CN107721111A - 一种污泥减量处理的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥减量处理系统，所述系统包括污泥臭氧氧化系统、沉淀系统、污泥厌氧消化系统和污水生化反应池；污泥经臭氧氧化后排入到沉淀系统，经沉淀后的污泥进一步输入到污泥厌氧消化系统处理，而溢流清液输入到污水生化反应池。本发明还提供了基于上述污泥减量处理系统的污泥减量处理方法。本发明将生物处理系统与臭氧氧化系统相结合，能够在净化污水的同时，实现生物污泥产量最小化。本发明与传统的污水、污泥处理处置技术比较，能够节约40‑60％的运行费用，更加经济节能。

Description

一种污泥减量处理的系统及方法

技术领域

本发明属于环境工程污水处理技术领域，特别涉及利用臭氧等方法实现污泥减量的处理系统及处理方法。

背景技术

为了解决城市污水的污染问题，人们进行了长期的实验研究和大量的工程实践，按目前应用最为广泛的活性污泥法计算，已有近百年的历史。现在，污水生物处理技术已成为现代生物工程中的一个重要组成部分，以活性污泥法为主导的生物法已成为去除污水中有机物的主流方法。该技术正在向着更加高效化、稳定化和低能耗化的方向发展。目前，在许多城市生物污水处理厂中，污水得到净化的同时会产生大量的剩余生物污泥。剩余生物污泥的处理和处置已成为污水处理厂运行中一个令人头疼的问题，具运行费用占到污水处理厂总运行费用的40％以上，甚至高达60％。剩余生物污泥的最终处置常采用焚烧、填埋、填海或用于农业。但随着可用土地的减少以及考虑到人体的健康，剩余生物污泥在用于农业之前还必须进行进一步处置。昂贵的运行费用和越来越严格的限制性法规使得剩余生物污泥的处置问题益发严重。现有污泥处置的方法主要是填埋和焚烧以及堆肥，缺点是占地面积大，容易造成二次污染，能耗大，处置费用高。而传统污泥厌氧消化也具有明显的缺点：设备庞大，反应时间长，污泥减量比率低。目前，国外的活性污泥处理厂的运行重点已从过去的优质出水转移到污泥产生量的最小化。对于生物固体管理的理想解决方案是开发出一种无泥化工艺。但是，由于污泥中难降解惰性物质的存在，很难将剩余污泥完全生物降解掉。所以在污泥处理的实际运行管理中，比较现实和能够实现的方法就是在污水处理的同时尽量减少污泥的产量，以期最大限度地降低剩余生物污泥的产量和处置费用。这使得人们对于能够减少污泥产量的生物处理工艺越来越感兴趣。在申请号为2007800360857的中国专利申请中公开了一种用于在废水处理过程中通过臭氧化来处理和减少污泥的系统和方法，其将污泥臭氧化反应器配置为实现富含臭氧的气体与液体物流之间的有效气液接触，从而氧化所述液体物流中的生物固体并引发细菌胞溶，从而减少所述生物固体。在减少所述生物固体后，通过返回管将液体物流返回至活化污泥池或其他排放点；在申请号为2009102346906的中国专利申请中公开了一种臭氧促进污泥减量化的方法，其将污水处理厂剩余污泥经浓缩后通过污泥预处理反应器，由于臭氧的强氧化性，污泥中微生物的细胞壁、细胞膜破碎，大量有机质从细胞中释放出来；经臭氧处理后，污泥进入厌氧消化反应器，在密闭缺氧状态下进行厌氧消化；消化产生的气体经气体净化装置可获得甲烷；厌氧消化后的污泥经絮凝、脱水后得到脱水污泥，进行最终处置。在申请号为2010101211711的中国专利申请中公开了一种利用臭氧氧化实现生物污泥减量的方法，将A2/O工艺的生物处理系统和臭氧氧化系统相结合，经臭氧氧化，剩余污泥细胞壁结构被破坏，氧化后的剩余污泥以有机质的形式进入污水生物处理系统中，通过活性污泥的生物降解作用，将其部分有机质转化成为水和二氧化碳，从而降低系统产生的生物污泥量。虽然上述专利申请中均公开了使用臭氧破壁，以实现污泥减量，但是利用臭氧实现污泥破壁后，处置后的污泥，全部直接返回好氧生物池或厌氧消化池处理，容易造成顽固有机物积累，同时，污泥中的磷也同时被释放出来，造成系统出水总磷升高。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷提供了一种污泥减量处理系统，该污泥减量处理系统将生物处理系统与臭氧氧化系统相结合，能够在净化污水的同时，实现生物污泥产量最小化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种污泥减量处理系统，所述系统包括污泥臭氧氧化系统、沉淀系统、污泥厌氧消化系统和污水生化反应池；

其中，所述臭氧氧化系统包括臭氧混合反应装置、臭氧投加管和臭氧发生装置，所述臭氧发生装置通过臭氧投加管连通所述臭氧混合反应装置；

所述沉淀系统包括沉淀装置、沉淀装置进泥管、沉淀装置排泥管和沉淀装置排水管；其中，所述沉淀装置通过沉淀装置进泥管连通所述臭氧混合反应装置；所述沉淀装置通过沉淀装置排水管连通污水生化反应池；

所述厌氧消化系统包括厌氧沼液排水管、厌氧消化装置和厌氧沼渣排泥管；所述厌氧消化装置通过沉淀装置排泥管与所述沉淀装置连通；所述厌氧消化装置通过所述厌氧沼液排水管连通所述污水生化反应池；所述厌氧消化装置中产生的沼渣经由厌氧沼渣排泥管排出。

在根据本发明的一个实施方案中，所述臭氧混合反应装置通过尾气管连通尾气分解装置。

在根据本发明的一个实施方案中，所述沉淀装置进泥管还通过除磷剂投加管连通除磷剂投加装置。

在根据本发明的一个实施方案中，所述厌氧消化装置还设置有沼气排放管；所述沼气排放管连通沼气收集系统。

本发明还提供了一种基于上述污泥减量处理系统的污泥减量处理方法，所述方法包括以下步骤：

1)污水处理厂排出的剩余生物污泥经进泥管输入到臭氧混合反应装置中；由臭氧发生装置产生的臭氧气体，经臭氧投加管，注入臭氧混合反应装置；使剩余生物污泥与臭氧气体充分反应；优选地，臭氧与污泥氧化反应时间为0.25～1.0小时；

2)将步骤1)中经臭氧氧化后的污泥通过沉淀装置进泥管输入到沉淀装置中并且水力停留1.0～2.0小时，使污泥充分沉淀，产生沉淀到所述沉淀装置下部的沉淀污泥和溢流清液；

3)步骤2)中产生的溢流清液输入到污水生化反应池中；产生的沉淀污泥经由沉淀装置排泥管输入到厌氧消化装置，在厌氧消化装置中水力停留1～7天；

4)步骤3)产生的沼液经由厌氧沼液排水管输入到污水生化反应池中，产生的沼渣经厌氧沼渣排泥管排出。

在根据本发明的一个实施方案中，步骤1)还包括将臭氧混合反应装置中反应后产生的臭氧尾气经尾气管排入尾气分解装置进行分解。

在根据本发明的一个实施方案中，步骤1)中臭氧投加量与污泥中干物质含量的质量比为0.02～0.5∶1。

在根据本发明的一个实施方案中，步骤2)中还包括臭氧氧化后的污泥中投加化学除磷剂后再输入到沉淀装置中。

在根据本发明的一个实施方案中，所述化学除磷剂的投加量为5～100ppm。

在根据本发明的一个实施方案中，步骤4)还包括厌氧消化装置中产生的沼气经沼气排放管输入到沼气收集系统。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明将生物处理系统与臭氧氧化系统相结合，能够在净化污水的同时，实现生物污泥产量最小化；产生的剩余生物污泥(沼渣)稳定性好，为后续的浓缩、脱水等处理处置提供了良好的条件。本发明与传统的污水、污泥处理处置技术比较，能够节约40-60％的运行费用，更加经济节能。

附图说明

图1为根据本发明的污泥减量处理系统的流程示意图。

附图标记

1为进泥管，2为臭氧混合反应装置，3为臭氧投加管，4为臭氧发生装置，5为尾气管，6为尾气分解装置，7为沉淀装置进泥管，8为化学除磷剂投加装置，9为沉淀装置，10为沉淀装置排泥管，11为厌氧消化装置，12为沉淀装置排水管，13为污水生化反应池，14为厌氧沼液排水管，15为厌氧沼渣排泥管，16为沼气排放管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1污泥减量处理系统

图1所示为根据本发明的污泥减量处理系统的流程示意图，该污泥减量处理系统包括污泥臭氧氧化系统、沉淀系统、污泥厌氧消化系统和污水生化反应池14。其中，臭氧氧化系统包括臭氧混合反应装置2、臭氧投加管3和臭氧发生装置4，该臭氧发生装置4通过臭氧投加管3连通所述臭氧混合反应装置2。污泥经进泥管1进入臭氧混合反应装置2，在臭氧混合反应装置2中进行破壁氧化反应，如图1所示的，臭氧混合反应装置2还可以通过尾气管5连通尾气分解装置6，以清除反应后剩余的臭氧。沉淀系统包括沉淀装置10、沉淀装置进泥管7、沉淀装置排泥管11和沉淀装置排水管13；其中，沉淀装置10通过沉淀装置进泥管7连通所述臭氧混合反应装置2；所述沉淀装置10通过沉淀装置排水管13连通污水生化反应池14。如图1所示的，沉淀装置进泥管7还通过除磷剂投加管9连通除磷剂投加装置8，从而使水中的磷被除磷剂吸附、反应，最终在之后的沉淀池中混凝到沉淀物中，有效地去除水中的含磷量。厌氧消化系统包括厌氧沼液排水管15、厌氧消化装置12和厌氧沼渣排泥管16；该厌氧消化装置12通过沉淀装置排泥管16与沉淀装置10连通，沉淀装置10中的沉淀物经由沉淀装置排泥管11输入到厌氧消化装置12中；厌氧消化装置12通过厌氧沼液排水管15连通污水生化反应池14；厌氧消化装置12中产生的沼渣，即减量后的污泥，经由厌氧沼渣排泥管16排出。如图1所示的，厌氧消化装置12还可以设置有沼气排放管17；该沼气排放管17连通沼气收集系统，以收集沼气进一步用作燃料。

实施例2污泥减量处理方法

基于上述污泥减量处理系统的污泥减量处理方法包括以下步骤：

1)污水处理厂排出的剩余生物污泥经进泥管输入到臭氧混合反应装置中；由臭氧发生装置产生的臭氧气体，经臭氧投加管，注入臭氧混合反应装置，优选地，臭氧投加量与污泥中干物质含量的质量比为0.02～0.5∶1；使剩余生物污泥与臭氧气体充分反应；优选地，臭氧与污泥氧化反应时间为0.25～1.0小时；进一步优选地，还可以包括将臭氧混合反应装置中反应后产生的臭氧尾气经尾气管排入尾气分解装置进行分解；

2)将步骤1)中经臭氧氧化后的污泥通过沉淀装置进泥管输入到沉淀装置中并且水力停留1.0～2.0小时，使污泥充分沉淀，产生沉淀到所述沉淀装置下部的沉淀污泥和溢流清液；优选地，在臭氧氧化后的污泥中投加化学除磷剂后再将污泥输入到沉淀装置中，以使污泥中的磷在沉淀装置中有效的混凝沉淀，提高磷的去除效率；更优选地，化学除磷剂的投加量为5～100ppm；

3)步骤2)中产生的溢流清液输入到污水生化反应池中；产生的沉淀污泥经由沉淀装置排泥管输入到厌氧消化装置，在厌氧消化装置中水力停留1～7天；

4)步骤3)产生的沼液经由厌氧沼液排水管输入到污水生化反应池中，产生的沼渣经厌氧沼渣排泥管排出。进一步地，厌氧消化装置中产生的沼气还可以通过沼气排放管输入到沼气收集系统，以进一步利用其产生沼气，提高资源利用率。

实施例3

该技术在北京丰台某生活污水处理厂进行了为期半年的试运行测试。该污水厂日处理污水量为1万吨，使用本发明技术前，该污水厂仅将生物处理系统与臭氧氧化系统相结合，但是其利用臭氧实现污泥破壁后，处置后的污泥，全部直接返回生物消化池处理，在经此减量处理后，该污水厂每天外运污泥8吨。在实施了本发明所述的工艺技术后，破壁后的污泥在转入生物消化池前先进行了沉淀，然后经厌氧消化装置处理后排出污泥，每日外运污泥量较少至4吨，减量比率达到50％。另外，由于本发明的装置和工艺还设置了磷去除步骤，因而，该污水厂的污泥中磷含量大幅下降，与其原处理技术相比，排出污泥中的磷含量减少了95％。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种污泥减量处理系统，其特征在于，所述系统包括污泥臭氧氧化系统、沉淀系统、污泥厌氧消化系统和污水生化反应池；

其中，所述臭氧氧化系统包括臭氧混合反应装置、臭氧投加管和臭氧发生装置，所述臭氧发生装置通过臭氧投加管连通所述臭氧混合反应装置；

所述沉淀系统包括沉淀装置、沉淀装置进泥管、沉淀装置排泥管和沉淀装置排水管；其中，所述沉淀装置通过沉淀装置进泥管连通所述臭氧混合反应装置；所述沉淀装置通过沉淀装置排水管连通污水生化反应池；

所述厌氧消化系统包括厌氧沼液排水管、厌氧消化装置和厌氧沼渣排泥管；所述厌氧消化装置通过沉淀装置排泥管与所述沉淀装置连通；所述厌氧消化装置通过所述厌氧沼液排水管连通所述污水生化反应池；所述厌氧消化装置中产生的沼渣经由厌氧沼渣排泥管排出。

2.如权利要求1所述的污泥减量处理系统，其特征在于，所述臭氧混合反应装置通过尾气管连通尾气分解装置。

3.如权利要求1所述的污泥减量处理系统，其特征在于，所述沉淀装置进泥管还通过除磷剂投加管连通除磷剂投加装置。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述厌氧消化装置还设置有沼气排放管；所述沼气排放管连通沼气收集系统。

5.一种基于上述权利要求1～5中所述的污泥减量处理系统的污泥减量处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)污水处理厂排出的剩余生物污泥经进泥管输入到臭氧混合反应装置中；由臭氧发生装置产生的臭氧气体，经臭氧投加管，注入臭氧混合反应装置；使剩余生物污泥与臭氧气体充分反应；优选地，臭氧与污泥氧化反应时间为0.25～1.0小时；

2)将步骤1)中经臭氧氧化后的污泥通过沉淀装置进泥管输入到沉淀装置中并且水力停留1.0～2.0小时，使污泥充分沉淀，产生沉淀到所述沉淀装置下部的沉淀污泥和溢流清液；

3)步骤2)中产生的溢流清液输入到污水生化反应池中；产生的沉淀污泥经由沉淀装置排泥管输入到厌氧消化装置，在厌氧消化装置中水力停留1～7天；

4)步骤3)产生的沼液经由厌氧沼液排水管输入到污水生化反应池中，产生的沼渣经厌氧沼渣排泥管排出。

6.如权利要求5所述的污泥减量处理方法，其特征在于，步骤1)还包括将臭氧混合反应装置中反应后产生的臭氧尾气经尾气管排入尾气分解装置进行分解。

7.如权利要求5所述的污泥减量处理方法，其特征在于，步骤1)中臭氧投加量与污泥中干物质含量的质量比为0.02～0.5∶1。

8.如权利要求5所述的污泥减量处理方法，其特征在于，步骤2)中还包括臭氧氧化后的污泥中投加化学除磷剂后再输入到沉淀装置中。

9.如权利要求8所述的污泥减量处理方法，其特征在于，所述化学除磷剂的投加量为5～100ppm。

10.如权利要求5所述的污泥减量处理方法，其特征在于，步骤4)还包括厌氧消化装置中产生的沼气经沼气排放管输入到沼气收集系统。