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        利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化方法

        發布時間:2020-4-10 9:10:13  中國污水處理工程網

          申請日2019.11.28

          公開(公告)日2020.02.21

          IPC分類號C02F11/04; C02F11/20; C02F11/00

          摘要

          本發明提供了一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法,屬于固體廢物剩余污泥資源化處理與處置領域。本發明以冷凍和游離亞硝酸聯合處理技術為主,最后進行厭氧消化生產甲烷,不僅促進剩余污泥胞外聚合物及細胞的破裂,提高有機物的釋放以及溶解性有機物的可生物降解性,從而在較短的時間周期內大幅度提高了剩余污泥厭氧消化過程中甲烷產量。與常規熱處理和堿處理相比,能耗更低,化學藥劑消耗更少,剩余污泥產甲烷效果更好,同時厭氧消化后泥渣脫水性能更佳。

          權利要求書

          1.一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法,其特征在于,包括以下步驟:

          (1)沉淀濃縮:將二沉池中排出的剩余污泥進行靜置沉淀濃縮;

          (2)預處理:將濃縮后的剩余污泥轉移至預處理反應器中,加入亞硝酸鈉并攪拌,調節剩余污泥為弱酸性,之后迅速冷凍處理;

          (3)調質:將預處理后的剩余污泥靜置融化并調節其pH為中性,氮氣吹脫;

          (4)厭氧消化:將調制后的剩余污泥轉移至厭氧發酵罐進行厭氧消化,收集甲烷。

          2.根據權利要求1所述的一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法,其特征在于,步驟(1)中所述的剩余污泥沉淀濃縮在濃縮沉淀池中進行,沉淀時間為1~3天,控制總固體含量在10~30克/升。

          3.根據權利要求1所述的一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法,其特征在于,步驟(2)中所述預處理反應器為敞口聚丙烯罐;所述亞硝酸鈉可從厭氧消化上清液進行反硝化處理獲得或從市場購買,添加濃度為100~600毫克/升;所述攪拌由聚乙烯折葉式渦輪攪拌器進行,攪拌速率在100~200轉/分鐘;所述調節剩余污泥為弱酸性是加入工業鹽酸廢液調節pH為6.0~6.5;所述冷凍處理在冷凍室或自然低溫環境中進行,冷凍溫度在-1~-10℃,冷凍時間在4~8小時。

          4.根據權利要求1所述的一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法,其特征在于,步驟(3)中所述靜置融化過程在加熱室或自然中溫環境中進行,融化溫度在25~45℃,融化時間在4~12小時;所述調節其pH為中性是加入工業堿在聚乙烯折葉式渦輪攪拌器100~150轉/分鐘下調節預處理污泥為7.0±0.2;所述氮氣吹脫是用99.5%以上純度對預處理后污泥吹脫3~5分鐘。

          5.根據權利要求1所述的一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法,其特征在于,步驟(4)中所述發酵罐為外鋼內襯聚乙烯材質,罐內溫度控制在25~55℃,攪拌強度設為100~150轉/分鐘,消化時間為10~20天。

          說明書

          一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法

          技術領域

          本發明涉及到固體廢物剩余污泥資源化處理與處置領域,具體指一種利用冷凍和游離亞硝酸聯合預處理強化剩余污泥厭氧消化的方法。

          背景技術

          過去幾十年,隨著我國城鎮化發展水平和人民物質生活水平的提升以及環保意識的增強,我國污水排放總量大幅度增加,新建設的污水處理設施也越來越多。據統計,我國85%以上的污水處理廠的主體工藝均為活性污泥法,剩余污泥作為該工藝的副產物大量產生,截止至2017年12月底,我國剩余污泥產量達到了4000萬噸。大量的剩余污泥處理處置已成為目前污水處理廠面臨的問題之一。

          剩余污泥中含有大量的有機質如蛋白質、多糖以及脂質等,可以利用特定方法進行回收或資源化利用,不恰當的處理處置必然會對生態環境帶來威脅。厭氧消化技術作為一個傳統的處理處置方式,可以實現剩余污泥的資源化、減量化,在污水處理廠的可持續發展過程中扮演著重要角色。然而,目前我國剩余污泥厭氧消化過程效率較低,主要原因之一剩余污泥半剛性結構的細胞壁以及胞外聚合物限制了胞內有機物的溶出。因此,研究者發展了一系列剩余污泥預處理技術,例如熱處理、堿處理、氧化處理以及生物酶處理等。通過預處理,污泥細胞壁破裂使得細胞內物質向液相的釋放,污泥的可生物降解性得以提高。然而,目前此類預處理能耗高、投資與處理費用高,或者藥劑投加量大、存在二次污染風險。

          因此,如何以經濟有效、低藥耗且無二次污染的處理方式提高剩余污泥胞外聚合物以及胞內有機物的釋放,從而為后續厭氧消化提供可生物利用的有機底物已成為目前亟需解決的問題。

          發明內容

          本發明的目的在于,克服上述現有技術的不足,提供一種剩余污泥資源化處理處置方法。該方法以冷凍和游離亞硝酸聯合處理技術為主,最后進行厭氧消化生產甲烷,以解決剩余污泥厭氧消化產甲烷效率低下的現狀。

          為了實現上述目的,本發明采用的技術方法包括以下步驟:

          (1)沉淀濃縮:將二沉池中排出的剩余污泥進行靜置沉淀濃縮;

          (2)預處理:將濃縮后的剩余污泥轉移至預處理反應器中,加入亞硝酸鈉并攪拌,調節剩余污泥為弱酸性,之后迅速冷凍處理;

          (3)調質:將預處理后的剩余污泥靜置融化并調節其pH為中性,氮氣吹脫;

          (4)厭氧消化:將調制后的剩余污泥轉移至厭氧發酵罐進行厭氧消化,收集甲烷。

          其中,步驟(1)中所述的剩余污泥沉淀濃縮在濃縮沉淀池中進行,沉淀時間為1~3天,控制總固體含量在10~30克/升;步驟(2)中所述預處理反應器為敞口聚丙烯罐;所述亞硝酸鈉可從厭氧消化上清液進行反硝化處理獲得或從市場購買,添加濃度為100~600毫克/升;所述攪拌由聚乙烯折葉式渦輪攪拌器進行,攪拌速率在100~200轉/分鐘;所述調節剩余污泥為弱酸性為加入工業鹽酸廢液調節pH為6.0±0.2;所述冷凍處理在冷凍室或自然低溫環境中進行,冷凍溫度在-1~-10℃,冷凍時間在4~8小時;步驟(3)中所述靜置融化過程在加熱室或自然中溫環境中進行,融化溫度在25~45℃,融化時間在4~12小時;所述調節其pH為中性是加入工業堿在聚乙烯折葉式渦輪攪拌器100~150轉/分鐘下調節預處理污泥為7.0±0.2;所述氮氣吹脫是用99.5%以上純度對預處理后污泥吹脫3~5分鐘;步驟(4)中所述發酵罐為外鋼內襯聚乙烯材質,罐內溫度控制在25~55℃,攪拌強度設為100~150轉/分鐘,消化時間為10~20天。

          本發明中濃縮沉淀的目的是降低剩余污泥的水分,采用的是靜置沉淀,這樣避免了機械脫水耗能問題同時簡易的獲得總固體含量為10~30克/升的剩余污泥。冷凍和游離亞硝酸處理的目的是促進剩余污泥胞外聚合物及細胞的破裂,提高有機物的釋放以及溶解性有機物的可生物降解性,為后續厭氧消化提供更加豐富且可利用的有機底物。厭氧消化的目的是生產甲烷。

          本發明的有益效果:

          (1)本發明實現了剩余污泥高效厭氧消化產甲烷處理。采用的是靜置沉淀,這樣避免了機械脫水耗能問題。冷凍和游離亞硝酸處理促進剩余污泥胞外聚合物及細胞的破裂,提高有機物的釋放以及溶解性有機物的可生物降解性,為后續厭氧消化提供更加豐富且可利用的有機底物,提高剩余污泥厭氧消化甲烷產量的同時縮短停留時間。

          (2)本發明可根據自然條件對處理方式進行調節,如在自然低溫環境下直接在室外對污泥進行冷凍;而亞硝酸鈉可通過厭氧消化液反硝化處理獲得;以工業廢酸或廢堿為調節劑進行污泥調質,實現了污泥和工業廢物的統一處理,達到了“以廢治廢”的效果。

          (3)本發明利用冷凍和游離亞硝酸處理,與常規熱處理和堿處理相比,能耗更低,化學藥劑消耗更少,剩余污泥產甲烷效果更好,同時厭氧消化后泥渣脫水性能更佳。(發明人劉旭冉;王冬波)

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