧浓度为1mg/L，曝气时间为1h；将调节池中的污泥破胞液泵至生化池进水前端，与污水混合后参与生化反应，实现污泥的隐性生长减量。
(3)另一组反应器，污水经生化反应后，进入二沉池进行泥水分离，回流污泥比为80％，剩余部分的污泥全部排入污泥浓缩池，浓缩池的污泥经石灰调理并板框压滤。
(4)连续运行15天后，采用芬顿氧化污泥的实验组，污泥产量较另一组减少35％；芬顿氧化污泥的实验组，处理效果进一步提高，出水COD浓度为80-100mg/L，氨氮浓度为5-6mg/L，总氮浓度为12-15mg/L，总磷浓度为0.1-0.4mg/L。
实施例2
一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法，包括以下步骤：
(1)某生活污水采用倒置A2O工艺对污水中的有机物，营养物质氮磷进行去除。于实验室构建与印染废水处理厂相同的两组工艺反应器，接种相同浓度的该污水处理厂的活性污泥，生化反应进水COD浓度为350-420mg/L，氨氮浓度为35-50mg/L，总氮浓度为45-55mg/L，进水总磷的浓度为8-13mg/L，经倒置A2O工艺生化处理，运行稳定后，两组反应器的出水COD浓度为65-85mg/L，氨氮浓度为5-8mg/L，总氮浓度为15-20mg/L，总磷浓度为1.0-1.5mg/L。
(2)如图1所示，其中一组反应器，污水经生化反应后，进入二沉池进行泥水分离，回流污泥比为60％，剩余部分的污泥70％排入芬顿反应池，30％排入污泥浓缩池，浓缩池的污泥经石灰调理后板框压滤；在污泥芬顿反应池中，污泥的浓度为11000mg/L，加入浓硫酸调节pH值至3.5，加入FeCl2，使Fe2+的加入量为0.2kg/(kg干污泥)，H2O2的投加量为1.5mol/(kg干污泥)，机械搅拌速度为90rpm/min，芬顿反应时间为2h；将芬顿反应后的污泥破胞液排至调节池，加入Ca(OH)2，调节pH值至7.5；曝气使溶解氧浓度约为1.0mg/L，曝气时间为2h；将调节池中的污泥破胞液泵至生化池进水前端，与污水混合后参与生化反应，实现污泥的隐性生长减量，并提高污水的生化处理效果。
(3)另一组反应器，污水经生化反应后，进入二沉池进行泥水分离，回流污泥比为60％，剩余部分的污泥全部排入污泥浓缩池，浓缩池的污泥经石灰调理并板框压滤。
(4)连续运行30天后，采用芬顿氧化污泥的实验组，污泥产量较另一组减少45％；芬顿氧化污泥的实验组，处理效果进一步提高，出水COD浓度为40-50mg/L，氨氮浓度为3-5mg/L，总氮浓度为8-15mg/L，总磷浓度为0.1-0.3mg/L。

Claims (2)

1.一种利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：污水经活性污泥生化反应后，泥水混合液在二沉池中静沉，部分污泥回流至生化反应系统，剩余的污泥部分直接排入污泥芬顿反应池，其它部分排入污泥浓缩池，经浓缩、调理及脱水，外运处置；
步骤2)：在污泥芬顿反应池中加入酸调节pH值至酸性，加入Fe2+和H2O2，机械搅拌，启动芬顿反应对污泥进行破胞处理；
步骤3)：芬顿反应后，将污泥破胞液转至调节池，加碱调节pH值，并进行曝气，使顿芬反应过程的Fe2+转化为Fe3+，污泥实现进一步的内源消耗减量；
步骤4)：将调节池中的污泥破胞液返回至生化反应池，作为污泥生长碳源被活性污泥利用，实现污泥的隐性生长减量，并提高废水的生化处理效果；
所述步骤1)中污泥回流至生化反应系统的比例为50-100％，剩余的污泥中，50-75％进入污泥芬顿反应池中，其余排入污泥浓缩池；
所述步骤2)中的污泥芬顿反应池，污泥浓度为8000～12000mg/L，采用硫酸或者盐酸进行pH值调节，调节pH值至3-5，加入的Fe2+可采用FeCl2或FeSO4，Fe2+的加入量为0.05-0.3kg/(kg干污泥)，H2O2的投加量为0.5-5mol/(kg干污泥)，机械搅拌速度为60-150rpm/min，芬顿反应时间为0.5-5h；
所述步骤3)中污泥破胞液在调节池中加入的碱为NaOH或Ca(OH)2，pH值调节至6-8；曝气使溶解氧浓度为0.5～3.0mg/L，曝气时间为0.5～3h。
2.如权利要求1所述的利用芬顿氧化实现污泥隐性生长减量并强化废水处理的方法，其特征在于，所述步骤4)中的污泥破胞液从生化池进水前端进入，与污水混合后参与生化反应。
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