申请日2012.07.10
公开(公告)日2012.10.17
IPC分类号C02F9/14; C02F3/28; C02F1/461
摘要
本发明属于废水污泥处理技术领域，涉及一种污水污泥一体化处理方法，先将污泥配成泥水混合液;将颗粒较大的纤维杂质用滚筒筛加以分离,得分离混合液;将颗粒较粗和密度较大的泥砂用水力旋流器离心沉降进行分离去除无机颗粒，得二次分离混合液;用铁碳微电解处理设备用过滤柱进行铁碳微电解处理，同时通入臭氧，使有机物去除率15-20%,得初级净化混合液;用超声波对初级净化混合液进行处理得二级净化混合液;用高温厌氧消化去除二级净化混合液中的有机物质总量的30-40%，得三级净化混合液;用曝气生化池作处理去除有机物总量的35-45%，得到四级净化混合液;其工艺简单，设备安全可靠，生产环境友好，节省能源，处理效率高，经济效益好。
权利要求书
1.一种污水污泥一体化处理方法，其特征在于包括混合液配制、 毛发纤维分离、泥砂分离、铁碳微电解加臭氧处理、超声波处理、二 次厌氧消化、好氧生化处理和多功能电解处理八个工艺步骤：
(1)、混合液配制：先将经过现有技术一次厌氧消化处理后的污 泥或污水液渣配成重量百分比浓度为1.7-2.3%的泥水混合液;
(2)、毛发纤维分离：将泥水混合液中的毛发、线绳、纤维素、 半纤维素、塑料碎屑、植物秸杆、种子糠皮、纸和锡泊纸颗粒较大的 纤维杂质用市售的滚筒筛加以分离,或采用振动式固液分离机加以分 离;得分离混合液;
(3)、泥砂分离：将分离混合液中的颗粒较粗和密度较大的泥砂 采用常规的水力旋流器离心沉降进行分离去除，使分离混合液控制压 力从旋流器园筒段上部的进料口送入,在旋流器內形成旋转运动，利 用轻重相的密度或粗细颗粒粒度差异所受的离心力和流体曳力的大 小不同，轻相或细泥级通过旋流器溢流管排出,重相或粗粒级由底部 排出，分离出60-80%的无机颗粒，得二次分离混合液;
(4)、铁碳微电解加臭氧处理：选用常规的铁碳微电解处理设备 用过滤柱或滚筒反应器进行铁碳微电解处理，同时向反应器內按 100-200g/m3通入臭氧，常温反应45-90分钟,使有机物去除率占总 量的15-20%,提高混合液的可生化性，得初级净化混合液;
(5)、超声波处理：采用超声波对初级净化混合液进行处理，利 用超声波在液体中的空化效应产生的冲击波和局部瞬间髙温的物理 作用,打碎坚韧的细胞壁,使细胞內物质释放出来进入液相以便被 生化降解去除，把污泥中占主要成分的微生物残核细胞壁击破打碎, 为后续的厌氧和好氧生化处理打基础,得二级净化混合液;
(6)、二次厌氧消化：釆用50-55℃高温厌氧消化进一步去除二 级净化混合液中的有机物质，利用厌氧菌和兼氧菌在隔绝空气条件下, 把二级净化混合液中的有机物转化成甲烷(CH4),CO2和H2O,甲烷用作 燃料加热二级净化混合液;二次厌氧消化20-30天,二次厌氧消化去 除污泥或混合液中有机物总量的30-40%，得三级净化混合液;
(7)、好氧生化处理：好氧生化处理分为预处理和泥膜法处理两 步,预处理釆用常规的曝气生化池,池底设微孔曝气器,用鼓风机 鼓气曝气供氧,并用水下搅拌器搅拌,使三级净化混合液中气液固 三相随时混合均匀,预处理去除部分有机物并分担一部分降解负荷， 提高混合液中溶解氧(DO)量,为后边的泥膜法处理打下基础，预处理 去除有机物占总量的8-10%;然后泥膜法处理，泥膜法为活性污泥法 和生物膜法相结合的生物化学处理方法,利用污水污泥处理降解和泥 水分离于一体的特点,在生化区未能降解的污泥中有机物在沉淀区 停留时间为10-80天,进一步降解,使沉淀污泥中有机物含量降到最 低;再将其返回至曝气生化池作进一步处理至达标排放，泥膜法去除 有机物占总量的35-45%，得到四级净化混合液;
(8)、多功能电解：设置多功能电解槽作为后备处理工序,当泥 膜法处理的尾水COD<500mg/L对COD有更低要求时,再采用电解槽 作进一步处理，利用电化学原理在阳极的強氧化作用降解有机污染物, 同时重金属离子在阴极还原沉积在阴极上得以去除;污水在电解槽内 停留时间为50-70分钟，实现污泥的完全处理。
2.根据权利要求1所述的污水污泥一体化处理方法，其特征在 于涉及的滚筒筛长度为3-5m、直径为1.5-2.0m、转速为3-10r/min 和安装倾角1-5度,转速和倾角可调,转速越快物料向前运动速度越 快,在滚筒筛内停留时间越短;滚筒筛的筛孔是1mm、2mm或3mm单 孔径,或从进料端至出料端分别按1mm、2mm和3mm依次排列,其所 占滚筒筛横向长度比例各占1/3;在滚筒筛的末端筒壁上设置卸料口 连续卸料,或设挡板随时打开间歇卸料，使尺寸>1mm的杂质去除率达 80%以上;在滚筒筛的筛筒上方设穿孔管接通污水,以冲洗筛孔以保 持畅通。
说明书
一种污水污泥一体化处理方法
技术领域：
本发明属于废水污泥处理技术领域，涉及一种城市排污水中沉淀 污泥的综合处理与利用工艺技术，特别是一种污水污泥一体化处理方 法。
背景技术：
目前，国内外对汚水厂产出的污泥一般釆用干化、填埋、厌氧消 化、好氧发酵(堆肥)、焚烧、石灰处理和调质改性深度脱水等方法处 理,有的建有专门堆场加以存放等。囯家发改委发布的<<城镇污水厂 污泥处理处置及污染防治技术政策>>中规定不宜釆用优质一次能源 作主要热源来干化污泥，因此有的利用热电厂烟气余热，有的利用燃 煤热风炉或流化床锅炉余热加热;有的用水泥窑干化并将其无机成分 作为水泥原料或有的釆用水热干化等方法处理。不论采用哪种方式都 直接间接用热,据报导1吨污泥从含水80%降至30%需要0.65吨蒸汽, 按145元/t蒸汽价格计算,仅蒸汽一项就要94元;有的加入生石灰 与其中水分反应发热使水分蒸发,又杀灭了病源菌,还可使重金属 盐类形成氢氧化物沉淀。污泥含水降至30-60%后,可用作燃料建材 垃圾填埋场覆盖土或作园林绿化基质土等;干化方式不同单位(一吨) 投资差异较大,低的十几万元,有的达百万元,多数是几十万元，处 置费一般90-155元/t(指含水80%的湿污泥,釆用余热干化的较低, 用生石灰方式较高)。
据统计，目前已知有二十多家采用堆肥处置污泥,从技术角度是 成塾的,好氧发酵后其中有机质可转化成作物的营养成分,尤其N、 P、K得到充分利用。该方式难以下结论的是其中重金属和有毒元素 的影响如何?这恐怕是影响堆肥方式推广的制约因素。所制得的有 机肥、复混肥和基质土用于园林绿化,花卉或人造林施肥,不进入食 物链;当施于粮菜果时在整个食物链中的行踪和走向需要很长时间的 覌察测试和数据积累才能探索到其规律性,施于农田后在土壤中的迁 移走向也需要探讨,在土壤中会不会集累,被雨水淋滤流失进入水 体有多少,污染程度如何等。堆肥的投资不大,但堆肥成为囯家产业 政策的主导方向有待观察。
现有的厌氧消化技术也是污泥稳定化处理手段之一,可获得沼 气加以利用，有的污水厂建有污泥消化系统,用泵将浓缩池的浓缩 污泥提升进入热交换器加热后进厌氧消化池进行厌氧消化,产生的 沼气经脱硫脱水后用作沼气锅炉燃料，消化污泥经脱水后再外运处 置，另外是含砂量较高,许多地方采用合流制,污水厂泥砂沉积严重, 泥砂等无机成分占较大比例,且不会转化成沼气。焚烧技术也是目前 污泥处置最彻底的方法之一,可使全部有机物氧化,杀死病原菌, 最大限度地使污坭减量化,有的把污泥与垃圾混合焚烧发电,有的 建专门焚烧炉进行焚烧，焚烧灰用作改良土壤、筑路、制砖瓦陶瓷或 混凝土填料等。但焚烧前要把污泥干化至含水50%以下，耗能大;另 外，在烧过程中污泥中所含的N、P、K以及各种微量元素的氧化物和 二恶英等有毒有害物质都会释放出来,对它们的后端处理也会加大 投资和运行费用。另外，对污泥的处理处置还有水热法或经调质压榨 深度脱水,还有的采用蚯蚓处置等;总之，现有的污水污泥处理工艺 相对复杂，耗能大，资源浪费，环境影响较大，成本高，二次污染多， 综合经济效益差。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一套城镇 排污水中污泥综合处置和利用的工艺技术，采用一体化新工艺对污水 污泥进行处理并综合利用，一体化工艺是把污水污泥处理作为一工艺 链条上既紧密相连又各有侧重的两个环节,使污水处理成为一个完 整的产业。
为了实现上述目的，本发明包括混合液配制、毛发纤维分离、泥 砂分离、铁碳微电解加臭氧处理、超声波处理、二次厌氧消化、好氧 生化处理和多功能电解处理八个工艺步骤：
(1)、混合液配制：先将经过现有技术一次厌氧消化处理后的污 泥或污水液渣配成重量百分比浓度为1.7-2.3%的泥水混合液;
(2)、毛发纤维分离：将泥水混合液中的毛发、线绳、纤维素、 半纤维素、塑料碎屑、植物秸杆、种子糠皮、纸和锡泊纸颗粒较大的 纤维杂质用市售的滚筒筛加以分离,或采用振动式固液分离机加以分 离;得分离混合液;
(3)、泥砂分离：将分离混合液中的颗粒较粗和密度较大的泥砂 采用常规的水力旋流器离心沉降进行分离去除，使分离混合液控制压 力从旋流器园筒段上部的进料口送入,在旋流器內形成旋转运动，利 用轻重相的密度或粗细颗粒粒度差异所受的离心力和流体曳力的大 小不同，轻相或细泥级通过旋流器溢流管排出,重相或粗粒级由底部 排出，分离出60-80%的无机颗粒，得二次分离混合液;
(4)、铁碳微电解加臭氧处理：选用常规的铁碳微电解处理设备 用过滤柱或滚筒反应器进行铁碳微电解处理，同时向反应器內按 100-200g/m3通入臭氧，常温反应45-90分钟,使有机物去除率占总 量的15-20%,提高混合液的可生化性，得初级净化混合液;
(5)、超声波处理：采用超声波对初级净化混合液进行处理，利 用超声波在液体中的空化效应产生的冲击波和局部瞬间髙温的物理 作用,打碎坚韧的细胞壁,使细胞內物质释放出来进入液相以便被 生化降解去除，把污泥中占主要成分的微生物残核细胞壁击破打碎, 为后续的厌氧和好氧生化处理打基础,得二级净化混合液;
(6)、二次厌氧消化：釆用50-55℃高温厌氧消化进一步去除二 级净化混合液中的有机物质，利用厌氧菌和兼氧菌在隔绝空气条件下, 把二级净化混合液中的有机物转化成甲烷(CH4),CO2和H2O,甲烷用作 燃料加热二级净化混合液;二次厌氧消化20-30天,二次厌氧消化去 除污泥或混合液中有机物总量的30-40%，得三级净化混合液;
(7)、好氧生化处理：好氧生化处理分为预处理和泥膜法处理两 步,预处理釆用常规的曝气生化池,池底设微孔曝气器,用鼓风机 鼓气曝气供氧,并用水下搅拌器搅拌,使三级净化混合液中气液固 三相随时混合均匀,预处理去除部分有机物并分担一部分降解负荷， 提高混合液中溶解氧(DO)量,为后边的泥膜法处理打下基础，预处理 去除有机物占总量的8-10%;然后泥膜法处理，泥膜法为活性污泥法 和生物膜法相结合的生物化学处理方法,利用污水污泥处理降解和泥 水分离于一体的特点,在生化区未能降解的污泥中有机物在沉淀区 停留时间为10-80天,进一步降解,使沉淀污泥中有机物含量降到最 低;再将其返回至曝气生化池作进一步处理至达标排放，泥膜法去除 有机物占总量的35-45%，得到四级净化混合液;
(8)、多功能电解：设置多功能电解槽作为后备处理工序,当泥 膜法处理的尾水COD<500mg/L对COD有更低要求时,再采用电解槽 作进一步处理，利用电化学原理在阳极的強氧化作用降解有机污染物, 同时重金属离子在阴极还原沉积在阴极上得以去除;污水在电解槽内 停留时间为50-70分钟，实现污泥的完全处理。
本发明涉及的滚筒筛长度为3-5m、直径为1.5-2.0m、转速为 3-10r/min和安装倾角1-5度,转速和倾角可调,二者旣独立又相互 联系,转速越快物料向前运动速度越快,在滚筒筛内停留时间越短, 生产率就高;反之亦然，倾角越大与转速越快可获得同样效果,固定 一项调整另一项,在满足分离要求的前提下,提高处理效率以降低 生产成本，滚筒筛的筛孔是1mm、2mm或3mm单孔径,或从进料端至 出料端分别按1mm、2mm和3mm依次排列,其所占滚筒筛横向长度比 例各占1/3,或某个孔径占比例大一点或小一点,根据对汚泥做筛分 小试,得出物料的粒径分布比例数据加以分配,粗的多小孔径占比 例少一点;在滚筒筛的末端筒壁上设置卸料口,采用敞开的连续卸料, 或设挡板随时打开间歇卸料，使尺寸>1mm的杂质去除率达80%以上; 在滚筒筛的筛筒上方设穿孔管接通污水,以冲洗筛孔以保持畅通。
本发明实现资源综合利用，通过一体化处理把85-90%的有机成 分去除,随尾水返回污水厂生化池的仅7-10%,最后产出的无机残渣 仅含有机成分2-5%,实現污泥的无害化、减量化、稳定化和资源化; 其处理工艺简单，设备安全可靠，生产环境友好，节省能源，处理效 率高，经济效益好。
