CN113121077A - 一种剩余污泥处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种剩余污泥处理方法，所述处理方法包括如下内容：（1）将剩余污泥与处理剂接触进行处理；（2）将步骤（1）处理后的物料与饱和蒸汽接触进行处理；（3）步骤（2）反应后物料经脱水处理后得到处理后污泥和污水；所述处理后污泥经成型、干燥后得到干化污泥。本发明方法可以将剩余污泥的含水率降为15%以下，大大降低污泥体积，干化污泥可作为进一步资源化原料或焚烧。
Description
技术领域
本发明涉及一种剩余污泥处理工艺，尤其涉及一种剩余污泥破壁干化处理工艺。
背景技术
水处理工艺中，活性污泥法( Activated sludge process) 是市政污水和工业废水处理的关键技术。随着城镇污水处理能力的提高，污泥的产量也不断的增加。剩余污泥的处理和处置可占到污水处理厂成本50%～60%，而污泥脱水是减小污泥体积和降低处理成本的有效措施，如何提高污泥脱水效率引起人们的日益关注。预处理的瓶颈在于细胞壁以及胞外聚合物的存在使得细胞内部水难以释放。胞外聚合物（EPS）是广泛存在于活性污泥絮体、生物膜和颗粒污泥等微生物聚集体细胞外的聚合物，主要由微生物在一定条件下释放的多糖、蛋白质、核酸、腐殖质等高分子物质聚合而成。它不仅能形成一个缓冲层为微生物创造稳定的生存环境，还能在细胞缺乏营养物质时，充当底物供细胞存活。污泥中的胞外聚合物是影响污泥脱水性能的主要因素。EPS 含量的增加不利于污泥脱水性能的提高。一方面是由于大分子的EPS 促进了细菌的亲水性，会增加污泥絮体内部间隙水的含量；另一方面是由于EPS分布在细胞周围， 阻碍细胞之间的接触，从而形成密实的凝胶， 阻止结合水从凝胶的微孔挤出，使污泥脱水性能变差。
促进剩余污泥细胞壁及胞外聚合物破碎的预处理方式包括：热水解、高级氧化、超声、微波、碱解及多种技术的组合预处理等。污泥在热处理过程中，污泥絮体解体，微生物细胞破裂，胞内有机物被释放出来，从而促进了污泥水解。
高松峰（污染防治技术，2016年第29卷6期，1-5）报道了“剩余污泥热水解处理研究进展”，热水解技术通过外界加热使微生物细胞在受热产生的内外压力差的作用下破裂，释放出胞内有机物，进而提高污泥厌氧消化性能，实现污泥的减量化; 同时灭杀病菌和有害微生物，有利于污泥的无害化和安全处置; 缩短提高消化池的进泥浓度，节省污泥处理占地面积和工程投资；增加沼气产生量，有利于实现资源再利用。因此，通过热水解与厌氧消化技术的结合，有利于污泥的减量化、无害化和资源化。
CN103130388B公开了一种市政污泥高效减量化的方法，属于市政污泥减量化、资源化技术领域。本发明针对脱水污泥的高效减量化技术需求，采用厌氧消化与水热技术相结合的工艺过程对脱水污泥进行处理，一方面通过对厌氧消化后的消化污泥进行水热处理提高污泥有机物的溶解率，另一方面将水热处理后的污泥液相经脱氨处理后的上清液与脱水污泥混合进行厌氧消化，以调节反应系统的C/N比和含水率，有效提高污泥的厌氧消化效率。通过以上两方面的强化作用，最终实现污泥的高效减量化。但也存在能耗较高、厌氧时间长等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种剩余污泥处理方法。所述方法可以提高污泥脱水率。
本发明提供一种剩余污泥处理方法，所述处理方法包括如下内容：
（1）将剩余污泥与处理剂接触进行处理，所述处理剂包括双氯苯双胍己烷、硫霉素、亚硝酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚；
（2）将步骤（1）处理后的物料与饱和蒸汽接触进行处理；
（3）步骤（2）反应后物料经脱水处理后得到处理后污泥和污水；所述处理后污泥经成型、干燥后得到干化污泥。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（1）中所述处理温度为0～30℃。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（1）中所述双氯苯双胍己烷的加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:300～1:150。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（1）中所述硫霉素的加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:150～1:50。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（1）中所述亚硝酸钠的加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:500～1:50。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（1）中所述辛基酚聚氧乙烯醚加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:800～1:80。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（1）中所述处理剂中还可以加入季铵盐阳离子表面活性剂，季铵盐阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。所述季铵盐阳离子表面活性剂加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:800～1:100。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（2）所述处理温度为120～170℃，处理时间为30～50min，所述饱和蒸汽压力为1.0MPa。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（3）所述脱水处理可以采用污泥脱水机进行，所述污泥脱水机选自是离心脱水机、板框压滤机、叠式污泥脱水机、带式压滤机中的一种或几种。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（3）所述成型可以根据需要采用本领域现有成型技术中的任一种，如可以采用挤条机挤成条状，条状污泥的直径为2-5mm。
上述剩余污泥处理方法中，步骤（3）所述干燥温度为不小于80℃，干燥后污泥含水率不大于15%。所述干燥可以采用本领域现有能够实现污泥干燥方式中的任一种，如可以在污泥成型后，将其通过传送装置进料至为太阳能为热源的多层网带式干化设备，所述干化设备内部设有1层以上可独立且水平转动的网带，为载气与污泥提供能够充分接触的空间，污泥在网带上水平运动，与垂直流动的空气形成错流，空气能够从污泥中穿越过去，形成良好的对流接触干燥条件，能够提高脱水效率，促进污泥快速脱水。当成型后污泥自上而下经过层层网带时便经过了干化处理。该干化箱通过空气泵将空气经太阳能加热器加热后引作干化箱的低温干化载气，温度≥80℃，湿度＜10%，载气量200-800m3/h，污泥在箱内停留时间约为1～5h。
与现有技术相比，本发明加工方法具有如下特点：
1、本发明剩余污泥处理方法中，处理剂中的硫霉素可以抑制肽聚糖复合物的交叉连接，使得细胞壁无法合成。双氯苯双胍己烷是一种高效的广谱抗菌剂，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌等的抗菌作用十分高效。助剂亚硝酸钠能加强双氯苯双胍己烷的抗菌效果，辛基酚聚氧乙烯醚有很好的增溶作用。通过处理剂和助剂的协同作用，可以有效促进胞外聚合物的迅速破解，加剧活性污泥中微生物细胞膜的破裂使细胞内含物更迅速的释放，从而实现细胞破碎的目的。
2、热水解能快速高效的破解细胞壁，释放表面吸附水和内部结合水。热水解和处理剂的联合使用，有效降低药剂使用量，并降低水解条件及作用时间，使破壁更高效节能，释放更多胞内结合水和表面吸附水，从而增大脱水效率，减少干化能耗。3、本发明中破壁脱水后的污泥通过挤条机剂成条状。通过挤条成形，有利于分散和均布污泥，减小污泥内水分脱除阻力。
4、本发明中的干化箱通过空气泵将空气经太阳能加热器加热后引作干化箱的低温干化载气。该干化箱内置多层可独立、且水平转动的网带结构，为载气与污泥提供能够充分接触的空间。污泥在网带上水平运动，与垂直流动的空气形成错流，空气能够从污泥中穿越过去，形成良好的对流接触干燥条件，能够提高脱水效率，形成快速脱水机制。当成型后的污泥自上而下经过层层网带时便经过了干化处理。该干化箱无需引入其他热源，能耗低，低温处理不会引起粉尘爆炸等危险，污泥组分挥发少。干化后污泥含水率降至15%以下。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不因此限制本发明。
本发明实施例和比较例中，TS（总固体）表示污泥在一定温度下蒸发至恒重所余固体物的总量，它包括样品中悬浮物、胶体和溶解性物质。TS通过重量法测得。总悬浮物（TSS）指试样经离心或过滤后得到的悬浮物经蒸发后所余固体物的量，它不包含胶体和溶解性物质。挥发性悬浮物（VSS）为TSS中的有机物的量。溶解性化学需氧量（SCOD）指试样经抽滤后的滤液中的化学需氧量，通过哈希水质分析系统测定化学需氧量。
本发明实施例和比较例中所用剩余污泥原料为某污水处理场剩余污泥，含水率为98.4%。
实施例1
取500kg剩余污泥原料加入到均化槽中，向其中加入0.4wt%TS污泥的双氯苯双胍己烷和1.0wt%TS污泥的硫霉素以及0.5wt%TS污泥的亚硝酸钠，并加入0.15wt%TS污泥的辛基酚聚氧乙烯醚，均化槽中搅拌作用30min后通入热解反应器，通入1.0MPa饱和蒸汽至污泥温度为130℃，反应40min，破壁后污泥VSS削减率为48.4%，SCOD增长为原泥的39.2倍，破壁后污泥进行离心脱水，脱水后污泥的含水率为58.1%，将污水排入污水处理场生化单元进行进一步处理，脱水后泥饼进入压滤机压制成3mm条状污泥经输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱，载气经太阳能管加热至80℃，箱内湿度为8.0%，载气量700m3/h，污泥在箱内停留时间为3h，干燥后污泥含水率降至12.2%。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处为处理剂为0.5wt%TS污泥的双氯苯双胍己烷、1.5wt%TS污泥的硫霉素和1.0wt%TS污泥的亚硝酸钠，并加入0.5wt%TS污泥的辛基酚聚氧乙烯醚，搅拌反应20min后加入热水解反应器并通入1.0MPa饱和蒸汽至污泥温度达160℃，反应40min。破壁后污泥VSS削减率为50.8%，SCOD增长为原泥的42.5倍，破壁脱水后污泥含水率达55.7%，最终干燥后的剩余污泥含水率降至11.7%。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处为处理剂为0.6wt%TS污泥的双氯苯双胍己烷和2.0wt%TS污泥的硫霉素，并加入2.0wt%TS污泥的亚硫酸钠和1.2wt%TS污泥的辛基酚聚氧乙烯醚，搅拌反应30min后加入热水解反应器并通入1.0MPa饱和蒸汽至污泥温度达170℃，反应50min。破壁后污泥VSS削减率为52.7%，SCOD增长为原泥的48.3倍，破壁脱水后污泥含水率达52.2% ，最终干燥后的剩余污泥含水率降至10.8%。
实施例4 所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，不同之处为处理剂为0.6wt%TS污泥的双氯苯双胍己烷和2.0wt%TS污泥的硫霉素，并加入2.0wt%TS污泥的亚硫酸钠和1.2wt%TS污泥的辛基酚聚氧乙烯醚，并加入1wt%TS污泥的十二烷基三甲基溴化铵，其他条件同实施例1，破壁后污泥VSS削减率为60.7%，SCOD增长为原泥的50.2倍，破壁后污泥进行离心脱水，脱水后污泥的含水率为45.3%，经过实施例1的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至7.6%。
实施例5 所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，不同之处为处理剂为0.5wt%TS污泥的双氯苯双胍己烷和1.5wt%TS污泥的硫霉素，并加入1.5%TS污泥的亚硫酸钠和1.0%TS污泥的辛基酚聚氧乙烯醚，并加入0.5%TS污泥的十六烷基三甲基氯化铵，其他条件同实施例1，破壁后污泥VSS削减率为57.4%，SCOD增长为原泥的48.2倍，破壁后污泥进行离心脱水，脱水后污泥的含水率为47.3%，经过实施例1的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至8.2%。
对比例1
所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，所选处理工艺同实施例1，但只加入0.4%TS污泥的双氯苯双胍己烷和0.7%TS污泥的硫霉素和0.3%TS污泥的亚硝酸钠，其他条件同实施例1，破壁后污泥VSS削减率为29.1%，SCOD增长为原泥的20.2倍，破壁后污泥进行离心脱水，脱水后污泥的含水率为67.5%，经过实施例1的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至18.7%。
对比例2
所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，所选处理工艺同实施例1，但只加1.0%TS污泥的硫霉素和1.0%TS污泥的亚硝酸钠以及0.2%TS污泥的辛基酚聚氧乙烯醚其他条件同实施例2，破壁后污泥VSS削减率为18.1%，SCOD增长为原泥的15.2倍，破壁后污泥进行离心脱水，脱水后污泥的含水率为73.4%，经过实施例1的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至23.1%。
对比例3 所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，所选处理工艺同实施例1，但只加0.5%TS污泥的双氯苯双胍己烷和0.5%TS污泥的亚硝酸钠以及0.15%TS污泥的辛基酚聚氧乙烯醚其他条件同实施例1，破壁后污泥VSS削减率为25.4%，SCOD增长为原泥的17.5倍，破壁后污泥进行离心脱水，脱水后污泥的含水率为70.3%，经过实施例2的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至22.0%。
Claims (10)
1.一种剩余污泥处理方法，所述处理方法包括如下内容：
（1）将剩余污泥与处理剂接触进行处理，所述处理剂包括双氯苯双胍己烷、硫霉素、亚硝酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚；
（2）将步骤（1）处理后的物料与饱和蒸汽接触进行处理；
（3）步骤（2）反应后物料经脱水处理后得到处理后污泥和污水；所述处理后污泥经成型、干燥后得到干化污泥。
2.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述处理温度为0～30℃。
3.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述双氯苯双胍己烷的加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:300～1:150。
4.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述硫霉素的加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:150～1:50。
5.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述亚硝酸钠的加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:500～1:50。
6.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述辛基酚聚氧乙烯醚加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:800～1:80。
7.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（1）中所述处理剂中加入季铵盐阳离子表面活性剂，季铵盐阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
8.按照权利要求7所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：所述季铵盐阳离子表面活性剂加入量与步骤（1）中所述的剩余污泥固含物的重量比为1:800～1:100。
9.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（2）所述处理温度为120～170℃，处理时间为30～50min，所述饱和蒸汽压力为1.0MPa。
10.按照权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于：步骤（3）所述干燥温度为不小于80℃，干燥后污泥含水率不大于15%。
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