申请日2011.08.01
公开(公告)日2012.07.11
IPC分类号C02F11/04
摘要
本发明涉及污泥处理领域，尤涉及一种用于污水处理厂处理低有机质剩余污泥的剩余污泥处理方法，包括以下步骤：超声波预处理剩余污泥;将预处理后的剩余污泥与餐厨垃圾混合;将剩余污泥与餐厨垃圾的混合物进行两相厌氧工艺处理。本发明剩余污泥的处理方法先用超声波预处理低有机质的剩余污泥，破解微生物细胞壁膜，提高污泥中的溶解COD质量浓度;经过预处理后的剩余污泥与餐厨垃圾按照一定的比例混合，充分利用了餐厨垃圾有机质含量高、营养丰富的特点，提高了污泥中的有机物含量和碳氮比，从而改善污泥的可生化性，操作简单，管理方便，适用于大中小型污水处理厂的污泥处理;同时也对餐厨垃圾的处理处置实现了资源化利用。
权利要求书
1.一种剩余污泥的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
超声波预处理剩余污泥;
将预处理后的剩余污泥与餐厨垃圾混合;
将剩余污泥与餐厨垃圾的混合物进行两相厌氧工艺处理。
2.根据权利要求1所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：剩余污泥与餐厨垃圾中有机物的质量比为(1-3)：1。
3.根据权利要求2所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：剩余污泥与餐厨垃圾中有机物的质量比为1.5：1。
4.根据权利要求1所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述剩余污泥的VS/TS 为55-61%，有机物浓度为15-20g/L。
5.根据权利要求1所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述超声波处理装置的频率为40kHz，声能密度为0.25w/mL，超声时间为30-45min。
6.根据权利要求1所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：餐厨垃圾经预处理后再与剩余污泥混合，其中，餐厨垃圾的预处理包括：分选取出颗粒较大的无机物和难降解的有机物，过滤浮油后进行粉碎，加水调节餐厨垃圾的有机浓度。
7.根据权利要求6所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述餐厨垃圾的预处理过程中，采用加热的方法过滤浮油，并将餐厨垃圾粉碎至粒径为1mm以下。
8.根据权利要求6所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述餐厨垃圾预处理后的VS/TS为80-99.5%，有机物浓度为70-85g/L。
9.根据权利要求1-8任一所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述剩余污泥与餐厨垃圾的混合物进行两相厌氧工艺处理时，两相反应器内均设有搅拌装置。
10.根据权利要求9所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述两相反应器内均设有加热装置、保温装置和沼气收集装置。
11.根据权利要求10所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述两相反应器内的温度为33-37℃。
12.根据权利要求11所述的剩余污泥的处理方法，其特征在于：所述两相反应器内的温度为35℃。
说明书
一种剩余污泥的处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，尤涉及一种用于污水处理厂处理低有机质剩余污泥的剩余污泥处理方法。
背景技术
自20世纪90年代以来，我们城市污水处理事业迅速发展。随着污水处理率的提高，污水厂污泥的产生量也不断增加。污泥产生的环境污染问题日益突出，如何科学、经济的处理处置污泥，作为一个亟待解决的环境问题，越来越受到人们的关注。
以广东省为例，截止2010年9月底，全省污泥日产量达8000吨(含水率80%)，88%的污泥经机械脱水到含水率80%左右，然后外运，以填埋、堆放方式作最终处置，普遍未经无害化和稳定化处理，资源化的程度则更低。但目前我国污水处理厂污泥填埋的问题突出：一是消耗大量土地资源，不少城市很难找到新的填埋场;二是由于污泥含水率较高产，生大量渗沥液和填埋气体，增加了二次污染的风险，并存在安全隐患。随着污泥环境问题的日益严峻和我国相关政策法规的完善，现有污泥处理处置方式必将被淘汰。污泥厌氧消化，作为节能减排、环境友好的方法，在未来必将会被大力推广和应用。
然而随着城镇居民生活水平的大幅度提高，日平均用水量逐渐增加，再加上城市污水管网建设不完善等问题，从居民户排出污水的COD质量浓度逐有渐降低的趋势，造成污水厂的进水COD浓度偏低甚至超低，这种现象在我国南方地区尤为普遍。既影响了污水厂的正常运行，又使得生化处理过程中产生的剩余污泥有机物含量很低，同时很多污水厂(已建和新建)没有初沉池，而剩余污泥中的碳氮比又很低(4-5:1)，有机物含量低，所以该种污泥的泥质远达不到厌氧消化的最佳范围(C/N=10-20:1);而且污泥的主要组分是大量微生物，厌氧发酵所需的有机基质包含在微生物的细胞膜内，而细胞壁膜的刚性结构阻碍和屏蔽了胞内易降解物质的水解，影响了污泥的可生物降解性。上述原因阻碍了污泥厌氧发酵在低有机质剩余污泥上的应用。
发明内容
本发明提供了一种剩余污泥处理方法，能提高剩余污泥中的有机物含量，从而改善污泥的可生物降解性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种剩余污泥的处理方法，包括以下步骤：超声波预处理剩余污泥;将预处理后的剩余污泥与餐厨垃圾混合;将剩余污泥与餐厨垃圾的混合物进行两相厌氧工艺处理。
通过超声波预处理低有机质剩余污泥和餐厨垃圾的混合发酵措施，提高混合污泥中的有机物含量，大大改善污泥的可生物降解性，有针对性地解决了低有机质剩余污泥厌氧发酵的瓶颈，提高了整个系统的运行稳定性和处理效率。
本发明技术方案对污泥泥质的改善和有机物含量的提高，有利于充分发挥两相厌氧消化工艺的优势，实现两相分工、菌种分离。产酸相中混合污泥的水解酸化效果大大提高，出泥中的总有机挥发酸可以达到2000-4000mgC2H402/L，是该低有机质剩余污泥单独水解产酸反应中总有机挥发酸浓度的3-8倍，且反应器内的pH可以稳定在4.75-5.50之间，没有明显的酸积累，对后续产甲烷反应也没有任何影响;产甲烷反应器内厌氧污泥的活性很高，最大比产甲烷速率可以稳定维持在0.40LCH4/g VSS·d以上，出泥中的总挥发性有机酸小于150mg C2H402/L。
此外，本发明剩余污泥处理方法中，两相厌氧消化工艺对有机物的去除率可以稳定在40%以上，对溶解COD的去除率可以稳定在80%以上，出泥中的有机物和溶解性COD含量低，平均在12-13g/L和1000-2000mg/L之间，便于后续处理。且系统分解单位有机物的产气率高，可稳定达到0.8L/gVSS以上，沼气产量稳定，有利于后续沼气发电设备的正常运转，在污泥减量化的同时实现其资源化利用，降低运行成本。
可选地，剩余污泥与餐厨垃圾按照其中有机物的质量比(1-3)：1混合，相应的体积比为(4-17)：1。其中，剩余污泥与餐厨垃圾混合的最佳混合比例为有机物质量比为1.5：1。
可选地，所述剩余污泥的有机物含量为55-61%，有机物质量浓度为15-20g/L。此处低有机质剩余污泥为重力浓缩之后的二沉池污泥，其污泥有机物含量相对于总固体含量(即VS/TS)为58.19-60.68%，相应有机物质量浓度为15-20g/L。
可选地，所述超声波处理装置的频率为40kHz，声能密度为0.25w/mL，超声时间为30-45min。
作为进一步改进，餐厨垃圾经预处理后再与剩余污泥混合，其中，餐厨垃圾的预处理包括：分选取出颗粒较大的无机物和难降解的有机物，过滤浮油后进行粉碎，加水调节餐厨垃圾的有机浓度。餐厨垃圾可以是食品加工单位、饮食经营单位、企事业单位食堂和城市居民家庭等场所产生的易腐性垃圾和废弃食用油脂。其中，所述餐厨垃圾的预处理过程中，采用加热的方法过滤浮油，并将餐厨垃圾粉碎至粒径为1mm以下，所述餐厨垃圾经过预处理后的有机物含量相对于总固体含量(即VS/TS)为80-99.5%，有机物质量浓度为70-85g/L。
在本改善低有机质剩余污泥厌氧发酵产沼气的剩余污泥处理方法中，两相厌氧工艺为间歇进泥、间歇排泥，混合污泥在进入产酸反应器之前，首先在调节池中根据污泥和餐厨垃圾的有机浓度以及设定的体积比调节混合污泥的有机浓度，此处的调节池起到混合和临时储存的作用，没有特定的工作条件要求。其中，产酸反应器池体为方形或圆柱形容器，可为钢制或者混凝土材质;产甲烷反应器形状可为多种，但卵形的反应器较为理想化，对反应的速率起促进作用。另外，可以达到同样厌氧发酵效果的反应器也是可取的。
作为进一步改进，所述剩余污泥与餐厨垃圾的混合物进行两相厌氧工艺处理时，两相反应器内均设有搅拌装置。搅拌一方面可以保证整个反应器内物料混合的均匀程度，另一方面也促使反应过程中产生的沼气不断上升，进入收集管路。
作为进一步改进，所述两相反应器内均设有加热装置、保温装置和沼气收集装置。温度对微生物的影响较大，对生物的酶促反应起着重要的作用。保温装置的设置能使温度恒定在某一个温度或范围;沼气收集装置便于收集沼气进行发电，燃烧余热回用加热污泥。
其中，厌氧中温消化的温度范围一般在30-38℃，本技术方案中，两相反应器内的温度控制在33-37℃之间。
优选地，所述两相反应器内的温度为35℃。此处，35℃为微生物反应的最适温度，有利于产酸发酵反应的进行。中温消化不管控制在哪个温度，温度必须恒定，上下波动不可超过1℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明剩余污泥的处理方法先用超声波预处理低有机质的剩余污泥，破解微生物细胞壁膜，提高污泥中的溶解COD质量浓度;经过预处理后的剩余污泥与餐厨垃圾按照一定的比例混合，充分利用了餐厨垃圾有机质含量高、营养丰富的特点，提高了污泥中的有机物含量和碳氮比，从而改善污泥的可生化性。
本发明方法操作简单，管理方便，而且两相厌氧消化反应器的启动时间短，不仅适用于大型污水处理厂的污泥处理，也适用于中小型污水处理厂;同时也对餐厨垃圾的处理处置实现了资源化利用。
