專利名稱：強化污泥消化并同步脫氮除磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)，以城市污水廠產(chǎn)生的初沉污泥和剩余污泥的混合泥為處理對象，通過技術(shù)手段強化污泥的消化過程，并同步脫除污泥消化液中的氨氮和磷等營養(yǎng)元素。該工藝適用于中小型污水處理廠污泥的就地處理，和對污泥處理水平要求較高的單元。
背景技術(shù)：
活性污泥法是目前世界上應用最普遍的污水生物處理技術(shù)，具有運行管理方便、 適合處理大規(guī)模的污水水量、出水水質(zhì)好且處理費用低等特點。但活性污泥法的最大弊端在于產(chǎn)生大量剩余污泥，其處理與處置成為各污水處理廠的難題。另外，由于初沉池的作用，原水中約40%-60%的懸浮物在初沉池中沉積下來，形成初沉污泥。初沉污泥產(chǎn)量大，無機成分比重高且含有大量病原菌、寄生蟲等，往往伴有腐臭氣味，其處理也有相當難度。
隨著城市污水廠處理水平的提高，污泥的處理由簡單的沉降逐漸發(fā)展為污泥濃縮、消化、脫水、堆肥等方法。污泥消化是其中的關(guān)鍵步驟，能夠減少污泥中的有機化合物， 對污泥的減量化和穩(wěn)定化起到關(guān)鍵作用。目前我國應用較普遍的方法是將濃縮后的初沉污泥和剩余污泥混合通入污泥消化池進行厭氧消化。污泥的厭氧消化分為水解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷等步驟，其中污泥水解是整個厭氧消化過程的限速步驟，決定了厭氧消化的效率。由于水解過程的限制，傳統(tǒng)的厭氧消化工藝往往存在停留時間長、消化速率慢、處理效率低等缺陷。為了克服這些缺陷，新型污泥消化工藝被不短開發(fā)，如利用各種前置處理(如堿處理、超聲波處理、超低溫破碎)和生物技術(shù)(如臭氧處理、酶催化技術(shù))來改善污泥的厭氧消化性能；或探索好氧消化等方式來提高消化效率。但這些新型污泥消化工藝普遍具有設備投入高、運行費用高的缺點，難以普及利用。
另一方面，傳統(tǒng)的污泥消化過程會釋放大量的氨氮、磷酸鹽等營養(yǎng)素進入到污泥消化液。污泥消化液一般回流到污水處理廠前端與進水混合再次進入生物池進行處理。由于污泥消化液的高氮、高磷、低碳特征，其進行生物脫氮除磷所需要的C/N比嚴重不足，回流到主體工藝更加劇了城市污水的碳源缺乏，影響整體處理效果。因此，開發(fā)一種新型的污泥消化工藝，使得既能提高污泥消化池的消化效率、縮短消化池的停留時間、增強污泥減量和穩(wěn)定效果，又能同步減少污泥消化中的氮、磷等營養(yǎng)元素，不給后續(xù)處理增加負擔，符合污泥處理與處置發(fā)展趨勢的需求。
強化污泥消化并同步脫氮除磷的方法，可以規(guī)避傳統(tǒng)消化的缺陷，具有如下優(yōu)點 I)污泥投配率大，污泥在消化池中停留時間短，消化效率高，運行管理簡便；2)相比傳統(tǒng)污泥消化，消化過程氨氮和磷酸鹽的釋放量小；3)設置缺氧、好氧階段，污泥消化中釋放的氨氮和磷酸鹽能夠就地去除；4)設備體積小，適合中小型水廠和農(nóng)村廢水處理中污泥的就地處理，可推廣性強。發(fā)明內(nèi)容`
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明改造傳統(tǒng)污泥消化工藝，在污泥消化過程中提供間歇厭氧、缺氧、好氧過程，強化污泥減量和穩(wěn)定，并同步實現(xiàn)污泥消化液的脫氮除磷。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)強化污泥消化并同步脫氮除磷的方法，其特征在于強化污泥消化過程中的有機質(zhì)減量化、穩(wěn)定化，并同步脫除污泥消化過程中產(chǎn)生的氮、磷等營養(yǎng)元素，且起到破壞病原體的作用。所述方法用到的裝置包括貯泥罐、進泥管、進泥泵、進泥閥、反應器、攪拌器、液封裝置、加熱棒、溫度探頭、溫控箱、加藥閥、加藥箱、曝氣頭、流量計、空氣壓縮機、排泥閥、排泥管、排泥箱。反應器中部設置進泥閥，進泥閥通過進泥管和進泥泵與貯泥罐相連，反應器底部設排泥閥，通過排泥管與排泥箱相連接。反應器頂部安裝攪拌器，攪拌槳伸入反應器內(nèi)；反應器頂蓋中心設置液封裝置。加藥箱連接在反應器的上部，加藥管伸入反應器內(nèi)部。反應器內(nèi)部的加熱棒和溫度探頭與外部溫控箱相連。曝氣頭設置在反應器底部，并通過管道連接流量計和空氣壓縮機。實際運行中，污泥依序經(jīng)過厭氧/缺氧/好氧消化步驟。強化污泥消化并同步脫氮除磷的方法具體步驟如下I進泥將初沉污泥與剩余污泥混合后置于貯泥罐，初沉泥/剩余泥干重之比為(Γ2。開啟進泥閥，貯泥罐中的混合泥通過進泥管從貯泥罐進入反應器，控制進泥體積為反應器有效容積的20%-50%。II厭氧消化在液封裝置中注水，開啟攪拌器，保持反應器的密閉狀態(tài)，污泥厭氧消化3-5小時。III缺氧消化厭氧消化時間達到后，開啟加藥閥，向反應器中加入工業(yè)用亞硝酸鈉?？刂扑都拥腘02—N濃度與污泥濃度MLSS之比為1:20-1:30。缺氧消化時間設定為8-12小時。

IV短時好氧消化缺氧消化時間達到后，將液封裝置中的水排空，開啟空氣壓縮機，向反應器中提供空氣，控制溶解氧濃度D00. 4-0. 5mg/L。好氧消化時間為3_5小時。V排泥開啟排泥閥。污泥通過排泥管進入排泥箱?？刂婆拍囿w積為反應器有效容積的20%-50%。與傳統(tǒng)的污泥消化工藝相比，該發(fā)明具有如下優(yōu)點I)投加亞硝酸鈉為污泥消化提供缺氧環(huán)境，加速了大分子有機物的溶解和釋放，且反硝化作用的發(fā)生為系統(tǒng)提供堿度，使得PH值升高，有效提高消化效率。2)相比傳統(tǒng)污泥消化，缺氧過程抑制了氨氮和磷酸鹽的釋放量；后續(xù)好氧階段進一步去除消化液中殘余的氨氮和磷酸鹽等，提升消化液水質(zhì)，后續(xù)處理負擔小。3)相比于傳統(tǒng)污泥消化(污泥投配率4% 10%，污泥停留時間長達1(Γ25天)，強化污泥消化同步脫氮除磷方法污泥投配率大，污泥在消化池中停留時間短，消化效率高；設備體積小，可操作性強，適合中小型水廠和農(nóng)村廢水處理中污泥的就地處理，可推廣性強。


附圖為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意中1—貯泥罐；2—進泥管；3—進泥泵；4—進泥閥；5——反應器；6——攪拌器；7——液封裝置；8——加熱棒；9——溫度探頭；10——溫控箱；11——加藥閥；12——加藥箱；13——曝氣頭；14——流量計；15——空氣壓縮機；16——排泥閥；17—排泥管；18—排泥箱。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實例對本申請專利進一步的說明如附圖所示，本發(fā)明包括順次連接的貯泥罐、進泥管、進泥泵、反應器、排泥管、排泥箱。其中貯泥罐的有效體積為5L，罐體由有機玻璃制成；反應器有效體積為6L，為圓柱形有機玻璃柱體；排泥箱有效容積為6L，箱體由有機塑料制成。用到的裝置包括貯泥罐1、進泥管2、進泥泵3、進泥閥4、反應器5、攪拌器6、液封裝置7、加熱棒8、溫度探頭9、溫控箱10、加藥閥11、加藥箱12、曝氣頭13、流量計14、空氣壓縮機15、排泥閥16、排泥管17、排泥箱18 ;反應器5中部設置進泥閥4，進泥閥4通過進泥管2和進泥泵3與貯泥罐I相連，反應器5底部設排泥閥16，通過排泥管17與排泥箱18相連接；反應器5頂部安裝攪拌器6，攪拌槳伸入反應器內(nèi)；反應器5頂蓋中心設置液封裝置7 ;加藥箱12連接在反應器5的上部，加藥管伸入反應器5內(nèi)部；反應器5內(nèi)部的加熱棒8和溫度探頭9與外部溫控箱10相連；曝氣頭13設置在反應器5底部，并通過管道連接流量計14和空氣壓縮機15.反應器中部設置進泥閥，并通過進泥管和進泥泵與貯泥罐相連，反應器底部設排泥閥，通過排泥管與排泥箱相連接。反應器頂部安裝攪拌器，攪拌槳伸入反應器內(nèi)；同一軸線上設置液封裝置，通過厭氧/缺氧時段注水和好氧時段排水來實現(xiàn)反應器密封性的可調(diào)。加藥箱連接在反應器 的上部，缺氧過程中向反應器投加濃度為100g/L的亞硝酸鈉溶液。反應器內(nèi)部的加熱棒和溫度探頭與外部溫控箱相連，控制反應器內(nèi)部溫度為30°C。曝氣頭設置在反應器底部，并通過管道連接流量計和空氣壓縮機，調(diào)節(jié)空氣流量，使曝氣時段的 D00. 4-0. 5mg/L。具體實施例使用的污泥為初沉污泥和剩余污泥的混合泥。初沉污泥取自北京某污水廠初沉污泥重力濃縮池后的壓力管道，濃度24kgMLSS/m3，揮發(fā)性污泥濃度MLVSS與污泥濃度MLSS的比值在O. 55 O. 60之間。剩余污泥取自某中試SBR的剩余污泥，該污泥具有一定脫氮除磷能力，污泥濃度MLSS為300(T4000mg/L，MLVSS/MLSS值在O. 75 O. 80之間?；旌衔勰嗟某醭聊?剩余污泥干重之比為(Γ2，并調(diào)節(jié)混合泥的MLSS為5000 mg/L,MLVSS/MLSS值約為O. 62 O. 80，貯存于貯泥罐。具體運行步驟如下實施例一I進泥開啟進泥閥，混合泥通過進泥管從貯泥罐進入反應器，控制進泥體積為反應器有效容積的25%。II厭氧消化開啟攪拌器，在液封裝置中注水，保持反應器的密閉狀態(tài)，系統(tǒng)厭氧攪拌3小時。III缺氧消化厭氧消化時間達到后，開啟加藥閥，向反應器中加入工業(yè)用亞硝酸鈉?？刂扑都拥腘O2-N濃度與污泥濃度MLSS之比為1:30。攪拌器持續(xù)攪拌8小時。IV短時好氧消化缺氧消化時間達到后，打開液封裝置的排水閥，開啟空氣壓縮機，向反應器中提供空氣，控制溶解氧濃度D00. 4-0. 5mg/L。曝氣時間為3小時。V排泥開啟排泥閥，污泥通過排泥管排出反應器之外?？刂婆拍囿w積為反應器有效容積的20%。實施例二I進泥開啟進泥閥，混合泥通過進泥管從貯泥罐進入反應器，控制進泥體積為反應器有效容積的40%。II厭氧消化開啟攪拌器，在液封裝置中注水，保持反應器的密閉狀態(tài)，系統(tǒng)厭氧攪拌5小時。III缺氧消化厭氧消化時間達到后，開啟加藥閥，向反應器中加入工業(yè)用亞硝酸鈉?？刂扑都拥腘O2-N濃度與污泥濃度MLSS之比為1:20。攪拌器持續(xù)攪拌12小時。IV短時好氧消化打開液封裝置的排水閥，開啟空氣壓縮機，向反應器中提供空氣，控制溶解氧濃度D00. 4-0. 5mg/L。曝氣時間為5小時。V排泥開啟排泥閥，污泥通過排泥管排出反應器之外?？刂婆拍囿w積為反應器有效容積的40%。試驗結(jié)果表明以實際污水處理中產(chǎn)生的初沉污泥和剩余污泥的混合泥為處理對象，污泥初始濃度MLSS為5000mg/L，MLVSS/MLSS為62. 0%，采用強化污泥消化并同步脫氮除磷的方法進行處理，SRT約為2. 5天時，MLVSS/MLSS降至48. 1%以下，污泥中有機組分減量明顯，污泥得到快速穩(wěn)定，比傳統(tǒng)厭氧消化過程效率提高11. 3倍。本發(fā)明涉及的污泥消化過程能有效抑制氨氮和磷酸鹽的釋放并同步脫除氨氮和磷酸鹽，試驗中污泥消化液氨氮濃度< 7. 5mg/L，磷酸鹽濃度< 4. 5mg/L，可直接回流到污水處理的主流工藝而不增加碳源負擔，或經(jīng)過后續(xù)好氧處理直接達標排放，大大降低污泥消化液處理的難度。實施例一和實施例二的運行效果均在此范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.強化污泥消化并同步脫氮除磷的方法，用到的裝置包括貯泥罐(I)、進泥管(2)、進泥泵(3)、進泥閥(4)、反應器(5)、攪拌器(6)、液封裝置(7)、加熱棒(8)、溫度探頭(9)、溫控箱(10)、加藥閥(11)、加藥箱(12)、曝氣頭(13)、流量計(14)、空氣壓縮機(15)、排泥閥 (16)、排泥管(17)、排泥箱(18);反應器(5)中部設置進泥閥(4)，進泥閥(4)通過進泥管 ⑵和進泥泵⑶與貯泥罐⑴相連，反應器(5)底部設排泥閥(16)，通過排泥管(17)與排泥箱(18)相連接；反應器(5)頂部安裝攪拌器(6)，攪拌槳伸入反應器內(nèi)；反應器(5)頂蓋中心設置液封裝置(7);加藥箱(12)連接在反應器(5)的上部，加藥管伸入反應器(5) 內(nèi)部；反應器(5)內(nèi)部的加熱棒(8)和溫度探頭(9)與外部溫控箱(10)相連；曝氣頭(13) 設置在反應器(5)底部，并通過管道連接流量計(14)和空氣壓縮機(15)；其特征在于，，方法具體步驟如下I進泥將初沉污泥與剩余污泥混合后置于貯泥罐(I)，初沉泥/剩余污泥干重之比為 (Γ2 ;開啟進泥閥(4)，貯泥罐(I)中的混合泥通過進泥管(2)從貯泥罐(I)進入反應器(5)， 控制進泥體積為反應器(5)有效容積的20%-50% ；II厭氧消化在液封裝置(7)中注水，開啟攪拌器(6)，保持反應器(5)的密閉狀態(tài)，污泥厭氧消化3-5小時；III缺氧消化厭氧消化時間達到后，開啟加藥閥(11)，向反應器(5)中加入工業(yè)用亞硝酸鈉；控制所投加的N02—N濃度與污泥濃度MLSS之比為1:20-1:30 ;缺氧消化時間設定為 8-12小時；IV短時好氧消化缺氧消化時間達到后，將液封裝置(7)中的水排空，開啟空氣壓縮機 (15)，向反應器(5)中提供空氣，控制溶解氧濃度D00. 4-0. 5mg/L ;好氧消化時間為3_5小時；V排泥開啟排泥閥(16);污泥通過排泥管(17)進入排泥箱(18);控制排泥體積為反應器(5)有效容積的20%-50%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強化污泥消化并同步脫氮除磷的方法，以城市污水廠產(chǎn)生的初沉污泥和剩余污泥的混合泥為處理對象，通過厭氧/缺氧/短時好氧等技術(shù)手段強化污泥的消化過程，達到快速降低有機質(zhì)含量、快速穩(wěn)定污泥并消除病原菌的目的，且同步脫除污泥消化液中的氨氮和磷等營養(yǎng)元素，不給后續(xù)處理造成負擔。該工藝適用于中小型污水處理廠污泥的就地處理，和對污泥處理水平要求較高的單元，具有設備體積小、處理效率高、消化液水質(zhì)好等優(yōu)點。
文檔編號C02F11/02GK103043876SQ20121057310
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者彭永臻, 吳程程, 張樹軍, 王淑瑩, 張亮, 操沈彬, 杜睿 申請人:北京工業(yè)大學