申请日2021.08.02
公开日期2021.11.26
IPC分类C02F11/02;C02F11/12;C02F11/00
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，包括污泥筛分浓缩、碱解处理、水解酸化、污泥有机质的回收利用工序，采用筛分处理，有助于提高过筛后污泥的均一性，提高污泥质量；采用对污泥依次进行碱解处理、水解酸化处理，促使污泥胞内物溶出，大幅提高污泥溶液中小分子溶解性有机物和挥发性脂肪酸含量，经活性吸附剂吸附后，能够作为缓释碳源用于污水处理，提高废水脱氮除磷效率，同时实现污泥的减量化和资源化利用。
权利要求
1.一种市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：污泥筛分浓缩：将含水率为97％～99％的市政污泥经筛分装置筛分处理，取筛下污泥，并将其引入浓缩装置，浓缩后的污泥含水率为93％～95％；
S2：污泥碱解：向步骤S1浓缩后的污泥中加入碱并持续搅拌，对污泥进行碱解处理；
S3：污泥水解酸化：将步骤S2碱解处理后的污泥与步骤S1浓缩后的污泥按照体积比(8～12):1混合，将混合后的污泥引入水解酸化装置进行水解酸化，获得富含有机质的水解上清液；
S4：污泥有机质的回收利用：将步骤S3的水解上清液泵入吸附罐，并向吸附罐中投加活性吸附剂，于一定条件下进行吸附，待吸附结束，筛分出富集有机质的活性吸附剂，经干燥后作为缓释碳源用于污水处理。
2.根据权利要求1所述市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，其特征在于，所述步骤S2向浓缩后的污泥中加入的碱为NaOH与CaO按照重量比(5～7):1的混合物；所述碱的添加量为干基污泥的120～290g/Kg。
3.根据权利要求1所述市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，其特征在于，所述步骤S2对污泥进行碱解处理的具体过程为：调节污泥的pH值为10～12，于40℃～50℃、100～150rpm/min条件下碱解处理2～4h。
4.根据权利要求1所述市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，其特征在于，所述步骤S3对污泥进行水解酸化的具体过程为：调整混合污泥的pH＝10～11，于60～100rpm/min的搅拌速度下，水解酸化1～2天。
5.根据权利要求1所述市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，其特征在于，所述步骤S4中活性吸附剂为含铁碳的磁性生物质颗粒物。
6.根据权利要求1所述市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，其特征在于，所述步骤S4活性吸附剂对水解上清液进行吸附的条件为：调整吸附罐内的压力为0.1～0.5MPa，搅拌速度为50～70rpm/min，吸附3～6h。
7.根据权利要求1所述市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，其特征在于，所述步骤S1筛分装置为转筒过滤筛或旋转带式筛，所述转筒过滤筛或旋转带式筛中筛网的孔径为0.2～0.6mm。
说明书
一种市政污泥有机质浓缩回收利用工艺
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种市政污泥有机质浓缩回收利用工艺。
背景技术
污泥是在污水处理过程中产生的半固态或固态的副产物，富集了污水中的各种污染物和营养物质。随着“水十条”等相关行业标准和政策的实施，污水厂提标改造的进度加快，污泥产量持续增加，而行业对污泥无害化、减量化、资源化的要求也越来越严格。目前生活污水中的氮、磷含量不断升高，导致污水处理工艺中的进水碳氮比下降，碳源不足，从而影响污水的生物脱氮除磷效果和出水水质。现有采用向污水中投加乙酸钠，乙醇等外部碳源的方式，虽然可以提高除磷脱氮效率，但是增加了污水处理厂的运行成本。一方面随着碳中和计划的实施，污水厂各处理环节面临节能减排要求，另一方面市政污泥中富集了各种营养物质不做回收处理造成污泥产量巨大，而且浪费污泥中大量可利用资源。因此，有必要开发一种针对市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，不仅能实现有机质的回收利用，同时达到污泥减量化的目的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，通过将污泥中的有机质转化为可生物利用的碳源，并通过吸附材料吸附后，作为缓释碳源用于污水处理，提高污水处理脱氮除磷效果，并且降低运行成本，实现污泥有机质的回收利用，达到污泥减量化和资源化利用的目的。
基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种市政污泥有机质浓缩回收利用工艺，包括如下步骤：
S1：污泥筛分浓缩：将含水率为97％～99％的市政污泥经筛分装置筛分处理，取筛下污泥，并将其引入浓缩装置，浓缩后的污泥含水率为93％～95％；
S2：污泥碱解：向步骤S1浓缩后的污泥中加碱并持续搅拌，对污泥进行碱解处理；
S3：污泥水解酸化：将步骤S2碱解处理后的污泥与步骤S1浓缩后的污泥按照体积比(8～12):1混合，将混合后的污泥引入水解酸化装置进行水解酸化，获得富含有机质的水解上清液；
S4：污泥有机质的回收利用：将步骤S3的水解上清液泵入吸附罐，并向吸附罐中投加活性吸附剂，于一定条件下进行吸附，待吸附结束，筛分出富集有机质的活性吸附剂，经干燥后作为缓释碳源用于污水处理。
本发明采用在污泥浓缩前进行筛分工序，能大幅减少污泥中较大颗粒的植物纤维、塑料和无机杂质，避免污泥后续处理的设备堵塞、磨损，延长污泥处理设备的检修周期；并且，筛后污泥具有良好的均一性，污泥质量高，有助于提高污泥后续处理的效率；另外，经筛分处理的筛上物中有机质含量达70％以上，可进行资源化利用或焚烧处理。
本发明进一步将浓缩后的污泥经碱解处理、水解酸化，破坏了污泥絮体结构与污泥中细胞壁结构，细胞内容物流出，提高了污泥溶液中溶解性有机物含量与挥发性脂肪酸的浓度，并利用活性吸附剂吸附污泥水解液中的挥发性脂肪酸与小分子溶解性有机物，成为富含有机物的缓释碳源材料，将其投放于生化池进行污水处理，活性吸附剂能够作为微生物附着载体，有利于富集微生物，并随着微生物繁殖过程缓慢释放微生物所需碳源，避免直接回流水解液造成碳含量瞬时增加的问题，从而提高对污水的脱氮除磷效率；相对于其它投加碳源的方式，本发明采用将污泥中的有机质进一步回收利用，能够降低50％～60％的运营和投资成本，还达到了污泥减量化目的。
进一步地，在上述工艺中，步骤S2向浓缩后的污泥中加入的碱为NaOH与CaO按照重量比(5～7):1的混合物；所述碱的添加量为干基污泥的120～290g/Kg。
进一步地，步骤S2对污泥进行碱解处理的具体过程为：调节污泥的pH值为10～12，于40℃～50℃、100～150rpm/min条件下碱解处理2～4h。
本发明通过严格控制碱解处理的污泥pH、搅拌速率、碱解处理的温度和时间，有效促进污泥中的微生物细胞破壁溶出和胞外聚合物溶解，促使污泥中的有机质溶出，便于后续的水解酸化处理。
进一步地，步骤S3对污泥进行水解酸化的具体过程为：调整混合污泥的pH＝10～11，于60～100rpm/min的搅拌速度下，水解酸化1～2天。
本发明采用将水解酸化过程中污泥的pH调整为碱性，在碱性条件下有效抑制产甲烷菌活性，促使污泥产生更多挥发性脂肪酸和溶解性COD，进一步提高污泥中有机质的溶出率，提高对污泥的回收利用效率。
本发明采用碱解处理与水解酸化相结合的方式，能够在低温、短时下大幅提高污泥溶液中小分子的溶解性以及有机物与挥发性脂肪酸的含量，提高污泥的利用效率；与现有采用对污泥进行单独加热处理或单独碱解处理的方式相比，本发明方法处理得到的污泥溶解性有机物和挥发性脂肪酸含量提高了3～5倍。
进一步地，步骤S4中活性吸附剂为含铁碳的磁性生物质颗粒物。
采用以含铁碳的磁性生物质颗粒物作为活性吸附剂，利用其孔隙多、比表面积大的特性，有助于其对溶液中的小分子溶解性有机质进行吸附；同时由于该活性吸附剂具有磁性，便于将吸附有机质的吸附剂从溶液中分离出来再利用。
进一步地，步骤S4活性吸附剂对水解上清液进行吸附的条件为：调整吸附罐内的压力为0.1～0.5MPa，搅拌速度为50～70rpm/min，吸附3～6h。
采用将吸附罐内保持负压状态，并进行持续搅拌，有助于活性吸附剂与上清液中的有机质进行充分接触并吸附，提高活性吸附剂对有机质的吸附效率。
进一步地，步骤S1筛分装置为转筒过滤筛或旋转带式筛，所述转筒过滤筛或旋转带式筛中筛网的孔径为0.2～0.6mm。
选用筛网孔径为0.2～0.6mm的旋转带式筛或转筒过滤筛，使得污泥筛分过程能够顺利进行，同时过筛后的污泥相对均一，有助于提高对污泥的后续处理效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用在对污泥进行浓缩及后续处理工序之前优先进行筛分处理，有效降低污泥中大颗粒杂质，使得过筛后污泥具有良好的均一性，污泥质量高，有助于提高后续工序对污泥的处理效率。
(2)本发明采用对污泥进行碱解处理后，并于碱性条件下进行水解酸化处理，能够大幅提高污泥溶液中小分子的溶解性有机物与挥发性脂肪酸的含量，显著提高污泥有机质的溶出率及其利用效率。
(3)本发明利用活性吸附剂将依次经碱解处理和水解酸化后溶出的污泥有机质进行吸附，将富集有机质的活性吸附剂作为缓释碳源用于污水处理，提高污泥碳源利用率，提高对污水的脱氮除磷效果。
综上所述，本发明采用将污泥经筛分、浓缩后，再依次经碱解处理、水解酸化，促使污泥胞内物溶出，并经活性吸附剂吸附形成富含有机物的缓释碳源材料，将其投放于生化池进行污水处理，提高对污水的脱氮除磷效果，并达到污泥的资源化再利用以及减量化目的。
