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CN1605573A - 经过厌氧消化的下水道污泥的分解 - Google Patents

经过厌氧消化的下水道污泥的分解 Download PDF

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Abstract

用于处理含水有机废料，特别是下水道污泥的方法和装置，包括以下阶段：在第一阶段中厌氧消化废料，通过破坏细胞壁分解所述经消化的废料，以及在第二阶段中厌氧消化被分解的废料。其特征在于，在分解经消化的废料之后且在第二阶段中消化被分解的废料之前，被分解的废料在增稠阶段中进行固液分离。由于如通过臭氧处理使污泥分解，因此活性生物质受到破坏并且是一种用于消化的良好基质。此外，污泥的沉降特性得到了显著改善，其易于通过重力进行增稠。通过设置增稠阶段，液体能够被回收用于废水处理，而被分解废料中的固体进一步进行生物降解。所述相分离的结果是，第二阶段消化的污泥负荷比第一阶段低。由此，残留污泥中的有机质含量进一步减少。

Description

经过厌氧消化的下水道污泥的分解
技术领域
本发明涉及根据技术方案1所述的一种处理含水有机废料的方法以及根据技术方案6所述的处理含水有机废料的相应设备。
背景技术
城市地区所产生的污泥量的不断增加需要新的处理工艺，所述处理工艺能够显著减少污泥的质量和体积。以有竞争力的成本将有效减少污泥的质量和体积与生产可再度使用的污泥产品结合在一起的技术是最理想的解决方案。在传统的污泥处理工艺中加入分解技术导致了污泥数量的减少并显著改善了污泥的质量。
申请人已经在WO02/088034中提出了该问题的一种解决方案，所述方案包括以下阶段：即将增稠的废料进行厌氧消化并通过细胞壁破坏将经过消化的残留物分解，而将至少一部分被分解的物质送回先于消化阶段的增稠阶段。
出版的日本专利申请JP09-085299(EBARA公司)提出：首先厌氧消化废料；然后或者将经过消化的废料分解，将分解的废料引入第二厌氧消化阶段，随后进行固体/液体分离(图1)，或者在消化所述废料之后，将经过消化的废料进行固液分离，接着分解经过消化的废料，将分离出的固体废料引入第二厌氧消化阶段(图2)。
发明内容
本发明的目的之一就是要进一步改善残留污泥的质量。使用依据技术方案1所述的方法可实现该目的。技术方案6中示出了用于处理含水有机废料的相应装置。
通过在分解阶段和第二消化阶段之间设置增稠阶段，人们可以在分解后利用污泥的性质将经过分解的废料的液体和固体分离：可利用重力很容易地增稠如经臭氧处理，已经被分解的污泥，而经过厌氧消化的污泥则被认为是不能沉降的。因此固体/液体分离更为有效，并且送入第二消化阶段的污泥量得以减少。所以，与第一消化阶段相比，可以增加第二消化阶段中的污泥处理时间(假设两个消化阶段具有相同的容积)，由于污泥更加稳定，这反过来又导致了污泥质量的改善。
在技术方案2-5和7-10中示出了本发明的优选实施例。
在下文的描述中主要涉及使用臭氧的分解技术，但本发明并不局限于臭氧化作用，而是仅仅以其作为实例进行描述。也可以使用其它能够破坏细胞的分解方法(如超声或空化作用等)。
在分解阶段中使用臭氧具有以下优点：与机械或热分解技术相比，所述这些氧化工艺具有一大共同优点。难熔的COD(复杂的有机结构)被氧化并被转化成BOD(生物可降解低分子化合物，如蚁酸或酸)。相反地，正如与其它氧化工艺(如湿法氧化)相反，臭氧化不需要使用额外的化学剂量。结果是，在该工艺的下游无需污水后处理，如中和等。臭氧化工艺的唯一副产物是分子氧，它能够积极地被再次用于好氧生物降解工艺。
至于臭氧化技术的总成本，需要考虑到几个方面。首先，臭氧是非常活泼的氧化剂，因此，为进行污泥分解，只需注入很少量的气体。与其它类型的市政废水及污泥处理设备相比，所述臭氧化装置的占地面积小。
附图说明
在下文中通过一个实例并结合附图对本发明进行描述，其中：图1示出了废水和污泥处理系统，所述系统根据本发明将厌氧污泥稳定化与使用臭氧分解污泥结合在一起。该设备使用由两阶段构成的厌氧消化工艺对污泥进行处理。
具体实施方式
通过一套预增稠设备(未示出)降低来自污水处理设备3的原污泥4的液体含量。接着原污泥4被送入第一厌氧消化反应罐(消化器)1中。从消化器1中被吸出的经过部分消化的污泥5，其挥发性悬浮固体含量(VSS)大约为48-52％，在分解装置6中被臭氧O3分解。所用的臭氧剂量(0.06gO3/gDS)能够破坏污泥中的微生物细胞，从而破坏并打碎细胞壁并释放出细胞内含物。经过分解的污泥7被送入中间增稠设备8，在该设备中进行固液分离。所述中间增稠设备8是标准的增稠设备，如重力沉降、浮选或离心分离设备。
液相(污泥水)9含有溶解有机化合物(如氨基酸，核酸和脂肪酸)，它们和细胞质一起被释放出来。污泥水9被回收到废水处理工艺中，其中它能够被用作碳源，以平衡在高氮负荷率时期脱氮方法中额外的碳需求。因此，要在消化器2(假设其具有与消化器1相同的容积)中进行处理的经过增稠的污泥10的污泥体积减少的量等于吸出的污泥水的体积。从而导致污泥在消化器2中的贮留时间延长。在这些条件下，污泥稳定化的可实现程度得到显著提高。所述固相中含有细胞碎片(有机污泥)，由于难熔的COD被转化成BOD，因此所述细胞碎片还是一种用于生物降解的良好基质。在厌氧消化器2中对已破坏及分解的有机污泥的处理有一些具有吸引力的方面。由于增强了有机物的还原，被分解的有机污泥的厌氧消化能够增加污泥的稳定性。而且，经过消化的污泥11量还可以再大幅减少20-30％。
经过消化的污泥11在标准装置12，如沉降式离心机中被进一步脱水，所述装置产生挥发性悬浮固体含量(VSS)大约为30-35％的残留污泥13和被回收到废水处理工艺3中的污泥水14。与经过传统消化的污泥相比，经过脱水的残留污泥13的溶解固体(DS)含量明显更高。因此，需要处理的污泥体积进一步减少了10-20％。
在传统厌氧消化工艺中的速度限制性步骤是最初的水解阶段。当进行污泥分解时，该反应被加速。因此，如果安装新设备，可以减少厌氧消化中污泥的贮留时间。因此，可以减少两个反应罐的消化器总容积，从而节省投资和降低运营成本。运营成本受两个方面的影响：(a)较低的反应器加热需求；(b)难熔COD向BOD的转化提供更高的沼气产量，因此增大了沼气发电量。
根据本发明，该工艺可适用于所有产生残留有机污泥的废水处理系统。这些系统包括：机械预处理；生物净化工艺(如由单一阶段或两个阶段构成的活化污泥的序批式污泥处理(SBR)工艺等)和化学强化初级处理(CEPT)工艺。因此，待处理的有机废料可包括来自初级沉降阶段的初级污泥和/或来自生物净化阶段的活性污泥。
例如，根据所述发明，用于处理能力为20,000m3/天的传统废水处理设备中的污泥处理设备的主要结构化设计参数如下：
厌氧消化器1：
污泥贮留时间，tR               10[天]
容量负荷                        3-5[千克/m3天]
消化器体积                      1,500[m3]
分解装置：
反应时间                        大约30[分钟]
反应罐体积                      3-5[m3]
特定臭氧需求量                  0.1-0.15[千克O3/千克SS]
臭氧发生器生产量                20[千克O3/小时]
厌氧消化器2：
污泥贮留时间，tR               10[天]
体积负荷                        3-5[千克/m3天]
消化器体积                      1,500[m3]
附图标记列表：
1 第一厌氧消化反应罐(消化器)
2 第二厌氧消化反应罐(消化器)
3 废水处理设备
4 原污泥
5 经过部分消化的污泥
6 分解装置(如臭氧设备)
7 被分解的污泥
8 中间增稠设备
9 污泥水
10 被增稠的污泥
11 经过消化的污泥
12 脱水装置
13 残留污泥
14 污泥水

Claims (7)

1、用于处理含水有机废料，特别是下水道污泥的方法，所述方法包括以下阶段：
在第一阶段中厌氧消化所述废料；
通过破坏细胞壁分解来自第一阶段的经过消化的废料；以及
在不同于第一阶段的第二阶段中厌氧消化被分解的废料，其特征在于，在分解所述经过消化的废料之后且在第二阶段中消化所述被分解的废料之前，所述被分解的废料在增稠阶段中进行固液分离；
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分解阶段中采用了臭氧化、超声或空化使用。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有机废料包括来自初级沉降阶段的初级污泥和/或来自生物净化阶段的活性污泥。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在增稠阶段中被分离出的部分液相被送回废水净化阶段。
5、用于处理含水有机废料，特别是污泥的设备，所述设备包括：
用于在第一阶段中厌氧消化所述废料的装置(1)，
用于通过破坏细胞壁分解来自第一阶段的经过消化的废料的装置(6)，
用于在不同于第一阶段的第二阶段中消化被分解的废料的装置(2)，
其特征在于，所述用于分解经过消化的废料(5)的装置(6)与用于液体-固体分离的增稠装置(8)相连，所述装置(8)与用于在第二阶段中消化被分解的废料的装置(2)相连，使得在第二阶段中在消化被分解的废料(7)之前，所述被分解的废料在增稠装置(8)中进行液体-固体分离。
6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述分解装置(6)是采用臭氧化(O3)、超声或空化作用的装置。
7、根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述用于废料增稠的装置(8)包括用于将被分离出的液相(9)输送回废水净化装置(3)的装置。
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