專利名稱：一種剩余污泥的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域，尤涉及一種用于污水處理廠處理低有機質(zhì)剩余污泥的剩余污泥處理方法。
背景技術(shù)：
自20世紀90年代以來，我們城市污水處理事業(yè)迅速發(fā)展。隨著污水處理率的提高，污水廠污泥的產(chǎn)生量也不斷増加。污泥產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益突出，如何科學、經(jīng)濟的處理處置污泥，作為ー個亟待解決的環(huán)境問題，越來越受到人們的關(guān)注。以廣東省為例，截止2010年9月底，全省污泥日產(chǎn)量達8000噸(含水率80%)，88% 的污泥經(jīng)機械脫水到含水率80%左右，然后外運，以填埋、堆放方式作最終處置，普遍未經(jīng)無害化和穩(wěn)定化處理，資源化的程度則更低。但目前我國污水處理廠污泥填埋的問題突出 ー是消耗大量土地資源，不少城市很難找到新的填埋場；ニ是由于污泥含水率較高產(chǎn)，生大量滲浙液和填埋氣體，増加了二次污染的風險，并存在安全隱患。隨著污泥環(huán)境問題的日益嚴峻和我國相關(guān)政策法規(guī)的完善，現(xiàn)有污泥處理處置方式必將被淘汰。污泥厭氧消化，作為節(jié)能減排、環(huán)境友好的方法，在未來必將會被大力推廣和應用。然而隨著城鎮(zhèn)居民生活水平的大幅度提高，日平均用水量逐漸增加，再加上城市污水管網(wǎng)建設不完善等問題，從居民戶排出污水的COD質(zhì)量濃度逐有漸降低的趨勢，造成污水廠的進水COD濃度偏低甚至超低，這種現(xiàn)象在我國南方地區(qū)尤為普遍。既影響了污水廠的正常運行，又使得生化處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥有機物含量很低，同時很多污水廠 (已建和新建)沒有初沉池，而剩余污泥中的碳氮比又很低(4-5:1)，有機物含量低，所以該種污泥的泥質(zhì)遠達不到厭氧消化的最佳范圍(C/N=10-20:l);而且污泥的主要組分是大量微生物，厭氧發(fā)酵所需的有機基質(zhì)包含在微生物的細胞膜內(nèi)，而細胞壁膜的剛性結(jié)構(gòu)阻礙和屏蔽了胞內(nèi)易降解物質(zhì)的水解，影響了污泥的可生物降解性。上述原因阻礙了污泥厭氧發(fā)酵在低有機質(zhì)剩余污泥上的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了ー種剩余污泥處理方法，能提高剩余污泥中的有機物含量，從而改善污泥的可生物降解性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
ー種剩余污泥的處理方法，包括以下步驟超聲波預處理剩余污泥；將預處理后的剩余污泥與餐廚垃圾混合；將剩余污泥與餐廚垃圾的混合物進行兩相厭氧エ藝處理。通過超聲波預處理低有機質(zhì)剩余污泥和餐廚垃圾的混合發(fā)酵措施，提高混合污泥中的有機物含量，大大改善污泥的可生物降解性，有針對性地解決了低有機質(zhì)剩余污泥厭氧發(fā)酵的瓶頸，提高了整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和處理效率。本發(fā)明技術(shù)方案對污泥泥質(zhì)的改善和有機物含量的提高，有利于充分發(fā)揮兩相厭氧消化ェ藝的優(yōu)勢，實現(xiàn)兩相分ェ、菌種分離。產(chǎn)酸相中混合污泥的水解酸化效果大大提高，出泥中的總有機揮發(fā)酸可以達到2000-4000mgC2H402/L，是該低有機質(zhì)剩余污泥單獨水解產(chǎn)酸反應中總有機揮發(fā)酸濃度的3-8倍，且反應器內(nèi)的pH可以穩(wěn)定在4. 75-5. 50之間， 沒有明顯的酸積累，對后續(xù)產(chǎn)甲烷反應也沒有任何影響；產(chǎn)甲烷反應器內(nèi)厭氧污泥的活性很高，最大比產(chǎn)甲烷速率可以穩(wěn)定維持在0.40LCH4/g VSS-d以上，出泥中的總揮發(fā)性有機酸小于 150mg C2H402/L。此外，本發(fā)明剩余污泥處理方法中，兩相厭氧消化工藝對有機物的去除率可以穩(wěn)定在40%以上，對溶解COD的去除率可以穩(wěn)定在80%以上，出泥中的有機物和溶解性COD含量低，平均在12-13g/L和1000-2000mg/L之間，便于后續(xù)處理。且系統(tǒng)分解単位有機物的產(chǎn)氣率高，可穩(wěn)定達到0. 8L/gVSS以上，沼氣產(chǎn)量穩(wěn)定，有利于后續(xù)沼氣發(fā)電設備的正常運轉(zhuǎn)，在污泥減量化的同時實現(xiàn)其資源化利用，降低運行成本?？蛇x地，剩余污泥與餐廚垃圾按照其中有機物的質(zhì)量比(1- 1混合，相應的體積比為(4_17):1。其中，剩余污泥與餐廚垃圾混合的最佳混合比例為有機物質(zhì)量比為1.5: 1。可選地，所述剩余污泥的有機物含量為55-61%，有機物質(zhì)量濃度為15_20g/L。此處低有機質(zhì)剩余污泥為重力濃縮之后的ニ沉池污泥，其污泥有機物含量相對于總固體含量 (即VS/TS)為58. 19-60. 68%，相應有機物質(zhì)量濃度為15_20g/L?？蛇x地，所述超聲波處理裝置的頻率為40kHz，聲能密度為0. 25w/mL，超聲時間為 30_45mino作為進一歩改進，餐廚垃圾經(jīng)預處理后再與剩余污泥混合，其中，餐廚垃圾的預處理包括分選取出顆粒較大的無機物和難降解的有機物，過濾浮油后進行粉碎，加水調(diào)節(jié)餐廚垃圾的有機濃度。餐廚垃圾可以是食品加工単位、飲食經(jīng)營單位、企事業(yè)單位食堂和城市居民家庭等場所產(chǎn)生的易腐性垃圾和廢棄食用油脂。其中，所述餐廚垃圾的預處理過程中， 采用加熱的方法過濾浮油，并將餐廚垃圾粉碎至粒徑為Imm以下，所述餐廚垃圾經(jīng)過預處理后的有機物含量相對于總固體含量(即VS/TS)為80-99. 5%，有機物質(zhì)量濃度為70-85g/
し在本改善低有機質(zhì)剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的剩余污泥處理方法中，兩相厭氧エ 藝為間歇進泥、間歇排泥，混合污泥在進入產(chǎn)酸反應器之前，首先在調(diào)節(jié)池中根據(jù)污泥和餐廚垃圾的有機濃度以及設定的體積比調(diào)節(jié)混合污泥的有機濃度，此處的調(diào)節(jié)池起到混合和臨時儲存的作用，沒有特定的工作條件要求。其中，產(chǎn)酸反應器池體為方形或圓柱形容器， 可為鋼制或者混凝土材質(zhì)；產(chǎn)甲烷反應器形狀可為多種，但卵形的反應器較為理想化，對反應的速率起促進作用。另外，可以達到同樣厭氧發(fā)酵效果的反應器也是可取的。作為進ー步改進，所述剩余污泥與餐廚垃圾的混合物進行兩相厭氧エ藝處理吋， 兩相反應器內(nèi)均設有攪拌裝置。攪拌一方面可以保證整個反應器內(nèi)物料混合的均勻程度， 另ー方面也促使反應過程中產(chǎn)生的沼氣不斷上升，進入收集管路。作為進一歩改進，所述兩相反應器內(nèi)均設有加熱裝置、保溫裝置和沼氣收集裝置。 溫度對微生物的影響較大，對生物的酶促反應起著重要的作用。保溫裝置的設置能使溫度恒定在某ー個溫度或范圍；沼氣收集裝置便于收集沼氣進行發(fā)電，燃燒余熱回用加熱污泥。其中，厭氧中溫消化的溫度范圍一般在30-38°C，本技術(shù)方案中，兩相反應器內(nèi)的溫度控制在33-37°C之間。
優(yōu)選地，所述兩相反應器內(nèi)的溫度為35°C。此處，35°C為微生物反應的最適溫度， 有利于產(chǎn)酸發(fā)酵反應的進行。中溫消化不管控制在哪個溫度，溫度必須恒定，上下波動不可超過rc。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明剩余污泥的處理方法先用超聲波預處理低有機質(zhì)的剩余污泥，破解微生物細胞壁膜，提高污泥中的溶解COD質(zhì)量濃度；經(jīng)過預處理后的剩余污泥與餐廚垃圾按照一定的比例混合，充分利用了餐廚垃圾有機質(zhì)含量高、營養(yǎng)豐富的特點，提高了污泥中的有機物含量和碳氮比，從而改善污泥的可生化性。本發(fā)明方法操作簡單，管理方便，而且兩相厭氧消化反應器的啟動時間短，不僅適用于大型污水處理廠的污泥處理，也適用于中小型污水處理廠；同時也對餐廚垃圾的處理處置實現(xiàn)了資源化利用。


圖1為本發(fā)明剩余污泥的處理方法的エ藝流程圖。
具體實施例方式如圖1所示為本發(fā)明剩余污泥的處理方法的實施例，包括以下步驟
(1)超聲波預處理剩余污泥；
(2)將預處理后的剩余污泥與餐廚垃圾混合；
(3)將剩余污泥與餐廚垃圾的混合物進行兩相厭氧エ藝處理。先用超聲波預處理低有機質(zhì)的剩余污泥，破解微生物細胞壁膜，提高污泥中的溶解COD質(zhì)量濃度；經(jīng)過預處理后的剩余污泥與餐廚垃圾按照一定的比例混合，充分利用了餐廚垃圾有機質(zhì)含量高、營養(yǎng)豐富的特點，提高了污泥中的有機物含量和碳氮比，從而改善污泥的可生化性。其中，餐廚垃圾經(jīng)過分選取出顆粒較大的無機物和難降解的有機物、采用加熱等方法過濾浮油、破碎至粒徑為Imm以下、加水調(diào)節(jié)餐廚垃圾的有機物濃度等預處理；混合后的剩余污泥先后進入調(diào)節(jié)池、產(chǎn)酸反應器、產(chǎn)甲烷反應器進行反應產(chǎn)沼氣，最后收集到的沼氣進行發(fā)電。實施例一
某污水處理廠A/0エ藝產(chǎn)生的濃縮剩余污泥VS為15. 91g/L，VS/TS值為58. 19%，廚余垃圾主要由米飯、肉類和少量蔬菜組成，VS值為82. 75g/L，VS/TS (有機物含量/總固體含量)為99. 22%，將污泥在頻率40kHz、聲能密度0. 25w/mL下破解45分鐘后，按照剩余污泥與餐廚垃圾的質(zhì)量比(有機物總質(zhì)量之比)1:1、體積比大概5:1進行混合后，其VS值為 24. 41g/L, VS/TS 可達 70. 53%。在有機容積負荷為1. 220kgVS/m3 · d下進行中溫厭氧發(fā)酵，產(chǎn)酸相的pH維持在 4. 75左右，總揮發(fā)性有機酸在3500mgC2H402/L，產(chǎn)氣相pH維持在7. 03左右，總揮發(fā)性有機酸在130mgC2H402/L以下。系統(tǒng)對有機物的去除率平均值為48%，出泥中的有機物和溶解性 COD平均值分別為12. 65g/L和IMOmg/L，分解単位有機物的產(chǎn)氣量是0. 81g/L，產(chǎn)甲烷相污泥的最大比產(chǎn)甲烷活性是4. 48LCH4/gVSS-d,且處理過程中系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)酸積累跡象。其中，厭氧中溫消化的溫度范圍一般在30-38°C，在本實施例中，兩相反應器內(nèi)的溫度控制在33-37°C之間，作為優(yōu)選，把溫度恒定在35°C。此處溫度必須恒定，上下波動不可超過 1°C。實施例ニ
某污水處理廠A2/0エ藝產(chǎn)生的濃縮剩余污泥VS為18. 02g/L, VS/TS值為59. 68%，廚余垃圾主要由米飯、肉類和少量蔬菜組成，VS值為75. 60g/L, VS/TS (有機物含量/總固體含量含量)為90%，將污泥在頻率40kHz.，聲能密度0. 25w/mL下破解30分鐘后，按照剩余污泥與餐廚垃圾的質(zhì)量比(有機物總質(zhì)量之比)1. 5:1，體積比大概6. 3:1進行混合后，其VS值為 25. 18g/L, VS/TS 可達 68. 77%。在有機容積負荷為1. 260kgVS/m3 · d下進行中溫厭氧發(fā)酵，產(chǎn)酸相的pH維持在
4.83左右，總揮發(fā)性有機酸在3^0mgC2H402/L，產(chǎn)氣相pH維持在7. 10左右，總揮發(fā)性有機酸在130mgC2H402/L以下。系統(tǒng)對有機物的去除率平均值為50%，出泥中的有機物和溶解性 COD平均值分別為12. 50g/L和1390mg/L，分解単位有機物的產(chǎn)氣量是0. 86g/L，產(chǎn)甲烷相污泥的最大比產(chǎn)甲烷活性是4. 66LCH4/gVSS-d,且處理過程中系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)酸積累跡象。其中，厭氧中溫消化的溫度范圍一般在30-38°C，在本實施例中，兩相反應器內(nèi)的溫度控制在33-37°C之間，作為優(yōu)選，把溫度恒定在35°C。此處溫度必須恒定，上下波動不可超過 1°C。實施例三
某污水處理廠A2/0エ藝產(chǎn)生的濃縮剩余污泥VS為19. 85g/L，VS/TS值為60. 68%，廚余垃圾主要由米飯、肉類和少量蔬菜組成，VS值為80. 05g/L, VS/TS (有機物含量/總固體含量)為96. 61%，將污泥在頻率40kHz.，聲能密度0. 25w/mL下破解30分鐘后，按照剩余污泥與餐廚垃圾的質(zhì)量比(有機物總質(zhì)量之比)3:1，體積比大概12. 1 1進行混合后，其VS值為 24. 62g/L, VS/TS 可達 68. 13%。在有機容積負荷為1. 222kgVS/m3 · d下進行中溫厭氧發(fā)酵，產(chǎn)酸相的pH維持在
5.71左右，總揮發(fā)性有機酸在1890mg C2H402/L,產(chǎn)氣相pH維持在7. 15左右，總揮發(fā)性有機酸在130mg C2H402/L以下。系統(tǒng)對有機物的去除率平均值為46%，出泥中的有機物和溶解性 COD平均值分別為13. 25g/L和1630mg/L，分解単位有機物的產(chǎn)氣量是0. 83g/L，產(chǎn)甲烷相污泥的最大比產(chǎn)甲烷活性是4. 50LCH4/gVSS ·(!，且處理過程中系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)酸積累跡象。其中，厭氧中溫消化的溫度范圍一般在30-38°C，在本實施例中，兩相反應器內(nèi)的溫度控制在33-37°C之間，作為優(yōu)選，把溫度恒定在35°C。此處溫度必須恒定，上下波動不可超過 1°C。本發(fā)明的實施例方案中，均可作進ー步的改進，在剩余污泥與餐廚垃圾的混合物進行兩相厭氧エ藝處理時，兩相反應器內(nèi)均設有攪拌裝置。攪拌一方面可以保證整個反應器內(nèi)物料混合的均勻程度，另ー方面也促使反應過程中產(chǎn)生的沼氣不斷上升，進入收集管路。更進ー步的改進，兩相反應器內(nèi)均設有加熱裝置、保溫裝置和沼氣收集裝置。溫度對微生物的影響較大，對生物的酶促反應起著重要的作用。保溫裝置的設置能使溫度恒定在某ー個溫度或范圍；沼氣收集裝置便于收集沼氣進行發(fā)電，燃燒余熱回用加熱污泥。
權(quán)利要求
1.ー種剩余污泥的處理方法，其特征在干，包括以下步驟超聲波預處理剩余污泥；將預處理后的剩余污泥與餐廚垃圾混合；將剩余污泥與餐廚垃圾的混合物進行兩相厭氧エ藝處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于剩余污泥與餐廚垃圾中有機物的質(zhì)量比為(1-3) :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于剩余污泥與餐廚垃圾中有機物的質(zhì)量比為1.5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述剩余污泥的VS/TS 為55-61%，有機物濃度為15-20g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述超聲波處理裝置的頻率為40kHz，聲能密度為0. 25w/mL，超聲時間為30_45min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于餐廚垃圾經(jīng)預處理后再與剩余污泥混合，其中，餐廚垃圾的預處理包括分選取出顆粒較大的無機物和難降解的有機物，過濾浮油后進行粉碎，加水調(diào)節(jié)餐廚垃圾的有機濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述餐廚垃圾的預處理過程中，采用加熱的方法過濾浮油，并將餐廚垃圾粉碎至粒徑為Imm以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述餐廚垃圾預處理后的VS/TS為80-99. 5%，有機物濃度為70-85g/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述剩余污泥與餐廚垃圾的混合物進行兩相厭氧エ藝處理時，兩相反應器內(nèi)均設有攪拌裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述兩相反應器內(nèi)均設有加熱裝置、保溫裝置和沼氣收集裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述兩相反應器內(nèi)的溫度為33-37 °C。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的剩余污泥的處理方法，其特征在于所述兩相反應器內(nèi)的溫度為；35で。
全文摘要
本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域，尤涉及一種用于污水處理廠處理低有機質(zhì)剩余污泥的剩余污泥處理方法，包括以下步驟超聲波預處理剩余污泥；將預處理后的剩余污泥與餐廚垃圾混合；將剩余污泥與餐廚垃圾的混合物進行兩相厭氧工藝處理。本發(fā)明剩余污泥的處理方法先用超聲波預處理低有機質(zhì)的剩余污泥，破解微生物細胞壁膜，提高污泥中的溶解COD質(zhì)量濃度；經(jīng)過預處理后的剩余污泥與餐廚垃圾按照一定的比例混合，充分利用了餐廚垃圾有機質(zhì)含量高、營養(yǎng)豐富的特點，提高了污泥中的有機物含量和碳氮比，從而改善污泥的可生化性，操作簡單，管理方便，適用于大中小型污水處理廠的污泥處理；同時也對餐廚垃圾的處理處置實現(xiàn)了資源化利用。
文檔編號C02F11/04GK102557373SQ20111021785
公開日2012年7月11日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者劉偉, 葉挺進, 周亞梁, 夏海波, 李益洪, 梁詠梅, 程毅, 羅旺興, 蘇錫波, 郭五珍, 陳金燦, 雷明, 黃劍明, 黃禹坤 申請人:中山大學, 佛山市水業(yè)集團有限公司, 廣州致銳環(huán)?？萍加邢薰?br>