CN109912010A - 一种剩余活性污泥深度过程减量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体为一种剩余活性污泥深度过程减量方法。为了克服现有技术中污泥减量过程中减量效率不高、稳定性差、能耗高或化学药剂用量大等问题。本发明利用生化***嵌入式热水解污泥破解技术与生物填料相结合实现活性污泥深度过程减量。本发明所述的剩余生化污泥过程减量技术具有减量效果好、处理成本低等优点，且具有成熟可靠和流程简单等优势，能够有效降低剩余活性污泥中有机质百分比，大幅度降低剩余活性污泥量和处理成本，具有较好的经济和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理技术领域，为一种剩余活性污泥深度过程减量方法，具体为一种利用生化***嵌入式热水解污泥破解技术与生物填料相结合实现活性污泥深度过程减量的方法。
背景技术
活性污泥法是目前应用最广泛的污水处理方法，利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，分解去除污水中的有机污染物，具有处理费用低、效率高等显著优点。但在活性污泥法处理污水过程中同时也会产生大量剩余活性污泥，剩余活性污泥是一种由有机物质残片、细菌菌体、无机颗粒和胶体等组成的极其复杂的非均质体。
随着我国污水处理量的增加，剩余活性污泥量已突破3000万t/a(含水率80％)。目前，国内外常用的剩余活性污泥处理方法主要有土地利用、土地填埋、热处理、焚烧及资源化利用等。相对于发达国家而言，我国的剩余活性污泥处理情况相对落后，由于相关标准体制尚不健全，导致剩余活性污泥大部分未进行规范化的处理。
剩余活性污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理排放到环境中，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康。因此，如何有效地处理剩余活性污泥是我国亟需解决的问题。
污泥减量化是通过利用物理、化学和生化的手段，使得整个污水处理***向外排放的生物固体量达到最少。从根本上减少污泥量技术受到越来越多的重视，同时污泥减量技术的研究也是实现污泥无害化和资源化的必要途径。常见污泥减量化技术主要有生化法、酸碱法、化学氧化法、热处理法、超声处理法和污泥过程减量法等，有利于降低脱水后污泥中有机质含量及污泥含水率，从而实现污泥减量化。
活性污泥过程减量是通过物理、化学、生物等手段，主要依靠降低微生物产率以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解，使污水处理设施向外排放的生物固体量达到最小。专利1(CN102145972)给出了向生化处理***中加入解偶联剂的方式实现污泥减量方法。专利2(CN103304036)给出了***中增加生物填料从而实现污泥减量的方法。专利3(CN101759338)、专利4(CN102910794)、专利5(CN103214091)和专利6(CN105693058)分别给出了利用臭氧法、化学法和热水解法使得污泥破解后再进行生化处理实现污泥减量的方法。而专利7(CN102897913)和专利8(CN102701514)给出了增加旁路生化***实现污泥减量的方法。上述专利都有一定减量效果，但存在着污泥减量过程中减量效率不高、稳定性差、能耗高或化学药剂用量大等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
为了克服现有技术中污泥减量过程中减量效率不高、稳定性差、能耗高或化学药剂用量大等问题。本发明利用生化***嵌入式热水解污泥破解技术与生物填料相结合实现剩余活性污泥深度过程减量。本发明提供了一种采用生化***嵌入式热水解污泥破解技术与生物填料相结合，有效提高污泥减量率并降低污泥减量化处理成本的污泥减量方法。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种剩余活性污泥深度过程减量方法，包括如下步骤：
(1)污水进入污水生化处理***1进行生化处理，所述污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，浓缩后污泥浓度要求范围为5～30g/L，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3进行脱水处理，得到的脱水污泥8进行外运处置；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热***4，与低温热水解反应***6中低温热水解后的污泥进行污泥换热处理，达到剩余活性污泥的升温和低温热水解后的污泥冷却的目的，并有利于热能回收与节能降耗，经换热处理升温后的剩余活性污泥进入污泥加热***5，进行加热处理并升温至低温水解反应所需要的温度；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***4与浓缩后的剩余活性污泥进行换热后，再进入污泥冷却***7，经循环冷却水继续冷却至设定温度；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
在上述方案的基础上，步骤(1)中所述亲水性生物填料可以为悬挂式醛化维纶丝填料，也可以为亲水改性的聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯悬浮填料。
在上述方案的基础上，所述亲水性生物填料在污水生化处理***1中填充体积比例为20～50％，优选范围为30～40％。
在上述方案的基础上，步骤(2)中所述进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的10～60％，优选范围为20～50％。
在上述方案的基础上，步骤(3)中所述污泥加热温度范围为50～100℃，优选范围为60～95℃；污泥加热可以采用蒸汽、导热油或锅炉烟气等热介质。
在上述方案的基础上，步骤(4)中所述保温条件是采用罐体外保温，罐体外采用热源加热维持剩余活性污泥经加热升温后的温度，即进来多少温度，温度保持相似温度，温差范围为±5℃，最高保温温度不超过100℃；当加热升温后的剩余活性污泥温度为100℃时，温差范围为-5℃内。
在上述方案的基础上，步骤(4)中所述水解时间为2～10h，优选时间为3～9h。
在上述方案的基础上，步骤(5)中所述循环冷却水继续冷却至20～45℃，优选范围为25～40℃。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种剩余活性污泥深度过程减量方法，具有减量效果好、处理成本低等优点，且具有技术成熟可靠和流程简单等优势，能够有效降低剩余活性污泥中有机质百分比，大幅度降低剩余活性污泥量和处理成本，具有较好的经济和应用价值。
附图说明
本发明有如下附图：
图1剩余活性污泥深度过程减量工艺流程示意图。
图中：1为污水生化处理***；2为剩余活性污泥浓缩***；3为剩余活性污泥脱水***；4为污泥换热***；5为污泥加热***；6为低温热水解反应***；7为污泥冷却***；8为脱水污泥。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述一种剩余活性污泥深度过程减量方法的实施方案如下：
(1)污水进入污水生化处理***1进行生化处理，污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料，可以为悬挂式醛化维纶丝填料，也可以为亲水改性的聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯悬浮填料，在污水生化处理***1中填充体积比例为20～50％，优选范围为30～40％；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，浓缩后污泥浓度要求范围为5～30g/L，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3进行脱水处理，得到的脱水污泥8进行外运处置。进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的10～60％，优选范围为20～50％；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热***4，与低温热水解反应***6中低温热水解后的污泥进行污泥换热处理，经换热处理升温后的剩余活性污泥再进入污泥加热***5进行升温处理，污泥经加热后的温度范围为50～100℃，优选范围为60～95℃；污泥加热可以采用蒸汽、导热油或锅炉烟气等热介质；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应，水解时间为2～10h，优选时间为3～9h；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥进入污泥换热***4，与浓缩后的剩余活性污泥进行换热后，再进入污泥冷却***7，然后再经循环冷却水继续冷却至20～45℃，优选范围为25～40℃；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
实施例1
剩余活性污泥特性：某污水处理厂生化处理工艺污泥浓缩池污泥1m3，其污泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为16.8g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为11.9g/L，有机质百分比为70.8％。
上述剩余活性污泥处理实施步骤如下：
(1)污水进入污水生化处理***1，污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料，污水生化处理***1中填充体积比例为30％，生物填料为亲水改性的聚氨酯多孔悬浮填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3，得到的脱水污泥8进行外运处置。进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的50％；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热4***和污泥加热***5，进行污泥加热升温处理，污泥加热后的温度为90℃；污泥加热采用蒸汽；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应，水解时间为6h；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***4与浓缩后的剩余活性污泥进行换热，然后再进入污泥冷却***7，通过循环冷却水继续冷却至25℃；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
脱水污泥8特性：含水率73.2％，有机质百分比为51.5％，总质量为38.3kg，污泥质量总体减量率为96.17％。
实施例2
剩余活性污泥特性：某污水处理厂生化处理工艺污泥浓缩池污泥1m3，其污泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为16.8g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为11.9g/L，有机质百分比为70.8％。
上述剩余活性污泥处理实施步骤如下：
(1)污水进入污水生化处理***1，污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料，污水生化处理***1中填充体积比例为20％，生物填料为亲水改性的聚乙烯悬浮填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3，得到的脱水污泥8进行外运处置。进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的40％；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热4***和污泥加热***5，污泥加热温度为50℃；污泥加热采用锅炉烟气；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应，水解时间为10h；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***4与浓缩后的剩余活性污泥进行换热，然后再进入污泥冷却***7，通过循环冷却水继续冷却至20℃；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
脱水污泥8特性：含水率73.9％，有机质百分比为53.2％，总质量为40.2kg，污泥质量总体减量率为95.98％。
实施例3
剩余活性污泥特性：某污水处理厂生化处理工艺污泥浓缩池污泥1m3，其污泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为16.8g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为11.9g/L，有机质百分比为70.8％。
上述剩余活性污泥处理实施步骤如下：
(1)污水进入污水生化处理***1，污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料，污水生化处理***1中填充体积比例为50％，生物填料为亲水改性的聚丙烯悬浮填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3，得到的脱水污泥8进行外运处置。进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的20％；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热4***和污泥加热***5，污泥加热温度为100℃；污泥加热采用导热油；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应，水解时间为2h；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***4与浓缩后的剩余活性污泥进行换热，然后再进入污泥冷却***7，通过循环冷却水继续冷却至40℃；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
脱水污泥8特性：含水率73.8％，有机质百分比为52.3％，总质量为39.8kg，污泥质量总体减量率为96.02％。
实施例4
剩余活性污泥特性：某污水处理厂生化处理工艺污泥浓缩池污泥1m3，其污泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为16.8g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为11.9g/L，有机质百分比为70.8％。
上述剩余活性污泥处理实施步骤如下：
(1)污水进入污水生化处理***1，污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料，污水生化处理***1中填充体积比例为40％，生物填料为悬挂式醛化维纶丝填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3，得到的脱水污泥8进行外运处置。进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的10％；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热4***和污泥加热***5，污泥加热温度为95℃；污泥加热采用蒸汽；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应，水解时间为9h；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***4与浓缩后的剩余活性污泥进行换热，然后再进入污泥冷却***7，通过循环冷却水继续冷却至45℃；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
脱水污泥8特性：含水率74.1％，有机质百分比为52.6％，总质量为40.6kg，污泥质量总体减量率为95.94％。
实施例5
剩余活性污泥特性：某污水处理厂生化处理工艺污泥浓缩池污泥1m3，其污泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为16.8g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为11.9g/L，有机质百分比为70.8％。
上述剩余活性污泥处理实施步骤如下：
(1)污水进入污水生化处理***1，污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料，污水生化处理***1中填充体积比例为30％，生物填料为亲水改性的聚氨酯填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3，得到的脱水污泥8进行外运处置。进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的30％；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热4***和污泥加热***5，污泥加热温度为80℃；污泥加热采用导热油；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应，水解时间为8h；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***4与浓缩后的剩余活性污泥进行换热，然后再进入污泥冷却***7，通过循环冷却水继续冷却至30℃；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
脱水污泥8特性：含水率73.2％，有机质百分比为51.7％，总质量为38.5kg，污泥质量总体减量率为96.15％。
实施例6
剩余活性污泥特性：某污水处理厂生化处理工艺污泥浓缩池污泥1m3，其污泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为16.8g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为11.9g/L，有机质百分比为70.8％。
上述剩余活性污泥处理实施步骤如下：
(1)污水进入污水生化处理***1，污水生化处理***1中填充有亲水性生物填料，污水生化处理***1中填充体积比例为20％，生物填料为亲水改性的聚丙烯悬浮填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3，得到的脱水污泥8进行外运处置。进入剩余活性污泥脱水***3中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***2的60％；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热4***和污泥加热***5，污泥加热温度为100℃；污泥加热采用导热油；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***6，在保温条件下进行水解反应，水解时间为3h；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***4与浓缩后的剩余活性污泥进行换热，然后再进入污泥冷却***7，通过循环冷却水继续冷却至35℃；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***1进行处理，不断降低污水生化处理***1中污泥中有机质的含量。
脱水污泥8特性：含水率73.7％，有机质百分比为52.2％，总质量为39.6kg，污泥质量总体减量率为96.04％。
对比例1
剩余活性污泥特性：某污水处理厂生化处理工艺污泥浓缩池污泥1m3，其污泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为16.8g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为11.9g/L，有机质百分比为70.8％。
上述剩余活性污泥处理实施步骤如下：
(1)剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***2，全部剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***3；
(2)脱水污泥8进行外运处置。
脱水污泥8特性：含水率85.1％，有机质百分比为70.8％，总质量为114.5kg，污泥质量总体减量率为88.55％。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)污水进入污水生化处理***进行生化处理，所述污水生化处理***中填充有亲水性生物填料；
(2)经步骤(1)生化处理后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥浓缩***，浓缩后污泥浓度要求范围为5～30g/L，一部分浓缩后的剩余活性污泥进入剩余活性污泥脱水***进行脱水处理，得到的脱水污泥进行外运处置；
(3)步骤(2)中另一部分浓缩后的剩余活性污泥进入污泥换热***，与低温热水解反应***中低温热水解后的污泥进行污泥换热处理，经换热处理升温后的剩余活性污泥进入污泥加热***，进行加热处理并升温至低温水解反应所需要的温度；
(4)步骤(3)中加热后的剩余活性污泥进入低温热水解反应***，在保温条件下进行水解反应；
(5)步骤(4)中水解后的剩余活性污泥先进入污泥换热***与浓缩后的剩余活性污泥进行换热后，再进入污泥冷却***，经循环冷却水继续冷却至设定温度；
(6)步骤(5)中冷却后的剩余活性污泥与污水混合后一起进入污水生化处理***进行处理，不断降低污水生化处理***中污泥中有机质的含量。
2.如权利要求1所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：步骤(1)中所述亲水性生物填料为悬挂式醛化维纶丝填料，亲水改性的聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯悬浮填料。
3.如权利要求2所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：所述亲水性生物填料在污水生化处理***中填充体积比例为20～50％。
4.如权利要求1所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：步骤(2)中所述进入剩余活性污泥脱水***中剩余活性污泥百分比为进入剩余活性污泥浓缩***的10～60％。
5.如权利要求1所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：步骤(3)中所述污泥加热温度范围为50～100℃。
6.如权利要求1所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：步骤(3)中污泥加热采用蒸汽、导热油或锅炉烟气热介质。
7.如权利要求1所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：步骤(4)中所述保温条件是采用罐体外保温，罐体外采用热源加热维持剩余活性污泥经加热升温后的温度，温差范围为±5℃，最高保温温度不超过100℃。
8.如权利要求1所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：步骤(4)中所述水解时间为2～10h。
9.如权利要求1所述的剩余活性污泥深度过程减量方法，其特征在于：步骤(5)中所述循环冷却水继续冷却至20～45℃。
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2017
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