CN115477382A

CN115477382A - 净水厂富铁污泥资源化利用的方法

Info

Publication number: CN115477382A
Application number: CN202211187512.4A
Authority: CN
Inventors: 余轶鹏; 张艾星; 程峻峰; 高文乔; 张亚晴
Original assignee: Hefei Municipal Design And Research Institute Co ltd
Current assignee: Hefei Municipal Design And Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2022-12-16

Abstract

本发明公开了一种净水厂富铁污泥资源化利用的方法，包括：步骤(1)在人工湿地前端设置前置缓释碳源池，向前置缓释碳源池投入适量纤维素类天然聚合物；步骤(2)取净水厂富铁污泥作为人工湿地填料；步骤(3)污水厂尾水先经过装有纤维素类天然聚合物的前置缓释碳源池，同时可携带少量缓释碳源进入湿地，实现反硝化脱氮；步骤(4)污水中磷被人工湿地净水厂污泥填料吸附固定；步骤(5)待吸附饱和，将湿地固磷土移作园林土，保持湿润，在厌氧条件下生成蓝铁矿。本发明采用净水厂污泥作为人工湿地填料，避免了进水厂污泥一般处置方法产生的二次污染，强化人工湿地脱氮除磷并同时实现低成本的磷资源化回收,从而实现净水厂富铁污泥的矿化。

Description

净水厂富铁污泥资源化利用的方法

技术领域

本发明涉及环境保护和节能技术领域，具体涉及一种利用净水厂富铁污泥资源化利用的方法。

背景技术

目前污泥的处置主要包括土地利用、建材利用、焚烧和深埋，这些方法不能根本上解决污泥处置问题，还会造成二次污染。寻找净水厂污泥资源化利用的方法显得尤为重要。

人工湿地在城市水处理系统中占有重要的地位，如何提高湿地对污染物的去除能力也一直是人们关注的问题。人工湿地因主要处理污水厂二级尾水，处理水质具有碳氮比低，氮磷排放标准浓度低等特点，目前人工湿地存在的主要问题包括氮磷处理效果不理想，脱氮或者除磷效果单一，占地面积大等。有部分案例选择直接向人工湿地投加碳源作为补充碳源，但是具有量不可控，并且处理系统断水断电情况下会造成二次污染的缺点。

所以，将净水厂污泥用于人工湿地，并且找到一种更佳的碳源投加方法，使人工湿地具有高效深度脱氮除磷的功能，显然是解决上述问题的方案。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供了一种利用净水厂污泥强化人工湿地脱氮除磷的方法。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种净水厂富铁污泥资源化利用的方法，包括：

步骤(1)、在人工湿地前端设置前置缓释碳源池，向前置缓释碳源池投入适量纤维素类天然聚合物；

步骤(2)、取净水厂富铁污泥作为人工湿地填料；

步骤(3)、污水厂尾水先经过装有纤维素类天然聚合物的前置缓释碳源池，同时可携带少量缓释碳源进入湿地，实现反硝化脱氮；

步骤(4)、污水中磷被人工湿地净水厂污泥填料吸附固定；同时利用净水厂污泥良好的磷吸附作用，实现磷的吸附固定，使出水磷浓度大大降低。

步骤(5)、待吸附饱和，将湿地固磷土移作园林土，保持湿润，在厌氧条件下生成蓝铁矿。待人工湿地固磷饱和后，将固磷土壤移作园林土，保持土壤湿润度，异化金属菌的作用下实现磷酸铁转变为蓝铁矿，为磷资源化回收和循环提供新的路线。

进一步地，在步骤(1)中，所述的前置缓释碳源池的体积为湿地体积的 0.1％-5％，纤维素类天然聚合物需经过充分的浸泡，将COD释放浓度控制在 50mg/L以下。

进一步地，在步骤(2)中，所述的人工湿地填料来源于净水厂富铁化学污泥，即净水厂使用含铁物质作为絮凝剂。

更进一步地，在步骤(2)中，所述的净水厂富铁污泥的形状为颗粒状或者砖块状；污泥颗粒通过污泥干化技术制备，成品为颗粒状陶粒。本发明为净水厂污泥可装配利用提供了参考，即通过污泥干化制成颗粒状陶粒，便于储存、运输和使用。

进一步地，在步骤(3)中，所述的前置缓释碳源池的配水方式为下进上出的方式，从而使尾水和纤维素类天然聚合物更充分的接触。

进一步地，在步骤(3)中，所述的前置缓释碳源池的配水方式为重力流进水方式，前置缓释碳源池底部高于湿地标准水位，当前端进水停止时，前置缓释碳源池的水重力自动排出，可降低或避免纤维素类天然聚合物始终在水中浸泡释放COD。

更进一步地，在步骤(5)中，移作园林土的湿地固磷土需堆积一定厚度，保持一定的湿润度，以满足生成蓝铁矿的厌氧环境。

本发明的有益效果：

本发明采用净水厂污泥作为人工湿地填料，避免了进水厂污泥一般处置方法产生的二次污染，强化人工湿地脱氮除磷并同时实现低成本的磷资源化回收, 从而实现净水厂富铁污泥的矿化。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明通过湿地前置纤维素类天然聚合物前置缓释碳源池，以净水厂富铁污泥为湿地填料，达到增强脱氮除磷的效果，实现纤维类类天然聚合物和净水厂污泥二次利用，同时实现磷资源化回收的目的。本发明为纤维素类天然聚合物这一农业废弃物重复利用，为净水厂化学污泥的环境友好处置提供了新的途径。

(2)本发明设置上流式前置混合池，为碳源的缓慢释放提供了条件，为湿地内部提供反硝化脱氮的必需碳源的同时可以使COD的释放在可控范围内, 高位前置缓释碳源池可减少或避免停水情况下碳源持续释放。

(3)本发明控制前置缓释碳源池纤维素类天然聚合物的投加量，湿地进水先流经前置缓释碳源池，然后携带纤维类天然聚合物及其分解的简单有机物进入人工湿地，满足反硝化作用所必需的碳氮比，增强湿地内部的反硝化作用，提高脱氮效果。

(4)通过湿地前置纤维素类天然聚合物前置缓释碳源池，以净水厂富铁污泥为湿地填料，达到增强脱氮除磷的效果，实现纤维类类天然聚合物和净水厂污泥二次利用，同时实现磷资源化回收的目的。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明的净水厂富铁污泥资源化利用流程图；

图2为本发明的人工湿地反应器装置示意图；

图3为本发明的高负荷工况反应器出水亚硝酸盐氮情况示意图；

图4为本发明的高负荷工况反应器出水硝酸盐氮情况示意图；

图5为本发明的高负荷工况反应器出水磷情况示意图；

图6为本发明的低负荷工况反应器出水亚硝酸盐氮情况示意图；

图7为本发明的常温低负荷工况反应器出水硝酸盐氮情况示意图；

图8为本发明的常温低负荷工况反应器出水磷情况示意图；

图9为本发明的常温低负荷工况反应器出水硝态氮情况示意图；

图10为本发明的低温低负荷工况反应器出水亚硝酸盐氮情况示意图；

图11为本发明的低温低负荷工况反应器出水磷情况示意图；

图12为本发明的蓝铁矿XRD分析图。

具体实施方式

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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本发明的一种净水厂富铁污泥资源化利用的方法，包括如下步骤：

步骤(1)、在人工湿地前端设置前置缓释碳源池，向前置缓释碳源池投入适量纤维素类天然聚合物；所述的前置缓释碳源池的体积为湿地体积的4％，纤维素类天然聚合物需经过充分的浸泡，将COD释放浓度控制在50mg/L以下。

步骤(2)、取净水厂富铁污泥作为人工湿地填料；所述的人工湿地填料来源于净水厂富铁化学污泥，即净水厂使用含铁物质作为絮凝剂。所述的净水厂富铁污泥的形状为颗粒状；污泥颗粒通过污泥干化技术制备，成品为颗粒状陶粒，便于储备、运输和稳定运行。

步骤(3)、污水厂尾水先经过装有纤维素类天然聚合物的前置缓释碳源池，同时可携带少量缓释碳源进入湿地，实现反硝化脱氮；所述的前置缓释碳源池的配水方式为下进上出的方式，从而使尾水和纤维素类天然聚合物更充分的接触。

步骤(4)、污水中磷被人工湿地净水厂污泥填料吸附固定；

步骤(5)、待吸附饱和，将湿地固磷土移作园林土，保持湿润，在厌氧条件下生成蓝铁矿。移作园林土的湿地固磷土需堆积15cm-30cm厚度(譬如 15cm、20cm、30cm均可)，保持土壤相对湿度＞80％，以满足生成蓝铁矿的厌氧环境。

如图2所示为本发明的实验室试验阶段装置示意图，分为实验组和对照组，两组都以净水厂富铁污泥为填料，实验组比对照组多设置前置纤维类天然聚合物装置小瓶(UCC)，即作为本发明中前置缓释碳源池。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：

在步骤(1)中，在人工湿地前端设置前置缓释碳源池，向前置缓释碳源池投入适量纤维素类天然聚合物；所述的前置缓释碳源池的体积为湿地体积的 5％，纤维素类天然聚合物需经过充分的浸泡，将COD释放浓度控制在50mg/L 以下。

在步骤(2)中，取净水厂富铁污泥作为人工湿地填料；所述的人工湿地填料来源于净水厂富铁化学污泥，即净水厂使用含铁物质作为絮凝剂。

所述的净水厂富铁污泥的形状为砖块状。

在步骤(3)中，污水厂尾水先经过装有纤维素类天然聚合物的前置缓释碳源池，同时可携带少量缓释碳源进入湿地，实现反硝化脱氮；所述的前置缓释碳源池的配水方式为重力流进水方式，前置缓释碳源池底部高于湿地标准水位，当前端进水停止时，前置缓释碳源池的水重力自动排出，可降低或避免纤维素类天然聚合物始终在水中浸泡释放COD。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：

在步骤(1)中，在人工湿地前端设置前置缓释碳源池，向前置缓释碳源池投入适量纤维素类天然聚合物；所述的前置缓释碳源池的体积为湿地体积的 0.1％，纤维素类天然聚合物需经过充分的浸泡，将COD释放浓度控制在50mg/L 以下。

试验例1

(1)取净水厂脱水化学污泥，进行理化性质分析，检测TS

含水率、有机物含量。铁铝元素含量和除磷效果；

(2)将净水厂污泥干化制成陶粒或者砖块；

(3)实验设置两组垂直流人工湿地反应器，每个反应器体积140L，设置空床水力停留时间2d。两组的运行条件如下：

a.空白组：采用净水厂污泥为填料

b.实验组：采用净水厂污泥为填料，前置纤维素类天然聚合物小瓶，小瓶体积1.2L。

(4)两个反应器分为高负荷工况(进水硝酸盐氮50mg/L,磷0.5mg/L))、低温低负荷工况(温度低于5℃，进水硝酸盐氮10mg/L,磷0.5mg/L)和常温低负荷工况(温度25℃左右，进水硝酸盐氮10mg/L,磷0.5mg/L)阶段三个工况运行。

(5)反应器运行稳定后平均2d取一次样，检测氮磷浓度，分析氮磷去除情况。实验结果见图3-图11。

(6)取净水厂富铁污泥，加入高浓度磷溶液使吸附饱和，密封后置于恒温培养箱，2周后取样用磁铁吸取，冷干后做XRD检测，通过jade软件分析结果，确定蓝铁矿生成，结果见图12。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种净水厂富铁污泥资源化利用的方法，包括：

步骤(2)、取净水厂富铁污泥作为人工湿地填料；

步骤(4)、污水中磷被人工湿地净水厂污泥填料吸附固定；

步骤(5)、待吸附饱和，将湿地固磷土移作园林土，保持湿润，在厌氧条件下生成蓝铁矿。

2.根据权利要求1所述的净水厂富铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的前置缓释碳源池的体积为湿地体积的0.1％-5％，纤维素类天然聚合物需经过充分的浸泡，将COD释放浓度控制在50mg/L以下。

3.根据权利要求1所述的净水厂富铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的人工湿地填料来源于净水厂富铁化学污泥，即净水厂使用含铁物质作为絮凝剂。

4.根据权利要求2所述的净水厂富铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的净水厂富铁污泥的形状为颗粒状或者砖块状；污泥颗粒通过污泥干化技术制备，成品为颗粒状陶粒。

5.根据权利要求1所述的净水厂富铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的前置缓释碳源池的配水方式为下进上出的方式，从而使尾水和纤维素类天然聚合物更充分的接触。

6.根据权利要求1所述的净水厂富铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的前置缓释碳源池的配水方式为重力流进水方式，前置缓释碳源池底部高于湿地标准水位，当前端进水停止时，前置缓释碳源池的水重力自动排出，可降低或避免纤维素类天然聚合物始终在水中浸泡释放COD。

7.根据权利要求1所述的净水厂富铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：在步骤(5)中，移作园林土的湿地固磷土需堆积15cm-30cm厚度，保持土壤相对湿度＞80％，以满足生成蓝铁矿的厌氧环境。