CN112876024B - 一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法 - Google Patents

一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，将污泥初浓缩池的污泥经过污泥一级弱磁臭氧减量池处理后，一部分污泥作为回流污泥进入缺氧池，另一部分污泥作为剩余污泥进入污泥二级强磁离心破壁调理池处理，所述污泥二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和工业离心破壁技术，强化污泥脱水，经破壁的剩余污泥脱水后泥饼外运，脱水液回流至缺氧池。与现有技术相比，本发明方法能达到短时高效、减量节能的效果，无药物添加而产生的二次污染问题，臭氧循环使全流程杀菌消毒，对市政污水处理厂的污泥原位减量提供有力的技术支撑。

Description

一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法
技术领域
本发明属于固体废物处理与资源化技术领域，具体涉及一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法。
背景技术
传统活性污泥工艺或A2/O工艺是城镇污水处理过程中普遍采用的工艺，对有机物和氮磷等营养物质均有着较好的处理效果，但同时也存在剩余污泥产量高的问题。污泥处理处置费用约占污水处理厂总费用的20％～50％，剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂的难题。污泥减量技术是在满足系统出水达标排放的条件下，使整个污水处理系统向外排放的生物固体数量达到最少，是解决城市污水处理污泥问题的重要途径。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有传统活性污泥工艺或A2/O工艺技术存在的缺陷，解决剩余污泥产量高的问题，而提供一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，将污泥初浓缩池的污泥经过污泥一级弱磁臭氧减量池处理后，一部分污泥作为回流污泥进入缺氧池，另一部分污泥作为剩余污泥进入污泥二级强磁离心破壁调理池处理，所述污泥二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和工业离心破壁技术，强化污泥脱水，经破壁的剩余污泥脱水后泥饼外运，脱水液回流至缺氧池。
污泥初浓缩池主要的目的是增强臭氧溶解度，使全系统污泥隐性减量30-40％的情况下而不影响废水的处理效果；污泥二级强磁离心破壁调理池实现在不加药剂、无二次污染、有机物高效回收利用的前提下使污泥高效原位减量和高效脱水。
进一步地，该改造方法是在传统活性污泥工艺或A2/O工艺基础上进行，包括依次设置的缺氧池、厌氧池、好氧池、二沉池及污泥初浓缩池。
进一步地，所述污泥一级弱磁臭氧减量池中污泥臭氧微纳气泡的臭氧裹挟率达到50％、水中的臭氧浓度达到12-15mg/L时进入A2/O系统。
进一步地，所述臭氧微纳气泡采用常规的臭氧发生器和微纳气泡发生装置，臭氧发生器所用臭氧浓度为100-200mg/L。
进一步地，所述污泥一级弱磁臭氧减量池采用臭氧微气泡耦合磁场处理工艺，利用磁铁相吸的方式增强臭氧液相传质，同批次的初浓缩污泥在污泥一级弱磁臭氧减量池的停留时间为60-85min。微磁场与微气泡联用，可有效地提高臭氧在水中的溶解浓度。在磁场作用下，水体的理化性质也会受到影响，粘度、扩散系数、表面张力、电导率等都会发生一定的变化，由于磁场使得离子中电子云密度分布发生了变化，增大了离子的极性，从而使得分散在溶液中的分子溶解度增大；采用微气泡附加磁场的方式可以显著提高臭氧在水中的溶解度。
进一步地，所述磁铁的材质采用铁铬钴磁铁，磁场强度为1000-2000Gs。
进一步地，所述污泥二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和离心联合破壁技术，离心转速为15000-20000r/min，磁场强度为7000-8000Gs。采用强磁性和离心技术联合破壁技术使残留污泥细胞短时高效破壁，胞内基质进一步充分释放，在无污泥细胞的条件下，使污泥中的亲水性EPS失去附着交联的载体，阻隔其形成大分子交联结构，大幅降低其持水能力，从而强化剩余污泥的脱水性能，同时脱水滤液作为碳源回流至污水处理系统，使剩余污泥的进一步减量。
进一步地，所述磁铁的材质采用钕铁硼磁铁，同批次污泥在二级强磁离心破壁调理池的停留时间为5-10min。
进一步地，所述污泥初浓缩池的污泥含水率为99～97％，污泥中挥发性有机物占总固体质量的50～70％；作为回流污泥进入缺氧池的污泥占总浓缩污泥质量比的10～20％，相应剩余污泥占总浓缩污泥质量比为90～80％。
进一步地，所述污泥二级强磁离心破壁调理池中得到的污泥的含水率为99.5～98％，在不加药剂的情况下通过机械脱水使含水率降至75～80％；所述脱水液的COD降解率为90～95％；所述污泥初浓缩池中污泥总干基质量减少30～40％，脱水后剩余污泥泥饼总干基质量减少40～50％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、污泥一级弱磁臭氧减量池：这种微磁场与微气泡联用的气液混合装置，可以有效地提高臭氧在水中的溶解浓度。另外，在磁场作用下，水体的理化性质也会受到影响，粘度、扩散系数、表面张力、电导率等都会发生一定的变化，由于磁场使得离子中电子云密度分布发生了变化，增大了离子的极性，从而使得分散在溶液中的分子溶解度增大；采用微气泡附加磁场的方式可以显著提高臭氧在水中的溶解度。污泥一级减量池主要的目的是增强臭氧溶解度，使全系统污泥隐性减量30-40％的情况下而不影响废水的处理效果。
2、污泥二级强磁离心破壁调理池：经臭氧原位减量处理后的污泥由于细胞未完全破壁、絮体分散、EPS含量增加，使污泥的脱水性能下降，影响污泥的后续处理处置。本专利为了克服这一难题，采用强磁性和离心技术联合破壁技术使残留污泥细胞短时高效破壁，胞内基质进一步充分释放，在无污泥细胞的条件下，使污泥中的亲水性EPS失去附着交联的载体，阻隔其形成大分子交联结构，大幅降低其持水能力，从而强化剩余污泥的脱水性能，同时脱水滤液作为碳源回流至污水处理系统，使剩余污泥的进一步减量。最后实现在不加药剂、无二次污染、有机物高效回收利用的前提下使污泥高效原位减量和高效脱水。对于强磁性和离心条件的技术参数的把控以进一步强化剩余污泥减量和脱水是本专利的技术创新点。
3、目前污水处理厂促使污泥减量的方式是将污泥(嗜碱性细菌)pH调节至9，此时减少1吨泥的药剂成本是40元，如采用本发明臭氧污泥减量与磁性相结合的手段，无药剂添加，大大减少运行成本，本专利技术成果对于整体工艺的改建难度低，投入成本低。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种应用于传统污水处理厂污泥原位减量的改造方法，图1为本发明工艺流程示意图，在传统市政污水处理工艺(如A2/O，但不局限于A2/O工艺)中，初浓缩池的污泥经过一级弱磁臭氧减量池后，其中一部分污泥作为回流污泥进入缺氧池，一级弱磁臭氧减量池中污泥臭氧微纳气泡的臭氧裹挟率达到50％、水中的臭氧浓度达到12mg/L时进入A2/O系统，臭氧微纳气泡采用常规的臭氧发生器和微纳气泡发生装置；另一部分污泥作为剩余污泥进入污泥二级强磁离心破壁调理池，在一级弱磁臭氧减量池的基础上，二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和工业离心破壁技术，使剩余污泥的破壁率达到100％，强化污泥脱水性能；经破壁的剩余污泥机械脱水后泥饼外运，脱水液回流至缺氧池，作为碳源重新进入A2/O系统。初浓缩池的污泥含水率为99％，污泥中挥发性有机物占总固体质量的70％。
一级弱磁臭氧减量池采用臭氧微气泡耦合磁场处理工艺，利用磁铁相吸的方式增强臭氧液相传质，同批次的初浓缩污泥在一级弱磁臭氧减量池的停留时间为60min。磁铁材质采用铁铬钴磁铁，臭氧发生器所用臭氧浓度为150mg/L，磁场强度为1000Gs。浓缩池的污泥经过一级弱磁臭氧减量池后，作为回流污泥进入缺氧池的污泥占总浓缩污泥质量比的15％，相应剩余污泥占总浓缩污泥质量比为90％。
二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和离心联合破壁技术，离心转速为18000r/min，磁场强度为7000Gs，磁铁材质采用钕铁硼磁铁，同批次污泥在二级强磁离心破壁调理池的停留时间为7min，从二级强磁离心破壁调理池中得到的污泥的含水率为99％，在不加药剂的情况下通过机械脱水可使含水率降至75％，脱水液的COD降解率为90％。
系统中初浓缩池中污泥总干基质量与传统的污水处理厂相比可减少30％，脱水后剩余污泥泥饼总干基质量可减少40％，相比传统工艺，具有优异的技术进步。
实施例2
一种应用于传统污水处理厂污泥原位减量的改造方法，图1为本发明工艺流程示意图，在传统市政污水处理工艺(如A2/O，但不局限于A2/O工艺)中，初浓缩池的污泥经过一级弱磁臭氧减量池后，其中一部分污泥作为回流污泥进入缺氧池，一级弱磁臭氧减量池中污泥臭氧微纳气泡的臭氧裹挟率达到50％、水中的臭氧浓度达到15mg/L时进入A2/O系统，臭氧微纳气泡采用常规的臭氧发生器和微纳气泡发生装置；另一部分污泥作为剩余污泥进入污泥二级强磁离心破壁调理池，在一级弱磁臭氧减量池的基础上，二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和工业离心破壁技术，使剩余污泥的破壁率达到100％，强化污泥脱水性能；经破壁的剩余污泥机械脱水后泥饼外运，脱水液回流至缺氧池，作为碳源重新进入A2/O系统。初浓缩池的污泥含水率为98％，污泥中挥发性有机物占总固体质量的70％。
一级弱磁臭氧减量池采用臭氧微气泡耦合磁场处理工艺，利用磁铁相吸的方式增强臭氧液相传质，同批次的初浓缩污泥在一级弱磁臭氧减量池的停留时间为85min。磁铁材质采用铁铬钴磁铁，臭氧发生器所用臭氧浓度为200mg/L，磁场强度为2000Gs。浓缩池的污泥经过一级弱磁臭氧减量池后，作为回流污泥进入缺氧池的污泥占总浓缩污泥质量比的15％，相应剩余污泥占总浓缩污泥质量比为90％。
二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和离心联合破壁技术，离心转速为18000r/min，磁场强度为8000Gs，磁铁材质采用钕铁硼磁铁，同批次污泥在二级强磁离心破壁调理池的停留时间为5min，从二级强磁离心破壁调理池中得到的污泥的含水率为99％，在不加药剂的情况下通过机械脱水可使含水率降至75％，脱水液的COD降解率为90％。
系统中初浓缩池中污泥总干基质量与传统的污水处理厂相比可减少40％，脱水后剩余污泥泥饼总干基质量可减少50％，相比传统工艺，具有优异的技术进步。
与实施例1对比，在一级弱磁臭氧减量池加长充磁停留时间、增加臭氧投加量、增加磁场强度的条件下，污泥臭氧裹挟能力更强，实施例2在一级便可减量3-8％的污泥总干基质量，对于夏季或污泥总量较多的案例，可采用实施例2的一级弱磁臭氧减量池参数进行调整，对于二级强磁离心破壁调理池，主要目的是对剩余污泥的破壁，一般在磁场强度为7000-8000Gs，二级强磁离心破壁调理池的停留时间为5-10min内，破壁效果均可达到98％以上，效果相差不大。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，其特征在于，将污泥初浓缩池的污泥经过污泥一级弱磁臭氧减量池处理后，一部分污泥作为回流污泥进入缺氧池，另一部分污泥作为剩余污泥进入污泥二级强磁离心破壁调理池处理，所述污泥二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和工业离心破壁技术，强化污泥脱水，经破壁的剩余污泥脱水后泥饼外运，脱水液回流至缺氧池；
所述污泥一级弱磁臭氧减量池中污泥臭氧微纳气泡的臭氧裹挟率达到50%、水中的臭氧浓度达到12-15mg/L时进入A2/O系统；
所述污泥一级弱磁臭氧减量池采用臭氧微气泡耦合磁场处理工艺，利用磁铁相吸的方式增强臭氧液相传质，同批次的初浓缩污泥在污泥一级弱磁臭氧减量池的停留时间为60-85min；
所述污泥二级强磁离心破壁调理池采用强磁场和离心联合破壁技术，离心转速为15000-20000r/min，磁场强度为7000-8000 Gs。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，其特征在于，该改造方法是在传统活性污泥工艺或A2/O工艺基础上进行，包括依次设置的缺氧池、厌氧池、好氧池、二沉池及污泥初浓缩池。
3.根据权利要求1所述的一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，其特征在于，所述臭氧微纳气泡采用常规的臭氧发生器和微纳气泡发生装置，臭氧发生器所用臭氧浓度为100-200 mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，其特征在于，所述污泥一级弱磁臭氧减量池中磁场强度为1000-2000Gs。
5.根据权利要求1所述的一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，其特征在于，同批次污泥在二级强磁离心破壁调理池的停留时间为5-10min。
6.根据权利要求2所述的一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，其特征在于，所述污泥初浓缩池的污泥含水率为99～97%，污泥中挥发性有机物占总固体质量的50～70%；
作为回流污泥进入缺氧池的污泥占总浓缩污泥质量比的10～20 %，相应剩余污泥占总浓缩污泥质量比为90～80%。
7.根据权利要求2所述的一种用于污水处理厂污泥原位减量的改造方法，其特征在于，所述污泥二级强磁离心破壁调理池中得到的污泥的含水率为99.5～98 %，在不加药剂的情况下通过机械脱水使含水率降至75～80 %；
所述脱水液的COD降解率为90～95 %；
所述污泥初浓缩池中污泥总干基质量减少30～40 %，脱水后剩余污泥泥饼总干基质量减少40～50 %。
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"基于臭氧旁路处理的污泥原位减量技术工艺";薛冰等;《环境科学》;20210515;第42卷(第5期);第2402-2412页 *

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CN112876024A (zh) 2021-06-01

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