專利名稱：污水處理廠污泥脫水和穩(wěn)定化同時進行的一種生態(tài)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域的水、廢水、污水或污泥的處理(C02F11/02，C02F3/32)。
在我國，各種規(guī)模的污水處理廠正在大規(guī)模地修建。污水處理廠把污染物從水相轉(zhuǎn)移到固相，產(chǎn)生了大量的污泥。由于缺乏運行經(jīng)費和適合我國國情的技術(shù)，許多污水處理廠對污泥不做穩(wěn)定化處理，只進行絮凝和機械脫水，然后進行填埋處置。還有的污水處理廠用極原始的方法進行處置，造成廠區(qū)臭氣很大，并嚴(yán)重污染地下水。根據(jù)《國家廢物污染環(huán)境防治法》和《國家危險廢物名錄》，污水處理廠污泥必須得到處理和處置。
目前有關(guān)污泥處理、處置的方法有以下幾類1)脫水技術(shù)和裝置。主要是在濃縮和加絮凝劑的基礎(chǔ)上，用壓濾機進行壓迫脫水或用離心機高速離心脫水。
2)污泥穩(wěn)定化技術(shù)。主要有好氧氧化法，堆肥法，高溫厭氧消化法，中溫厭氧消化法。
3)污泥焚燒技術(shù)。把已脫水的污泥在焚燒爐里加燃料焚燒成灰。
上述技術(shù)中，好氧氧化污泥穩(wěn)定技術(shù)和焚燒技術(shù)成本非常昂貴，在發(fā)達國家用得也還不多，我國近期不可能采用。我國大多采用污泥的廠內(nèi)厭氧消化技術(shù)，但絕大多數(shù)處理廠解決得不好，沼氣產(chǎn)生量低而不穩(wěn)。這一方面是經(jīng)濟及技術(shù)研究條件限制，還有我國污泥中無機物含量高，污泥成分變動大等客觀原因。近年來進行了用污泥制作堆肥及復(fù)合肥的研究。堆肥法效果較好，但因是在傳統(tǒng)廠內(nèi)濃縮脫水高費用處理基礎(chǔ)上進行，因此成本較高。
自我國專利恢復(fù)申請以來，已有不少有關(guān)污泥處理和利用的專利申請(見本說明最后的附錄)。其中脫水都是用機械方法進行，穩(wěn)定化有厭氧消化和堆肥法。對污泥進行脫水和穩(wěn)定化同時處理的技術(shù)還沒有。用生態(tài)濾池這種結(jié)構(gòu)和方法的也還沒有。此發(fā)明屬于我們首創(chuàng)。
用生態(tài)技術(shù)處理污水成本低廉，比較適合現(xiàn)時我國的經(jīng)濟水平。我國從八十年代初就開始研究，在土地處理，氧化塘，濕地處理方面成果優(yōu)良，已有定型的設(shè)計手冊。但大多數(shù)水處理生態(tài)技術(shù)中由于氧在水氣界面的傳輸依靠天然方式，造成復(fù)氧速度很低，因此要求很大的土地面積。而我國耕地十分短缺，限制了它的發(fā)展。
生態(tài)濾池是進行污泥脫水和穩(wěn)定化的新型生態(tài)技術(shù)，它集濃縮、干化、穩(wěn)定化為一體。因為不涉及復(fù)氧，所以比其它生態(tài)技術(shù)占地面積小；按長期運行保守計算，每畝濾池可日處理含水97％污泥2.5噸，是670噸典型污水的產(chǎn)污泥量。它不污染地下水，無不良?xì)馕?。生態(tài)濾池技術(shù)的基本要點是利用高等植物根孔-好氧微生物-厭氧微生物結(jié)合的方法組成一個活性復(fù)合濾池材料。含水97-99％的污泥間歇但不斷地加到蘆葦-生態(tài)濾池上經(jīng)濾餅過濾，水通過根孔導(dǎo)流和植物吸收蒸騰而減少。污泥在生態(tài)濾池上不斷堆高至1.8-2米，有機物經(jīng)好氧微生物初步分解，后在濾池中經(jīng)厭氧微生物長期消化，成團粒疏松的污泥可用于農(nóng)林地作肥料。該技術(shù)在外型上與用于污水處理的蘆葦床有些相似，也同屬生態(tài)技術(shù)，但處理目的，水流方向和運行方式完全不同。
根據(jù)我們小型實驗初步結(jié)果，污泥脫水和穩(wěn)定化生態(tài)濾池技術(shù)具有以下優(yōu)點1.最顯著優(yōu)點是費用低。因為省去了濃縮池，消化池，脫水機房，鍋爐房，沼氣柜和需長期占用的運泥車，污泥脫水生態(tài)濾池的基建和運行費用很低。2.維護需勞力少，根孔生態(tài)濾池在正常管理下可保證高厚度濾層長期不堵塞。3.比一般生態(tài)處理技術(shù)需土地面積少，許多中小型污水廠所在地能接受。4.污泥在濾池中堆放半年以后，其中有機物可降解50％，達到穩(wěn)定化。5.設(shè)置衛(wèi)生，基本無臭味，不滋生蚊蠅，不污染地下水。6.適合我國大部分地區(qū)氣候。7.能適應(yīng)污泥負(fù)荷大的變化。污泥能集中運輸，使運費降低。8.對污泥中寄生蟲卵和病原菌殺滅作用好。對某些毒物具有一定的脫毒作用。9.生態(tài)濾池是綠地，景觀良好。
本發(fā)明是一種廉價，衛(wèi)生、安全的污泥脫水和穩(wěn)定化技術(shù)。其技術(shù)特征是利用高等植物根孔-好氧微生物-厭氧微生物結(jié)合的方法組成一個活性復(fù)合濾池材料。污泥由根孔-濾餅進行濃縮，脫水和干化；經(jīng)好氧微生物初步分解，后在濾池中經(jīng)厭氧微生物長期消化。根孔生態(tài)濾池的基本構(gòu)件是土、石、植物、微生物、少量水泥構(gòu)件、水泵等。高等植物用蘆葦或其他水生植物。生態(tài)根孔具有神奇的功能，在正常管理下可保持濾池長期不堵塞。由于有機物分解更充分，脫水效果比壓濾法更大，固體污泥經(jīng)微生物長期分解，性質(zhì)得到改善，毒物進一步去除，可最終成為可施用于農(nóng)林地的肥料。技術(shù)應(yīng)用市場分析目前正是全國污水處理廠建設(shè)的高潮，預(yù)計在2010年以前將投資1000億元建設(shè)大中小型污水處理廠。污泥處理和處置已成為各城市市政工程部門的老大難問題，他們有采用新技術(shù)的強烈愿望。污泥處理部分約為總投資的40％，如果其中10％采用污泥脫水生態(tài)濾池技術(shù)，按照基建節(jié)省50％費用，運行節(jié)省70％費用計算，共可節(jié)省基建費20億元，建成后，每年可節(jié)省運行費4億元。污泥脫水生態(tài)濾池在在運行方法上與污泥干化場相近。但它免除了干化場經(jīng)常堵塞，清理困難，衛(wèi)生條件差和污泥沒有穩(wěn)定化等缺點。因此容易被污水處理廠的管理人員和設(shè)計工程師接受和認(rèn)可。技術(shù)應(yīng)用市場巨大。
本發(fā)明的獨特之處是(1)利用高等水生植物的根孔，在普通濾料的上部形成不堵塞的活濾層。(2)生態(tài)濾池可不斷地加活性污泥、消化污泥或生污泥。(3)污泥脫水后則形成新的濾餅，濾層可加厚到1.8-2.0米，然后進一步干化，最后清除。(4)污泥在濾池中累積堆放6-9年，從而達到穩(wěn)定化。
實施例1在北京市中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心院內(nèi)室外建8個實驗性生態(tài)濾池。每個濾池長2.0米，寬1.0米，深1.6米。池底有排水孔，濾液排向下水道，池中填沙石至0.8米如

圖1。沙中種植蘆葦，蘆葦高1米，密度為40-50株/平方米。實驗時向池中加北京市某污水處理廠初沉池混合污泥(生污泥和剩余污泥混合)。此污泥含水97％，固體中有機物含量多次平均為41％。污泥加在濾池一角，污泥在沙石濾層(后來即為干化污泥)上流動平鋪。每星期加一次，每次加濕污泥厚度為0.02-0.10米，每年累積的已部分干化污泥為0.1-0.3米厚。停止污泥投加后不同時間，污泥在生態(tài)濾池中的處理變化結(jié)果如表1
以固體中無機物總量不變計算，原來污泥中的有機物在3個月以后已分解了42％，在7個月以后分解了53％。實施例2申請者為北京北小河污水處理廠進行了用生態(tài)濾池進行污泥處理的比較研究。北小河污水處理廠在北京亞運村北。它日處理生活污水4萬噸，采用活性污泥法工藝，日產(chǎn)生含水率97％的污泥150噸，VSS占總SS的42％。原設(shè)計泥區(qū)包括濃縮池(2)，一級消化池(2)，二級消化池(1)，脫水機房(1)，鍋爐(1)，沼氣柜(1)，輸泥管道，干化池(0.7公頃)，運泥車(2)。基建投資共1,600萬元，占地2.7公頃(40畝)?？傔\行費每年220萬(包括工作人員25名，絮凝劑6噸)。如改用根孔生態(tài)濾池，僅需要濾池5公頃(75畝)，儲泥池(300噸)一個，泵站2個，和輸泥管道。基建投資600萬元，總運行費每年60萬(工作人員7名)，主要是。已穩(wěn)定的污泥在秋天集中清除，運到農(nóng)林地做肥料，利用社會運輸力量進行。附錄近年來，申請中國專利或獲準(zhǔn)授權(quán)的有關(guān)污泥脫水和穩(wěn)定化的專利有如下。
進行污泥脫水的專利[89104355]污泥氣浮濃縮處理裝置，[90107755]印染等污水處理后的污泥脫水方法，[90225929]濃縮污泥壓縮脫水裝置，[90225483]一種污泥過濾干化器，[92205317]具有高壓力及高真空的污水污泥處理裝置，[93119068]污泥脫水機及其處理污泥的方法，[94192481]干燥污泥的方法和裝置，[94211468]污泥脫水機，[94216369]逐漸增壓式雙濾帶污泥脫水機，[95101760]污泥脫水?dāng)D壓機及處理污泥的方法。
進行污泥穩(wěn)定化的專利[94113963]污泥常溫酸化水解-三相生物處理方法。
進行污泥廢物利用和焚燒的專利[86101176]一種處理污泥的方法，[89105162]以生化污泥做黏合劑的型煤，[92103704]用生化污泥制作的污泥型煤，[93101893]氧化法部分處理污水污泥，[93121185]工業(yè)有毒污水或污泥流化床焚燒處理方法，[94112288]活性污泥煤球及其置備方法，[95101220]生產(chǎn)垃圾陶粒和污泥陶粒的方法，[95118484]粉煤灰城市垃圾和污泥全面無廢利用法。
進行污泥消毒的專利[93103530]污水污泥的處理，[95119643]處理污水污泥的方法和裝置，[96103773]電作用下污泥脫水與污水處理方法及其裝置。
進行污泥穩(wěn)定化和生態(tài)利用的專利[94105972]用城市污泥、糞便生產(chǎn)高效顆粒有機肥料的方法，[94106902]從污水污泥中生產(chǎn)植物營養(yǎng)束或顆粒的方法和裝置，[94111528]一種利用城市固體生活垃圾生產(chǎn)有機堆肥的工藝及其專用設(shè)備，[95119643]城市污水污泥全面無廢利用系統(tǒng)工程法，[96122252]污泥或藻渣復(fù)混肥及其制備方法。
權(quán)利要求
1一種用于污水處理廠污泥脫水和穩(wěn)定化的生態(tài)技術(shù)。其特征是(1)污泥脫水和穩(wěn)定化同時進行。(2)利用高等水生植物的根孔，在普通濾料的上部形成不堵塞的活濾層。(3)生態(tài)濾池可不斷地加活性污泥、消化污泥或生污泥。(4)污泥脫水后則形成新的濾餅，濾層可加厚到1.6-2.0米，然后進一步干化，最后清除。(5)污泥在濾池中累積堆放7-10年，從而達到穩(wěn)定化。
2如1中所述的處理技術(shù)，生態(tài)濾池的結(jié)構(gòu)是最底部為塑料防滲層和排水管，其上為50-70cm厚沙石濾料，最上是沉積和部分干化的污泥層。在沙石濾料上種植蘆葦或其他耐污水生植物，密度為30-60株。蘆葦?shù)母o與濾料/污泥之間形成根孔，可使水通過并過濾。少量滲濾液用管道送回到污水處理廠進行處理或在生態(tài)濾池附近用其他方法處理。
3如1中所述的處理技術(shù)，可處理活性污泥、消化污泥或生污泥。污泥來源可以是城市污水處理廠，自來水廠藻渣，工業(yè)污水處理廠，以生物顆粒為主的廢漿，河湖疏浚污泥，或其他污泥。
4如1中所述的處理技術(shù)，生態(tài)濾池的一側(cè)為污泥分配管或渠，該管或渠高于沙石濾料表層2米以上，或高于濾料層0.5米并可以向上提升。使用時，在沙石濾層上分散污泥，一次加污泥厚度為0.03-0.10米，每年累積的已部分干化污泥為0.1-0.3米厚。在每年一月日平均氣溫低于-8攝氏度的地方，可用搭建塑料大棚的方法保持生態(tài)濾池的運行。
5如1中所述的處理技術(shù)，運行6至9年，污泥累積達1.8-2米后，停止添加污泥。使污泥完全穩(wěn)定化和進一步干化。此時，多雨地區(qū)要加通風(fēng)良好的遮雨棚。干化6個月，待污泥含水量降至55-65％后整體清除。此時有機物有55-60％已被分解，可以用作肥料，如重金屬含量過高則可制磚。
全文摘要
生態(tài)濾池集濃縮、干化、穩(wěn)定化一體,同池同時進行。本技術(shù)利用高等植物根孔－微生物結(jié)合的方法組成活性復(fù)合濾池材料。污泥由根孔－濾餅進行濃縮,脫水和干化,經(jīng)微生物長期分解達到穩(wěn)定化。生態(tài)根孔可保持濾池高厚度過濾不堵塞。經(jīng)生態(tài)濾池處理后,污泥的含水量從97—99%降到55—65%,污泥中的有機物分解55%以上。此技術(shù)操作簡單,處理成本只有消化－壓濾法的35—40%。占地面積比其他生態(tài)技術(shù)大為減少。生態(tài)濾池是綠地,設(shè)置衛(wèi)生。
文檔編號C02F11/12GK1269334SQ9910350
公開日2000年10月11日 申請日期1999年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月1日
發(fā)明者尹澄清, 王大力, 王星, 李貴寶 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心