申请日2007.03.05
公开(公告)日2007.09.19
IPC分类号C02F11/00; B01D61/14; C05F11/02; C02F11/12
摘要
本发明公开了属于固体废物处理、处置技术领域的城镇污水污泥的减量化、资源化方法。包括如下步骤：脱水泥饼用氢氧化钠溶液稀释、破解，使污泥中有机质大量溶出，经离心分离得到浓缩污泥和上清液，前者经中和、调理后脱水，后者经砂滤、二级超滤后得到浓缩液和透过液，后者含有大量残余氢氧化钠，回流进行循环利用。处理后脱水泥饼含水率降低至70%左右，相对于处理前有机质含量减少50%，总质量减少2/3;超滤后的浓缩液以腐殖酸等大分子有机物为主，重金属含量很低，病原菌被灭活，可以制成安全高效的液体有机肥，符合农业部“肥料使用准则”。本发明适用于城镇污水处理厂产生的剩余活性污泥、消化污泥、混合污泥的减量和资源化处理。
权利要求书
1.一种城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在于，利用氢氧化钠处 理使污泥有机质溶出、采用超滤的物理方法实现有机质的分离去除，不仅可以大 幅提高污泥减量的效率，还可以获得高质量的液态肥料。具体包括如下步骤：
(1)脱水泥饼用氢氧化钠溶液稀释，利用其破解作用使污泥絮体中的有机质 大量溶出;
(2)处理后污泥采用离心浓缩机进行分离，获得浓缩污泥和含有大量高分子 有机物的上清液;
(3)浓缩污泥经酸中和后采用常规污泥脱水工艺脱水;
(4)上清液经砂滤后通过二级超滤分离，浓缩上清液中的腐殖酸等大分子有 机物制肥，同时过滤液回流。
2.根据权利要求1所述城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在于， 所述步骤1用浓度为10～12kg/m3的氢氧化钠溶液稀释污泥，稀释后污泥含水率 为96%，在环境温度下，处理4～6小时，使污泥破解后溶出大量有机质，降低污 泥悬浮固体含量。
3.根据权利要求1或2所述城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在 于，所述氢氧化钠溶液来自于步骤4的过滤液，并补充少量氢氧化钠，并保持氢 氧化钠浓度为10～12kg/m3。
4.根据权利要求1所述城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在于， 所述步骤2是将步骤1氢氧化钠处理后的污泥采用离心机进行分离，分离因数为 2000～3000转/分，在环境温度下，使氢氧化钠处理后污泥中的残余的悬浮固体 物质形成浓缩污泥，而大部分的有机质溶出进入上清液，其腐殖酸浓度为2000～ 4000mg/L。
5.根据权利要求1所述城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在于， 所述步骤3是将浓缩污泥用硫酸或其它废酸进行中和，然后采用常规污泥脱水方 法进行调理脱水，浓缩污泥有机质含量大幅降低，颗粒密度增大，脱水后的泥饼 含水率可降至70%，总量减少2/3。
6.根据权利要求1所述城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在于， 所述步骤4是将步骤2得到的上清液注入耐碱陶瓷超滤膜的超滤系统中，操作压 力0.3MPa，浓缩倍数为10～20倍，膜截留相对分子量为1000;经过二级超滤 系统，上清液中腐殖酸等大分子有机物被分离、浓缩，腐殖酸最终含量在4～8wt%。
7.根据权利要求1所述城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在于， 所述减量化、资源化的污水污泥为城镇污水厂污水处理后所产生的剩余活性污 泥、消化污泥、混合污泥等有机质含量较高的污泥。
8.根据权利要求1所述城镇污水污泥的减量化、资源化方法，其特征在于， 所述采用常规污泥脱水方法进行调理脱水是采用1.6g/L的FeCl3调理，采用真 空过滤脱水，获得含水率70%泥饼。
说明书
城镇污水污泥的减量化、资源化方法
技术领域
本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及一种城镇污水污泥的减 量化、资源化方法。
背景技术
我国每年产生大量污泥，按2006年生活污水排放量300亿吨，处理率40%， 污泥(含水率99%)产生量为污水处理量的1%计，则产生剩余污泥约1.2亿吨， 随着我国城市生活污水排放量的增加和处理率的提高，污泥产生量还将不断增 长。大量积累的污泥不仅占用土地，而且污泥含有大量有机营养物及难降解有机 物、微量元素、病原微生物和寄生虫卵、重金属等成分，均有可能通过不同途径 对生态环境造成污染。要妥善处理大量城镇污水污泥，首先是减少污泥量，降低 后续处理的负担，其次是实现污泥的资源化处理和利用。
目前国内外实现污泥减量的主要工艺包括浓缩、脱水和消化，前两者主要是 去除污泥中的水分，实现污泥的体积减量，目前城镇污水污泥脱水泥饼含水率一 般在80%以上，仍然较高，不利于填埋、生产建材等后续处理;污泥消化包括好 氧消化和厌氧消化，通过生化反应去除污泥中的有机质，实现污泥的质量减量， 但污泥消化反应周期长(15～30天)，处理设施复杂，投资运行费用较高。为了 改善污泥脱水效果，有研究采用破解预处理改变污泥絮体结构，然后脱水，以降 低脱水泥饼含水率;为了提高污泥消化效率，有研究采用破解预处理促进污泥解 体和有机质的溶出，然后进行消化，以加速反应过程，但这种方式的反应周期仍 然较长(6～15天)，而且处理设施和运行管理更加复杂。
如果利用污泥破解促进污泥有机质大量溶出、改善污泥脱水性能的特性，直 接采用物理分离方法去除污泥中的有机物，代替生物反应，就可以快速实现污泥 的减量，促进污泥的脱水。污泥中含有大量有机质，以高分子有机物为主，包括 蛋白质(约46-52%)、腐殖酸(约18-23%)、多糖(约7%)、核酸和脂肪等，碱处 理后分离得到的有机物以这些大分子有机物为主，便于采用超滤法提取，而且提 取液适于制作腐殖酸液体肥。
破解污泥常用方法包括机械处理、热处理、酸碱处理、化学氧化和生物处理 等，其中热处理、化学氧化和生物处理都会使大分子有机物降解为小分子有机物， 不利于有机物的分离，而碱处理具有破解效率高、工艺简单的优点，而且氢氧化 钠对蛋白质、多糖、DNA的水解程度有限，和腐殖酸生成腐殖酸钠盐，因此氢氧 化钠处理还可以减少大分子有机物的降解，有利于采用超滤方式进行分离。在其 它研究中，碱破解污泥主要是用于污泥消化的预处理，由于其目的在于辅助污泥 水解，避免对后续消化产生不良影响，采用的碱浓度较低(0.08～0.16g/gDS)， 在该浓度条件下，污泥的减量效果和同液分离性能不能满足本方法的要求。经研 究发现只有采用较高浓度的氢氧化钠处理，才可能保证污泥大幅减量，固液分离 性能较好。
发明内容
根据上述对污泥特性和破解方法的分析，本发明的目的在于提供城镇污水污 泥的减量化、资源化方法。其特征在于，利用氢氧化钠处理使污泥有机质溶出、 采用超滤的物理方法实现有机质的分离去除，不仅可以大幅提高污泥减量的效 率，还可以获得高质量的液态肥料。具体包括如下步骤：
(1)脱水泥饼用氢氧化钠溶液稀释，利用其破解作用使污泥絮体中的有机质 大量溶出;
(2)处理后污泥采用离心浓缩机进行分离，获得浓缩污泥和含有大量高分子 有机物的上清液;
(3)浓缩污泥经酸中和后采用常规污泥脱水工艺脱水;
(4)上清液经砂滤后通过二级超滤分离，浓缩上清液中的腐殖酸等大分子有 机物制肥，同时过滤液回流。
所述步骤1用浓度为10～12kg/m3的氢氧化钠溶液稀释污泥，稀释后污泥含 水率为96%，在环境温度下，处理4～6小时，使污泥破解后溶出大量有机质，降 低污泥悬浮固体含量。
所述氢氧化钠溶液来自于步骤4的过滤液，并补充少量氢氧化钠，并保持氢 氧化钠浓度为10～12kg/m3。
所述步骤2是将步骤1氢氧化钠处理后的污泥采用离心机进行分离，分离因 数为2000～3000转/分，在环境温度下，使氢氧化钠处理后污泥中的残余的悬浮 固体物质形成浓缩污泥，而大部分的有机质溶出进入上清液，其腐殖酸浓度为 2000～4000mg/L。
所述步骤3是将浓缩污泥用硫酸或其它废酸进行中和，然后采用常规污泥脱 水方法进行调理脱水，浓缩污泥有机质含量大幅降低，颗粒密度增大，脱水后的 泥饼含水率可降至70%，总量减少2/3。
所述步骤4是将步骤2得到的上清液注入耐碱陶瓷超滤膜的超滤系统中，操 作压力0.3MPa，浓缩倍数为10～20倍，膜截留相对分子量为1000;经过二级 超滤系统，上清液中腐殖酸等大分子有机物被分离、浓缩，腐殖酸最终含量在4～ 8wt%。
本发明的优点：1、采用氢氧化钠处理代替生物处理，可以大幅提高污泥有 机质去除和稳定化的效率，一般消化需要15～30天，挥发性悬浮固体(VSS)降 解率为30～45%，而采用本方法可以将处理时间缩短至4～6小时，且VSS降解率 提高至50～60%。2、城镇污水污泥脱水后泥饼含水率一般为80%，有机质含量在 60～80wt%(取决于污泥来源)，经本方案处理后，脱水泥饼有机质含量减少为 40～50wt%，同时由于有机质含量降低，污泥更易脱水，泥饼含水率降低至70%， 总量减少2/3。3、脱水泥饼经本方案处理后，污泥中的大分子有机物可以得到回 收利用，实现污泥的资源化处理。超滤截留的有机物以腐殖酸等大分子有机物为 主，可以将其加工为有机液体肥，实现了污泥减量过程中的资源化利用。4、通 过超滤系统获得残余碱液进行回流，实现了氢氧化钠溶液的循环利用，降低了污 泥处理成本。5、本方法先进实用，占地少，效率高，工艺简单，运行可靠，具 有明显的环境效益、社会效益和经济效益。