申请日2015.06.19
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C02F11/04
摘要
本发明提供一种污泥稳定化处理的方法，其主要特征在于把泥渣集中处理作为污泥稳定化控制的目标，利用污泥衡敛消纳和稳定性控制技术，将污水处理系统产生的污泥输入由进泥管、渣泥分离的污泥消纳处理装置、内循环回泥装置、排气管或集气及利用装置、水封井、排水管构成的污泥处理系统，使污泥处理系统中的渣、泥、水分离，对泥渣、消化污泥、污水子系统的物理稳定性进行控制管理，让泥渣在前端集中累积并趋于稳定化。该发明用渣泥水分离技术对污泥进行稳定化处理，用污泥衡敛消纳及物理稳定性的控制技术，为污水处理系统的污泥提供稳定化处理措施。
权利要求书
1.一种污泥稳定化处理的方法，其特征在于是通过污泥处理设施和状态控 制技术对污泥进行渣泥分离及稳定化处理，污泥处理设施是污水处理工艺流程 之外的配套设施，至少包括进泥管、渣泥分离的污泥消纳处理装置、内循环回 泥装置、排气管或集气及利用装置、水封井、排水管，渣泥分离的污泥消纳处 理装置是高位储泥消纳池或者高位储泥沉淀池与消化池或厌氧处理器组合的多 级渣泥分离处理装置，渣泥分离的污泥消纳处理装置自前向后依次的容积空间 是泥渣容器空间、消化污泥容器空间、污水容器空间，不同的容器空间将污泥 稳定化处理系统分解为泥渣、消化污泥、污水三个子系统，污泥处理系统的状 态控制通过子系统进行渣、泥、水分离和状态稳定性管理，污水处理系统产生 的污泥通过进泥管输入装置前端的泥渣容器空间，污泥在重力作用下逐级沉积， 比重大的污泥首先沉淀，有机质污泥在增量输入及水力推动下进入下一级容器 空间，逐步使无机质污泥和有机质污泥形成分离，并随着沉淀过程和时间的延 长，在装置的后端形成以污水为主的污水容器空间，污泥中的渣、泥、水分别 停留在不同容器空间，形成了泥渣子系统、消化污泥子系统、污水子系统，污 泥稳定化处理以泥渣稳定性控制为主，是把系统中以泥砂、沉渣为主的泥渣集 中在泥渣容器空间进行处理，通过重力沉淀和浓缩、生化降解消减使泥渣趋于 稳定化和无机化，清掏累积的泥渣让泥渣的增量不超出设计泥渣容积空间的容 量，消化污泥子系统的稳定性控制是通过有机质的生化消减及污泥内循环回流， 使消化污泥趋于增量最小及污泥单位时间输入-输出的状态平衡，污水子系统的 稳定性控制是通过限制进泥量、限制消化污泥增长及污泥的回流转移，使污水 容积空间容量不低于装置的进泥量，在污泥处理系统前端进泥的同时，在推流 作用下，末端排出污水，这种进泥出水，渣泥分离的污泥稳定化处理方法主要 包括以下步骤：
步骤1、在污水处理工艺系统之外建设至少包括进泥管、渣泥分离的污泥消 纳处理装置、内循环回泥装置、排气管或集气及利用装置、水封井、排水管的 污泥稳定化处理设施，渣泥分离的污泥消纳处理装置是高位储泥消纳池或者高 位储泥沉淀池与消化池或厌氧处理器组合的渣泥分离处理装置，处理装置是多 级串联的封闭式容器，多级串联容器空间之间的连通管设在液面之上，容器顶 部安装有集气利用装置或引向外部排气管，在消化污泥容器空间及污水容器空 间内安装污泥回流管的内循环回泥装置，内循环回泥管道经过输泥设备通向前 端的泥渣容器空间，污泥处理设施的污泥管连通污水处理系统的排泥管，渣泥 分离的污泥消纳处理装置的排水管经过水封井后进入污水处理系统。
步骤2、输入污泥，根据渣泥分离的污泥消纳处理装置后端污水容器空间的 污水容量，输入不超出污水容量的污泥，污泥来自污水处理设施所产生的初沉 污泥及/或二沉污泥及/或剩余污泥及/或消化污泥及/或浓缩污泥，污泥通过污泥 管输入渣泥分离的污泥消纳处理装置前端的泥渣容器空间，输入的污泥逐级沉 淀并依次向后端的容器空间推移消化污泥和污水。
步骤3、消化污泥容器空间的有机污泥量控制，提高污泥生化降解的速率， 采取自然的污泥厌氧消化，或者通过加热装置进行中、高温厌氧消化，或者添 加药剂或添加生物酶进行污泥的生化消减处理，或者使用臭氧溶胞技术，使有 机污泥的降解速率提高，消化程度提高，使单位时间的污泥消减量趋于单位时 间的污泥输入量，降低污泥增量，装置所产生的消化气被排放或收集利用。
步骤4、维持消化污泥子系统和污水子系统的状态稳定，在污泥经过一定时 间生化降解后，用内循环回泥装置将消化污泥容器空间及/或污水容器空间底部 的沉积污泥输送回流到前端的泥渣容器空间，使整个污泥处理系统的泥渣集中 在泥渣容器空间进行沉积、浓缩和控制。
步骤5、泥渣稳定化及控制管理泥渣容器空间的污泥量，通过对高位储泥的 多级泥渣容器空间中泥量观测，泥渣满足稳定化处理时间或检测标准后，清掏 泥渣容器空间的泥渣，对清掏泥渣进一步处置或利用。
步骤6、污泥稳定化处理及清掏后的循环工作，在泥渣容器空间中的泥渣清 掏后，继续输入污泥进行稳定化处理，另用内循环回泥装置和管道将消化污泥 容器空间及/或污水容器空间的底部沉泥输送到泥渣容器空间，再次使污泥处理 系统的污泥自前向后依次在泥渣容器空间沉积、浓缩、降解、稳定化处理。
2.根据权利要求1所述污泥稳定化处理的方法，其特征在于所述渣泥分离 的污泥消纳处理装置是砖砌或钢筋混凝土建造，或者是使用钢筋混凝土预制组 合，或者采用钢材或工程塑料或玻璃钢复合材料加工的封闭容器，容器的俯视 形状是圆形或多边形的容器装置，渣泥分离的污泥消纳处理装置是多级串联的 容器，单体容器空间在液面位置设有高位的连通管或连通口直接连通或者安装 阀门后连通相邻的两格空间，连通管或连通口直接连通容器空间或者安装截污 导流溢流的装置或堰板后连通容器空间，连通管水平或从下部进入后一级的容 器空间，容器空间的顶部封闭，设有排气管或集气装置，至少在泥渣容器空间 的顶板部设有清掏检查口或者活动盖板，消化污泥容器空间和污水容器空间的 下部安装至少一道内循环回泥管道，回泥管通过污泥泵或输泥设备将污泥输送 到前端的泥渣容器空间。
3.根据权利要求1所述污泥稳定化处理的方法，其特征在于所述泥渣容器 空间是沉淀池或者由在池壁底部洞口连接有旁通储泥室的沉淀池，单个泥渣容 器空间在液面以上侧壁由连通管与下一级容器空间相连，沉淀池及/或旁通储泥 室的顶板有清掏口或活动盖板。
4.根据权利要求1所述污泥稳定化处理的方法，其特征在于所述污水容器 空间是平流式沉淀池或双层沉淀池或三相分离沉淀池的单体池体结构，双层沉 淀池是由横向隔板将泥水容器空间的池体分隔为上下两部分空间，隔板上有沉 泥口，板面坡向沉泥口，三相分离沉淀池是由横向隔板将泥水容器空间的池体 分隔为上下两部分空间，隔板上有沉泥口，板面坡向沉泥口，隔板上有向上的 通气管，通气管的下底口位于板底面的高位处，通气管通向液面以上。
5.根据权利要求1所述污泥稳定化处理的方法，其特征在于所述高位储泥 沉淀池与消化池或厌氧处理器组合的渣泥分离处理装置，高位储泥沉淀池以泥 渣容器空间为主的至少两级串联的容器空间，相邻容器空间的连通管(口)设 在液面或泥面之上，高位储泥沉淀池后端容器空间与消化池或厌氧处理器相通， 消化池或厌氧处理器主要包括消化污泥容器空间和污水容器空间，高位储泥沉 淀池的液面或泥面标高不低于消化池或厌氧处理器的液面或泥面标高时，高位 储泥沉淀池利用推流作用向消化池或厌氧处理器输入污泥，当消化池或厌氧处 理器设在高于高位储泥沉淀池的位置时，通过污泥管及污泥泵向消化池或厌氧 处理器输入污泥，污泥回流时，消化池或厌氧处理器利用高差在重力作用下向 泥渣容器空间进行污泥回流或内循环回泥装置向泥渣容器空间回流污泥。
说明书
一种污泥稳定化处理的方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处理的方法。
背景技术
污水处理的同时产生污泥，污泥处理不当就会造成二次污染，根据国家的 有关要求，污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化、资源化处理处置， 禁止处理处置不达标的污泥进入耕地，一般大中型污水处理厂的污泥处理设施 相对配套，中、小型污水处理设施的配套污泥处理设施不足，许多污水处理设 施甚至都没有污泥处理设施，所产生污泥被简单处理后填埋或堆放，造成环境 隐患。污泥的处理及处置不应该区别大型或小型，分散性的污泥同样需要治理。 根据城市生活污水所产生污泥的成分构成，污泥含有大量有机物，不稳定，含 水率高，应该首先进行污泥稳定化处理。污泥稳定化处理是使污泥趋向无机化 的处理过程，在污泥稳定化处理过程中有两个技术目标，一个是污泥中挥发性 有机物应充分降解，使可降解污泥趋于输入-输出的平衡，增量最小;另一个是 污泥的渣泥分离，让稳定化的污泥与未稳定化的污泥分离，以便对稳定化污泥 和未稳定化的污泥分别进行处置或处理。沉渣以泥砂、污泥残渣为主，无机质 含量大，有机质相对少，含水率低，是相对稳定的污泥，渣泥分离的污泥消纳 处理装置是多级污泥处理设施，在污水处理系统中，利用高位储泥消纳池的渣、 泥、水分离的功能，结合重力浓缩、厌氧消化、生化作用等技术措施，采取渣 泥状态控制技术，能够实现对污水处理设施所产生污泥的稳定化处理。
发明内容
本发明目的是为了解决中小型污水处理系统的污泥处理处置问题，设计了 一种配套在污水处理工艺系统的污泥处理及控制系统，使用具有渣泥分离条件 的储泥消纳设施进行污泥稳定化处理的方法。
本发明是根据物理稳定性及污泥衡敛消纳理论，主要采用渣泥分离的污泥 消纳处理装置，对污泥中的可降解物质与难降解物质进行渣泥分离，并对污泥 系统进行物理状态稳定性控制的处理与处置。
沉渣是相对稳定化的污泥，高位储泥消纳池是典型的渣泥分离的污泥消纳 处理装置，具有渣、泥、水分离及进行污泥消纳处理的性能，高位储泥消纳池 是多级串联的推流式沉淀消化池，高位储泥消纳池的过水洞口提升到水面以上， 并在过水洞口之前安装具有截留漂浮层、溢流导流作用的导流通道，污泥随水 流方向自前向后逐步沉淀累积，比重大的沉渣会优先在前端沉淀，沉渣占用了 前端容积空间，就把有机污泥和污水推向后端容积空间，随着逐级沉淀，后端 的容积空间中以污水为主，根据污泥衡敛消纳原理，泥渣会随着不断的输入而 逐步累积，当单位时间输入的有机污泥量大于消纳池中污泥分解消减量时，污 泥总量增加，当单位时间输入的有机污泥量与消纳池中消减的污泥量相等时， 则污泥的输入-输出平衡，有机污泥的总量不变，因此，当控制处理系统中的有 机污泥保持衡定时，就只需对增量的泥渣进行处置，泥渣属于稳定化的污泥， 量少，易脱水和浓缩，为保证处理系统的工艺稳定性，可根据泥渣的增量情况 适时对前端泥渣进行清掏处置，将污水处理系统中产生的污泥输入高位储泥稳 定化系统，通过污水处理系统的污泥与高位储泥消纳设施中污水的空间置换， 使污泥进入消纳池的前端，通过推流作用将消纳池后端的污水再排入污水处理 系统，实现污水与污泥的循环式同步处理。
本发明技术方案的方法是通过污泥处理设施和状态控制技术对污泥进行渣 泥分离及稳定化处理，污泥处理设施是污水处理工艺流程之外的配套设施，至 少包括进泥管、渣泥分离的污泥消纳处理装置、内循环回泥装置、排气管或集 气及利用装置、水封井、排水管，渣泥分离的污泥消纳处理装置是高位储泥消 纳池或者高位储泥沉淀池与消化池或厌氧处理器组合的多级渣泥分离处理装 置，渣泥分离的污泥消纳处理装置自前向后依次的容积空间是泥渣容器空间、 消化污泥容器空间、污水容器空间，不同的容器空间将污泥稳定化处理系统分 解为泥渣、消化污泥、污水三个子系统，污泥处理系统的状态控制通过子系统 进行渣、泥、水分离和状态稳定性管理，污水处理系统产生的污泥通过进泥管 输入装置前端的泥渣容器空间，污泥在重力作用下逐级沉积，比重大的污泥首 先沉淀，有机质污泥在增量输入及水力推动下进入下一级容器空间，逐步使无 机质污泥和有机质污泥形成分离，并随着沉淀过程和时间的延长，在装置的后 端形成以污水为主的污水容器空间，污泥中的渣、泥、水分别停留在不同容器 空间，形成了泥渣子系统、消化污泥子系统、污水子系统，污泥稳定化处理以 泥渣稳定性控制为主，是把系统中以泥砂、沉渣为主的泥渣集中在泥渣容器空 间进行处理，通过重力沉淀和浓缩、生化降解消减使泥渣趋于稳定化和无机化， 清掏累积的泥渣让泥渣的增量不超出设计泥渣容积空间的容量，消化污泥子系 统的稳定性控制是通过有机质的生化消减及污泥内循环回流，使消化污泥趋于 增量最小及污泥单位时间输入-输出的状态平衡，污水子系统的稳定性控制是通 过限制进泥量、限制消化污泥增长及污泥的回流转移，使污水容积空间容量不 低于装置的进泥量，在污泥处理系统前端进泥的同时，在推流作用下，末端排 出污水，这种进泥出水，渣泥分离的污泥稳定化处理方法主要包括以下步骤：
步骤1、在污水处理工艺系统之外建设至少包括进泥管、渣泥分离的污泥消 纳处理装置、内循环回泥装置、排气管或集气及利用装置、水封井、排水管的 污泥稳定化处理设施，渣泥分离的污泥消纳处理装置是高位储泥消纳池或者高 位储泥沉淀池与消化池或厌氧处理器组合的渣泥分离处理装置，处理装置是多 级串联的封闭式容器，多级串联容器空间之间的连通管设在液面之上，容器顶 部安装有集气利用装置或引向外部排气管，在消化污泥容器空间及污水容器空 间内安装污泥回流管的内循环回泥装置，内循环回泥管道经过输泥设备通向前 端的泥渣容器空间，污泥处理设施的污泥管连通污水处理系统的排泥管，渣泥 分离的污泥消纳处理装置的排水管经过水封井后进入污水处理系统。
步骤2、输入污泥，根据渣泥分离的污泥消纳处理装置后端污水容器空间的 污水容量，输入不超出污水容量的污泥，污泥来自污水处理设施所产生的初沉 污泥及/或二沉污泥及/或剩余污泥及/或消化污泥及/或浓缩污泥，污泥通过污泥 管输入渣泥分离的污泥消纳处理装置前端的泥渣容器空间，输入的污泥逐级沉 淀并依次向后端的容器空间推移消化污泥和污水。
步骤3、消化污泥容器空间的有机污泥量控制，提高污泥生化降解的速率， 采取自然的污泥厌氧消化，或者通过加热装置进行中、高温厌氧消化，或者添 加药剂或添加生物酶进行污泥的生化消减处理，或者使用臭氧溶胞技术，使有 机污泥的降解速率提高，消化程度提高，使单位时间的污泥消减量趋于单位时 间的污泥输入量，降低污泥增量，装置所产生的消化气被排放或收集利用。
步骤4、维持消化污泥子系统和污水子系统的状态稳定，在污泥经过一定时 间生化降解后，用内循环回泥装置将消化污泥容器空间及/或污水容器空间底部 的沉积污泥输送回流到前端的泥渣容器空间，使整个污泥处理系统的泥渣集中 在泥渣容器空间进行沉积、浓缩和控制。
步骤5、泥渣稳定化及控制管理泥渣容器空间的污泥量，通过对高位储泥的 多级泥渣容器空间中泥量观测，泥渣满足稳定化处理时间或检测标准后，清掏 泥渣容器空间的泥渣，对清掏泥渣进一步处置或利用。
步骤6、污泥稳定化处理及清掏后的循环工作，在泥渣容器空间中的泥渣清 掏后，继续输入污泥进行稳定化处理，另用内循环回泥装置和管道将消化污泥 容器空间及/或污水容器空间的底部沉泥输送到泥渣容器空间，再次使污泥处理 系统的污泥自前向后依次在泥渣容器空间沉积、浓缩、降解、稳定化处理。
所述的渣泥分离的污泥消纳处理装置是砖砌或钢筋混凝土建造，或者是使 用钢筋混凝土预制组合，或者采用钢材或工程塑料或玻璃钢复合材料加工的封 闭容器，容器的俯视形状是圆形或多边形的容器装置，渣泥分离的污泥消纳处 理装置是多级串联的容器，单体容器空间在液面位置设有高位的连通管或连通 口直接连通或者安装阀门后连通相邻的两格空间，连通管或连通口直接连通容 器空间或者安装截污导流溢流的装置或堰板后连通容器空间，连通管水平或从 下部进入后一级的容器空间，容器空间的顶部封闭，设有排气管或集气装置， 至少在泥渣容器空间的顶板部设有清掏检查口或者活动盖板，消化污泥容器空 间和污水容器空间的下部安装至少一道内循环回泥管道，回泥管通过污泥泵或 输泥设备将污泥输送到前端的泥渣容器空间。
所述的泥渣容器空间是沉淀池或者由在池壁底部洞口连接有旁通储泥室的 沉淀池，单个泥渣容器空间在液面以上侧壁由连通管与下一级容器空间相连， 沉淀池及/或旁通储泥室的顶板有清掏口或活动盖板。
所述的污水容器空间是平流式沉淀池或双层沉淀池或三相分离沉淀池的单 体池体结构，双层沉淀池是由横向隔板将泥水容器空间的池体分隔为上下两部 分空间，隔板上有沉泥口，板面坡向沉泥口，三相分离沉淀池是由横向隔板将 泥水容器空间的池体分隔为上下两部分空间，隔板上有沉泥口，板面坡向沉泥 口，隔板上有向上的通气管，通气管的下底口位于板底面的高位处，通气管通 向液面以上。
所述的高位储泥沉淀池与消化池或厌氧处理器组合的渣泥分离处理装置， 高位储泥沉淀池以泥渣容器空间为主的至少两级串联的容器空间，相邻容器空 间的连通管(口)设在液面或泥面之上，高位储泥沉淀池后端容器空间与消化 池或厌氧处理器相通，消化池或厌氧处理器主要包括消化污泥容器空间和污水 容器空间，高位储泥沉淀池的液面或泥面标高不低于消化池或厌氧处理器的液 面或泥面标高时，高位储泥沉淀池利用推流作用向消化池或厌氧处理器输入污 泥，当消化池或厌氧处理器设在高于高位储泥沉淀池的位置时，通过污泥管及 污泥泵向消化池或厌氧处理器输入污泥，污泥回流时，消化池或厌氧处理器利 用高差在重力作用下向泥渣容器空间进行污泥回流或内循环回泥装置向泥渣容 器空间回流污泥。
本发明针对污水处理系统所产生的污泥难以处理，特别是城镇生活污水产 生污泥难以稳定化处理的问题，根据污泥衡敛消纳和物理稳定性的原理，通过 渣泥分离的污泥消纳处理装置进行污泥存储和消化，使泥渣和污泥分开，实现 污泥稳定化和污泥的衡敛消纳状态稳定。本发明的有益之处在于解决污水处理 系统的污泥稳定化处理问题。
