专利名称：一种生物污泥淤浆的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种生物污泥淤浆的处理方法。
背景技术：
城市污水处理厂普遍采用活性污泥处理工艺，微生物在处理污水的过程中，产生大量的剩余污泥，剩余污泥中含有大量的细菌、有机物和氮、磷等营养物质。随着我国社会经济的快速发展，因城市污水处理而产生的剩余污泥量也在不断增长。因此，污泥处置近年来已成为愈发重要的环境问题。目前，我国污水处理总量为258亿吨，污泥量占污水量的 0. 3-0. 5体积％，污泥含水率达97%，因此，在排放到环境之前必须进行减量化处理，以减少对环境的污染。然而，由于污水中的剩余污泥的含水率较高，污泥处理的费用往往占到污水厂运行费用的30-50%，这给污泥处理带来了很大困难。因此，开发简单经济的污泥减量化工艺，不仅具有良好的社会效益和环境效益，而且具有可观的经济效益。为了使污泥溶解并释放出有机物，以达到减容化(减容是指污泥的体积减少)和减量化(减量是指污泥干重的减少)的目的，目前广泛使用的方法是将污泥进行厌氧消化或好氧消化，然后再将消化后的污泥进行处理，然而，污泥消化所需的时间较长，一般在20 天左右，只有部分大型污水处理厂才配有相关的污泥消化处理设施，而对于中小型污水处理厂来说，普遍方法为直接将污泥进行脱水，并将脱水后的泥饼外运。近年来，有研究将碱处理、酸处理、热处理等作为预处理方法应用到污泥处理中。例如，将经碱处理后的生物污泥用于厌氧发酵(参见EnvironmentalScience and Technology. 2004,38 :3195-3202)。或者，如 CNlOl 186423A 公开了一种污水污泥的热处理-脱水-制肥方法，该方法包括将脱水污泥与氢氧化钠混合，并将得到的混合物加热到 120-140°C，保持40-100分钟，然后降温至100°C以下，将冷却后的污泥进行脱水，得到脱出液和减量后的脱水泥饼，将所得滤液制成液态废料。然而，经过碱处理的污泥的脱水性能恶化，使得经碱处理的污泥很难进行有效的泥水分离，而无法有效达到减容化和减量化的目的，该污泥干重减少量仅为35%。此外，经过碱处理的处理液和脱水后的滤液的pH值很高， 还需重新加酸回调到中性，导致酸和碱的大量消耗。此夕卜，Hot acid hydrolysis as a potential treatment of thickened sewagesludge (Journal ofHazardous Materials, 2003，98 (1—3) :275-293)采用热酸方法处理浓缩污泥，其主要目的是污泥脱水和污泥减容。但是该方法中提到的污泥减容化处理只是使污泥的体积减少，而污泥干重可能并没有减少。此外，在热酸处理之后，处理液的PH 仅为3，仍需要加碱回调至中性，导致酸碱消耗量很大，而导致后续处理的药剂费用和处理成本很高，而限制了这些处理方法在污泥减容化、减量化过程中的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的污泥处理方法无法有效实现污泥淤浆的减容化和减量化的目的，且污泥处理淤浆过程中酸和碱的消耗较大导致处理成本较高的缺陷，提供一种有效实现污泥淤浆的减容化和减量化，同时能够降低污泥淤浆处理过程中酸和碱的用量以降低处理成本的生物污泥淤浆处理方法。对于现有技术中的将脱水污泥与氢氧化钠混合，并在高温下进行处理后，碱处理的污泥的脱水性能恶化的原因，本发明的发明人推测可能是因为在与氢氧化钠混合并经过高温处理后，污泥中的一些长链的大分子物质溶出，而在脱水过程中，这些大分子物质妨碍了污泥中水分子的脱出。而本发明的发明人惊奇地发现，在采用本发明的将部分生物污泥淤浆与酸接触，将另外一部分生物污泥淤浆与碱接触，然后再将两部分混合，能够有效地实现污泥的减量化和减容化。本发明提供了一种生物污泥淤浆的处理方法，其中，该方法包括下述步骤(1)将部分生物污泥淤浆与酸接触，将另一部分生物污泥淤浆与碱性物质接触，与酸接触的部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的10-40%，与碱接触的另一部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的60-90% ；(2)将与酸接触后的部分生物污泥淤浆和与碱接触后的另一部分生物污泥淤浆混合，并调节混合物的PH值为5-8，并进行固液分离。与现有技术的方法相比，例如，与采用热碱处理方法相比，本发明提供的污泥的处理方法具有如下显著优势第一本发明的生物污泥淤浆的处理方法最多可以节省50% 的药剂用量，大大降低了处理费用，同时有益于环境保护；第二 生物污泥淤浆干重可以减少50%左右，并使污泥淤浆脱水性能得到显著改善，泥水分离容易，实现了生物污泥的减容化；第三生物污泥淤浆中的微生物细胞被溶解，污泥固体质量减少，病原菌大大减少，实现了生物污泥的减量化和稳定化，为生物污泥淤浆的进一步处理奠定了良好的基础；此外， 本发明的方法，不需要大量增加基建和设备投资，即可达到迅速减少污泥体积和污泥量的目的。
具体实施例方式按照本发明，所述污泥淤浆的处理方法包括下述步骤(1)将部分生物污泥淤浆与酸接触，将另一部分生物污泥淤浆与碱性物质接触，与酸接触的部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的10-40%，优选为15-35% ；与碱接触的另一部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的60-90%，优选为65-85% ；(2)将与酸接触后的部分生物污泥淤浆和与碱性物质接触后的另一部分生物污泥淤浆混合，并调节混合物的PH值为5-8，并进行固液分离。通过检测分析可知，在与酸或碱接触后，生物污泥淤浆的干重的减少主要是其中有机物的重量的减少。本发明的发明人发现，当与酸接触的部分生物污泥淤浆体积占污泥淤浆总体积的10-40%，特别是15-35% ；与碱接触的另一部分生物污泥淤浆体积占污泥淤浆总体积的 60-90%，特别是35-65%时，处理后生物污泥淤浆的减容化和减量化效果特别优异。按照本发明，与酸接触的条件的可选择范围较宽。其中，所述酸可以是纯的酸，也可以是酸的水溶液，而且，对酸的水溶液的浓度也没有特别限定。优选情况下，酸的有效量占与酸接触的部分生物污泥淤浆的重量的0. 2-6%，更优选为0. 4-5%。对于纯的酸来说， 酸的有效量就是指酸的质量，对于酸的水溶液来说，酸的有效量指的是酸的水溶液中溶质的质量。其中，与酸接触的条件包括接触的温度和接触的时间。为了使污泥中的有机物更容易被从污泥中溶解出来，以有效达到减量化的目的，所述接触的温度优选40-100°C，更优选为60-100°C ；接触的时间优选为0. 5-48小时，更优选为H4小时。所述酸可以为本领域常用的各种可以用于处理污泥的酸，例如，可以选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。按照本发明，与碱性物质接触的条件的可选择范围较宽。其中，所述碱性物质可以是固体，也可以是碱性物质的水溶液，而且，对碱性物质的水溶液的浓度也没有特别限定。 优选情况下，碱性物质的有效量占与碱接触的另一部分生物污泥淤浆的重量的0. 2-6%，更优选为0. 4-5%。对于固体来说，碱的有效量就是指碱性物质的固体质量，对于碱性物质的水溶液来说，碱的有效量指的是碱性物质的水溶液中溶质的质量。其中，与碱性物质接触的条件包括接触的温度和接触的时间。为了使污泥中的有机物更容易被从污泥中溶解出来， 以有效达到减量化的目的，所述接触的温度优选为40-100°C，更优选为60-100°C ；接触的时间优选为0. 5-48小时，更优选为I-M小时。所述碱性物质可以为本领域常用的碱性物质，例如，可以选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钠、过氧化钠、氧化钾、过氧化钾、氧化钙、过氧化钙、碳酸钙、碳酸钾、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或多种。按照本发明，将与酸接触后的部分污泥淤浆和与碱性物质接触后的另一部分污泥淤浆混合后调节混合物的PH值为5-8的方法为本领域技术人员所公知，例如，加入酸或者碱进行调节，酸或者碱的浓度和用量可以根据实际需要调整，只要保证将得到的混合物的 PH值调节至5-8即可。由于直接从污水处理厂或其它地方排出的污水中含有大量的水和约占污水量的 0. 3-0. 5体积％的生物污泥，为了更有利于对污泥的有效处理，优选在处理前先将含有生物污泥的污水进行浓缩，得到固含量为10-100克/升，优选为10-50克/升的生物污泥淤浆 (可以参照GB11901-89测定所述生物污泥淤浆的固含量)。因此可知，所述生物污泥淤浆其实是指含有生物污泥和水的混合悬浊液，因此，上述步骤中所述待调节PH值的混合物可以认为是具有流动性的悬浊液。按照本发明，在步骤O)中，将与酸接触后的部分生物污泥淤浆和与碱接触后的另一部分生物污泥淤浆混合，并在调节混合物的PH值为5-8后将混合物进行固液分离的方法可以为本领域技术人员所公知的各种常规的方法，例如，将所述混合物与絮凝剂混合，然后进行离心分离或重力沉降，而分离得到污泥和水。所述絮凝剂的种类、用量和固液分离的具体操作条件可以是本领域常规的各种絮凝剂以及常规的用量和常规的离心分离的操作条件，例如，可以选自i^Cl3、AlCl3和聚丙烯酰胺中的一种或多种。具体操作条件和方法在这里不再赘述。按照本发明的方法处理后的污泥的含水率可以降低到原来的65-75重量％，污泥干重可以降低至原来的40-60%。下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。实施例1本实施例用于说明本发明提供的生物污泥淤浆的处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为10g/L的污泥淤浆，并将该污泥淤浆分成A、 B两部分，使A部分污泥淤浆与B部分污泥淤浆的体积比为1 9。在30°C下，向A部分污泥淤浆中加入浓度为20重量％的盐酸，盐酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的0. 1 %， 并搅拌48小时；在30°C下，向B部分污泥淤浆中加入氢氧化钠固体，氢氧化钠的有效量为与B部分生物污泥淤浆重量的0. 1%，并搅拌48小时。然后将与酸接触后的A部分污泥淤浆、与碱性物质接触后的B部分污泥淤浆混合并用盐酸调pH至7，并将该混合物与絮凝剂 AlCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本实施例中，污泥干重共减少42%，污泥脱水后含水率为74%。对比例1本对比例用于说明现有技术的生物污泥淤浆处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为10g/L污泥淤浆，在30°C下向浓缩的污泥淤浆中加入氢氧化钠固体，氢氧化钠的有效量为该生物污泥淤浆重量的0. 1%，并搅拌48小时，然后用盐酸将上述混合物的PH值调至7，并将该混合物与絮凝剂AlCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本对比例中，污泥干重减少35 %，污泥脱水后含水率为83 %。与对比例1的方法相比，实施例1的方法的加碱量减少10%，加酸量减少13%。对比例2本对比例用于说明现有技术的生物污泥淤浆处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为10g/L污泥淤浆，在30°C下向浓缩污泥中加入浓度为20重量％的盐酸，盐酸的有效量为与该生物污泥淤浆重量的0. 1%，并搅拌48小时；然后用氢氧化钠水溶液将上述混合物的PH值调至7，并将该混合物与絮凝剂AlCl3混合 (絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。污泥干重减少32 %，污泥脱水后含水率为80 %。与对比例2的方法相比，实施例1的方法的加酸量减少12%，加碱量减少14%。对比例3本对比例用于说明污泥淤浆的参比处理方法。按照实施例1的方法对污泥淤浆进行处理，不同的是，A部分污泥淤浆与B部分污泥淤浆的体积比为5 5。在30°C下，向A部分污泥淤浆中加入浓度为20重量％的盐酸， 盐酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的0. 1 %，并搅拌48小时；在30°C下，向B部分污泥淤浆中加入氢氧化钠固体，氢氧化钠的有效量为与B部分生物污泥淤浆重量的0. 1%， 并搅拌48小时。然后将与酸接触后的A部分污泥淤浆、与碱性物质接触后的B部分污泥淤浆混合并用盐酸调PH至7，并将该混合物与絮凝剂AlCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本对比例中，污泥干重共减少37%，污泥脱水后含水率为79%。对比例4本对比例用于说明污泥淤浆的参比处理方法。按照实施例1的方法对污泥淤浆进行处理，不同的是，A部分污泥淤浆与B部分污泥淤浆的体积比为0.5 9.5。在30°C下，向A部分污泥淤浆中加入浓度为20重量％的盐酸，盐酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的0. 1%，并搅拌48小时；在30°C下，向 B部分污泥淤浆中加入氢氧化钠固体，氢氧化钠的有效量为与B部分生物污泥淤浆重量的 0. 1%，并搅拌48小时。然后将与酸接触后的A部分污泥淤浆、与碱性物质接触后的B部分污泥淤浆混合并用盐酸调PH至7，并将该混合物与絮凝剂AlCl3混合(絮凝剂的用量为5 克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本对比例中，污泥干重共减少 36 %，污泥脱水后含水率为80 %。实施例2本实施例用于说明本发明提供的生物污泥淤浆的处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为100g/L的污泥淤浆，并将该污泥淤浆分成 A、B两部分，使A部分污泥淤浆与B部分污泥淤浆的体积比为3 7。在100°C下，向A部分污泥淤浆中加入浓度为20重量％的盐酸，盐酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的 5%，并搅拌5小时；在100°C下，向B部分污泥淤浆中加入氢氧化钙固体，氢氧化钙的有效量为与B部分生物污泥淤浆重量的5%，并搅拌5小时。然后将与酸接触后的A部分污泥淤浆、与碱性物质接触后的B部分污泥淤浆混合并用氢氧化钙调pH至6，并将该混合物与絮凝剂AlCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。 在本实施例中，污泥干重共减少52.7%，污泥脱水后含水率为69 %。对比例5本对比例用于说明现有技术的生物污泥淤浆处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为100g/L的污泥淤浆，在100°C下，向浓缩的污泥淤浆中加入氢氧化钙固体，氢氧化钙的有效量为该部分生物污泥淤浆重量的5%，并搅拌5小时，然后用盐酸将上述混合物的pH值调至6，并将该混合物与絮凝剂AlCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本对比例中，污泥干重减少38 %，污泥脱水后含水率为83 %。与对比例5的方法相比，实施例2的方法的加碱量减少35%，加酸量减少42%。对比例6本对比例用于说明现有技术的生物污泥淤浆处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为100g/L污泥淤浆，在100°C下向浓缩污泥中加入浓度为20重量％的盐酸，盐酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的5%，并搅拌5 小时；然后用氢氧化钙水溶液将上述混合物的PH值调至6，并将该混合物与絮凝剂AlCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本方法中，污泥干重减少39 %，污泥脱水后含水率为82 %。与对比例6的方法相比，实施例2的方法的加酸量减少43%，加碱量减少41%。实施例3本实施例用于说明本发明提供的生物污泥淤浆的处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为20g/L的污泥淤浆，并将该污泥淤浆分成A、 B两部分，使A部分污泥淤浆与B部分污泥淤浆的体积比为15 85。在90°C下，向A部分污泥淤浆中加入浓度为90重量％的硫酸，硫酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的 2%，并搅拌M小时；在90°C下，向B部分污泥淤浆中加入浓度为50重量％的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的量为与B部分生物污泥淤浆重量的2%，并搅拌M小时。然后将与酸接触后的A部分污泥淤浆、与碱性物质接触后的B部分污泥淤浆混合并用硫酸调PH至8，并将该混合物与絮凝剂FeCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)， 搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本实施例中，污泥干重共减少56. 2%，污泥脱水后含水率为75%。对比例7本对比例用于说明现有技术的生物污泥处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为20g/L的污泥淤浆，在90°C下向浓缩污泥中加入浓度为50重量％的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的量为与B部分生物污泥淤浆重量的2%，并搅拌M小时，然后用硫酸将上述混合物的pH值调至8，并将该混合物与絮凝剂FeCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本方法中，污泥干重共减少37. 8%，污泥脱水后含水率为82%。与对比例7的方法相比，实施例3的方法的加碱量减少15%，加酸量减少13%。对比例8本对比例用于说明现有技术的生物污泥处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为20g/L污泥淤浆，在100°C下向浓缩污泥中加入浓度为90重量％的硫酸，硫酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的2%，并搅拌 24小时；然后用氢氧化钠水溶液将上述混合物的pH值调至8，并将该混合物与絮凝剂!^eCl3 混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)，搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本方法中，污泥减干重减少39 %，脱水污泥含水率为82 %。与对比例8的方法相比，实施例3的方法的加酸量减少16%，加碱量减少14%。实施例4本实施例用于说明本发明提供的生物污泥淤浆的处理方法。将某污水厂的生物污泥浓缩至浓度为20g/L的污泥淤浆，并将该污泥淤浆分成A、 B两部分，使A部分污泥淤浆与B部分污泥淤浆的体积比为40 60。在90°C下，向A部分污泥淤浆中加入浓度为90重量％的硫酸，硫酸的有效量为与A部分生物污泥淤浆重量的 2%，并搅拌M小时；在90°C下，向B部分污泥淤浆中加入浓度为50重量％的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的量为与B部分生物污泥淤浆重量的2%，并搅拌M小时。然后将与酸接触后的A部分污泥淤浆、与碱性物质接触后的B部分污泥淤浆混合并用硫酸调PH至8，并将该混合物与絮凝剂FeCl3混合(絮凝剂的用量为5克/百克干污泥)， 搅拌，然后送入脱水装置中进行脱水。在本实施例中，污泥干重共减少45%，污泥脱水后含水率为75%。
权利要求
1.一种生物污泥淤浆的处理方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(1)将部分生物污泥淤浆与酸接触，将另一部分生物污泥淤浆与碱性物质接触，与酸接触的部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的10-40%，与碱接触的另一部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的60-90% ；(2)将与酸接触后的部分生物污泥淤浆和与碱接触后的另一部分生物污泥淤浆混合， 并调节混合物的PH值为5-8，之后进行固液分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，与酸接触的部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的15-35%，与碱接触的另一部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的 65-85%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，酸的有效量占与酸接触的部分生物污泥淤浆的重量的0. 2-6%。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，酸的有效量占与酸接触的部分生物污泥淤浆的重量的0. 4-5% ο
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与酸接触的条件包括接触的温度为 40-100°C，接触的时间为0. 5-48小时。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，与酸接触的条件包括接触的温度为60-100°C，接触虫的时间为I-M小时。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，碱性物质的有效量占与碱性物质接触的另一部分生物污泥淤浆的重量的0. 2-6%。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，碱性物质的有效量占与碱性物质接触的另一部分生物污泥淤浆的重量的0. 4-5%。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与碱性物质接触的条件包括接触的温度为 40-100°C，接触的时间为0. 5-48小时。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，与碱性物质接触的条件包括接触的温度为 60-100°C，接触的时间为I-M小时。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钠、过氧化钠、氧化钾、过氧化钾、氧化钙、过氧化钙、碳酸钙、碳酸钾、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或多种。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生物污泥淤浆中污泥的固含量为10-100克/升。
全文摘要
生物污泥淤浆的处理方法，其中，该方法包括下述步骤(1)将部分生物污泥淤浆与酸接触，将另一部分生物污泥淤浆与碱性物质接触，与酸接触的部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的10-40％，与碱接触的另一部分生物污泥淤浆的体积占污泥淤浆总体积的60-90％；(2)将与酸接触后的部分生物污泥淤浆和与碱接触后的另一部分生物污泥淤浆混合，并调节混合物的pH值为5-8，并进行固液分离。本发明的方法能够有效地实现污泥的减量化和减容化。
文档编号C02F11/00GK102344230SQ20101024545
公开日2012年2月8日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者张利强, 张超, 李本高, 桑军强, 马欣, 高峰 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院