申请日2003.08.05
公开(公告)日2005.09.14
IPC分类号C02F11/02; C02F3/12
摘要
本发明公开了一种处理来自至少一个污水生物处理装置所产生的剩余污泥的方法，其中所述方法包括至少一个溶解步骤(4)和至少一个污泥消化步骤(5)。所述方法包括至少一个溶解污泥的液/固分离步骤(6)，在此之后，在液相部分被传送到所述污泥生物处理的上游侧之前，至少部分液相部分执行消化步骤(5)，其中所述溶解污泥的固相部分返回到所述溶解步骤(4)。
権利要求書
1、一种剩余污泥处理方法，所述剩余污泥来自至少一个能够产 生剩余污泥的污水生物净化处理装置，该方法包括至少一个溶解所述污 泥的溶解步骤和至少一个消化所述污泥的消化步骤，其特征在于，该方 法包括至少一个分离溶解污泥的液/固分离步骤，此后，至少部分液相 部分进行消化步骤，然后再回流到所述污水生物处理的上游侧，同时溶 解污泥的固相部分返回到所述污泥的溶解步骤。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法包括一个所述 固相部分的中间补充溶解步骤，在所述补充溶解步骤的上游侧所述污泥 被送到所述溶解步骤，该溶解步骤所使用的溶解方法与所述污泥的溶解 步骤所使用的方法不同。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于该方法包括一个 在所述污泥的溶解步骤的上游侧的所述污泥浓缩步骤或脱水步骤。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于所述浓缩步骤的溢流 部分被送到所述污水生物处理的上游侧。
5、如权利要求3或4所述的方法，其特征在于所述浓缩步骤是 通过添加聚合物实现的。
6、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于所述的 溶解步骤包括以下步骤的至少一个：
氧化热水解;
非氧化热水解;
化学分水解;
酶分水解;
生物分水解;
超声处理;
粉碎;
电水解。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于所述热水解步骤在50 ℃至180℃之间的温度和在2至40巴之间的压力。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于所述热水解步骤的温 度约为175℃，压力约15巴。
9、如权利要求7或8所述的方法，其特征在于所述热水解步骤 的时间在10分钟至180分钟之间。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述热水解步骤的时 间约30分钟。
11、如权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于所述氧 化热水解步骤使用至少一种下列的氧化剂：空气、氧气、富氧空气、过 氧化氢、臭氧。
12、如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于所述的 消化步骤是厌氧型消化。
13、如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于所述的 消化步骤是需氧型消化。
14、如权利要求12或13所述的方法，其特征在于所述的消化步 骤是嗜温型消化。
15、如权利要求12或13所述的方法，其特征在于所述的消化步 骤是嗜热型消化。
16、如权利要求12至15任一项所述的方法，其特征在于所述的 消化步骤有利地采用游离培养物和/或固定培养物进行。
17、如权利要求12至16任一项所述的方法，其特征在于所述的 消化步骤进行1至20天。
18、如权利要求17所述的方法，其特征在于所述的消化步骤进行 1至5天。
19、如权利要求1至18任一项所述的方法，其特征在于所述液/ 固分离步骤采用离心、过滤、脱水、沉降方法进行。
20、如权利要求1至19任一项所述的方法，其特征在于所述液/ 固分离步骤添加絮凝剂。
21、如权利要求1至19任一项所述的方法，其特征在于所述生物 处理步骤采用与分离膜技术相关的生物方法。
22、实施权利要求1至21任一项方法的装置，包括污水生物净化 单元(1)，其特征在于其包括：
至少一个所述污泥的溶解单元(4);
设于所述溶解单元(4)下流侧的至少一个液/固分离单元(6);
至少一个消化器(5);
将所述液/固分离单元排出的液相部分(61)传送到所述消化器(5) 的设备;
将所述液/固分离单元排出的固相部分(621)传送到所述污泥的 溶解单元(4)的设备;
将所述消化后的液相部分(51)传送到所述污水生物处理单元的 设备。
23、如权利要求22所述的装置，其特征在于所述液/固分离单元 (6)包括至少一个下述设备：
压滤器;
离心分离器;
脱水板或脱水螺旋;
膜;
沉降池。
24、如权利要求22或23所述的装置，其特征在于所述溶解单元 (4)包括至少一个氧化热水解单元或非氧化热水解单元。
25、如权利要求22至24任一项所述的装置，其特征在于所述溶 解单元(4)包括一个搅拌反应器。
26、如权利要求22至24任一项所述的装置，其特征在于所述溶 解单元(4)包括一个非搅拌反应器。
27、如权利要求22至26任一项所述的装置，其特征在于所述消 化器(5)是固定培养物和/或游离培养物型的。
28、如权利要求22至27任一项所述的装置，其特征在于所述消 化器(5)是带有规则内衬式的消化器。
29、如权利要求22至27任一项所述的装置，其特征在于所述消 化器(5)是带有松散内衬式的消化器。
30、如权利要求29所述的装置，其特征在于所述的消化器(5)是 带有很多小球的UASB式消化器。
31、如权利要求22至30任一项所述的装置，其特征在于该装置 包括至少一个污泥浓缩器(7)，所述浓缩器设置在所述溶解单元的上游 侧。
32、如权利要求31所述的装置，该装置包括将所述浓缩器(7)的 溢流物(72)传送到所述污水生物净化单元(1)的设备。
33、如权利要求22至32任一项所述的装置，其特征在于该装置 包括一个在所述污泥溶解单元的上游侧的用于溶解所述固相部分的中 间单元，该中间单元包括一个与溶解所述污泥不同的溶解设备。
34、如权利要求22至33任一项所述的装置，其特征在于其包括 膜分离设备(2′)。
35、如权利要求22至34任一项所述的装置，其特征在于其包括 用于臭氧化返回所述生物处理单元的液相部分的设备。
说明书
一种处理来自生物处理装置的 污泥的方法及其装置
本发明属于污水生物净化处理领域，比如特别涉及但不专指城镇或
工业废水。更精确地说，本发明涉及在生物处理这些污水期间产生的污
泥的处理。
这种生物处理方法使污水与能够降解污水中的污染物的微生物接
触从而实现废水净化。使用这种处理方法，微生物数量逐渐增多，需要
排放剩余的微生物。以下称这一剩余的微生物为“剩余污泥”。
这种生物处理方法所存在的一个重要问题是剩余污泥量在不断地
增加。
目前有各种技术方案用于降低剩余污泥量。
这些技术方案包括焚烧，干燥，湿式氧化(OVH)，能够获得用于农
业产品的化学和生物处理，消化，消化换句话说实质上是甲烷化作用
(methanisation)(或厌氧消化)、嗜热好氧稳定或使用真菌处理。
甲烷化作用和嗜热好氧消化是通过降解剩余污泥中的一些挥发性
物质(MV)从而降低剩余污泥的体积。这种降解可以将最初的污泥量降低
50%。这些方法除了降低挥发性物质以外，还能够使剩余污泥消化和更
卫生。
现有技术中，通过增加预处理步骤来提高污泥的消化效率。
因此，对厌氧消化或超声处理的上游侧的所述污泥，进行一预处理
步骤，例如机械粉碎。
这些预处理步骤在降低污泥中挥发性物质的同时，还降低消化器中
污泥的停留时间。然而，这种预处理最好也只能去除污泥中60%的挥发
性物质，因此，在污泥消化后还必须要去除剩余污泥。而且，这需要使
用较昂贵的设备。
还有一种基于臭氧反应的技术方案。例如，欧洲专利申请EP A
0645347公开的方法是使臭氧与生物池中再循环的混合液进行反应，从
而降低剩余污泥的产生。这种技术的主要缺点是臭氧是一种强氧化剂而
且使用成本高，因此难以使用。
本发明的主要目的是提供一种处理由污水生物处理所产生的剩余
污泥的方法，从而在需要的时候能够大大地降低剩余污泥的产生。
本发明的发明目的是通过一种处理来自至少一个污水生物处理装
置所产生的剩余污泥的方法来实现的，这种处理方法包括至少一个溶解
所述污泥的步骤和至少一个消化所述污泥的步骤，其特征在于，该方法
包括至少一个分离溶解污泥的液/固分离步骤，此后，至少部分液相部
分进行消化处理，然后再回流到所述污水生物处理的上游侧，同时溶解
污泥的固相部分返回到所述污泥的溶解步骤。
采用本发明的处理方法，可大大地降低消化时间。如果液相与固相
混合在一起消化，大约需要15至20天，与此相比，本发明的液相部分
消化仅需要约一天。为水解污泥中的干性物质液固相混合在一起的消化
时间需要这么长。
此外，仅仅消化液相就意味着消化所需的设备较小，原因在于可溶
性COD反应所需的停留时间短于粒子COD降解所需的停留时间。
此外，与必须处理含有高含量干物质的大体积消化器相比，该消化
器处理含有相对少量干物质的液相，其容积可以相对较小，，从而可以
简化设备并降低操作成本。
本说明书中需要注意，术语“消化”指本领域技术人员公知的利用
微生物降解污泥的任何方法。特别地，该术语包括：
厌氧消化，也称作甲烷化作用，它将污泥中的有机物分子降解成二
氧化碳、甲烷和氨气;厌氧消化可以是嗜温消化，换句话说就是消化温
度在30℃至37℃之间的某一温度下进行，或嗜热消化，换句话说就是
进行消化的温度较高;
嗜热好氧稳定化，在45℃至70℃之间的某一温度下进行，优选在
50℃至65℃之间进行，其包括向搅拌池中注入空气进行生物氧化。
依据一个优选的技术方案，该方法包括一个溶解所述固相部分的
中间补充溶解步骤，在这一步骤的上游侧，所述污泥被送到所述溶解步
骤。为了通过使用补充溶解步骤提高溶解效果，这一补充溶解步骤所用
的溶解方法最好与所述污泥的主溶解步骤所使用的溶解方法不同。因
此，如果所述污泥的溶解步骤使用热水解溶解方法，所述固相部分的中
间溶解步骤则使用机械溶解方法(如超声或粉碎)或化学溶解方法(如臭
氧或酸)。
这样，该方法能够进一步降低或者甚至完全去除污泥的产生。
根据一个优选的技术方案，该方法包括在所述污泥的所述主溶解步
骤的上游侧进行一个所述污泥的浓缩步骤，或者一个脱水步骤。
这种情况下，所述浓缩步骤的溢流物优选被送到所述污水生物处理
的上游侧。
采用这种方式浓缩污泥可以优化溶解步骤。
优选地，在所述的浓缩步骤通过添加聚合物来完成。
使用聚合物可以提高污泥的浓缩性能。
浓缩步骤可以被污泥的脱水步骤所取代，特别是在计划的溶解
步骤采用热水解方法时，这种取代成为可能。
依据一个优选的技术方案，所述的溶解步骤包括至少一个下述步
骤：
氧化或非氧化热水解(热水解就是颗粒状有机材料在热作用下溶
解，这一热水解可以在有氧化剂或无氧化剂存在的情况下进行);
化学水解(用酸，碱，臭氧或过氧化氢);
生物水解;
酶水解;
超声处理;
粉碎;
电热水解(electroporation)。
注意，可以将这几个技术方案组合起来从而更好地减少剩余污泥。
依据一个优选的技术方案，所述热水解步骤在50℃至180℃之间的
某一温度进行，压力在2至40巴之间。
优选地，所述热水解步骤在约175℃进行，压力约15巴。
还要注意，本发明推荐的热水解温度和压力条件明显低于湿式氧化
反应(OVH)通常所用的条件，湿式氧化降解有机材料通常使用的温度
在180℃-300℃之间，压力高达120巴。本发明推荐的这些条件能够使
微生物减活化从而打破细胞膜并且溶解释放的细胞液，但是惊奇的是不
会形成大量的难溶矿渣(氧化物，碳酸盐，硫酸盐等)，这些难溶矿渣
在消化步骤难以去除，而且还妨碍这一步骤的功能，从而限制了降低排
放污泥量的可能性。
优选地，所述的热水解步骤进行10至180分钟。所述热水解步骤
最好进行约30分钟。
然而，以上推荐的热水解步骤的处理时间可以变化，尤其取决于待
处理污水的水质。
优选地，所述的氧化热水解步骤至少使用下述一种氧化剂：
空气;
氧气;
富氧空气;
过氧化氢;
臭氧。
依据第一实施方案，所述消化步骤是厌氧型消化。
依据第二实施方案，所述消化步骤是需氧型消化。
依据任一实施方案，所述消化步骤是嗜温型消化。
依据一选择性的实施方案，所述消化步骤是嗜热型消化。
另一种情况，使用游离的培养物和/或固定培养物可有利地进行所
述消化步骤。
优选地，所述消化步骤进行1至20天。所述消化步骤最好进行1
至5天。
采用本发明的处理方法，消化步骤需要的时间可以大大地缩短成几
天或仅一天，而不象直接消化溶解的污泥所需的时间约为20天。
依据一优选技术方案，所述的液/固分离步骤采用离心分离和/或过
滤和/或脱水和/或沉淀方法。
这样，采用以上技术方案尤其是沉淀处理所得的处理结果好于采用
其它技术方案的处理结果。
优选地，在所述的液/固分离步骤添加絮凝剂。
还要注意，依据本发明的一个变化，生物处理与分离膜技术相关。
添加絮凝剂有助于提高离心分离的效率。
本发明还涉及一种实施以上所述的方法的装置，其包括一个废水生
物净化单元，其特征在于该装置包括：
至少一个溶解所述污泥的溶解单元;
至少一个位于所述溶解单元下流侧的液/固分离单元;
至少一个消化器;
将所述液/固分离单元排出的液相部分传送到所述消化器的设备;
将所述液/固分离单元排出的固相部分传送到溶解所述污泥的溶解
单元的设备;
将所述消化后的液相部分传送到所述废水生物处理单元的设备。
依据一个优选方案，所述的液/固分离单元包括至少一个下列设备：
压滤器
离心分离器
脱水板或脱水螺旋;
膜;
沉降池。
优选地，所述溶解单元包括至少一个热水解单元。
注意，这一氧化热水解单元可以被其它溶解技术所取代或与其它溶
解技术相结合，比如，非氧化热水解，化学水解，生物水解，酶水解，
超声处理或粉碎。
依据第一实施方案，所述溶解单元包括一个搅拌反应器。
依据第二实施方案，所述溶解单元包括一个非搅拌反应器。
在另一实施方案中，所述消化器是固定培养物和/或游离培养物型
的。
因此，可以理解，消化器可以是一种或另一种，也可以是组合式的。
依据第一变化，所述消化器是带有规则内衬式的消化器。
依据另一变化，所述消化器是带有松散内衬式的消化器。
优选地，所述消化器是带有很多小球的上流厌氧污泥床(UASB)式
消化器。
依据一个优选的方案，该装置包括至少一个设置在所述溶解单元的
上游侧用于浓缩所述污泥的浓缩器。
在这种情况下，该装置包括有将所述浓缩器的溢流物传送到所述污
水生物净化单元上的设备。
优选地，该装置包括有一个设置在溶解所述污泥的所述溶解单元的
上游侧的用于溶解所述固相部分的中间单元，该中间单元包括一个与溶
解所述污泥的溶解设备有所不同的溶解设备。
在阅读本发明中使用一种方法的一装置的两个实施例的下述说明，
以及利用这一装置的试验以及附图，本发明的其它特征和优点就会更清
楚。
