CN117125871A - 一种污水处理厂浮泥资源化处置方法和处置系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水处理厂浮泥资源化处置方法和处置系统，属于污水处理厂浮泥资源化处置技术领域。本发明提供的污水处理厂浮泥资源化处置方法包括：将污水处理厂生化池内或二沉池收集的浮泥进行发酵，然后将发酵成熟后的发酵液返回生化池内，以补充生化池的进水COD浓度。由于污水处理厂浮泥有机物含量高，将其进行集中收集后进行厌氧发酵，发酵液用作污水处理厂碳源同时向生化系统补充部分厌氧细菌，可有效补充生化池进水碳源。同时，本发明还提供了浮泥资源化处置系统，采用本发明提供的污水处理厂浮泥资源化处置方法及装置，可有效解决污水厂浮泥问题，同时实现浮泥资源化利用，降低运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理厂浮泥资源化处置技术领域，具体而言，涉及一种污水处理厂浮泥资源化处置方法和处置系统。
背景技术
由于在去除碳、氮和磷方面的显著效果，活性污泥法被广泛用于生活污水处理中。但在实际运行过程中，由于进水水质变动、水温变化、溶解氧、污泥龄控制不合理等原因，导致污泥性质发生变化，生化池和二沉池表面易出现浮泥。浮泥漂浮在生化池表面，阻碍空气进入生化池，加大鼓风机的能耗；覆盖在二沉池池面，产生难闻的臭味，污染大气，也会造成出水水质悬浮物浓度过高等问题。
浮泥是由于微生物死亡后再水面形成的漂浮物，因此浮泥的有机质含量远高于污水厂污泥，具有很好的资源回收利用价值。但目前污水处理厂对于浮泥的处理往往采取打捞填埋处理，耗费大量的人力物力，因此寻求浮泥的资源化处理处置，对减少污水处理厂处置成本具有重要意义。
鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种污水处理厂浮泥资源化处置方法和处置系统。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供一种污水处理厂浮泥资源化处置方法，包括：将污水处理厂生化池内收集的浮泥进行发酵，然后将发酵成熟后的发酵液返回生化池内，以补充生化池的进水COD浓度。
本发明还提供一种污水处理厂浮泥资源化处置系统，主要包括生化池、发酵罐、发酵液传输管道和储泥池，生化池的出口与发酵罐的入口通过管路相连通，发酵罐的出口与生化池的入口通过发酵液传输管道相连通，发酵罐的泥渣出口与储泥池的入口通过管路相连通，并且生化池上安装有浮泥打捞系统用于打捞浮泥。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种污水处理厂浮泥资源化处置方法和处置系统，改变单纯将浮泥作为废弃物处置的现状，减少污水厂废弃物处置成本，将污水处理厂生化池内收集的浮泥进行发酵，然后将发酵成熟后的发酵液返回生化池内，以补充生化池的进水COD浓度。由于污水处理厂浮泥有机物含量高，将其进行集中收集后进行厌氧发酵，发酵液用作污水处理厂生化池的碳源，可有效补充污水处理厂生化系统碳源，实现浮泥得资源化利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为浮泥资源化处置系统示意图；
图2为实施例中浮泥厌氧发酵过程中发酵液COD浓度变化图。
图标：11－生化池；12－回转式浮泥打捞机；13－发酵罐；14－发酵液传输装置；15－储泥池。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种污水处理厂浮泥资源化处置方法和处置系统进行具体说明。
第一方面，本发明实施例提供一种污水处理厂浮泥资源化处置方法，包括：将污水处理厂生化池或二沉池内收集的浮泥进行发酵，然后将发酵成熟后的发酵液返回生化池内，以补充生化池的进水COD浓度。
污水处理是指为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。在污水处理的过程中，由于污染物种类成分复杂，污水中的金属离子、无机成分、有机物及微生物分泌物的相互作用，导致在一些处理池上会出现大量浮泥，浮泥中还常常伴随着一些真菌，使浮泥的出现易影响该处理池的处理效果，导致出水水质变差。目前，对于污水处理厂浮泥的处理，主要是通过打捞去除，但是打捞费时费力、效率低下，伴随着污泥腐化，还会产生大量的浮泥泡沫。与此同时，污水处理厂还普遍存在进水碳源不足、不能满足生物处理活动所需的碳氮比的问题。
发明人经长期实践，提出一种污水处理厂浮泥资源化处置方法，该方法是将污水处理厂生化池内收集的浮泥进行发酵，再将发酵后的发酵液返回生化池内。由于污水处理厂浮泥有机物含量高，将其进行集中收集后进行厌氧发酵，发酵液用作污水处理厂碳源同时向生化系统，不仅能去除浮泥，有效补充污水厂进水碳源，满足生物处理活动所需的碳氮比，而且能有效提升生化系统微生物群落丰度以及脱氮除磷效率，提高污水处理的整体的出水质量。以上可见，本发明实施例提供了一种污水处理厂浮泥资源化处置方法，改变单纯将浮泥作为废弃物处置的现状，减少污水厂废弃物处置成本；将浮泥进行厌氧发酵，发酵液回流到污水处理生化池，提升COD浓度，提高反硝化脱氮效率，改善了污水处理厂不断产生浮泥以及进水碳源不足的问题，为污水处理厂浮泥的处理提供新的思路。
在可选的实施方式中，浮泥的含固率为2-5％，有机质含量为60-70％。
由于浮泥中的有机质含量远高于城市污泥有机质含量，将浮泥打捞后进行自然发酵，浮泥发酵效果更佳。
在可选的实施方式中，将浮泥用碱调整pH至10-11，以便于细胞破碎释放有机物，在发酵过程中，保持一定碱度能有效抑制产甲烷菌的活性，提升产酸效率。
优选地，所用碱为碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化镁中的至少一种，更优选为氢氧化钠。
在可选的实施方式中，浮泥采用序批式厌氧发酵工艺，发酵温度控制在35±2℃，发酵罐的容积负荷为3-5kg·VS/m3·d，发酵过程中，为提升体系短链脂肪酸的产生效率，保持发酵过程中发酵液的pH在10-11。发明人在实验过程中，将发酵过程pH分别控制在5.0、7.5和10.0，其余条件不变。经检测，三种发酵pH条件下的发酵液挥发性脂肪酸最大浓度分为537、785.2和1778.9mg/L，表明较强的碱性环境有益于细胞溶解发酵转化。采用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙4种不同方式处理浮泥，pH值均调节为10，对比分析不同的碱处理方式对发酵产酸的影响，其余条件不变。经检测，4种不同的碱处理后，与未处理相比，COD分别增加了39.8％、36.6％、10.8％和15.3％，表明一价碱处理效果优于二价碱，且氢氧化钠效果最优。
在可选的实施方式中，还包括：将发酵罐内的浮泥每隔3-4h搅拌10-15min，发酵气体通过外接排气管排出，并且通过气体流量计观测出气量，当出气量逐渐降至零，停止发酵。在发酵过程中，通过在发酵罐内设置排气管和气体流量计等，可以实时观测发酵罐内浮泥的发酵腐熟程度，当气体流量计观测出气量逐渐降至零，完成发酵。
在可选的实施方式中，浮泥经20-30d的发酵，发酵液的COD浓度为2000-3000mg/L，其中挥发性脂肪酸含量约为1500-2300mg/L。
在可选的实施方式中，将发酵成熟后的发酵液由发酵液传输管道输送至生化池；将发酵成熟后剩余的泥渣由泥渣传输管道输送至储泥池中，与剩余污泥混合进行后续处理；
优选地，将发酵成熟后的发酵液由发酵液输送管道输送至生化池，以补充生化池COD浓度，同时补充适量厌氧细菌，由发酵液输送管道输送至生化池；
更优选地，将生化池或二沉池内收集的浮泥掺入剩余污泥中进行发酵。
第二方面，本发明实施例还提供一种污水处理厂浮泥资源化处置系统，主要包括生化池、发酵罐、发酵液传输管道和储泥池，生化池的出口与发酵罐的入口通过管路相连通，发酵罐的出口与生化池的入口通过发酵液传输管道相连通，发酵罐的泥渣出口与储泥池的入口通过管路相连通，并且生化池上安装有浮泥打捞系统用于打捞浮泥。
在可选的实施方式中，浮泥打捞系统包括浮泥打捞机和收集装置；
优选地，便携式浮泥打捞机包含驱动装置、托板和回转式浮泥打捞器。
在可选的实施方式中，发酵罐内设置有搅拌桨叶、搅拌电机、罐内沼气导出管道、沿罐壁呈圆周分布的清水管、温度计、发酵液收集管以及罐底清淤管。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
参照图1，本实施例提供一种污水处理厂浮泥资源化处置系统，包括生化池11、发酵罐13、发酵液传输装置14、储泥池15，生化池11上还安装有回转式浮泥打捞机12用于打捞浮泥。
污水厂长期进水COD平均浓度为110.36mg/L，总磷为2-3mg/L，C/N约为2.73，碳源严重不足，污水厂污泥MLSS约为4000-6000mg/L，处理水量约为5000m/d。污水厂采用CASS工艺，冬季由于进水浓度波动巨大，浮泥日产生量约为200-300kg，冬季生化池11浮泥较多，为此用回转式浮泥打捞机12打捞污泥，打捞机为耙齿式，打捞机还包括浮泥传输装置，用于将打捞后的浮泥传送至发酵罐13中，提升体系工作效率，打捞机工作效率约为100-150kg/h。
发酵罐13为圆柱型，内径为1000mm，高度为1.7m，有效容积为5m3，将生化池打捞后的浮泥采用碳酸氢钠将泥浆pH调整至10-11，以便于细胞破碎释放有机物。而后将泥浆投入至发酵罐中，投加量为4m3左右，进行序批式厌氧发酵，发酵过程中采用加热装置将体系温度控制在35℃，每3h采用搅拌器搅拌10min，排出的发酵气体通过外接排气管排出，通过气体流量计观测出气量，当出气量逐渐降低至几乎为零，停止发酵。发酵过程中测量污泥腐熟程度，如图2为发酵液的溶解性有机物浓度和总磷浓度，经过20-23d的发酵，产生消化液产量约为2-2.5m3，污泥溶解性有机物浓度达到2600mg/L，发酵后的泥渣由泥渣输送管道输送至污水厂储泥池15中，与剩余污泥混合进行后续处理。发酵完成后，进行沉淀，发酵液通过发酵液传输系统流入污水处理厂生化池13内，用于补充生化池13进水中的碳源，对比分析加入发酵液前后总氮浓度，总氮去除效率提升了约13.5％，而由于发酵液产量远低于进水水量，因此发酵液的中总磷不会影响出水总磷浓度。
实施例2
与实施例1方法相似，不同之处在于：污水处理厂采用A2O工艺，浮泥主要来自冬季污水厂辐流沉淀池和生化池，浮泥产生量约为1.5-2.0t/d，浮泥的有机质含量约为60-65％，人工打捞后将浮泥进行发酵，发酵后的发酵液溶解性有机物浓度约为3000mg/L，发酵后的滤液直接通过污泥内回流管道进入生化池前端。
实施例3
与实施例1方法相似，不同之处在于：污水处理厂本身具有污泥发酵系统，生化池浮泥每天产生浮泥约2.5t，均被加入至剩余污泥发酵罐混合后进行发酵产酸试验，发酵条件按照实施例1进行控制。经检测，混合发酵液的有机质含量为37％，较混合之前提升3.5％，发酵液中的挥发性有机酸含量从混合前的约1080mg/L提升至1320mg/L。该实施例为具有剩余污泥发酵装置的污水处理厂提供了浮泥处理新思路，即将生化池、沉淀池浮泥掺入剩余污泥中进行发酵，既减少了浮泥的处理成本，又可提升污泥发酵的性能。
对比例1
与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：将发酵液碳源分别替换成同等COD当量下的乙酸钠、葡萄糖，其余条件不变。
经检测，三种碳源的反硝化速率分别为17.63、4.78和13.68mg NO3 --N/L·h、表明发酵液具有较高的反硝化脱氮性能。由于发酵液的主要成分为乙酸、丙酸等复合有机酸类，促进反硝化脱氮的性能略低于乙酸钠，但也证实了发酵液作为碳源的可行性。
对比例2
与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：将浮泥发酵容积负荷提升至8-10kgVSS/m3·d，其余条件不变。
经检测，在该负荷条件下，在第8d时的挥发性脂肪酸浓度已经升高至1400mg/L，但由于浮泥的有机质含量高于一般的城市剩余污泥，导致发酵液氨氮迅速升高，毒害了厌氧发酵微生物，后续VFA增长缓慢，既造成原材料的浪费，也影响后续发酵液资源化利用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污水处理厂浮泥资源化处置方法，其特征在于，包括：将污水处理厂生化池或二沉池内收集的浮泥进行发酵，然后将发酵成熟后的发酵液返回所述生化池内，以补充所述生化池的进水COD浓度。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂浮泥资源化处置方法，其特征在于，所述浮泥的含固率为2-5％，有机质含量为60-70％。
3.根据权利要求2所述的污水处理厂浮泥资源化处置方法，其特征在于，将所述浮泥用碱调整pH至10-11，然后投入发酵罐中进行自然发酵；
优选地，所用碱为碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化镁中的至少一种，更优选为氢氧化钠。
4.根据权利要求3所述的污水处理厂浮泥资源化处置方法，其特征在于，所述浮泥采用序批式厌氧发酵工艺，发酵温度控制在35±2℃，发酵罐的容积负荷为3-5kg·VS/m3·d，保持发酵过程中发酵液的pH在10-11。
5.根据权利要求4所述的污水处理厂浮泥资源化处置方法，其特征在于，还包括：将发酵罐内的浮泥每隔3-4h搅拌10-15min，在排放消化液时，停止搅拌，待沉淀分离后从上部排出上清液，发酵气体通过外接排气管排出，并且通过气体流量计观测出气量，当出气量逐渐降至零，停止发酵。
6.根据权利要求5所述的污水处理厂浮泥资源化处置方法，其特征在于，所述浮泥经20-30d的发酵获得的发酵液COD浓度为2000-3000mg/L，其中挥发性脂肪酸含量为1500-2300mg/L。
7.根据权利要求6所述的污水处理厂浮泥资源化处置方法，其特征在于，将所述发酵成熟后的发酵液由发酵液传输管道输送至所述生化池；将所述发酵成熟后剩余的泥渣由泥渣传输管道输送至储泥池中，与剩余污泥混合进行后续处理；
优选地，将所述发酵成熟后的发酵液补充适量厌氧细菌，由发酵液输送管道输送至所述生化池；
更优选地，将生化池或二沉池内收集的浮泥掺入剩余污泥中进行发酵。
8.一种污水处理厂浮泥资源化处置系统，其特征在于，主要包括生化池、发酵罐、发酵液传输管道和储泥池，所述生化池的出口与所述发酵罐的入口通过管路相连通，所述发酵罐的出口与所述生化池的入口通过所述发酵液传输管道相连通，所述发酵罐的泥渣出口与所述储泥池的入口通过管路相连通，并且所述生化池上安装有浮泥打捞系统用于打捞浮泥。
9.根据权利要求8所述的污水处理厂浮泥资源化处置系统，其特征在于，所述的浮泥打捞系统包括浮泥打捞机和收集装置；
优选地，所述便携式浮泥打捞机包含驱动装置、托板和回转式浮泥打捞器。
10.根据权利要求8所述的污水处理厂浮泥资源化处置系统，其特征在于，所述发酵罐内设置有搅拌桨叶、搅拌电机、罐内沼气导出管道、沿罐壁呈圆周分布的清水管、温度计、发酵清液收集管以及罐底清淤管。
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