申请日2015.08.12
公开(公告)日2015.12.16
IPC分类号C02F11/00
摘要
一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统，第一机械脱水装置(1)的活性污泥进料口(6)与二沉池的剩余活性污泥出料口连接，第一机械脱水装置脱水后的污泥出口(7)接曝气搅拌池(2)，曝气搅拌池的污泥上清液出口(8)接MAP沉淀池(3)的污泥上清液入口，曝气搅拌池的底泥出口(9)接污泥调节池(5)的底泥入口，MAP沉淀池的沉淀后上清液出口(10)接污泥调节池的沉淀后上清液入口，MAP沉淀池的沉淀物出口(11)接MAP回收装置(4)的沉淀物入口，污泥调节池的污泥排出口接第二机械脱水装置(12)。本实用新型操作简便易行，污泥氮磷回收率被极大地提高，极大地降低污泥处理处置费用，实现了污水处理厂清洁生产的理念。
权利要求书
1.一种提高氮磷回收率的剩余活性 污泥处理系统，其特征在于，第一机械脱水装置(1)的活性污泥进料口(6)与二沉池的剩余活性污泥出料口连接，第一机械脱水装置(1)脱水后的污泥出口(7)接曝气搅拌池(2)，曝气搅拌池(2)的污泥上清液出口(8)接MAP沉淀池(3)的污泥上清液入口，曝气搅拌池(2)的底泥出口(9)接污泥调节池(5)的底泥入口，MAP沉淀池(3)的沉淀后上清液出口(10)接污泥调节池(5)的沉淀后上清液入口，MAP沉淀池(3)的沉淀物出口(11)接MAP回收装置(4)的沉淀物入口，污泥调节池(5)的污泥排出口接第二机械脱水装置(12)。
2.根据权利要求1所述的一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统，其特征在于，第一机械脱水装置(1)或第二机械脱水装置(12)为真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统，其特征在于，曝气搅拌池(2)中的搅拌装置由搅拌轴(13)及6个相隔60°的长方形叶片(14)组成。
4.根据权利要求1所述的一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统，其特征在于，曝气搅拌池(5)中的曝气装置(15)设置在搅拌装置的下面。
说明书
一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统，它可实现污水处理厂高效利用剩余活性污泥氮磷资源目标，属于污泥污水处理和资源化技术领域。
背景技术
全国400多家污水处理厂，100多亿立方米的污水处理量，约86.2%的污水处理厂采用活性污泥法，在处理过程中产生的剩余活性污泥体积比约占污水处理总量的0.3%～0.5%，使得产生的剩余污泥量达150×104t/a，并逐年增长10%。其处理处置费用占污水处理厂总运行费用的25%～40%。城镇污水厂污泥的处理与处置已经成为我国现代化建设过程中亟待解决的重大环境问题。但是活性污泥中的有机物含量在60%-75%，生物易降解有机组分在40%以上，磷约占污泥干重的5.0%，氮元素的含量更为丰富约9.3%，因此活性污泥中蕴藏着极大的资源。但如何将其资源化利用是目前污水处理厂的技术瓶颈问题之一。
在这个过程中，污泥氮磷的快速高效释放是其能够被利用的重要前提条件。中国发明专利“污泥碳源两级碱性水解酸化回收方法”(CN101708932B)，中国发明专利“碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法”(201310708860.6)表明，碱解预处理会促进污泥融胞释放氮磷，对污泥减量化有较好的效果，但碱处理液色度均很重，例如经过5%NaOH处理污泥后上清液呈现黑褐色，而且碱处理中含有大量的Na+、OH-离子造成上清液盐度大，会增大后续处理出水色度、盐度，不利于废水达标排放。此外碱法预处理后的一个重大缺陷是pH高，不利于后续的进一步厌氧消化产甲烷回收生物质能，无法实现综合的污泥处理处置和资源化利用。
目前污水厂对污泥处理处置中浓缩和压滤是污泥减量化的重要手段，常用的机械设备，有：真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机等，但机械力的作用会造成污泥颗粒破解，发明人将机械脱水后的污泥与水混合后发现污泥有高效融胞释放氮磷的现象，溶出氮磷浓度高于碱解、酸处理或超声波处理对氮磷的释放浓度。因此本实用新型将机械脱水作为污泥破解预处理方法，在此基础上构筑曝气搅拌池，通过对搅拌装置和搅拌方式的特殊设计增大污泥颗粒间接触碰撞几率和挤压力，与曝气形成的剪切力共同作用进一步使污泥颗粒融胞破解，达到污泥胞外聚合物剥离或污泥细胞破碎释放氨氮和溶解性磷的目的。对于曝气搅拌后上清液进一步利用中国专利201420458242.0“一种对废水氮磷进行鸟粪石资源化回收的装置”对产生的MAP沉淀作为缓释肥利用。利用污水厂现行处理设施，改变污泥处理工艺路线，用机械脱水-再混合-曝气搅拌-MAP沉淀的技术路线对剩余活性污泥进行资源化再利用，克服了碱解处理的缺陷，与碱解法相比氮磷资源回收率提高2-3倍。本实用新型操作方便易行，没有引入新的化学物质，与酸、碱处理液相比，曝空气的处理液与原污水颜色相近，有利于后续污泥厌氧消化处理，且氮磷资源的回收降低10-20%操作成本，达到污水厂实施清洁生产的目标。
发明内容
针对目前污水处理厂剩余活性污泥再利用中氮磷释放问题，本实用新型提供一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统。
本专利利用污水厂机械脱水设施作为污泥破解手段，改变污泥处理工艺路线，将脱水后污泥再与水以一定的质量体积比混合，通过曝气搅拌方式将污泥氮磷物质释放到混合液中，可使氮磷浓度分别高达420-490mg/L和120-210mg/L以上，超过碱解工艺中氨氮浓度30-180mg/L和正磷酸盐浓度20-150mg/L。进一步利用MAP沉淀法和中国专利“一种对废水磷氮进行鸟粪石资源化回收的装置”(201420458242.0)对此氮磷进行回收作为缓释肥利用，氨氮的回收率是86-95%，溶解性磷的回收率是90-99%，对污泥总氮磷的回收率40-60%，均高于碱解处理工艺。回收氮磷后污泥最终排放体积减少50-70%，极大地降低污水厂污泥处理处置费用，氮磷资源的回收降低10-20%操作成本，实现了污水处理厂清洁生产的理念。
基于上述，本实用新型采取的技术措施是：
一种提高氮磷回收率的剩余活性污泥处理系统，第一机械脱水装置的活性污泥进料口与二沉池的剩余活性污泥出料口连接，第一机械脱水装置脱水后的污泥出口接曝气搅拌池，曝气搅拌池的污泥上清液出口接MAP沉淀池的污泥上清液入口，曝气搅拌池的底泥出口接污泥调节池的底泥入口，MAP沉淀池的沉淀后上清液出口接污泥调节池的沉淀后上清液入口，MAP沉淀池的沉淀物出口接MAP回收装置的沉淀物入口，污泥调节池的污泥排出口接第二机械脱水装置。
上述中，曝气搅拌池中的搅拌装置由撑搅拌轴及6个相隔60°的长方形叶片组成，搅拌速率150-400rpm，搅拌方式为每转10秒停5秒;曝气搅拌池中的曝气装置设置在搅拌装置的下面，曝气装置曝气量为3L/L?min。
上述中，第一机械脱水装置和第二机械脱水装置可以是真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机等常用的机械脱水设备中一种，以离心机作用为例，经过离心机脱水后污泥的含水率约78%。
上述中，将压榨脱水后的污泥与水按1g/3-5ml比例重新混合后浸泡2h;对混合液进行搅拌和曝气，12-72h后对搅拌曝气后的混合液进行自然沉降;与污泥混合用水可以是步骤机械脱水产生的污水或污水厂二沉池排水，这样可节约污水厂新鲜水用量，同时减少污水排放总量。
上述中，在MAP沉淀反应装置中通过投加镁盐溶液和磷盐溶液，调整P/Mg/N摩尔比1/1.2/1，在搅拌的条件下，用5MNaOH调节反应溶液pH值8.9±0.1，使上清液中氮磷发生MAP沉淀反应，将沉淀后上清液排入污泥调节池，产生的沉淀排放到分离回收装置;
所述的搅拌方式为800rpm搅拌5分钟后，降为200rpm搅拌15分钟，停止搅拌后沉淀2-3h，沉淀排放到分离回收装置回收沉淀。
所述的镁盐溶液的质量百分比浓度为17%，所述镁盐溶液为MgCl2溶液、MgSO4溶液和MgO溶液中的一种;所述磷盐溶液的质量百分比浓度为5%，所述磷盐溶液为NaH2PO4溶液、Na2HPO4溶液、Na3PO4溶液、KH2PO4溶液和K2HPO4溶液中的一种。
上述中，MAP沉淀上清液为碱性，在污泥调节池中与曝气搅拌池底泥混合起到调理底泥pH值作用，再排入机械脱水装置后有利于污泥压榨过滤，污泥最终排放体积减少50-70%，极大地降低污水厂污泥处理处置费用。机械压榨产生污水用于配置MAP沉淀反应装置中5MNaOH溶液，起到节约污水厂新鲜水资源作用，同时减少污水排放总量。
上述中，所述剩余污泥为城市污水处理厂的二沉池或贮泥池中剩余活性污泥、浓缩池污泥、脱水污泥和厌氧消化污泥，包括经过处理的剩余污泥;所述处理包括酸、碱、热、臭氧、超声中的一种以上。
本实用新型具有以下的积极效果：
(1)利用污水厂机械脱水设施作为污泥破解手段，与曝气搅拌共同作用强化了剩余活性污泥高效溶胞释放氮磷，与目前碱解工艺相比，对氮磷释放浓度可分别高达420-490mg/L和120-210mg/L以上，高于碱解预处理中30-180mg/L和20-150mg/L氨氮和正磷酸盐浓度。
(2)将机械脱水设备产生的污水或污水厂二沉池出水用于浸泡压榨后污泥，或用于配置调节反应pH值的NaOH溶液，极大程度节约污水厂新鲜水用量、同时减少污水排放总量。
(3)本方法对污泥氮磷进行回收作为缓释肥利用，对污泥总氮磷的回收率40-60%，高于碱解处理工艺，充分实现对污泥中氮磷资源高效回收利用的目标。与其他处理系统相比，没有引入新的化学物质，与酸、碱处理液相比，曝空气的处理液与原污水颜色相近有利于后续进一步达标排放处理。回收氮磷后污泥最终排放体积减少50-70%，极大地降低污泥处理处置费用，降低10-20%操作成本，具有显著的经济效益、环境效益。