一种富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污泥资源化处理处置技术领域，尤其涉及一种富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法。
【背景技术】
[0002]好氧颗粒污泥是微生物的自凝聚过程，是一种不需要载体的特殊生物膜，具有沉降性能好、污泥浓度高、污泥产量低、能同步脱氮除磷，耐受冲击负荷等优点，是废水处理的一种新型技术。通过20多年的研宄，好氧颗粒污泥的实际应用越来越被众多学者关注。在国内外，已经有较多好氧颗粒污泥处理实际废水的中试报道。与好氧颗粒污泥技术快速发展相矛盾的是好氧颗粒污泥作为剩余污泥，其后期处理处置的研宄非常少。目前，仅有3篇英文文献报道了脱氮好氧颗粒污泥后期的处理，但仍存在处理能耗较高，处理时间较长，无法回收污泥中的磷资源等问题。富磷好氧颗粒污泥由于颗粒形成条件简单，如对反应器高径比要求低、所需曝气能耗小等，同时能实现同步脱氮除磷，因此更具工程化应用前景。而且，富磷好氧颗粒污泥具有较高的磷含量，污泥资源化价值更大。因此，亟需开发适合富磷好氧颗粒污泥特点的资源化处理方法。
[0003]热预处理技术和厌氧发酵技术是污水处理厂处理剩余污泥的常见技术。热预处理可以破坏污泥细胞结构，促进胞内胞外物质的溶出，促进富磷污泥聚磷的释放，是一种较好的污泥预处理技术。目前，大部分热预处理剩余污泥的处理温度较高，在90?190°C之间，从而导致污泥热预处理的能耗较高。而预处理时间与选择的处理温度有关，较低的污泥热预处理温度会导致较长的处理时间和较低的处理效果，因此需要辅以其他处理技术。对于厌氧发酵技术，在实际污泥处理中已有广泛应用。但是仍存在一些问题，如污泥发酵时间较长，在10?30天之间，即使以产挥发性脂肪酸为目的的厌氧发酵工艺，处理时间往往也在5?8天左右。目前，并没有将厌氧发酵技术应用于富磷好氧颗粒污泥后期处理的相关研宄报道，也没有将富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法。因此，实现富磷好氧颗粒污泥碳源和磷源的资源化，同时降低处理能耗，缩短处理时间，提高处理效率，对好氧颗粒污泥技术工程化应用具有重要意义，也有助于缓解磷资源危机和污水厂碳源不足等现实问题，具有经济价值。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法，解决富磷好氧颗粒污泥工艺后期污泥的处理处置问题，同时降低处理能耗，缩短处理时间，提高处理效率。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]本发明提供了一种富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法，包括如下步骤:将富磷好氧颗粒污泥加热进行低热预处理，每隔一段时间搅拌混匀，然后再加入未处理的富磷好氧颗粒污泥进行厌氧发酵，每隔一段时间收集气体，将剩余污泥脱水，上清液中加入镁盐浓缩液，搅拌下用碱液调节pH值至鸟粪石完全沉淀，将已生成鸟粪石沉淀的溶液再次分离，分别回收鸟粪石和上清液。
[0007]所述富磷好氧颗粒污泥的混合液悬浮固体浓度(MLSS)为15?25g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为10?20g/L，污泥平均粒径为0.8?1.8mm，污泥的富磷率以混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)计为5?10%。
[0008]所述低热预处理的温度为60?80°C，预处理时间为40?90min。
[0009]所述“每隔一段时间搅拌混匀”，其中的“一段时间”为10?20min。
[0010]所述低热预处理结束后污泥平均粒径降低至0.2?0.5mm。
[0011]所述低热预处理后的富磷好氧颗粒污泥与未处理的富磷好氧颗粒污泥的体积比为 1:0.2 ?1:0.6o
[0012]所述厌氧发酵的时间为2?3天，温度为30?45°C，搅拌速度为80?140rpm。
[0013]所述“每隔一段时间收集气体”，其中的“一段时间”为8?24h/次。
[0014]所述剩余污泥脱水采用离心脱水，转速为4000?6000rpm，时间为5?15min。
[0015]所述镁盐浓缩液的浓度以镁离子计为60g/L，投加量控制Mg2+:P043_-P摩尔比为(I ?1.2)
[0016]所述镁盐为硫酸镁或氯化镁。
[0017]所述碱为氢氧化钠。
[0018]所述碱液的溶液为6mol/L，调节pH值至9?10之间。
[0019]所述搅拌下用碱液调节pH值至鸟粪石完全沉淀，其中:搅拌的速度为20?40rpm,时间为 20 ?60min。
[0020]所述再次分离采用的是离心分离，转速为4000?6000rpm，时间为5?15min。
[0021]本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果:
[0022]与絮体污泥相比，好氧颗粒污泥具有密实的颗粒结构；本方法采用低热预处理，能大大降低富磷好氧颗粒污泥的平均粒径，同时促进富磷好氧颗粒污泥中微生物的死亡破碎、有机物溶出和聚磷菌胞内聚磷的释放。低热预处理后厌氧发酵时间大大缩短，处理效率显著提高。本发明的低热预处理-厌氧发酵组合技术处理富磷好氧颗粒污泥，2?3天即能释出90?95%的污泥总磷，释出的总磷主要以正磷酸盐为主，占95%以上，同时能释出有机物(SCOD)为490?650mgC0D/gVSS，总有机酸为230?330mgC0D/gVSS。而对富磷好氧颗粒污泥不进行低热预处理，单纯厌氧发酵7天仅能释出70?80%的污泥总磷，260?330mgC0D/gVSS的有机物(SCOD)，130?190mgC0D/gVSS的总有机酸。同时采用本发明的处理工艺不仅加快了 H2的产生速率，还提高了 H 2的产量，2?3天的产量是单纯厌氧发酵7天产量的1.5?2倍。总体而言，针对富磷好氧颗粒污泥，低热预处理-厌氧发酵组合技术处理能耗较低，处理时间短，处理效率和资源化程度高。
[0023]本发明公开的富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法能够用于处理富磷好氧颗粒污泥工艺中产生的剩余污泥，同时还能回收富磷好氧颗粒污泥中的碳源和磷源，实现污泥资源化。
[0024]本发明公开的富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法所处理的对象是富磷好氧颗粒污泥，相比于普通的富磷絮体污泥，富磷好氧颗粒污泥厌氧发酵初期能产生较多的H2。
[0025]本发明公开的富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法和单纯厌氧发酵处理工艺相比，能够大大缩短处理时间，降低处理能耗，提高处理效率；2?3天处理比单纯厌氧发酵7天处理释磷量高20?30%，有机物溶出量(SCOD)高90?120%，H2产量高1.5?2倍。
[0026]富磷好氧颗粒污泥单纯厌氧发酵处理效率较低，氮磷摩尔比仅为0.7?0.8，试验中以鸟粪石形式回收还需添加氮源，调节氮磷摩尔比。而本发明的一种富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法大大加速了磷的释放速率，发酵上清液中磷浓度高，氮磷摩尔比适宜，不需另外投加氮源，有利于磷资源以鸟粪石的形式回收。
[0027]本发明的处理方法不仅能处理富磷好氧颗粒污泥，实现污泥中碳源和磷源资源化的目的，而且处理能耗较低，处理时间短，处理效率和资源化程度高。
[0028]富磷好氧颗粒污泥工艺产生的剩余污泥含有碳资源和磷资源，具有重要的回用价值。另外，与传统的除磷絮体污泥相比，富磷好氧颗粒污泥具有密实的外形结构，较高的胞外聚合物含量和不同的微生物种群结构。因此，本发明采用低热预处理技术来促进富磷好氧颗粒污泥的破碎，加速有机物和磷的释出；然后采用厌氧发酵技术进一步提高有机物和磷的释出量，同时将一部分碳源转化成较为优质的挥发性短链脂肪酸，将磷源全部转化成易于回收的正磷酸盐。
【附图说明】
[0029]图1是实施例1所示的富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图所示实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0031]实施例1
[0032]一种富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法中采用的富磷好氧颗粒污泥的污泥浓度:MLSS为20.5g/L，MLVSS为15.4g/L ;颗粒平均粒径为1.1mm，污泥富磷率为9% (以MLVSS计)。如图1所示，图1是实施例1所示的富磷好氧颗粒污泥资源化的处理方法的工艺流程图，包括以下步骤:
[0033]取650mL上述的富磷好氧颗粒污泥置于IL的血清瓶中，将血清瓶密闭后置于70°C的水浴锅中进行水浴低热预处理，预处理时间为60min。水浴低热预处理过程中每隔15min搅拌混匀一次。
[0034]将低热预处理后的污泥转移至发酵罐中，同时将350mL未处理的富磷好氧颗粒污泥也转移至发酵罐中，混合均匀后设置厌氧发酵温度为35°C左右，搅拌速度为120rpm，发酵时间为2天，发酵过程中不控制pH值(实际pH值在6?6.5之间波动)，发酵气体收集的时间为12h/次。
[0035]发酵结束后，将处理完的富磷好氧颗粒污泥离心脱水，离心转速为4000rpm，离心时间为1min。
[0036]将离心脱水后的上清液转移至带有搅拌装置的容器中，添加60g/L的硫酸镁浓缩液，使得脱水上清液中Mg2+:PO广-P摩尔比为1.0左右，同时添加6mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为9?10之间，使鸟粪石结晶沉淀。鸟粪石结晶沉淀过程中一直搅拌，搅拌速度为20rpm，搅拌时间为20min。
[0037]结晶沉淀结束后再次离心，离心转速为4000rpm，离心时间5min。离心结束后鸟粪石可以作为肥料使用，上清液含有大量挥发性脂肪酸等可溶性碳源，可作为有效碳源回用。
[0038]本发明通过低热预处理后，污泥平均粒径显著下降，为0.2?0.5mm之间。释出有机物(SCOD)量为360?425mgC0D/gVSS，主要以多糖和蛋白质为主，总有机酸很少，释出总磷量为36?43mgP/gVSS，污泥释磷率为40?50 %，主要以聚磷为主，正磷酸盐仅占25 %左右。低热预处理很好的起到了对富磷好氧颗粒污泥预处理的效果。将低热预处理富磷好氧颗粒污泥和未处理富磷好氧颗粒污泥按1:0.54的比例混合后进行厌氧发酵，2天发酵后，释出有机物(SCOD)量为490?520mgC0D/gVSS，总有机酸为230?260mgC0D/gVSS，占50%左右。释出总磷量为79?85mgP/gVSS，污泥释磷率为90?95%，主要以正磷酸盐为主，占95%以上，同时发酵过程中4的产量为4.2?4.9mL/gVSS。通过鸟粪石回收，可回收发酵上清液中99%以上的磷，鸟粪石纯度为80%左右。
[0039]实施例2
[0040]本实施例中所用的富磷好氧颗粒污泥的浓度、平均粒径，污泥富磷率同实施例1，包括以下步骤:
[0041]取700mL上述的富磷好氧颗粒污泥置于IL的血清瓶中，将血清瓶密闭后置于70°C的水浴锅中进行水浴低热预处理，处理时间为80min。水浴低热预