CN110845107A - 一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，具体步骤为：对污水处理厂的剩余污泥进行预处理；将步骤1中得到的污泥进行热水解，结晶后在离心机内进行固液分离；利用磷酸铵镁法，对步骤2中分离出的上清液进行沉淀和分离；将步骤2所得到的热水解残留固形物与步骤3分离结晶产物后得到的上清液进行混合，注入厌氧消化反应器中进行厌氧消化反应。通过在热水解条件下添加EDTA，污泥细胞壁的破裂程度加大，污泥内部存在的水份也被释放出来，通过直接脱水或厌氧消化后脱水，污泥含水率均能降低到80％以下，更有利于污泥的运输与后段处理。

Description

一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法
技术领域
本发明属于低温热水解污泥技术领域，涉及一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法。
背景技术
污水处理厂在污水处理时会产生大量的污泥，污泥中含有大量的磷，直接进行排放，则会造成河流水体的污染。
污泥在常规放置条件下磷释放率低、释放量少，目前污泥磷释放主要采用热水解、酸碱投加、厌氧消化、氧化等物理化学手段，对磷的释放率较低，难以有效释放；其次，利用产生的消化上清液对于鸟粪石(MgNH4PO4)的回收会存在输送管道无效结垢问题，对设备产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，通过加入一定量的EDTA来提高磷的释放率，产生的富磷上清液采用磷酸铵镁法回收磷，并且具有提高厌氧消化甲烷产率的特点。
本发明所采用的技术方案是一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对污水处理厂的剩余污泥进行预处理；
步骤2、将步骤1中得到的污泥进行低温热水解，结晶后在离心机内进行固液分离；
步骤3、利用磷酸铵镁法，对步骤2中分离出的上清液进行沉淀和分离；
步骤4、将步骤2所得到的热水解残留固形物与步骤3分离结晶产物后得到的上清液进行混合，注入厌氧消化反应器中进行厌氧消化反应。
本发明的特点还在于：
步骤1具体为：将含水率为99％的剩余污泥进行浓缩处理得到含水率为95％左右的污泥。
步骤2中采用低温热水解反应器，利用1mol/L的HCl溶液将pH值调节为pH＝3.9，温度为62℃，EDTA浓度为9.2mmol/L条件下，进行低温热水解反应1h。
步骤2中离心机的转速为3000r/min，离心5min。
步骤3具体为：
步骤3.1、测定上清液中正磷酸盐的摩尔浓度；
步骤3.2、投加Mg：Cl摩尔比为1.2：1的镁盐水溶液和NaOH溶液，调节pH值为pH＝9，并在25℃下，以200r/min的速度搅拌10min；
步骤3.3、离心分离沉淀物，自然干燥后得到磷酸按镁粗品，既鸟粪石。
步骤4中在反应器内接种20％体积的厌氧颗粒污泥，搅拌速率为200r/min，反应温度为35℃，进行厌氧消化15天。
对厌氧消化的pH值控制在pH＝7。
本发明的有益效果是：
(1)通过在低温热水解阶段投加EDTA，可以使剩余污泥中的磷最大限度的释放出来，磷的释放率可达到76％左右。
(2)通过磷酸铵镁法回收磷，不仅提高污泥中磷的回收效率，还可提升鸟粪石的纯度，另外对氨氮也进行了回收利用。
(3)在热水解过程中胞外聚合物发生破坏，细胞破裂，大量的溶解性物质(有机质、氮和磷)进入上清液中。前期热水解预处理提高了污泥厌氧消化产气速率，缩短厌氧消化时间。
(4)对剩余污泥有很好的减量效果：通过在热水解条件下添加EDTA，污泥细胞壁的破裂程度加大，污泥内部存在的水份也被释放出来，通过直接脱水或厌氧消化后脱水，污泥含水率均能降低到80％以下，更有利于污泥的运输与后段处理。
附图说明
图1是本发明提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化方法的工艺流程图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对污水处理厂的剩余污泥进行预处理；
步骤2、将步骤1中得到的污泥进行低温热水解，结晶后在离心机内进行固液分离；
步骤3、利用磷酸铵镁法，对步骤2中分离出的上清液进行沉淀和分离；
步骤4、将步骤2所得到的热水解残留固形物与步骤3分离结晶产物后得到的上清液进行混合，注入厌氧消化反应器中进行厌氧消化反应。
步骤1具体为：
将含水率为99％的剩余污泥进行浓缩处理得到含水率为95％左右的污泥。
步骤2中采用低温热水解反应器，利用1mol/L的HCl溶液将pH值调节为pH＝3.9，温度为62℃，EDTA浓度为9.2mmol/L条件下，进行低温热水解反应1h，通过低温热水解和EDTA的共同作用使剩余污泥中各营养元素(主要是有机物、氨氮和正磷酸盐)最大限度地转移到上清液中，使磷的释放率可达到76％。
步骤2中离心机的转速为3000r/min，离心5min。
步骤3具体为：
步骤3.1、测定上清液中正磷酸盐的摩尔浓度；
步骤3.2、投加Mg：Cl摩尔比为1.2：1的镁盐水溶液和NaOH溶液，调节pH值为pH＝9，并在25℃下，以200r/min的速度搅拌10min；
步骤3.3、离心分离沉淀物，自然干燥后得到磷酸按镁粗品，既鸟粪石。
该步骤使上清液中的正磷酸盐、氨氮与投加的镁离子形成磷酸按镁沉淀，可使上清液中磷的回收率达到97.3％，NH4 +-N去除率达到24.7％，鸟粪石纯度可达61.3％。
步骤4中在反应器内接种20％体积的厌氧颗粒污泥，搅拌速率为200r/min，反应温度为35℃，进行厌氧消化15天；对厌氧消化的pH值控制在pH＝7；上清液中EDTA的加入不仅缩短了厌氧消化时间，还增加了消化液中SCOD的浓度，有效高了甲烷的产率。
实施例：
(1)取城市污水处理厂二沉池剩余污泥，以1500r/min，通过离心机离心，在室温条件下离心5分钟，使其含水率将为95％左右(剩余污泥特性：TP:520～734.1mg/L、IP:416.1～458.1mg/L、TCOD:44707～45180mg/L)。
(2)如图1所示，将预处理得到的95％含水率的剩余污泥加入低温热水解反应器，用1mol/L HCl溶液调节污泥pH＝3.9，温度为62℃，EDTA浓度为9.2mmol/L条件下，进行低温热水解反应1h。反应后以3000r/min转速，离心5min,进行固液分离，得到上清液和热水解残留固体物。上清液中磷、正磷酸盐、氨氮、和SCOD的浓度可达506mg/L、403mg/L、393mg/L和7660mg/L。
(3)测定步骤(2)得到的上清液中正磷酸盐的摩尔浓度和含量,投加Mg：CL摩尔比为1.2:1的镁盐水溶液,在利用NaOH溶液，调节pH值pH＝9、反应温度25℃，搅拌速度200r/min，搅拌反应10min的条件下进行结晶反应，形成主要成分为磷酸铵镁(鸟粪石)的结晶产物，磷酸铵镁的纯度达61.3％。
(4)将步骤(3)分离结晶产物后得到的上清液与步骤(2)所得到的热水解残留固形物混合注入厌氧消化反应器中,反应器接种20％体积的厌氧颗粒污泥(厌氧接种污泥的特性为：SS 20.0～21.1g/L、TP 30.3～32.6mg/L、NH4 +-N51.23～53.44mg/L、COD 450.2～473.8mg/L)，搅拌速率为200r/min，反应温度为35℃，进行15天厌氧消化反应，厌氧消化的pH值控制在pH＝7；得到甲烷气体，有效高了甲烷的产率。

Claims (7)

1.一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、对污水处理厂的剩余污泥进行预处理；
步骤2、将步骤1中得到的污泥进行低温热水解，结晶后在离心机内进行固液分离；
步骤3、利用磷酸铵镁法，对步骤2中分离出的上清液进行沉淀和分离；
步骤4、将步骤2所得到的热水解残留固形物与步骤3分离结晶产物后得到的上清液进行混合，注入厌氧消化反应器中进行厌氧消化反应。
2.根据权利要求1所述的一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
将含水率为99％的剩余污泥进行浓缩处理得到含水率为95％左右的污泥。
3.根据权利要求1所述的一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，其特征在于，所述步骤2中采用低温热水解反应器，利用1mol/L的HCl溶液将pH值调节为pH＝3.9，温度为62℃，EDTA浓度为9.2mmol/L条件下，进行低温热水解反应1h。
4.根据权利要求1所述的一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，其特征在于，所述步骤2中离心机的转速为3000r/min，离心5min。
5.根据权利要求1所述的一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
步骤3.1、测定上清液中正磷酸盐的摩尔浓度；
步骤3.2、投加Mg：Cl摩尔比为1.2：1的镁盐水溶液和NaOH溶液，调节pH值为pH＝9，并在25℃下，以200r/min的速度搅拌10min；
步骤3.3、离心分离沉淀物，自然干燥后得到磷酸按镁粗品，既鸟粪石。
6.根据权利要求1所述的一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，其特征在于，所述步骤4中在反应器内接种20％体积的厌氧颗粒污泥，搅拌速率为200r/min，反应温度为35℃，进行厌氧消化15天。
7.根据权利要求6所述的一种提高污泥中磷回收效率和促进厌氧消化的方法，其特征在于，对厌氧消化的pH值控制在pH＝7。
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