專利名稱：一種臭氧促進污泥減量化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種臭氧促進污泥減量化的方法，具體說，涉及一種利用臭氧氧
化技術(shù)預(yù)處理污泥，加速污泥厭氧消化速率的技術(shù)，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于污水廠的污泥處
理工藝。
背景技術(shù)：
當前，世界上超過90%的城市污水處理都采用活性污泥法，在處理過程中會產(chǎn)生 大量污泥。污泥含水率高，體積大，且含有難降解的有機物、重金屬及病原菌寄生蟲等有害 物質(zhì)。目前我國污泥年產(chǎn)量已達2662萬噸(含水率80% )，預(yù)計2010年污泥年產(chǎn)量將達 到3000萬噸(含水率80% )。隨著經(jīng)濟與社會的發(fā)展，國家對環(huán)境問題越來越重視，污泥 的處置已成為當前十分突出的問題。 厭氧消化是目前世界上普遍使用的污泥處置方法，與其他方法相比，該方法具有 殺滅病菌、減少污泥的體積，促進污泥最終的穩(wěn)定等優(yōu)點，同時又能產(chǎn)生沼氣，回收能源，降 低能耗。從經(jīng)濟的發(fā)展、資源的開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境的保護等方面來看，厭氧消化既達到了 污泥減量的目的，又實現(xiàn)了污泥資源化利用，是污泥處置的重要方法。 在整個污泥厭氧消化過程中，水解過程速率緩慢，是限速階段，從而造成了污泥厭 氧消化停留時間長(一般需要30天以上)、產(chǎn)氣量低等缺點。因此通過一定的預(yù)處理方式， 破壞污泥中微生物的細胞壁、細胞膜，使得細胞中的有機質(zhì)釋放，從而加速污泥厭氧消化水 解過程速率，提高污泥產(chǎn)氣量，縮短污泥厭氧消化時間，提高污泥厭氧消化效率，有效使污 泥減量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有厭氧消化處置污泥現(xiàn)狀存在的問題而提出的一種臭氧促進污泥
減量化的方法，該方法能有效提高污泥厭氧消化反應(yīng)的速率，縮短消化周期，明顯提高產(chǎn)氣
量，并有效促進污泥的穩(wěn)定與減量，具有良好的資源化效果。
本發(fā)明提出的一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于 所述方法是將污水廠剩余污泥經(jīng)濃縮后送入污泥預(yù)處理反應(yīng)器中，臭氧發(fā)生器產(chǎn) 生的一定濃度的臭氧進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器，由于臭氧的強氧化性，污泥中微生物的細胞 壁、細胞膜破碎，大量有機質(zhì)從細胞中釋放出來；經(jīng)臭氧處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器， 在密閉缺氧狀態(tài)下進行厭氧消化反應(yīng)；消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置去除C02等雜質(zhì)后 可獲得甲烷氣體；厭氧消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置，進行絮凝、脫水后得到脫水污 泥，脫水污泥直接進行最終處置，如制作農(nóng)業(yè)肥料、制磚、陶粒或作為燃煤的輔助燃料等；厭 氧上清液利用生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。 所述剩余污泥可以是城市生活污水廠剩余污泥，也可以是工業(yè)廢水處理廠剩余 污泥，特別是富含有難降解有機物及重金屬的石化污水處理廠剩余污泥，污泥含水率為 96% -99. 2%。
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所述臭氧濃度為8-45mg/L，氣源為空氣或氧氣。所述污泥預(yù)處理反應(yīng)器中，臭氧投加量為0. 02-0. 3g/gTSS，反應(yīng)pH為7. 0-10. 0，
反應(yīng)溫度為常溫。 所述臭氧預(yù)處理后的污泥進行厭氧消化反應(yīng)，反應(yīng)pH為6. 5-7. 5，反應(yīng)溫度為25-55"C，反應(yīng)時間10-15天。 所述厭氧消化后的污泥經(jīng)聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后得到脫水污泥。
所述生物濾床采用火山巖生物濾床。 該工藝能有效破解污泥，減少污泥量，提高污泥厭氧消化效率，縮短停留時間，增加產(chǎn)氣量，減少污泥中有機質(zhì)含量。 本發(fā)明一種臭氧促進污泥減量化的方法的優(yōu)點和積極效果 經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥粒徑明顯變小，污泥有效減量，TSS減少8% -44% 。溶液中可溶性有機物特別是VAF(丙酸、乙酸、丁酸等等)含量大大增加，溶解性C0D增加6-50倍；污泥礦化率較低，在臭氧投加量為0. 04-0. 15g/gTSS時，污泥的礦化率小于10%。因而經(jīng)預(yù)處理的污泥厭氧消化效率大大提高，厭氧消化時間大大縮短(只需10-15天)，產(chǎn)氣量提高45% -70%，甲烷量提高45. 2% -71. 5% ，污泥中有機質(zhì)含量大大降低。經(jīng)臭氧-厭氧消化工藝處理后，污泥減量50% _75%，脫水污泥大大減少。脫水污泥根據(jù)其污泥類型的不同，可分別用于制作農(nóng)業(yè)肥料，制磚，制陶粒，作為燃煤的輔助燃料等，提高污泥的資源化利用效率。本發(fā)明對于剩余污泥減量化處理普適性強，可用于城市生活污水和多數(shù)工業(yè)廢水生化處理剩余污泥的處理，具有廣泛的應(yīng)用前景。 臭氧用于對污泥的前處理，可以大大提高污泥厭氧消化速率，大大減少污泥量，減少消化設(shè)備容量，節(jié)約固定投資及污泥后續(xù)處理成本，而且還可以獲得更多的甲烷氣體，具有良好的經(jīng)濟效益。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
圖1是本技術(shù)發(fā)明的處理流程圖。 圖中編號1、污泥濃縮池，2、污泥預(yù)處理反應(yīng)器，3、臭氧發(fā)生器，4、厭氧消化反應(yīng)器，5、氣體凈化裝置，6、甲烷氣體，7、污泥絮凝、脫水裝置，8、脫水污泥，9、厭氧上清液。
具體實施例方式以下通過實例進一步說明本發(fā)明
實施例1 : 某城市污水處理廠剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池1濃縮后性質(zhì)如下含水率98. 8 % ，污泥SS為12. 01g/L， VSS為9. 272g/L，溶解性COD為100. 6mg/L，調(diào)節(jié)pH為9. 03，取污泥1. 2L放入2. 5L的污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧從底部進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，尾氣經(jīng)處理后排空。臭氧投加量為0. 3g/gTSS，處理后污泥中溶解性COD變?yōu)?899. 5mg/L，溶解性COD增加49倍，污泥SS減少率為41. 06 % 。經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器4，消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置5去除C02等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體6 ;厭氧消化溫度為35士rC，接種污泥為該污水處理廠厭氧消化污泥，pH為6. 5-7. 5。臭氧預(yù)處理后的污泥厭氧消化11天后，與未經(jīng)臭氧預(yù)處理的污泥厭氧消化28天相比，產(chǎn)氣量提高68. 1%，甲烷量提高68.9%。經(jīng)臭氧-厭氧消化工藝處理后污泥減量73. 5%。消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后，得到脫水污泥8，得到脫水污泥8直接進行最終處置，如制作農(nóng)業(yè)肥料或作為燃煤的輔助燃料等；厭氧上清液9利用火山巖生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。
實施例2 : 某城市污水處理廠剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池1濃縮后性質(zhì)如下含水率98. 2% ，污泥SS為18. 53g/L，VSS為14. 48g/L，溶解性C0D為110. 5mg/L，調(diào)節(jié)pH為7. O，取污泥1. 2L放入2. 5L的污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧從底部進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，尾氣經(jīng)處理后排空。臭氧投加量為0. 05g/gTSS，處理后污泥中溶解性COD變?yōu)?049. lmg/L，溶解性COD增加28倍，污泥SS減少率為16. 1 % 。經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器4，消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置5去除C02等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體6，厭氧消化溫度為25士rC，接種污泥為該污水處理廠厭氧消化污泥，pH為6. 5-7. 5。臭氧預(yù)處理后的污泥厭氧消化14天后，與未經(jīng)臭氧預(yù)處理的污泥厭氧消化28天相比，產(chǎn)氣量提高53. 5%，甲烷量提高56. 2%。經(jīng)臭氧-厭氧消化工藝處理后污泥減量54. 7%。消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后，得到脫水污泥8，得到脫水污泥8直接進行最終處置，如制作農(nóng)業(yè)肥料或作為燃煤的輔助燃料等；厭氧上清液9利用火山巖生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。
實施例3 : 某石化污水處理廠剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池1濃縮后性質(zhì)如下含水率99. 2% ，污泥SS為8. 218g/L， VSS為5. 811g/L，溶解性COD為49. Omg/L，調(diào)節(jié)pH為10. 0，取污泥1. 2L放入2. 5L的污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧從底部進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，尾氣經(jīng)處理后排空。臭氧投加量為0. 02g/gTSS，處理后污泥中溶解性COD變?yōu)?33. lmg/L，溶解性COD增加15倍，污泥SS減少率為8. 65% 。經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器4，消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置5去除C02等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體6，厭氧消化溫度為55士rC，接種污泥為該污水處理廠厭氧消化污泥，pH為6. 5-7. 5。臭氧預(yù)處理后的污泥厭氧消化10天后，與未經(jīng)臭氧預(yù)處理的污泥厭氧消化28天相比，產(chǎn)氣量提高48. 5%，甲烷量提高49.0%。經(jīng)臭氧-厭氧消化工藝處理后污泥減量48. 7%。消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后，得到脫水污泥8，得到脫水污泥8直接進行最終處置，如制磚、陶粒等；厭氧上清液9利用火山巖生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。
實施例4 : 某石化污水處理廠剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池1濃縮后性質(zhì)如下含水率98. 5 % ，污泥SS為15. 423g/L， VSS為10. 49g/L，溶解性COD為126. 5mg/L，調(diào)節(jié)pH為8. 5，取污泥1. 2L放入2. 5L的污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧從底部進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，尾氣經(jīng)處理后排空。臭氧投加量為0. lg/gTSS，處理后污泥中溶解性COD變?yōu)?870. 8mg/L，溶解性COD增加30倍，污泥SS減少率為25. 33% 。經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器4，消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置5去除C02等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體6，厭氧消化溫度為35士rC，接種污泥為該污水處理廠厭氧消化污泥，pH為6. 5-7. 5。臭
5氧預(yù)處理后的污泥厭氧消化13天后，與未經(jīng)臭氧預(yù)處理的污泥厭氧消化28天相比，產(chǎn)氣量提高61.4%，甲烷量提高62. 2%。經(jīng)臭氧-厭氧消化工藝處理后污泥減量62. 1%。消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后，得到脫水污泥8，得到脫水污泥8直接進行最終處置，如制磚、陶粒等；厭氧上清液9利用火山巖生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。
實施例5 : 某石化污水處理廠剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池1濃縮后性質(zhì)如下含水率97. 7%，污泥SS為23. 023g/L， VSS為16. 26g/L，溶解性COD為198. lmg/L，調(diào)節(jié)pH為9. 5，取污泥1. 2L放入2. 5L的污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧從底部進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，尾氣經(jīng)處理后排空。臭氧投加量為0. 15g/gTSS，處理后污泥中溶解性C0D變?yōu)?390. 2mg/L，溶解性C0D增加37倍，污泥SS減少率為31. 16% 。經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器4，消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置5去除C02等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體6，厭氧消化溫度為30士rC，接種污泥為該污水處理廠厭氧消化污泥，pH為6. 5-7. 5。臭氧預(yù)處理后的污泥厭氧消化15天后，與未經(jīng)臭氧預(yù)處理的污泥厭氧消化28天相比，產(chǎn)氣量提高64.6%，甲烷量提高67. 2%。經(jīng)臭氧_厭氧消化工藝處理后污泥減量67%。消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后，得到脫水污泥8，得到脫水污泥8直接進行最終處置，如制磚、陶粒等；厭氧上清液9利用火山巖生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。
實施例6 : 某印染污水處理廠剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池1濃縮后性質(zhì)如下含水率98. 3% ，污泥SS為16. 571g/L， VSS為11. 14g/L，溶解性COD為123. 5mg/L，調(diào)節(jié)pH為7. 12，取污泥1. 2L放入2. 5L的污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧從底部進入污泥處理器反應(yīng)器2中，尾氣經(jīng)處理后排空。臭氧投加量為0. 10g/gTSS，處理后污泥中溶解性COD變?yōu)?390. 7mg/L，溶解性COD增加36倍，污泥SS減少率為25. 89% 。經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器4，消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置5去除C02等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體6，厭氧消化溫度為55士rC，接種污泥為該污水處理廠厭氧消化污泥，pH為6. 5-7. 5。臭氧預(yù)處理后的污泥厭氧消化15天后，與未經(jīng)臭氧預(yù)處理的污泥厭氧消化28天相比，產(chǎn)氣量提高60. 3%，甲烷量提高61.9%。經(jīng)臭氧_厭氧消化工藝處理后污泥減量61.2%。消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后，得到脫水污泥8，得到脫水污泥8直接進行最終處置，如制磚、陶粒等；厭氧上清液9利用火山巖生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。
實施例7 : 某造紙污水處理廠剩余污泥，經(jīng)污泥濃縮池1濃縮后性質(zhì)如下含水率98. 7% ，污泥SS為12. 96g/L， VSS為8. 43g/L，溶解性COD為96. 9mg/L，調(diào)節(jié)pH為9. 5，取污泥1. 2L放入2. 5L的污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，臭氧發(fā)生器3產(chǎn)生的臭氧從底部進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器2中，尾氣經(jīng)處理后排空。臭氧投加量為0.2g/gTSS，處理后污泥中溶解性C0D變?yōu)?169. 5mg/L，溶解性COD增加43倍，污泥SS減少率為35. 65% 。經(jīng)臭氧預(yù)處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器4，消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置5去除C02等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體6，厭氧消化溫度為50士rC，接種污泥為該污水處理廠厭氧消化污泥，pH為6. 5-7. 5。臭氧預(yù)
6處理后的污泥厭氧消化15天后，與未經(jīng)臭氧預(yù)處理的污泥厭氧消化28天相比，產(chǎn)氣量提高67.6%，甲烷量提高67.9%。經(jīng)臭氧_厭氧消化工藝處理后污泥減量69.9%。消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置7，采用聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后，得到脫水污泥8，得到脫水污泥8直接進行最終處置，如制磚、陶粒等；厭氧上清液9利用火山巖生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮等。
權(quán)利要求
一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于所述方法是將污水廠剩余污泥經(jīng)濃縮后送入污泥預(yù)處理反應(yīng)器中，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的一定濃度的臭氧進入污泥預(yù)處理反應(yīng)器，由于臭氧的強氧化性，污泥中微生物的細胞壁、細胞膜破碎，大量有機質(zhì)從細胞中釋放出來；經(jīng)臭氧處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器，在密閉缺氧狀態(tài)下進行厭氧消化反應(yīng)；消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置去除CO2等雜質(zhì)后可獲得甲烷氣體；厭氧消化后的污泥經(jīng)污泥絮凝、脫水裝置，進行絮凝、脫水后得到脫水污泥，脫水污泥直接進行最終處置，如制作農(nóng)業(yè)肥料、制磚、陶?；蜃鳛槿济旱妮o助燃料；厭氧上清液利用生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于所述剩余污泥 可以是城市生活污水廠剩余污泥，也可以是工業(yè)廢水處理廠剩余污泥，特別是富含有難降 解有機物及重金屬的石化污水處理廠剩余污泥，污泥含水率為96% -99. 2%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于所述臭氧濃度 為8-45mg/L，氣源為空氣或氧氣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于所述污泥預(yù)處 理反應(yīng)器中，臭氧投加量為0. 02-0. 3g/gTSS，反應(yīng)pH為7. 0-10. 0，反應(yīng)溫度為常溫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于所述臭氧預(yù)處 理后的污泥進行厭氧消化反應(yīng)，反應(yīng)pH為6. 5-7. 5，反應(yīng)溫度為25-55°C，反應(yīng)時間10-15 天。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于所述厭氧消化 后的污泥經(jīng)聚丙烯酰胺絮凝，板框壓濾機脫水后得到脫水污泥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臭氧促進污泥減量化的方法，其特征在于所述生物濾床 采用火山巖生物濾床。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種臭氧促進污泥減量化的方法，具體說，涉及一種利用臭氧氧化技術(shù)預(yù)處理污泥，加速污泥厭氧消化速率的技術(shù)，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于污水廠的污泥處理工藝。所述方法是將污水處理廠剩余污泥經(jīng)濃縮后通過污泥預(yù)處理反應(yīng)器，由于臭氧的強氧化性，污泥中微生物的細胞壁、細胞膜破碎，大量有機質(zhì)從細胞中釋放出來；經(jīng)臭氧處理后，污泥進入?yún)捬跸磻?yīng)器，在密閉缺氧狀態(tài)下進行厭氧消化；消化產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體凈化裝置可獲得甲烷；厭氧消化后的污泥經(jīng)絮凝、脫水后得到脫水污泥，進行最終處置，如制作農(nóng)業(yè)肥料、制磚、陶粒或作為燃煤的輔助燃料；厭氧上清液利用生物濾床工藝處理，去除溶液中的有機物、氨氮。
文檔編號C02F11/04GK101708937SQ200910234690
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者劉明慶, 沈樹寶, 祝社民, 陳英文 申請人:南京工業(yè)大學