公布日：2022.10.11
申请日：2022.06.29
分类号：C02F11/00(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F1/52(2006.01)I
摘要
本发明公开一种利用高温强化污泥水解获取碳源的系统与方法。所述的系统包括污泥浓缩池，其底部通过排泥管道与所述污泥破解罐、污泥水解池连通；所述污泥破解罐为密封罐，在所述的罐体上设置有加热装置，所述污泥破解罐通过排泥管与所述污泥水解池连通；所述污泥水解池设有碱性加药装置和搅拌装置，该污泥水解池上部通过出水管与化学沉淀池连通，该污泥水解池底部通过排泥管与污泥处理设备连通；所述化学沉淀池设有碱性加药装置、磷酸盐加药装置、镁盐加药装置，并设有搅拌装置，该化学沉淀池上部通过出水管与生物池厌氧段连通，该化学沉淀池底部设有排放口。本发明能实现污泥碳源、氮磷的资源化利用和污泥的减量化处理。
权利要求书
1.一种利用高温强化污泥水解获取碳源的系统，其特征在于，所述的系统包括依次连通的污泥浓缩池、污泥破解罐、污泥水解池和化学沉淀池；其中，所述污泥浓缩池的底部通过排泥管道与所述污泥破解罐、污泥水解池连通，在所述排泥管道上设置有排泥泵；所述污泥破解罐为密封罐，在所述的罐体上设置有加热装置，所述的加热装置用于将罐体内污泥加热到80～120℃，所述污泥破解罐通过排泥管与所述污泥水解池连通；所述污泥水解池设有碱性加药装置和搅拌装置，该污泥水解池上部通过出水管与化学沉淀池连通，该污泥水解池底部通过排泥管与污泥处理设备连通；所述化学沉淀池设有碱性加药装置、磷酸盐加药装置、镁盐加药装置，并设有搅拌装置，该化学沉淀池上部通过出水管与生物池厌氧段连通，该化学沉淀池底部设有排放口。
2.一种利用高温强化污泥水解获取碳源的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将剩余污泥在污泥浓缩池进行浓缩；步骤2，将一部分浓缩后的底泥分流至污泥破解罐，控制加热温度和反应时间，使剩余污泥絮体结构遭到破坏，污泥细胞解体，胞内物质得以释放，得到的破解污泥进入污泥水解池；将另一部分浓缩后的底泥分流至污泥水解池，与破解污泥混合均匀，用碱性药剂调节pH至10±0.1，同时辅以机械搅拌，在碱性厌氧环境下使有机物厌氧反应控制在产酸阶段，将污泥中的固态难降解有机物转化为溶解性易降解碳源，并使无机氮磷释放出来；步骤3，将步骤2得到的水解上清液排入化学沉淀池，投加磷酸盐和镁盐，并投加碱性药剂调节pH至10±0.1，同时辅以机械搅拌，使之与水解酸化液充分混合反应，再通过重力作用进行沉淀，完成固液分离；步骤4，将上清液排入生物池厌氧段以补充碳源，沉淀下来的固态物质作为肥料实现氮磷回收。
3.根据权利要求2所述的一种利用高温强化污泥水解获取碳源的方法，其特征在于，步骤1所述污泥破解温度为80～120℃，反应时间15min左右。
4.根据权利要求2所述的一种利用高温强化污泥水解获取碳源的方法，其特征在于，步骤2、步骤3所述的碱性药剂为NaOH和Ca(OH)2的混合液。
5.根据权利要求2所述的一种利用高温强化污泥水解获取碳源的方法，其特征在于，步骤3所述的磷酸盐和镁盐按照N/P＝0.8～1.6、Mg/N＝1.0～1.6控制投加量。6.根据权利要求2所述的一种利用高温强化污泥水解获取碳源的方法，其特征在于，通过控制流量调节阀门，使参与反应的剩余污泥与破解污泥的体积比为1～4。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明利用高温对剩余污泥进行破解预处理，调节碱性环境优化污泥厌氧水解过程，从而释放优质碳源，回收氮磷元素，并改善污泥沉降性能，提供一种同步实现污泥资源化、减量化的剩余污泥水解系统及方法。
为了实现上述目的，本发明的利用高温强化污泥水解获取碳源的系统，所述的系统包括依次连通的污泥浓缩池、污泥破解罐、污泥水解池和化学沉淀池；其中，
所述污泥浓缩池的底部通过排泥管道与所述污泥破解罐、污泥水解池连通，在所述排泥管道上设置有排泥泵；
所述污泥破解罐为密封罐，在所述的罐体上设置有加热装置，可使污泥加热至80～120℃；所述污泥破解罐通过排泥管与所述污泥水解池连通；
所述污泥水解池设有碱性加药装置和搅拌装置，该污泥水解池上部通过出水管与化学沉淀池连通，该污泥水解池底部通过排泥管与污泥处理设备连通；
所述化学沉淀池设有碱性加药装置、磷酸盐加药装置、镁盐加药装置，并设有搅拌装置，该化学沉淀池上部通过出水管与生物池厌氧段连通，实现碳源回用；该化学沉淀池底部设有排放口。其中，所述的生物池为A2/O生化池或氧化沟，以及在此基础上进行改良的具有脱氮除磷和去除有机物功能的其他工艺。
为了便于调节进入污泥破解罐和污泥水解池的剩余污泥比例，所述的进泥管上设置有流量调节阀3和流量调节阀4，用于调节进入污泥破解罐和污泥水解池的剩余污泥量；流量调节阀6用于调节参与反应的破解污泥与剩余污泥比例。
为达到上述目的，本发明的利用高温强化污泥水解获取碳源的方法，包括以下步骤：
步骤1，剩余污泥在污泥浓缩池进行浓缩后，将一部分浓缩后的底泥分流至污泥破解罐，加热至80～120℃，停留时间控制在15min左右，使剩余污泥絮体结构遭到破坏，污泥细胞解体，胞内物质得以释放，得到的破解污泥进入污泥水解池。
步骤2，剩余污泥在污泥浓缩池进行浓缩后，将一部分浓缩后的底泥分流至污泥水解池，与步骤1所述的破解污泥混合均匀，用NaOH和Ca(OH)2的混合液调节污泥pH至10±0.1，同时辅以机械搅拌，在碱性厌氧环境下使有机物厌氧反应控制在产酸阶段，将污泥中的固态难降解有机物转化为溶解性易降解碳源，如VFAs等，并使无机氮磷释放出来。
步骤3，将步骤2得到的水解上清液排入化学沉淀池，投加磷酸盐和镁盐，控制N/P为0.8～1.6、Mg/N为1.0～1.6，并用NaOH和Ca(OH)2的混合液调节pH至10±0.1，同时辅以机械搅拌，使之与水解酸化液充分混合反应，再通过重力作用进行沉淀，完成固液分离，将上清液排入生物池厌氧段以补充碳源，沉淀下来的固态物质可作为肥料实现氮磷回收。
本发明的污泥水解系统可直接嵌入污水处理工艺的剩余污泥管线上，也可作为旁路系统接入，可根据实际情况灵活调节使用工况，以实现污泥碳源、氮磷的资源化利用和污泥的减量化处理。
部分剩余污泥从污泥浓缩池进入污泥破解罐，在污泥破解罐中，通过高温加压等措施，使高有机质含量的污泥发生破解。破解污泥进入污泥水解池，与未经处理的剩余污泥充分混合，在碱性厌氧环境下进行水解产酸反应，使污泥中的固态难降解有机物转化为溶解性易降解碳源，如VFAs等，并使无机氮磷释放出来。水解酸化液进入化学沉淀池，通过投加镁盐、磷酸盐回收水解液中的氮磷元素，生成的鸟粪石结晶可作为肥料进行回收；上清液则作为碳源排入生物池厌氧段，提高脱氮除磷和有机物去除效率。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、通过高温强化污泥水解系统实现剩余污泥碳源化，将污泥水解碳源回流至污水处理系统中，可以有效缓解缺氧反硝化与厌氧释磷的碳源竞争，提高污水脱氮除磷效率，保障出水水质。同时污泥碳源化回用减少了外碳源的投加，能有效降低污水厂运行费用。
2、污泥厌氧水解系统不仅减少了污水厂剩余污泥的排放，还通过投加药剂改善排放污泥的沉降性能，大大降低了污泥处理处置费用。
3、剩余污泥中的氮磷元素以鸟粪石结晶的形式富集回收，可作为缓释肥用于农业、林业生产，实现污泥资源化利用。
（发明人：郭会真;王忠敏;高晓宏;郭强）