CN113651505A - 一种多功能的剩余污泥池及其污泥处理方法 - Google Patents

一种多功能的剩余污泥池及其污泥处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能的剩余污泥池及其污泥处理方法，属于污水污泥处理技术领域，包括第一处理池、溢流堰、第二处理池、隔墙和第三处理池；第一处理池内，包括进泥管、第一曝气穿孔管、第一监测系统和第一处理液投加系统；第二处理池内，包括第二曝气穿孔管和第二监测系统；第三处理池内，包括第三监测系统、潜水搅拌器、第三处理液投加系统和出泥管；本发明的多功能的剩余污泥池可以有效灭毒并抑制剩余污泥处理过程中CH4和N2O的排放，控制温室效应。

Description

一种多功能的剩余污泥池及其污泥处理方法
技术领域
本发明涉及污水污泥处理技术领域，特别是涉及一种多功能的剩余污泥池及其污泥处理方法。
背景技术
剩余污泥是污水处理厂污水生物处理阶段产生的污泥，剩余污泥池则是剩余污泥的储存池，用于储存剩余污泥。传统的剩余污泥池结构简单，一般采用钢筋混凝土结构或者钢结构。为防止剩余污泥在池内的沉积，一般都设置机械搅拌装置。目前的剩余污泥池仅有储存调蓄功能，功能单一，不但没有在储存调蓄阶段发挥灭毒及促进后续污泥焚烧及其焚烧灰P回收等其他功能，而且在储存调蓄过程中会产生N2O、CH4等温室气体(GHG)，而N2O的增温潜势为CO2的200-300倍，CH4的增温潜势为CO2的25倍，已成为目前全球最为主要的温室气体。因此，很有必要提供一种具有灭毒、抑制温室气体(GHG)排放、促进后续污泥焚烧及其焚烧灰P回收的剩余污泥池。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能的剩余污泥池及其污泥处理方法，以解决上述现有技术存在的问题，该剩余污泥池具有灭毒、抑制温室气体排放、促进后续污泥焚烧及焚烧灰磷回收等多种功能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种多功能的剩余污泥池，包括第一处理池、溢流堰、第二处理池、隔墙和第三处理池；
所述第一处理池内，包括进泥管、第一曝气穿孔管、第一监测系统和第一处理液投加系统；其中，所述进泥管用于剩余污泥进料，位于所述第一处理池侧面的底部；所述第一曝气穿孔管为多孔进气管，用于进气，位于所述第一处理池内的底部；所述第一监测系统用于监测所述第一处理池内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态；所述第一处理液投加系统用于向所述第一处理池投加处理液；
所述溢流堰，用于分隔所述第一处理池和所述第二处理池；
所述第二处理池内，包括第二曝气穿孔管和第二监测系统；其中，所述第二曝气穿孔管为多孔进气管，用于进气，位于所述第二处理池内的底部；所述第二监测系统用于监测所述第二处理池内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态；
所述隔墙，用于分隔所述第二处理池和所述第三处理池；其中，所述隔墙近池底部分开设有连通孔，所述连通孔用于剩余污泥由第二处理池流入第三处理池；
所述第三处理池内，包括第三监测系统、潜水搅拌器、第三处理液投加系统和出泥管；其中，所述第三监测系统用于监测所述第三处理池内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态；所述第三处理液投加系统用于向所述第三处理池投加处理液，所述出泥管用于剩余污泥出料，位于所述第三处理池侧面的底部。
进一步地，所述第一监测系统包括ORP监测仪、DO监测仪、pH监测仪和GHG监测仪；
所述第二监测系统包括ORP监测仪、DO监测仪、pH监测仪和GHG监测仪；
所述第三监测系统包括pH监测仪和GHG监测仪。
进一步地，所述第一处理液投加系统包括硫酸溶液投加管和次氯酸钠溶液投加管。
进一步地，所述第一处理液投加系统位于所述第一处理池内顶。
进一步地，所述第三处理液投加系统包括硫化钠溶液投加管和氯化钙溶液投加管。
进一步地，所述第三处理液投加系统位于所述第三处理池内顶。
本发明还提供一种利用上述的多功能的剩余污泥池进行剩余污泥处理的方法，包括以下步骤：
(1)剩余污泥从进泥管进入第一处理池，投加次氯酸钠溶液，投加量为10-15mg/L，投加硫酸溶液调节pH，并加强次氯酸钠溶液的氧化性；
(2)监测第一处理池内顶温室气体浓度大于0.01mg/m3且第二处理池内剩余污泥的氧化还原电位小于1mV时，通过第一曝气穿孔管鼓风；
(3)剩余污泥通过溢流堰流入第二处理池，通过第二曝气穿孔管鼓风搅拌，气泥流量体积比10-20，且控制第二处理池内的氧化还原电位大于等于1mV；当第二处理池中剩余污泥的氧化还原电位小于1mV时，调整气泥流量体积比为20；
(4)当第二处理池中气泥流量体积比达到20，且氧化还原电位小于1mV时，通过第一曝气穿孔管鼓风；
(5)剩余污泥自隔墙上的连通孔流入第三处理池，投加硫化钠溶液，选择性投加氯化钙溶液，并采用潜水搅拌器搅拌；
(6)监测第三处理池内顶温室气体浓度大于等于0.01mg/m3时，调整第二处理池的气泥流量体积比为20，若第三处理池内顶温室气体浓度仍大于等于0.01mg/m3，继续通过第一曝气穿孔管鼓风；
(7)处理完毕的剩余污泥自第三处理池的出泥管出泥。
所述气泥流量体积比，是指鼓风的气体流量与剩余污泥的体积的比值。
进一步地，所述次氯酸钠溶液的质量浓度为10％。
进一步地，所述硫化钠溶液为标准硫化钠溶液，所述氯化钙溶液的质量浓度为5％。
本发明公开了以下技术效果：
本发明的多功能的剩余污泥池可以有效降低剩余污泥处理过程中CH4和N2O的排放，减缓温室效应，相比传统污泥处理工艺，CH4和N2O的排放减少100％。
本发明的剩余污泥池内设置有多种处理液投加系统，可以通过投加次氯酸钠来进行灭毒，投加标准硫化钠溶液与选择性投加氯化钙促进后续焚烧及焚烧灰磷回收，具有显著的环境效益与经济效益。
本发明中的工艺控制方便，工艺改造成本低，易于大规模推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多功能的剩余污泥池的结构示意图；其中，1-第一处理池，2-第二处理池，3-第三处理池，4-溢流堰，5-隔墙，6-连通孔，7-进泥管，8-第一监测系统，9-第二监测系统，10-第三监测系统，11-第一处理液投加系统，12-第三处理液投加系统，13-出泥管，14-第一曝气穿孔管，15-第二曝气穿孔管，16-潜水搅拌器。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
如图1所示，本发明的多功能的剩余污泥池，包括第一处理池1、溢流堰4、第二处理池2、隔墙5和第三处理池3。
具体的，在第一处理池1内，设有进泥管7、第一曝气穿孔管14、第一监测系统8和第一处理液投加系统11。其中，进泥管7用于剩余污泥进料，位于第一处理池1侧面的底部。第一曝气穿孔管14设有多个进气口，用于进气，位于第一处理池1内的底部。第一监测系统8用于监测第一处理池1内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态；第一处理液投加系统11用于向第一处理池1投加处理液。
溢流堰4，用于分隔第一处理池1和第二处理池2。
第二处理池2内，设有第二曝气穿孔管15和第二监测系统9。其中，第二曝气穿孔管15设有多个进气口，用于进气，位于第二处理池2内的底部。第二监测系统9用于监测第二处理池2内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态。
隔墙5，用于分隔第二处理池2和第三处理池3。其中，隔墙5近池底部分开设有连通孔6，连通孔6用于剩余污泥由第二处理池2流入第三处理池3。
第三处理池3内，设有第三监测系统10、潜水搅拌器16、第三处理液投加系统12和出泥管13。其中，第三监测系统10用于监测第三处理池3内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态。第三处理液投加系统12用于向第三处理池3投加处理液。出泥管13用于剩余污泥出料，位于第三处理池3侧面的底部。
在本实施例中，第一监测系统包括ORP监测仪、DO监测仪、pH监测仪和GHG监测仪。
第二监测系统包括ORP监测仪、DO监测仪、pH监测仪和GHG监测仪。
第三监测系统包括pH监测仪和GHG监测仪。
在本发明中，第一处理液投加系统包括硫酸溶液投加管和次氯酸钠溶液投加管，位于第一处理池内顶。
在本发明中，第三处理液投加系统包括硫化钠溶液投加管和氯化钙溶液投加管，位于第三处理池内顶。
在本发明中，温室气体主要指N2O、CH4。
利用上述的多功能的剩余污泥池，具体运行方法如下：
(1)剩余污泥从进泥管泵入第一处理池，在第一处理池内投加次氯酸钠溶液(10wt％浓度)，投加量10-15mg/L,设置硫酸溶液接入管，用硫酸溶液调节PH值，控制PH在7左右，剩余污泥在第一处理池内的停留时间30-45min，剩余污泥在第一处理池实现灭毒功能。
(2)第一处理池内设置位于池底的第一曝气穿孔管，以在剩余污泥池内顶N2O、CH4等温室气体浓度监测值超过0.01mg/m3，且第二处理池内剩余污泥的氧化还原电位(ORP)<1mV时，启动鼓风(空气)，抑制温室气体(GHG)的排放。
(3)剩余污泥自第一处理池通过溢流堰堰流入第二处理池，在第二处理池内采用池底的第二曝气穿孔管鼓风(空气)搅拌，气泥流量体积比10-20，且控制第二处理池内的氧化还原电位(ORP)≥1mV，当氧化还原电位(ORP)<1mV时，气泥流量体积比调整为20，抑制温室气体(GHG)的排放。
(4)第二处理池池底的第二曝气穿孔管鼓风(空气)搅拌使得剩余污泥中的硝态氮或亚硝态氮的还原反应受到抑制，同时产生有氧环境，从而防止N2O、CH4两种温室气体的产生。
(5)第二处理池内当气泥流量体积比达到20，但氧化还原电位(ORP)<1mV时，启动第一曝气穿孔管鼓风(空气)，抑制温室气体(GHG)的排放。
(6)剩余污泥自第二处理池通过隔墙近池底连通孔流入第三处理池，在第三处理池内投加标准硫化钠溶液，选择性投加氯化钙溶液(5wt％浓度)，并采用潜水搅拌器机械搅拌，搅拌功率3-8w/m3。
(7)第三处理池中投加标准硫化钠溶液，水解呈弱碱性，用于中和第一处理池中投加次氯酸钠发生水解酸化及硫酸调节后的pH值，同时在后续污泥焚烧时增加投加量，促进焚烧烟气SO2+Cl2+2H2O→H2SO4+2HCl的反应，反应消耗的Cl2有利于阻断未燃尽有机化合物的氯化反应，从而抑制PCDD/PCDF的合成反应。
(8)第三处理池中选择性投加氯化钙溶液(5wt％浓度)，在后续污泥焚烧且焚烧灰进行磷回收时投加，氯化钙溶液投加使剩余污泥中的部分重金属(如砷、铜、铅等)形成低熔点氯化物，从而通过烟气与污泥焚烧灰分离，利于污泥焚烧灰的磷回收。
(9)剩余污泥池的三个处理池近池内顶均设置监测N2O、CH4浓度的GHG监测仪，当N2O、CH4浓度监测值超过0.01mg/m3时，将第二处理池内的气泥流量体积比调整至20，如N2O、CH4浓度监测值仍超过0.01mg/m3，则启动第一处理池池底的第一曝气穿孔管鼓风(空气)，实现N2O、CH4减排功能。
(10)第三处理池近池底的出泥管出泥，排至后续污泥处理设施。
(11)第一处理池为定泥位运行，第二处理池与第三处理池为变泥位运行，通过第二处理池与第三处理池的变泥位运行实现对剩余污泥的储存调蓄功能。
利用上述的多功能的剩余污泥池和运行方法，处理某工程的剩余污泥，经上述剩余污泥池和方法处理，发现其灭毒效果与次氯酸钠溶液的投加量、剩余污泥池内的鼓风量及搅拌量等相关，而且在整个剩余污泥池(包括第一处理池、第二处理池、第三处理池)内无N2O、CH4的排放，具有显著的灭毒、抑制温室气体排放的效果。以下是具体工程实例：
Figure BDA0003225463920000091
Figure BDA0003225463920000101
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多功能的剩余污泥池，其特征在于，包括第一处理池、溢流堰、第二处理池、隔墙和第三处理池；
所述第一处理池内，包括进泥管、第一曝气穿孔管、第一监测系统和第一处理液投加系统；其中，所述进泥管用于剩余污泥进料，位于所述第一处理池侧面的底部；所述第一曝气穿孔管为多孔进气管，用于进气，位于所述第一处理池内的底部；所述第一监测系统用于监测所述第一处理池内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态；所述第一处理液投加系统用于向所述第一处理池投加处理液；
所述溢流堰，用于分隔所述第一处理池和所述第二处理池；
所述第二处理池内，包括第二曝气穿孔管和第二监测系统；其中，所述第二曝气穿孔管为多孔进气管，用于进气，位于所述第二处理池内的底部；所述第二监测系统用于监测所述第二处理池内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态；
所述隔墙，用于分隔所述第二处理池和所述第三处理池；其中，所述隔墙近池底部分开设有连通孔，所述连通孔用于剩余污泥由第二处理池流入第三处理池；
所述第三处理池内，包括第三监测系统、潜水搅拌器、第三处理液投加系统和出泥管；其中，所述第三监测系统用于监测所述第三处理池内顶的温室气体浓度和剩余污泥的理化状态；所述第三处理液投加系统用于向所述第三处理池投加处理液，所述出泥管用于剩余污泥出料，位于所述第三处理池侧面的底部。
2.根据权利要求1所述的多功能的剩余污泥池，其特征在于，所述第一监测系统包括ORP监测仪、DO监测仪、pH监测仪和GHG监测仪；
所述第二监测系统包括ORP监测仪、DO监测仪、pH监测仪和GHG监测仪；
所述第三监测系统包括pH监测仪和GHG监测仪。
3.根据权利要求1所述的多功能的剩余污泥池，其特征在于，所述第一处理液投加系统包括硫酸溶液投加管和次氯酸钠溶液投加管。
4.根据权利要求3所述的多功能的剩余污泥池，其特征在于，所述第一处理液投加系统位于所述第一处理池内顶。
5.根据权利要求1所述的多功能的剩余污泥池，其特征在于，所述第三处理液投加系统包括硫化钠溶液投加管和氯化钙溶液投加管。
6.根据权利要求5所述的多功能的剩余污泥池，其特征在于，所述第三处理液投加系统位于所述第三处理池内顶。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的多功能的剩余污泥池进行剩余污泥处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)剩余污泥从进泥管进入第一处理池，投加次氯酸钠溶液，投加量为10-15mg/L，投加硫酸溶液调节pH；
(2)监测第一处理池内顶温室气体浓度大于0.01mg/m3且第二处理池内剩余污泥的氧化还原电位小于1mV时，通过第一曝气穿孔管鼓风；
(3)剩余污泥通过溢流堰流入第二处理池，通过第二曝气穿孔管鼓风搅拌，气泥流量体积比10-20，且控制第二处理池内的氧化还原电位大于等于1mV；当第二处理池中剩余污泥的氧化还原电位小于1mV时，调整气泥流量体积比为20；
(4)当第二处理池中气泥流量体积比达到20，且氧化还原电位小于1mV时，通过第一曝气穿孔管鼓风；
(5)剩余污泥自隔墙上的连通孔流入第三处理池，投加硫化钠溶液，选择性投加氯化钙溶液，并采用潜水搅拌器搅拌；
(6)监测第三处理池内顶温室气体浓度大于等于0.01mg/m3时，调整第二处理池的气泥流量体积比为20，若第三处理池内顶温室气体浓度仍大于等于0.01mg/m3，继续通过第一曝气穿孔管鼓风；
(7)处理完毕的剩余污泥自第三处理池的出泥管出泥。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述次氯酸钠溶液的质量浓度为10％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫化钠溶液为标准硫化钠溶液，所述氯化钙溶液的质量浓度为5％。
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