CN112624545A - 一种厌氧消化污泥的处理方法和处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厌氧消化污泥的处理方法和处理系统，该处理方法包括以下步骤：将厌氧消化污泥分成两部分，一部分进行碱化处理得到碱化污泥，另一部分进行酸化调理得到酸化污泥；将碱化污泥和酸化污泥混合进行脱水处理。处理系统包括至少两套碱化装置、酸化装置和脱水装置。本发明处理方法中，通过对厌氧消化污泥碱化处理和酸化调理，改善了脱水性能和理化性质，实现了厌氧消化污泥的高质量、低成本脱水，具有工艺简单、操作方便、处理效率高、药剂用量低、能耗低、成本低、脱水效果好、二次污染少等优点，且获得了温度适宜、pH值偏中性、C/N比满足生化要求的滤液，有利于滤液的后续处理，有着很好的使用价值和很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于污泥处置技术领域，涉及一种厌氧消化污泥的处理方法和处理系统。
背景技术
目前，通常采用“污泥高温热水解+高温厌氧消化+脱水+干化处理”的方式实现市政污泥的稳定化、减量化、资源化、无害化处理，已被广泛应用。在高温热水解处理后的高温厌氧消化过程中，污泥中的有机质被进一步利用产生了可观的沼气资源，但是在消化污泥中的有机质的同时，其沼液氨氮值将不断在系统内累积升高到一定指标，较高时可达1800-2000mg/L，在沼液排出后，脱水产生滤液可能出现碳氮比严重失衡，影响后续水处理工艺稳定运行，另外，消化污泥经常规脱水工艺处理后产生的泥饼的含水率在50-60％之间，不利于后续污泥的进一步处理等问题。
目前，对于污泥脱水处理的专利技术较多，典型的有以下技术：
污泥化学调理脱水：使用不同药剂配比，利用药剂本身性质或者药剂复配反应效果实现污泥破壁或者脱稳以改善脱水性能，如典型的铁盐+PAM工艺，芬顿法、多种无机盐配比工艺等，存在的缺陷有：药剂添加量过高导致后续滤液成分复杂处理困难；脱水性能改善空间有限；反应条件要求过高影响稳定运行；无法实现高温厌氧消化污泥的稳定化高质量处理目标。
污泥热干化脱水：使用污泥热干化蒸发水分原理，使污泥直接达到脱水率高的结果，如CN110040937A一种热泵低温污泥干化系统，CN211111658U污泥干化系统等，但其存在热干化法存在的能源消耗过高问题。
污泥电解脱水：使用电渗透原理，将污泥在强电场条件下破壁，达到改善污泥脱水性能结果，如专利CN207828092U一种双电渗透污泥脱水式污泥超干系统，使用多级电解方法，实现了污泥的脱水性能改善，但是对于高温厌氧消化污泥，其本身氨氮的没有得到去除，其产生的压滤液仍存在碳氮比失衡问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、处理效率高、药剂用量低、能耗低、成本低、脱水效果好、二次污染少的厌氧消化污泥的处理方法，还提供了一种与之配套的厌氧消化污泥的处理系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种厌氧消化污泥的处理方法，包括以下步骤：
S1、将厌氧消化污泥分成两部分，一部分进行碱化处理得到碱化污泥，另一部分进行酸化调理得到酸化污泥；
S2、将步骤S1中得到的碱化污泥和酸化污泥混合，得到混合污泥；
S3、将步骤S1中得到的混合污泥进行脱水处理。
上述的厌氧消化污泥的处理方法，进一步改进的，步骤S1中，将用于碱化处理的厌氧消化污泥分成至少两份，依次编号为A1、A2…，依次进行碱化处理，包括以下步骤：
(1)将厌氧消化污泥A1与碱性药剂混合，利用蒸汽将污泥加热至100℃～130℃进行碱化处理，得到碱化污泥和二次蒸汽；
(2)将厌氧消化污泥A2与碱性药剂混合，先后用步骤(1)中得到的二次蒸汽和蒸汽将污泥加热至100℃～130℃进行碱化处理，得到碱化污泥和二次蒸汽；
(3)重复步骤(1)和(2)，利用碱化处理中产生的二次蒸汽和蒸汽连续对厌氧消化污泥进行碱化处理。
上述的厌氧消化污泥的处理方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述碱性药剂的添加量为厌氧消化污泥A1质量的1.8％～2.5％；所述碱性药剂为生石灰和/或火碱；所述蒸汽的压强为2atm～4atm；所述碱化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为90rpm～150rpm；所述碱化处理的时间为45min～60min。
上述的厌氧消化污泥的处理方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述碱性药剂的添加量为厌氧消化污泥A2质量的1.8％～2.5％；所述碱性药剂为生石灰和/或火碱；所述蒸汽的压强为2atm～4atm；所述碱化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为90rpm～150rpm；所述碱化处理的时间为45min～60min。
上述的厌氧消化污泥的处理方法，进一步改进的，步骤S1中，所述厌氧消化污泥的含水率为88％～92％。
上述的厌氧消化污泥的处理方法，进一步改进的，步骤S1中，所述酸化调理为采用芬顿试剂对厌氧消化污泥进行芬顿氧化处理，包括以下步骤：采用酸调节厌氧消化污泥的pH值为2～4，加入亚铁盐和双氧水进行芬顿氧化处理，得到酸化污泥；所述酸为硫酸、硝酸、盐酸中的至少一种；所述亚铁盐的加入量为厌氧消化污泥质量的8％～15％；所述亚铁盐为氯化亚铁和/或硫酸亚铁；所述双氧水的加入量为厌氧消化污泥质量的0.5％～1％；所述芬顿氧化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为90rpm～120rpm；所述芬顿氧化处理的时间为35min～50min。
上述的厌氧消化污泥的处理方法，进一步改进的，步骤S2中，采用隔膜板框机对污泥进行脱水处理；所述脱水处理过程中控制进泥压力为10公斤～15公斤，压榨压力为25公斤～30公斤；所述脱水处理后得到的泥饼的含水率为40％～45％。
作为一个总的技术构思，本发明还提供改了一种厌氧消化污泥的处理系统，所述处理系统用于实施上述的厌氧消化污泥的处理方法，包括：
至少两套碱化装置，用于对厌氧消化污泥进行碱化处理；
酸化装置，用于对厌氧消化污泥进行酸化调理；
脱水装置，用于对污泥进行脱水处理。
上述的厌氧消化污泥的处理系统，进一步改进的，还包括调节池，用于混合碱化污泥和酸化污泥。
上述的厌氧消化污泥的处理系统，进一步改进的，还包括蒸汽发生装置，用于生产饱和或过热蒸汽；所述蒸汽发生装置通过管道与碱化装置连接，用于将饱和或过热蒸汽输送至碱化装置中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种厌氧消化污泥的处理方法，对厌氧消化污泥分别进行碱化处理和酸化调理，通过碱化处理、酸化调理对厌氧消化污泥进行破壁，改善脱水性能，同时分别产生低氨氮、高COD、高pH的碱化污泥和高氨氮、较高COD、低pH的酸化污泥，进而将碱化污泥和酸化污泥混合，经脱水处理后，获得温度适宜、pH值偏中性、C/N比满足生化要求的滤液，且所得滤液电导率适宜，有利于滤液的后续处理，且经脱水后获得的泥饼含水率较低，有利于污泥的资源化利用，由此实现了厌氧消化污泥的高质量脱水，也解决了现有常规工艺中产生的滤液碳氮比失衡而导致的后续处理困难的问题，具有工艺简单、操作方便、处理效率高、药剂用量低、能耗低、成本低、脱水效果好、二次污染少等优点，有着很好的使用价值和很好的应用前景。
(2)本发明方法中，将用于碱化处理的厌氧消化污泥分成至少两份，依次进行碱化处理，通过有效利用碱化处理过程中产生的二次蒸汽辅助加热厌氧消化污泥，通过合理利用二次蒸汽所携带的热能，降低脱水能耗。
(3)本发明方法中，优化了碱性药剂的加入量为厌氧消化污泥质量的1.8％～2.5％，带来的好处有药剂用量少，成本低，且更有利于提高破壁效果和脱水性能。
(4)本发明方法中，碱化处理过程中，采用压强为2atm～4atm的蒸汽对厌氧消化污泥进行加热，升温至100℃～130℃，保温45min～60min，在此过程中，利用高温蒸汽和碱性药剂对污泥进行蒸汽热水解破壁和碱化热水解破壁，其中热水解不仅可以破坏污泥絮体颗粒的结构，还可以加速分解其中的有机成分，且碱的加入可以破坏微生物细胞对于高温的抵御能力，此时碱性物质与污泥细胞壁发生皂化反应，脂质物质溶解，迅速破坏细胞的结构，因而采用蒸汽对厌氧消化污泥进行加热更有利于提高污泥的破壁效果和脱水性能；同时，蒸汽直接加热污泥，无换热面，能量高效利用，所形成的高温高压环境，有利于缩短反应时间，降低能耗。
(5)本发明方法中，经脱水处理后，污泥的含水率由90％～95％直接降低至40％～45％，所得泥饼可自持焚烧，可避免高含水率对垃圾掺烧热值的影响，更有利于实现污泥的处置和资源化利用。
(6)本发明提供了一种厌氧消化污泥的处理系统，包括用于对厌氧消化污泥进行破壁处理的碱化装置和酸化装置，以及用于对污泥进行脱水处理的脱水装置。本发明系统，通过利用碱化装置和酸化装置对厌氧消化污泥进行破壁处理，改善污泥的脱水性能，进而利用脱水装置对破壁后的混合污泥进行压滤，有效降低了泥饼的含水率，同时获得了温度适宜、pH值偏中性、C/N比满足生化要求的滤液，具有运行及维护简单且成本低等优点，即可实现对厌氧消化污泥的低成本高质量脱水，又能解决滤液碳氮比失衡而导致的后续处理困难的问题，实现滤液的后续处理和资源化利用，对于实现厌氧消化污泥的稳定化、减量化、资源化、无害化处理具有十分重要的意义。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1中厌氧消化污泥的处理流程示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
一种厌氧消化污泥的处理方法，处理流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)将高温厌氧消化池中排除的厌氧消化污泥，通过管道分别输送至碱化装置和酸化装置中分别进行碱化处理和酸化处理，具体为：
(1.1)碱化处理：
将用于碱化处理的厌氧消化污泥分成至少两份，依次编号为A1、A2…，依次进行碱化处理，具体为：
(a)将厌氧消化污泥A1输送到第一套碱化装置中，按照生石灰的添加量为厌氧消化污泥A1质量的2％，加入生石灰，开启碱化装置中的内桨叶搅拌器，在搅拌转速为120rpm下，利用压强为2atm～4atm的饱和或过热蒸汽将污泥加热至130℃，保持60min，通过在高温碱性环境下进行碱化反应，实现对污泥的破壁处理，且利用生石灰的吸附和改性，进一步改善污泥的脱水性能。碱化处理完成后，开启泄压阀，降温至100℃，分离得到二次蒸汽和碱化污泥。该步骤采用的碱化装置为市售反应釜。采用的饱和或过热蒸汽，由蒸汽发生装置(市售锅炉)制得。
(b)将厌氧消化污泥A2输送到第二套碱化装置中，按照生石灰的添加量为厌氧消化污泥A2质量的2％，加入生石灰，开启碱化装置中的内桨叶搅拌器，在搅拌转速为120rpm下，先后利用步骤(a)中产生的二次蒸汽和压强为2atm～4atm的饱和或过热蒸汽将污泥加热至130℃，保持60min，通过在高温碱性环境下进行碱化反应，实现对污泥的破壁处理，且利用生石灰的吸附和改性，进一步改善污泥的脱水性能。碱化处理完成后，开启泄压阀，降温至100℃，分离得到二次蒸汽和碱化污泥。该步骤采用的碱化装置为市售的热碱化反应釜。采用的饱和或过热蒸汽，由蒸汽发生装置(市售锅炉)制得。
(c)重复步骤(a)和(b)，利用碱化处理中产生的二次蒸汽和蒸汽连续对厌氧消化污泥进行碱化处理。
(1.2)酸化调理：
开启酸化装置中的内桨叶搅拌器，在转速为90rpm条件下，往酸化装置中加入质量浓度为20％的硫酸，调节厌氧消化污泥的pH值为3，加入硫酸亚铁和双氧水进行芬顿氧化处理40min，在低pH环境下发生芬顿反应产生具有强氧化性的羟基自由基-OH，使污泥破壁，改善污泥脱水性能，得到酸化污泥。该步骤中，采用的酸化装置为常规的芬顿反应釜。
(2)将步骤(1)中得到的碱化污泥和酸化污泥通过管道输送至调节池中进行混合，得到混合污泥，其中混合污泥的温度为57℃，pH值为7～9。
(3)将步骤(2)中得到的混合污泥通过管道输送至脱水装置中进行脱水处理，具体为：通过螺杆泵将混合污泥送入到隔膜板框机进行压榨，压榨压力30公斤，进泥压力10公斤，得到泥饼和滤液。该步骤中，脱水处理后产生的滤液中COD为5000mg/L-6000mg/L，氨氮为1000mg/L-1200mg/L，可直接输送到生化处理装置或后续深度处理装置中进行后续处理。该步骤中，脱水处理后产生的污泥的含水率为45％，可进行污泥处置或资源化利用，如可直接进行焚烧。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种厌氧消化污泥的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将厌氧消化污泥分成两部分，一部分进行碱化处理得到碱化污泥，另一部分进行酸化调理得到酸化污泥；
S2、将步骤S1中得到的碱化污泥和酸化污泥混合，得到混合污泥；
S3、将步骤S1中得到的混合污泥进行脱水处理。
2.根据权利要求1所述的厌氧消化污泥的处理方法，其特征在于，步骤S1中，将用于碱化处理的厌氧消化污泥分成至少两份，依次编号为A1、A2…，依次进行碱化处理，包括以下步骤：
(1)将厌氧消化污泥A1与碱性药剂混合，利用蒸汽将污泥加热至100℃～130℃进行碱化处理，得到碱化污泥和二次蒸汽；
(2)将厌氧消化污泥A2与碱性药剂混合，先后用步骤(1)中得到的二次蒸汽和蒸汽将污泥加热至100℃～130℃进行碱化处理，得到碱化污泥和二次蒸汽；
(3)重复步骤(1)和(2)，利用碱化处理中产生的二次蒸汽和蒸汽连续对厌氧消化污泥进行碱化处理。
3.根据权利要求2所述的厌氧消化污泥的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性药剂的添加量为厌氧消化污泥A1质量的1.8％～2.5％；所述碱性药剂为生石灰和/或火碱；所述蒸汽的压强为2atm～4atm；所述碱化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为90rpm～150rpm；所述碱化处理的时间为45min～60min。
4.根据权利要求3所述的厌氧消化污泥的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱性药剂的添加量为厌氧消化污泥A2质量的1.8％～2.5％；所述碱性药剂为生石灰和/或火碱；所述蒸汽的压强为2atm～4atm；所述碱化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率为90rpm～150rpm；所述碱化处理的时间为45min～60min。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的厌氧消化污泥的处理方法，其特征在于，步骤S1中，所述厌氧消化污泥的含水率为88％～92％。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的厌氧消化污泥的处理方法，其特征在于，步骤S1中，所述酸化调理为采用芬顿试剂对厌氧消化污泥进行芬顿氧化处理，包括以下步骤：采用酸调节厌氧消化污泥的pH值为2～4，加入亚铁盐和双氧水进行芬顿氧化处理，得到酸化污泥；所述酸为硫酸、硝酸、盐酸中的至少一种；所述亚铁盐的加入量为厌氧消化污泥质量的8％～15％；所述亚铁盐为氯化亚铁和/或硫酸亚铁；所述双氧水的加入量为厌氧消化污泥质量的0.5％～1％；所述芬顿氧化处理在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为90rpm～120rpm；所述芬顿氧化处理的时间为35min～50min。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的厌氧消化污泥的处理方法，其特征在于，步骤S2中，采用隔膜板框机对污泥进行脱水处理；所述脱水处理过程中控制进泥压力为10公斤～15公斤，压榨压力为25公斤～30公斤；所述脱水处理后得到的泥饼的含水率为40％～45％。
8.一种厌氧消化污泥的处理系统，其特征在于，所述处理系统用于实施权利要求1～7中任一项所述的厌氧消化污泥的处理方法，包括：
至少两套碱化装置，用于对厌氧消化污泥进行碱化处理；
酸化装置，用于对厌氧消化污泥进行酸化调理；
脱水装置，用于对污泥进行脱水处理。
9.根据权利要求8所述的厌氧消化污泥的处理系统，其特征在于，还包括调节池，用于混合碱化污泥和酸化污泥。
10.根据权利要求8或9所述的厌氧消化污泥的处理系统，其特征在于，还包括蒸汽发生装置，用于生产饱和或过热蒸汽；所述蒸汽发生装置通过管道与碱化装置连接，用于将饱和或过热蒸汽输送至碱化装置中。
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