一种用于污泥生物干化技术的臭气资源再利用和除臭的方法与流程

本发明涉及微生物法干化剩余活性污泥工艺，属于环境工程技术。具体地，本发明涉及一种用于污泥生物干化技术的臭气资源再利用和除臭的方法。

背景技术：

目前国内外所指的污泥生物技术一般指用微生物法处理污水处理过程中产生的活性污泥。在污泥处理处置方面来说，传统意义上的生物法是指将浓缩的污泥进行厌氧消化，使污泥在厌氧菌作用下产生沼气。另外近几年比较流行的生物法污泥处理技术多指污泥堆肥的发酵过程(也称为污泥堆肥技术)，向污泥添加外源物质(膨松剂、特定的菌群)后在好氧微生物作用下发酵，一些人将其称为污泥的生物干化技术。以上生物技术在污泥处理处置上已经不是新技术，国内有很多实际工程应用。近几年，国内有多个项目采用一种叫生物沥浸污泥干化技术，进行剩余污泥脱水，将浓缩的污泥从含水率98％，经40小时左右的生物作用，改变污泥的脱水性能，经板框压滤机进行机械压滤，直接达到含水率60％以下的技术。此技术是基于南京农业大学周立祥教授研发的专利技术(专利申请号：02112924.X；02137921.1；200410044843.8；201101558711.8)。

生物脱臭的基本原理是利用微生物的生物化学作用，使污染物氧化降解，转化为无害或少害的物质。生物脱臭可分为三个步骤：恶臭气体中的致臭物质由气相溶于水；致臭物质被微生物吸收、吸附而进入生物体内；致臭物质在体内被微生物分解、转化，使臭气消除。

生物脱臭包括土壤除臭、生物过滤、生物滴滤、生物洗涤。土壤除臭法在杭州市七格污水处理厂得到了应用。在一系列生物脱臭法中，生物过滤法是应用最为广泛的一种方法，如武汉市沙湖污水处理厂、三金谭污水厂均采用该工艺除臭。

生物过滤法是使收集到的废气在适宜的条件下通过长满微生物的固体载体(填料)，固体载体上生长的微生物承担了物质转换的任务。因为微生物生长需要足够的有机养分，所以固体载体必须具有较高的有机成分。要使微生物保持高的活性，还必须为之创造一个良好的生存条件，比如，适宜的湿度、氧气含量、温度、pH值和营养等。在合适的环境条件下，微生物可以去除大多数自然生成的致臭物质。生物过滤池的填料通常由干树皮、木屑和干草等复合而成。由于填料本身含有机养分，当过滤池暂停运行时，微生物可以利用填料的有机成份继续维持生命活动。

技术实现要素：

目前的污泥除臭技术存在一些技术缺陷，其中最主要的技术缺陷如下：污泥的生物技术的处理处置过程中，需要添加微生物或者微生物营养剂，占运营成本很大的比例。同时该方法在处理污泥过程中，需要对在生物反应池中的污泥曝气供氧，使得污泥臭味消除同时，对污泥的脱水性能进行改善。但经过这个工艺干化后的污泥再深度处理时，不可避免的产生臭气，例如，污泥的好氧堆肥技术。处理臭气的除臭设施投资运营费用都非常高。消耗的电能占生产成本的10％。

次要的技术缺陷如下：除臭成本高的同时，除臭设施运营也经常需要更换反应池中的滤料。不能及时更换滤料会导致除臭设施的失效，严重影响周边的环境。

因此，亟需开发一种新的更有效地去除污泥的臭味的污泥除臭方法。

经过长期的研发，本发明人提出了一种循环利用污泥处理过程中产生的臭气的方法。具体地，本发明提供一种用于污泥生物干化技术的臭气资源再利用和除臭的方法，所述方法如下：

在生物法进行污泥改性和污泥脱水的工艺技术中，需要对在污泥反应池的污泥进行曝气48小时左右，由于生物沥浸的特异性微生物，其含有复合嗜酸性硫杆菌(氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌等)等化能自养菌和少量异养菌，在微生物促进下的氧化条件和酸性环境则有利于氧化分解污泥中的恶臭物质(如H₂S和腐胺类物质)以及利用偏酸性的混合液中和碱性的NH₃，污泥的臭味迅速消除，同时颜色由黑色变为土黄色。

具体地，本发明提供一种用于污泥生物干化技术的臭气资源再利用和除臭的方法，所述方法包括下述步骤：

(1)污泥进入污泥浓缩池进行浓缩，在浓缩过程中产生的臭气由第一臭气收集装置收集；

(2)浓缩后的污泥进入含有特异性微生物的污泥生物沥浸反应池，在鼓风机曝气环境下进行反应，其中由第一臭气收集装置收集的在浓缩过程中产生的臭气经由鼓风机和管道进入污泥生物沥浸反应池；

(3)在污泥生物沥浸反应池中处理后的污泥进入脱水机房进行脱水处理，然后进入污泥深度处理池，在污泥深度处理池中产生的臭气由第二臭气收集装置收集，并且经由鼓风机和管道循环至污泥生物沥浸反应池；

(4)在臭气监控装置监控下，将臭气含量低于嗅阈值的深度处理后的污泥外运，

其中污泥生物沥浸反应池中所包含的微生物为复合嗜酸性硫杆菌。

本领域技术人员能够根据污泥处理的实际需要预先设定相应的嗅阈值，利用臭气监控装置监控臭气含量。

在一个优选的实施方案中，所述复合嗜酸性硫杆菌包括氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌。在一个更优选的实施方案中，所述复合嗜酸性硫杆菌由保藏号为CGMCC NO.0759的氧化硫硫杆菌(参见专利号ZL02137921.1)和保藏号为CGMCC NO.0727的氧化亚铁硫杆菌(参见专利号ZL02112924.X)组成。

生物干化技术的除臭方法采用“微生物”降解技术，利用生物沥浸的特异性微生物的除臭微生物对含有H₂S、腐胺类等及大部分挥发性的有机异味物的臭气进行降解利用，另外，生物沥浸的特异性微生物反应时会产生硫酸，其混合污泥溶液的pH值在3-6之间，碱性的NH₃在偏酸性的混合污泥溶液中会与酸性物质化学中和反应得以去除，总的臭气净化率可达98-99％。该微生物利用废气中无机和有机物作为生物菌种生存的碳源和能源，通过降解异味物质维持其生命活动，将异味物质分解为水、二氧化碳和矿物质等无臭物，达到净化废臭气体的目的。其中所述微生物包括下述细菌：复合嗜酸性硫杆菌。优选地，所述复合嗜酸性硫杆菌包括氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌；更优选地，复合嗜酸性硫杆菌由保藏号为 CGMCC NO.0759的氧化硫硫杆菌(参见专利号ZL02137921.1)和保藏号为CGMCC NO.0727的氧化亚铁硫杆菌(参见专利号ZL02112924.X)组成。

图1为本领域常规污水处理厂的污泥处理和臭气处理工艺的流程图，可见在污泥浓缩池中产生的臭气和在污泥深度处理步骤中产生的臭气均分别需要进行除臭处理。

图2是显示本发明的用于污泥生物干化技术的臭气资源再利用和除臭的方法的流程图，其中在污泥浓缩池中产生的臭气与在污泥深度处理步骤中产生的臭气均被收集起来经由相应的管道由鼓风机再循环至污泥生物沥浸反应池中，污泥生物沥浸反应池中的特异性微生物能够吸收分解这些臭气。具体地，(1)在污泥浓缩池中产生的臭气与在污泥深度处理步骤中产生的臭气经由鼓风机进入污泥生物沥浸反应池后，废臭气体首先与水(液相)接触，由于气相和液相的浓度差以及臭气中包含的异味物质在液相的溶解性能，使得异味物质从气相进入液相(或液膜内)；(2)进入液相或污泥表面生物层(或液膜)的异味物质被微生物吸收；(3)进入微生物细胞的异味物质在微生物代谢过程中作为能源和营养物质被分解、转化成无害、简单物质，在转化过程中产生能量，为污泥沥浸系统的微生物的生长与繁殖提供能源，使废臭气体物质的转化持续进行。

采用本发明的污泥除臭方法的污泥处理方案(参考图2)与现有技术的污泥处理方案(参考图1)的区别如下：

(1)本发明的处理处理方案利用污水处理厂浓缩池的臭气收集装置3进行臭气收集。但不需要配套的除臭装置设施2；

(2)将收集到的臭气通过管道输送到鼓风机房6，通过曝气管道将臭气打进生物沥浸反应池曝气除臭；

(3)利用污泥深度处理(好氧发酵)的臭气收集装置9，减掉配套的除臭设施(包括风机房和除臭池等)；

(4)将通过臭气装置9收集到的臭气输送到鼓风机房6，然后通过曝气管道将臭气打进生物沥浸反应池。

由此可见，本发明的用于污泥生物干化技术的除臭方法最大的优点在于，将污泥除臭过程中产生的臭气资源循环利用，用于下一轮的污泥除臭过程。

本发明还提供一种用于污泥生物干化技术的臭气资源再利用和除臭的设备，所述设备包括：

1)污泥浓缩池4，其用于浓缩污泥；

2)第一臭气收集装置3，其与污泥浓缩池4通过管道连通，用于收集在污泥浓缩过程中产生的臭气；

3)污泥生物沥浸反应池5，其与污泥浓缩池4通过管道连通，并且其中包含特异性微生物；

4)脱水机房7，其与污泥生物沥浸反应池5通过管道连通，用于对污泥进行脱水处理；

5)污泥深度处理池8，其与脱水机房7通过管道连通；

6)第二臭气收集装置9，其与污泥深度处理池8通过管道连通，用于收集在污泥深度处理过程中产生的臭气；

7)与第一臭气收集装置3和第二臭气收集装置9连通的鼓风机6，所述鼓风机还与污泥生物沥浸反应池5通过管道连通，将第一臭气收集装置3和第二臭气收集装置9所收集的臭气持续输送到污泥生物沥浸反应池5中进行反应；

8)与污泥深度处理池连通的外运装置11；

其中污泥生物沥浸反应池中所包含的微生物为复合嗜酸性硫杆菌。

优选地，所述复合嗜酸性硫杆菌包括氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌；更优选地，复合嗜酸性硫杆菌由保藏号为CGMCC NO.0759的氧化硫硫杆菌(参见专利号ZL02137921.1)和保藏号为CGMCC NO.0727的氧化亚铁硫杆菌(参见专利号ZL02112924.X)组成。

优选地，所述设备还包括与污泥深度处理池8连通的臭气监控系统，用于监控深度处理后的污泥的臭气含量。

具体地，本发明所述的用于污泥生物干化技术的臭气资源再利用和除臭的设备的结构图参见图2。

本发明的有益技术效果：

a、在生物沥浸反应池中，利用生物沥浸的特殊微生物对污泥改性，需要添加维持微生物繁殖的营养物质，而臭气主要由三种物质组成分别为：含硫化合物、含氮化合物以及碳氢氧组成的化合物。而这几种物质都是直接或者间接的营养物质。也是营养剂的主要成分。微生物吸收这些营养物质进行大量繁殖，使得反应池的pH值随着时间延长逐渐降低，同时污泥的脱水性能逐渐改变。将大量的臭气通过不间断的曝气将营养物质和氧气供到生物沥浸反应池中，除臭的同时，增加了营养物质的供应量，部分替代了每日需要额外添加的为生物营养剂，可导致药剂添加量的降低，由此产生的运营费用较常规降低8％。

b、生物沥浸反应池5是需要每天24小时不间断曝气来维持生物反应的。所需要气量远大于污泥处理过程中产生的臭气量。不用添加新的设备或者改造，利用现有的风机房6和曝气设施，完全满足整个厂区的除臭需要。

c、减掉除臭装置2和10，将会大幅降低固定设施的投资，减少土地占用。一个30万吨规模的污水污泥处理厂，除臭装置将占地3000m2，投资约2000万。

d、现有的技术在运营中，由除臭装置2和10产生的电费等运营费用占污泥处置费用的10％，正常工作情况下一个30万吨污水处理厂由此产生运营费用每年约为150万元。

e、现有的除臭方式因为产生高额的运营费用，运营方经常间断的启用除臭设施以达到节省开支的目的，造成臭气直接排放，影响周边环境。而本发明的方法是利用每日24小时工作的曝气装置代替除臭装置，避免了人为因素，达到了除臭目的。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中：

图1显示现有技术中生物法污泥处理工艺流程图；

图2显示本发明的生物法污泥处理工艺臭气处理、再利用流程图。

具体实施方式

下面参照具体的实施例进一步描述本发明，但是本领域技术人员应该理解，本发明并不限于这些具体的实施例。

实施例1某150吨/天(含水率80％污泥)污泥处理项目，采用生物沥浸工艺进行污泥干化，干化后含水率小于60％的泥饼进行好氧发酵堆肥。在现有的生物沥浸工艺污泥干化工程中按照图2所示的工艺流程做的设计和施工，采用本发明方法需要对现有设施做一些改进如下：

(1)利用原浓缩池的臭气收集装置3进行臭气收集，去掉配套的除臭装置设施2，增加臭气收集装置3至沥浸池鼓风机进气室的臭气输送管道；

(2)将收集到的臭气通过管道输送到鼓风机房6，通过曝气管道将臭气输送入生物沥浸反应池曝气除臭；

(3)利用污泥深度处理(好氧发酵)的臭气收集装置9，去掉配套的除臭设施(包括风机房和除臭池等)，增加臭气收集装置9至沥浸池鼓风机进气室的臭气输送管道；

(4)将通过臭气装置9收集到的臭气输送到鼓风机房6，然后通过曝气管道将臭气输送入生物沥浸反应池。

表1.经本发明方法处理的污泥前后各项指标变化

如表1所示，与常规方法相比，利用本发明方法处理相同的臭气量，系统耗电量、沥浸系统生物营养剂投加量与污泥干物质比以及系统占地面积均减少。

应该理解，尽管参考其示例性的实施方案，已经对本发明进行具体地显示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不背离由权利要求书所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在其中进行各种形式和细节的变化，可以进行各种实施方案的任意组合。