CN1405103A

CN1405103A - 污泥的处理方法

Info

Publication number: CN1405103A
Application number: CN01127501A
Authority: CN
Inventors: 杨晓奕; 邓建利; 路明义; 张方银; 李茂双
Original assignee: Qilu Petrochemical Co of Sinopec
Current assignee: Qilu Petrochemical Co of Sinopec
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-03-26
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: CN1179898C

Abstract

本发明属环保领域中污泥处理范畴，是一种污泥的处理方法。包括重力浓缩～化学氧化～厌氧消化～机械脱水～填埋，其特征是化学氧化采用湿式氧化法。根据污水处理厂实际情况，可简化该工艺为重力浓缩～化学氧化～机械脱水～填埋。湿式氧化100～300℃，0.4～10MPa，10～80min；可用两相厌氧消化工艺；污泥消化率75～85％，体积减少了90～99.6％，COD去除率85％～95％，滤饼含水率25～45％。主要优点是可回收能量降低成本；并可根据废水特点将初沉污泥与剩余污泥分开处理。达到了无害化、减量化、资源化的目的。特别对含盐量0.5～3.5％的污泥、脱水性能差的含油污泥能保证较好的处理效果。

Description

污泥的处理方法

技术领域本发明属于环保领域中污泥处理范畴。特别是一种适用于石油化工剩余污泥、高含盐污泥、脱水性能差的含油污泥和城市污水剩余污泥的污泥处理方法。

背景技术目前，活性污泥法仍是普遍使用的污水处理方法。此法副产大量污泥，其量约为污水量的0.5～15％，但污泥的处理费用却占污水处理厂总运行费用的40～60％。

传统城市污水厂污泥的处理手段主要是经浓缩、厌氧消化处理后，农用、填埋或投海。但污泥中有机物的分解率只有25％～45％，不理想。

工业废水处理厂的污泥则因含有较多的有毒物质以及重金属离子，不仅厌氧消化率低，而且污泥的最终只能以填埋、焚烧为主。焚烧对污泥的减量化和稳定化虽然效果较好，但存在能量消耗大、二次污染严重等问题，因此发展新的经济高效的污泥处理处置技术已成为全世界环境工程界研究的主要课题。我国已将城市污水处理厂的剩余污泥的处理研究列入国家“十五”攻关计划。

污泥性质是选择污泥处理、处置技术的重要基础资料。污泥性质取决于污水水质、处理工艺和工业废水密度等多种因素。齐鲁石化公司供排水厂污泥(初沉污泥和剩余污泥)和炼油厂剩余污泥的主要特性指标见表1。

表1 原污泥的主要特性指标

含水率 VSS COD_cr 有机氮 BOD₅ 总磷 pH

％％ mg/L mg/L /COD mg/L水厂初沉污泥 93.1～94.0 13.5～27.5 5100～6200 800～1200 0.1～0.2 25～65 6.2～7.5水厂剩余污泥 97.6～98.8 38.5～52.5 27000～41000 2700～3700 0.1～0.2 15～25 6.5～7.1水厂混合污泥 93.8～98.0 37.0～50.8 23200～29820 1560～1575 0.1～0.2 45～55 7.2～7.6城市污泥 92.2～98.0 65.0～85.0 25000～40000 1500～2000 0.15～03 500～800 7.0～7.5炼油厂剩余污泥 99.3～99.5 75.2～85.6 12000～20000 280.5～335.6 0.1～0.2 200～210 7.0～8.0

齐鲁石化供排水厂的污泥具有以下特点：一是有机物含量低(与城市污水处理厂污泥相比)，污泥中无机成份较多，有机物含量较少，VSS 45％左右；二是可生化性差，污泥中吸附了难生物降解的芳烃类物质。

齐鲁石化炼油厂车间污泥(剩余污泥)的主要特点：一、有机物含量高，VSS75.2％～85.6％，污泥的含水率较高，含油污泥的特点就是热值高、脱水性能差；二、BOD₅/COD比值0.1～0.2，可生化性差，污泥中吸附了难生物降解的油物质。

齐鲁石化公司每天产生大量剩余污泥，采用重力浓缩～化学调理～机械脱水～焚烧处理工艺。化学调理采用PAC和阴、阳聚丙烯酰胺絮凝剂，每年的药剂费用为200万元，再加上动力费用，污泥在焚烧之前污泥脱水的处理费用每年约400多万元(400元/吨干污泥)。焚烧装置每年开两次，按照150天计算，每次启动过程需要使用液化气，每年使用量为24吨，在燃烧过程中使用渣油作为助燃剂，每年用量为1000吨，焚烧费用约为300万元，齐鲁石化公司供排水厂污泥处理费用大约为700万元/年。

现有污泥处理工艺的主要缺点：一是由于未采用厌氧消化技术，污泥处理成本较高，未回收可用资源；二是初沉污泥中挥发性固体含量平均为18.9％，无机物含量较高，造成混合污泥中有机物含量较少，增加了焚烧成本。年处理费用700多万元。燕山石化、吉林石化和扬子石化也纷纷提出如何降低污泥处理成本的问题。

发明内容湿式氧化技术是将溶解和悬浮在水中的有机物及还原性无机物，在液态条件下加压、加温，利用空气中的氧气将其氧化分解的一种有效的处理方法。该方法自从五十年代提出以来，在难生物降解污水处理方面得到广泛的应用。湿式氧化可以将污泥中的有机物进行较彻底的氧化分解，使不溶性的高分子有机物转变成CO₂、N₂或氮氧化物，使脱水性能大大改善，同时还可以去除有机物的毒性。湿式氧化用于污泥消化的预处理，是选择一个比较温和的条件(中温、中压)，目的是使污泥中的蛋白质、脂肪等大分子有机物分解成小分子，改变污泥的成分和结构，提高污泥的生物降解性，同时也可大大改善污泥的脱水性能。污泥脱水后的上清液易于被厌氧处理，可以回收能量，达到资源化的目的。

针对现有技术的不足，研制一种污泥的处理方法，包括重力浓缩～化学氧化～厌氧消化～机械脱水～填埋，其特征是：化学氧化采用湿式氧化法。根据污水处理厂实际情况，诸如规模、沼气利用等情况，可简化该工艺流程为重力浓缩～化学氧化～机械脱水～填埋。

本发明方法可以处理城市废水和工业废水产生的污泥；本发明方法的重力浓缩的自然沉降时间为20～28小时；其湿式氧化工艺步骤过程中可以加入氧化剂，氧化剂可在H₂O₂、Cu(NO₃)₂或CuCl₂中任选一种；其氧化剂的添加量为10～200mg/L。

该工艺的主要优点：

1、可以把初沉污泥与剩余污泥分开处理由于初沉污泥无机物含量高，无厌氧消化的必要，因此将初沉污泥与剩余污泥分开处理，这样可有效的缩小WAO反应器和UASB(上流式厌氧污泥床)反应器的体积以及处理费用。

2、可以采用湿式氧化法湿式氧化法和焚烧法都属于化学氧化法，共同的优点为污泥处理之后都可达到减量化、稳定化和无害化；不同之处在于焚烧法运行费用高，因为在焚烧前，首先必须蒸干全部水分，然后才能使污泥固体焚烧。湿式氧化过程如果自发进行，进料COD浓度必须在20g/L以上，石化剩余污泥COD 20～25g/L，可满足此要求；而焚烧法要维持废料稳定燃烧，进料COD要达300～400g/L，而剩余污泥经浓缩后，通常也无法达到此要求，这就需要在焚烧过程中不断喷入燃料，从而增加了运行费用。

3、可以降低成本采用新工艺后，不仅省去了化学调理步骤，节省药剂费用200万元/年，且本公司供排水厂剩余污泥COD20-25g/L，满足湿式氧化过程如果自发进行时进料COD浓度必须在20g/L以上的要求，可节省燃料费用200万元/年，这样初步估计该工艺处理本公司供排水厂的污泥的处理费用为400万元/年。

污泥厌氧消化还副产有较高使用价值的沼气，沼气产量为0.25m³/kg有机物(产气中甲烷含量可达74.3％以上)。沼气的回收利用还可产生非常可观的经济效益。不考虑沼气的回收利用，采用上述新工艺后齐鲁石化公司污水处理厂污泥处理费用大约节约300万元/年。

本发明提及的缩写，其原文及意义如下：

BOD₅ Biochemical oxygen demand for five day，五天之生物耗氧量；

HRT Hydraulic residence time，水力停留时间；

MLVSS Mixed liquid volatile suspended solid混合液悬浮固体浓度；

MLSS Mixed liquid suspended solid混合液悬浮固体浓度；

VSS Volatile suspended solid悬浮固体浓度；

WAO Wet air oxidation，湿式空气氧化；

UASB Up flow anaerobic sludge bed，上流式厌氧污泥床反应器；

PAC Poly alurninium chloride，聚合氯化铝；

附图及其说明图1第一种处理方式的工艺流程图；

图2第二种处理方式的工艺流程图；

图3第三种处理方式的工艺流程图；

图4第四种处理方式的工艺流程图。

图中，1为重力浓缩工序；2为湿式氧化预处理工序；3为厌氧消化工序；4为机械脱水工序；5为填埋工序；6为剩余污泥；7为上清液；8为沼气利用；9为进污水处理厂；10为初沉污泥。

最佳实施方式(实施例)：

实施例1 石化剩余污泥情况：COD 15～45g/L，总氮300～1200mg/L，总磷20～200mg/L，污泥浓度10～40g/L，MLVSS/MLSS 35～85％；

初沉污泥情况：COD 10～15g/L，总氮300～1200mg/L，总磷20～200mg/L，污泥浓度5～10g/L，MLVSS/MLSS 10～25％；采用图1流程。重力浓缩的自然沉降时间为20h。

污泥首先经湿式氧化处理，温度150～200℃，压力1.0～3.0Mpa，反应时间10～30min，污泥体积减少了85.0～95.0％，COD去除率55～80％，污泥消化率65～85％，BOD₅/COD从0.1～0.3升高到0.4～0.6。污泥经湿式氧化后，污泥的过滤性能得到了明显改善，滤饼含水率25～40％。上清液出水进入产酸反应器，产酸反应器HRT＝20～25h，PH＝5.0～6.5，温度为25℃；产甲烷反应器HRT＝40～50h，pH＝6.5～7.5；出水COD 500～2000mg/L。

实施例2 湿式氧化温度100～150℃，压力0.4～1.0Mpa，反应时间30～50min，污泥体积减少了75.0～95.0％，COD去除率50～65％，污泥消化率55～75％，BOD₅/COD从0.1～0.3升高到0.4～0.5。滤饼含水率35～45％。产酸反应器HRT＝25～35h，温度为25℃；产甲烷反应器HRT＝70～80h，出水COD 500mg/L～2000mg/L。余同例1。

实施例3 湿式氧化250～300℃，压力3.0～5.0Mpa，反应10～20min，污泥体积减了95.0～99.6％，COD去除率75～85％，污泥消化率75～85％，滤饼含水率25～35％；产酸反应器HRT 35～45h，温度为25℃；产甲烷反应器HRT 50～60h；出水COD 500～1000mg/L。余同例1。

实施例4 石化剩余污泥COD 15～45g/L，总氮300～1200mg/L，总磷20～200mg/L，污泥浓度10～40g/L，MLVSS/MLSS 35～85％，初沉污泥10～15g/L，总氮300～1200mg/L，20～200mg/L，污泥浓度5～10g/L，MLVSS/MLSS 25～60％，采用图2流程。重力浓缩的自然沉降时间为28h。污泥首先经湿式氧化处理，温度100～150℃，压力0.4～2.0Mpa，反应时间50～60min，污泥体积减少了80～95％，COD去除率75～85％，污泥消化率75～85％，BOD₅/COD从0.1～0.3升高到0.4～0.6。污泥湿式氧化后，污泥的过滤性能得到明显改善，滤饼含水率30～35％。上清液出水进入产酸反应器，产酸反应器HRT＝20～25h，温度为35℃；pH＝5.0-6.5，温度为35℃，产甲烷反应器HRT＝40～50h，pH＝6.5-7.5。出水COD 500～1000mg/L。

实施例5 湿式氧化150～200℃，压力1.0～2.0Mpa，反应时间10～30min，产酸反应器HRT＝30～45h；产甲烷反应器HRT＝50～60h；污泥体积减少了85～99.6％，COD去除率80～90％，污泥消化率65～75％；滤饼含水率25～40％；出水COD500～2000mg/L。余同例4。

实施例6 湿式氧化250～300℃，压力2.0～6.0Mpa，反应70~80min，污泥体积减少了95.0～99.0％，，BOD₅/COD从0.1～0.3升高到0.4～0.5；滤饼含水率25～30％；产酸反应器HRT＝35～45h；产甲烷反应器HRT＝70～80h，出水COD 500～2000mg/L；COD去除率85～95％，污泥消化率75％-85％，余同例4。

实施例7 采用图3流程。污泥湿式氧化150～200℃，压力5.0～6.0Mpa，反应20～30min，污泥体积减少了85.0～95.0％，COD去除率55～70％，污泥消化率65～85％；滤饼含水率25～40％；上清液COD 7500～15000mg/L；余同例1。

实施例8 图3流程。湿式氧化100～150℃，压力0.4～1.0Mpa，反应间60-70min，污泥体积减少了75.0～90.0％，COD去除率50～65％，污泥消化率55～75％，BOD₅/COD从0.1～0.3升高到0.4～0.5；滤饼含水率35～45％。上请液COD 7500～15000mg/L；余同例7。

实施例9 湿式氧化200～300℃，压力9.0～10.0Mpa，反应10～20min，污泥体积减少了90.0～99.6％，COD去除率75～85％，污泥消化率75～85％，BOD₅/COD从0.1～0.3升高到0.4～0.6；滤饼含水率25～35％；上清液COD 5000～10000mg/L；余同例7。

实施例10 图4流程。湿式氧化200～300℃，压力5.0～8.0Mpa，反应10～20min，污泥体积减少了90.0～99.6％，COD去除率75～85％，污泥消化率75～85％；滤饼含水率25～35％。上清液出水COD 7500～10000mg/L。余同例2。

实施例11 图4流程。湿式氧化250~300℃，压力4.0～6.0Mpa，反应时间70～80min，污泥体积减少了85.0～99.6％，COD去除率55～80％，污泥消化率65～85％；滤饼含水率25～30％。上清液出水COD 7500～10000mg/L。余同例10。

实施例12 采用图4流程。湿式氧化100～150℃，压力4～1.0Mpa，反应70～80min，污泥体积减少了75.0～99.0％，COD去除率55～65％，污泥消化率55～75％；滤饼含水率35～45％。上清液出水COD 7500～10000mg/L。余同例10。

实施例13 城市污泥，MLVSS/MLSS 50～85％，初沉污泥，MLVSS/MLSS 40～60％，图2流程。湿式氧化250～300℃，压力3.0～5.0Mpa，反应70～80min，污泥体积减少了85.0～99.6％，COD去除率55～80％，污泥消化率65～85％；滤饼含水率25～30％。产酸反应器HRT＝20～35h；产甲烷反应器HRT＝40～50h；出水COD 500～2000mg/L。余同例10。

实施例14 城市剩余污泥，MLVSS/MLSS 50～85％，初沉污泥MLVSS/MLSS 40～60％，采用图4流程。湿式氧化100～150℃，压力8～10Mpa，反应10～20min，污泥体积减少了85.0～99.6％，COD去除率55～80％，污泥消化率65～85％；滤饼含水率35～45％。上清液出水COD 5000～10000mg/L；余同例2。

实施例15 炼油剩余污泥MLVSS/MLSS 50～85％，初沉污泥MLVSS/MLSS 40～60％，采用图2流程。湿式氧化150～200℃，压力0.4～2.0Mpa，反应时间50～60min，污泥体积减少了95～99.6％，COD去除率65～80％，污泥消化率75～85％；滤饼含水率35～40％；产酸反应器HRT＝20～25h；产甲烷反应器HRT＝40~50h；出水COD 500～2000mg/L。余同例4。

实施例16 炼油剩余污泥；采用图4流程。湿式氧化250～300℃，压力4～5Mpa，反应60～70min，污泥体积减少了95～99.6％，COD去除率65～80％，污泥消化率75～85％，滤饼含水率25～35％。上清液出水COD 5000～8000mg/L。余同例1。

实施例17

混合剩余污泥，MLVSS/MLSS 35～85％，初沉污泥MLVSS/MLSS 10～25％，采用图1或2或3或图4流程。湿式氧化150～200℃，压力1～2Mpa，反应时间10～20min，加入H₂O₂(COD/H₂O₂0.4～1.0)污泥体积减少了98.0～99.6％，COD去除率75～95％，污泥消化率72.5～85％；滤饼含水率25～30％；产酸反应器HRT＝30～35h；产甲烷反应器HRT＝40～50h，出水COD 500～2000mg/L；余同例1。

实施例18 混合剩余污泥，采用图1、2、3或图4流程。湿式氧化150～200℃，压力1～2Mpa，反应10-20min，加入H₂O₂、Cu(NO₃)₂或CuCl₂10mg/k，污泥体积减少了97.0～99.6％，COD去除率75～95％，污泥消化率72.5～85％；滤饼含水率25～30％；产酸反应器HRT＝25～30h；产甲烷反应器HRT＝40～50h；出水COD 500～2000mg/L；余同例1。

实施例19 混合剩余污泥，采用图1、2、3或图4流程。湿式氧化100～150℃，压力1～2Mpa，反应10-20min，加入H₂O₂、Cu(NO₃)₂或CuCl₂200mg/L，污泥体积减少了97.0～99.6％，COD去除率75～95％，污泥消化率72.5～85％；滤饼含水率25～30％；产酸反应器HRT＝25～30h；产甲烷反应器HRT＝40～50h；出水COD 500～2000mg/L；余同例1。

Claims

1.一种污泥的处理方法，包括重力浓缩～化学氧化～厌氧消化～机械脱水～填埋，其特征是：化学氧化采用湿式氧化法。

2.按照权利要求1所述的污泥的处理方法，其特征在于根据污水处理厂实际情况，可简化该工艺流程为重力浓缩～化学氧化～机械脱水～填埋。

3.按照权利要求1或2所述的污泥的处理方法，其特征在于所述的湿式氧化的温度为100～300℃，压力为0.4～10MPa，反应时间为10～80min。

4.按照权利要求1所述的污泥的处理方法，其特征在于所述的厌氧消化工艺步骤采用两相厌氧工艺。

5.按照权利要求1所述的污泥的处理方法，其特征在于所述的厌氧消化工艺条件为：温度25～35℃，产酸反应器HRT＝20～45h，pH＝5.0～6.5，产甲烷反应器HRT＝40～80h，pH＝6.5～7.5。

6.按照权利要求1或2所述的污泥处理方法，其特征是本发明方法可以根据初沉污泥中有机物含量、性质和不同填埋厂的具体要求，确定初沉污泥是否可以直接脱水，然后填埋。

7.按照权利要求1或2所述的污泥的处理方法，其特征是本发明方法可以处理城市废水和工业废水产生的污泥。

8.按照权利要求1或2所述的污泥的处理方法，其特征是本发明方法的重力浓缩的自然沉降时间为20～28小时。

9.按照权利要求1或2所述的污泥的处理方法，其特征在于在所述的湿式氧化工艺步骤过程中可以加入氧化剂，氧化剂可在H₂O₂、Cu(NO₃)₂或CuCl₂中任选一种。

10.按照权利要求9所述的污泥的处理方法，其特征在于所述的氧化剂的添加量为10～200mg/L。