CN104098238A - 一种剩余污泥的深度处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剩余污泥的深度处理方法，属于污泥处理领域。本发明通过污泥调配、预处理、高温厌氧消化、深度脱水等步骤对污水处理过程中产生的剩余污泥进行脱水深度处理，脱水后的污泥含固率可达40％-50％，实现了污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。

Description

一种剩余污泥的深度处理方法

技术领域

本发明涉及一种污泥的处理方法，具体涉及一种剩余污泥的深度处理方法，属于污泥处理领域。

背景技术

污泥是污水处理的最终产物，污染物集中度高，成分比较复杂，有机质含量高，亲水性强，比表面积大，脱水难度大，机械脱水效率低。目前，我国城市污水处理厂的污泥有80％以上未得到有效处置。大部分污水处理厂只是通过添加化学药剂(PAM等)对污泥调质再进行机械脱水，但是单纯使用化学药剂只能提高污泥的脱水速度，无法提高脱水程度，最终污泥的含水率仍旧高达80％。这种脱水污泥仍然为固液混合状态，糊状，不便于输送和堆放；体积又相对庞大，有机物含量高，易腐败，严重影响了后续的污泥处置；而且存在各种致病菌和寄生虫卵，部分污泥中重金属含量超标，极易造成环境污染，威胁生态平衡。

近年来，污泥的深度脱水工艺逐渐兴起，即采用物理方法(微波、超声、加热等)或化学方法(添加各种无机或有机的调理剂)对剩余污泥进行预处理，再辅以隔膜压滤机为代表的板框压滤类机械脱水设备来提高污泥的脱水效率，降低滤饼的含水率。深度脱水工艺虽然能大幅提高污泥的含固率，但是存在调理剂用量大，药剂消耗占污泥干固体重量的25％-30％；污泥中的有机物含量仍偏高，稳定性不好，重金属和致病菌依旧存在，给后续的污泥处置造成一定限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种剩余污泥的深度处理方法，该深度处理方法包括污泥调配、预处理、高温厌氧消化、深度脱水四个步骤，其能够显著提高污泥的含固率，实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种剩余污泥的深度处理方法，其包括污泥调配、预处理、高温厌氧消化、深度脱水四个步骤。其中所述剩余污泥的深度处理方法具体包括如下步骤：

(1)污泥调配：在污泥调配罐中，将高含固率的脱水污泥与剩余污泥按一定比例进行混合使得混合后污泥的含固率为6％-12％。脱水污泥与剩余污泥进行混合调理后，达到合适的污泥含固率范围，处于该含固率范围的污泥更有利于进行后续处理。

其中，所述的高含固率的脱水污泥为机械脱水之后的剩余污泥，其含固率为14％-23％，所述的剩余污泥为城镇污水处理后剩余污泥、工业污水处理后剩余污泥、废水生物处理过程中剩余污泥或其组合，其含固率一般为1％-2％，此时混合时高含固率的脱水污泥与剩余污泥的质量混合比为1：(1-2)，两种污泥的混合方式优选为机械搅拌；混合后污泥的含固率为6％-12％，优选为8％-10％。

(2)预处理：将步骤(1)的混合污泥加入到超声波处理装置进行超声处理，超声处理之后进入加热装置进行热处理。

其中，所述超声波处理中超声处理频率为20-40kHz，优选为28kHz；处理时间为10-60min，优选为20-30min；所述的加热装置为换热器，热处理温度为55-70℃，优选为60℃；热处理时间为1-3h，优选为2h。

超声所产生的高温、高压以及超高速射流产生的剪切力和冲击波能够破坏污泥絮体结构和污泥中微生物细胞壁，使酶和其它有机质从细胞内溶出，改善污泥的水解环境，使未被击破的微生物细胞对消化环境失去承受能力，能够很快被厌氧微生物消耗掉，从而加速污泥的消化过程；采用较低的超声频率(不超过40kHz)，可以获得高效的污泥分解效果，更有利于后续污泥脱水。

与高温热水解相比较，低温热处理容易实现而且安全系数高，既能够实现部分破坏污泥微生物的细胞壁的目的，又不会抑制产甲烷菌的生物活性，热处理使得原来为微生物细胞壁所包裹的有机物释放到胞外的水环境中，加速了污泥的水解酸化，缩短了污泥在厌氧消化反应器中的停留时间，提高了甲烷产率，而且能耗较低，无需专门进行冷却降温，操作简便。

(3)高温厌氧消化：步骤(2)预处理后的污泥进入高温厌氧消化罐进行厌氧消化。

其中，所述的消化温度为50℃-60℃，优选为55℃±2℃；pH控制在6.5-7.5，优选为7.0-7.5；所述的消化时间为7-12d，优选为8-10d。

污泥厌氧消化经历水解酸化、产氢产乙酸及产甲烷3个阶段，经过超声波与热处理联合作用后的污泥，水解酸化效率极大提高，水相中的有机物含量会在较短时间内大大增加，从而缩短厌氧消化的停留时间，并能大幅提高沼气的产生量。

(4)深度脱水：步骤(3)消化后的污泥进入压滤机进行深度脱水。

上述步骤中，压滤机为板框压滤机，优选高压隔膜压滤机，进泥压力为0.2-0.3MPa，在1.5-2.0MPa的压力下保压30-40min，再在2.0-2.5MPa的压力下挤压10-20min，脱水后的污泥含固率可达40％-50％。

污泥经过超声波、加热预处理和高温厌氧消化后，脱水性能显著提高，采用板框压滤机挤压后即可得到含固率可达40％-50％的污泥，该污泥为固态，体积小，便于输送和堆放，有机物含量低，对环境污染小。

本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：

1、本发明通过将高含固量的脱水污泥与低含固量的剩余污泥进行混合调配以达到合适的污泥含固率范围，其可以显著降低后续污泥的处理负担，提高污泥处理效率。

2、脱水污泥与剩余污泥进行混合调理后，以8％-10％含固率的污泥进行厌氧消化，较传统4％含固率污泥的厌氧消化，可以减少厌氧消化罐体积，降低建造成本和运行管理成本。

3、本发明中较低频率的超声处理和低温热处理的联合使用，大大缩短了污泥在厌氧消化反应器中的停留时间，并可提高厌氧消化过程中的沼气产量，强化厌氧消化效率。污泥高温厌氧消化产生的沼气可以作为热处理的能源，能够降低运行成本，节能降耗。

4、污泥经高温厌氧消化后，有机物含量明显降低，病原菌基本消除，重金属固化，污泥稳定化程度高，脱水性能也得到显著提高，有利于后续的深度脱水。

5、深度脱水的药剂消耗仅占污泥干固体重量的0.5％-0.6％，与传统工艺的药剂消耗量25％-30％相比，药剂成本大幅降低。

6、处理后污泥的含固率大幅提高，减量化效果明显，实现了减量化、稳定化、无害化和资源化，有利于后续的污泥处置，如堆肥农用、焚烧发电等。

附图说明

图1为本发明对剩余污泥深度处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

图1为本发明对剩余污泥深度处理方法的工艺流程图。由图1可以看出，本发明所述的剩余污泥深度处理方法包括下述步骤：将脱水污泥和剩余污泥在污泥调配罐混合均匀后，然后依次经过超生处理装置、热处理装置、高温厌氧消化装置、高压隔膜压滤机处理即处理完成，得到的脱水泥饼的含固率为40％-50％。处理过程中产生的沼气可以循环用于热处理装置。以下将通过具体实施例进一步说明本发明，但本领域技术人员应该理解，本发明具体实施例并不以任何方式限制本发明。在本发明基础上任何等同替换均落入本发明的保护范围之内。

实施例1

1.污泥调配：将脱水污泥(取自山东新时代药业有限公司污水处理站污泥脱水间，含固率14％，pH为6.8，固体中有机成分占53％)与剩余污泥(山东新时代药业有限公司污水处理站污泥浓缩池，含固率2％，pH为6.9，固体中有机成分占57％)按照重量比1：1投加到污泥调配罐，经机械搅拌充分混合后得到混合污泥(含固率8％，pH为6.8，固体中有机成分占54％)。

2.预处理：混合污泥先经过超声波处理装置，超声处理频率为40kHz，处理时间为10min；随后进入热处理装置，热处理温度为55℃，处理时间为3.0h。

3.高温厌氧消化：预处理后的污泥进入高温厌氧消化罐，消化温度控制在50℃，pH控制在7.5左右，固体停留时间为10d。

4.深度脱水：采用高压隔膜压滤机对消化污泥进行深度脱水，进泥压力为0.2MPa，在1.5MPa的压力下保压40min，再在2.0MPa的压力下隔膜挤压20min，脱水后的污泥含固率为42％。

实施例2

1.污泥调配：将脱水污泥(山东新时代药业有限公司污水处理站污泥脱水间，含固率19％，pH为6.7，固体中有机成分占55％)与剩余污泥(山东新时代药业有限公司污水处理站污泥浓缩池，含固率1％，pH为6.9，固体中有机成分占58％)按照重量比1：1投加到污泥调配罐，经机械搅拌充分混合后得到混合污泥(含固率10％，pH为6.8，固体中有机成分占55％)。

2.预处理：混合污泥先经过超声波处理装置，超声处理频率为20kHz，处理时间为60min；随后进入热处理装置，热处理温度为70℃，处理时间为1.0h。

3.高温厌氧消化：预处理后的污泥进入高温厌氧消化罐，消化温度控制在60℃，pH控制在7.0左右，固体停留时间为8d。

4.深度脱水：采用高压隔膜压滤机对消化污泥进行深度脱水，进泥压力为0.3MPa，在2.0MPa的压力下保压30min，再在2.5MPa的压力下隔膜挤压10min，脱水后的污泥含固率为48％。

实施例3

1.污泥调配：将原料污泥(取自山东新时代药业有限公司污水处理站污泥脱水间，含固率23％，pH为7.0，固体中有机成分占56％)与剩余污泥(山东新时代药业有限公司污水处理站污泥浓缩池，含固率2％，pH为6.9，固体中有机成分占61％)按照重量比1：2投加到污泥调配罐，经机械搅拌充分混合后得到混合污泥(含固率9％，pH为6.9，固体中有机成分占57％)。

2.预处理：混合污泥先经过超声波处理装置，超声处理频率为28kHz，处理时间为30min；随后进入热处理装置，热处理温度为60℃，处理时间为2h。

3.高温厌氧消化：预处理后的污泥进入高温厌氧消化罐，消化温度控制在55℃，pH控制在7.0左右，固体停留时间为9d。

4.深度脱水：采用高压隔膜压滤机对消化污泥进行深度脱水，进泥压力为0.2MPa，在1.6MPa的压力下保压30min，再在2.3MPa的压力下隔膜挤压15min，脱水后的污泥含固率为45％。

Claims (8)

1.一种剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,其包括如下步骤：

(1)污泥调配；

(2)预处理；

(3)高温厌氧消化；

(4)深度脱水。

2.如权利要求1所述的剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,其包括如下步骤：

(1)污泥调配：将含固率为14％-23％的高含固率脱水污泥和剩余污泥进行混合，使得混合后污泥的含固率为6％-12％；

(2)预处理：将步骤(1)中混合后污泥进行超声处理，其中超声处理的频率为20-40kHz，超声处理时间为10-60min，超声处理完成后将混合后污泥进行热处理，其中热处理温度为55-70℃，热处理时间为1-3h；

(3)高温厌氧消化：将经步骤(2)处理后的污泥进行高温厌氧消化，控制消化温度为50℃-60℃，pH控制在6.5-7.5，消化时间为7-12d；

(4)深度脱水：使用板框压滤机将经步骤(3)消化处理后污泥进行板框压滤，其中进泥压力为0.2-0.3MPa，控制板框压力为1.5-2.0MPa并保压30-40min，然后控制板框压力为2.0-2.5MPa并保压10-20min。

3.如权利要求2所述的剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,所述步骤(1)中混合后污泥的含固率为8％-10％。

4.如权利要求2所述的剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,所述步骤(2)中超声处理频率为28kHz，超声处理时间为20-30min；所述热处理温度为60℃，热处理时间为2h。

5.如权利要求2所述的剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,所述步骤(3)中，所述的消化温度为55℃±2℃，pH控制在7.0-7.5，消化时间为8-10d。

6.如权利要求2所述的剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,所述步骤(4)中，所述板框压滤机为高压隔膜压滤机。

7.如权利要求2的剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,所述剩余污泥的含固率为1-2％，所述高含固率脱水污泥和剩余污泥的质量混合比为1：(1-2)。

8.如权利要求7所述的剩余污泥的深度处理方法，其特征在于,所述的剩余污泥为城镇污水处理后剩余污泥、工业污水处理后剩余污泥、废水生物处理过程中剩余污泥或其组合，所述脱水污泥为机械脱水后的剩余污泥。