專利名稱：：一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境工程水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種利用污水處理廠熱解剩余污泥脫水液作為碳源應(yīng)用于碳源相對(duì)不足污水處理中提高總氮脫除率的方法。
背景技術(shù)：
：由于受地域、氣候和生活習(xí)慣的影響，我國(guó)某些城市人均生活用水量較大，而且這些城市降雨較多造成地下水位較高，以及多為合流制的排水體系和不甚合理的化糞池設(shè)置等因素，總體上造成這些城市的生活污水具有有機(jī)物濃度低、氮磷含量并不低的現(xiàn)象，通常把這種有機(jī)物含量低而氮、磷含量相對(duì)較高的城市污水稱為低碳高氮磷城市污水，簡(jiǎn)稱低碳氮比污水。城市污水處理工藝通常是以普通活性污泥法為基礎(chǔ)，采用AB法、A/0、A70法、SBR、氧化溝等多種污水處理工藝。隨著城市周圍水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的加劇，具有脫氮除磷的這些工藝逐步需要強(qiáng)化實(shí)施，另外，出臺(tái)的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)對(duì)氮、磷排放指標(biāo)要求均相應(yīng)進(jìn)行了提高。目前應(yīng)用廣泛的污水生物處理廠，對(duì)低碳高氮磷城市污水運(yùn)行過程中存在較多問題，致使出水無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。城市低濃度生活污水量普遍較大，有機(jī)物濃度較低，碳氮比相對(duì)較小，采用這些生物處理工藝處理往往存在處理效率低，容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，工藝設(shè)備不能完全滿足高效低耗要求。產(chǎn)生這些問題的核心就是污水中碳氮比相對(duì)偏低，加劇了污水生物處理的難度，對(duì)水環(huán)境影響較大的氮磷等污染物質(zhì)的去除不利，直接影響到總氮的達(dá)標(biāo)排放。在傳統(tǒng)的城市污水脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗于缺氧反硝化、厭氧釋磷和異養(yǎng)菌等方面。當(dāng)進(jìn)水的COD/TN比值小于5.0時(shí)，生物脫氮效果就會(huì)受到影響，若比值小于3.0則難以進(jìn)行生物除磷處理，只有當(dāng)C0D/TN〉6時(shí)，方有可能獲得良好的脫氮除磷效果。由此可見，低碳高氮磷城市污水在進(jìn)行生物脫氮除磷處理時(shí)存在的主要問題是碳源不足。有機(jī)碳源成為制約我國(guó)城市污水處理廠生物脫氮除磷的主要因素。在我國(guó)，現(xiàn)行的污水處理工程設(shè)計(jì)多為在水質(zhì)水量特性不十分明確的前提下進(jìn)行，設(shè)計(jì)水質(zhì)一般按中等濃度設(shè)計(jì)，而實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)值與實(shí)際運(yùn)行值存在明顯差異，主要表現(xiàn)為實(shí)際C0D/TN比值小于設(shè)計(jì)值，造成了總氮等指標(biāo)達(dá)標(biāo)困難等一系列問題。為提高和穩(wěn)定生物脫氮除磷效率，當(dāng)C0D/TN〈5時(shí)，污水廠一般都是投加外部碳源(如甲醇、乙酸等)用于反硝化，實(shí)現(xiàn)提高污水C/N比的目的。但由于污水處理量大，外加碳源(如甲醇、乙酸等)將明顯增加污水處理費(fèi)用，使污水處理廠運(yùn)行不堪重負(fù)。為了解決污水處理廠生物脫氮除磷所需碳源不足的問題，解決環(huán)境水體氮素污染問題，還必須要考慮碳源的經(jīng)濟(jì)性，以便實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益三者的統(tǒng)一。在污水處理廠剩余污泥厭氧消化處理過程中，由于污泥固體有機(jī)物的水解速率低，水解過程是整個(gè)厭氧消化(水解階段、產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段)的重要控制步驟，而熱水解強(qiáng)化了污泥的液化和水解，在對(duì)污泥的處理中有較好的應(yīng)用前景。在熱處理過程中，固體有機(jī)物先液化，同時(shí)污泥中的脂肪、碳水化合物和蛋白質(zhì)進(jìn)一步水解脂肪水解成甘油和脂肪酸；碳水化合物水解成小分子的多糖，甚至單糖；蛋白質(zhì)水解成多肽、二肽、氨基酸，氨基酸進(jìn)一步水解成系列飽和或未飽和的低分子有機(jī)酸等。隨著熱水解溫度的相應(yīng)提高，污泥的水解速度和水解程度增大，低分子有機(jī)物和有機(jī)酸濃度增大，因此經(jīng)過熱水解的污泥更容易厭氧消化。所以熱水解不僅作為處理污泥的一個(gè)手段，有利于污泥中固體有機(jī)物的液化和水解，形成易生化降解的低分子有機(jī)物，提高后續(xù)的厭氧消化性能，而且也提高了其脫水液中的高濃度有機(jī)物含量，可以作為有機(jī)碳源用于反硝化。磷酸銨鎂沉淀法(俗稱鳥糞石沉淀法)是化學(xué)中較多采用的一種同時(shí)沉淀較高濃度氨氮和磷酸根的方式，而且磷酸銨鎂作為一種重要的緩效性復(fù)合肥料可以得到利用。其基本原理為，在含NH/和P043—的水中添加鎂鹽，發(fā)生以下的化學(xué)反應(yīng)Mg2++HP042—+NH4++6H20—MgNH4P046H20I+H+(1)Mg2++P043—+NH4++6H20—MgNH4P046H20I(2)Mg2++H2P04-+NH/+6H20—MgNH4P046H201+2H+(3)沉淀過濾后即可得到MAP(magnesium-ammonium-phosphate),其分子式是MgNH4P046H20，其溶度積為2.5X10—13。城市生活污水如果有比較充足的碳源，污水的脫氮率就越高，但實(shí)際上城市生活污水中的碳源物質(zhì)是有限的，對(duì)于低碳高氮磷的低濃度甚至超低濃度的城市污水，缺氧條件下可生物利用的碳源物質(zhì)不足，就很難達(dá)到預(yù)期的脫氮率，同時(shí)也降低了污水處理工藝的運(yùn)行效率。因此對(duì)于低碳高氮磷城市污水，應(yīng)將其C/N比提高到一定范圍，就可能使總氮脫除率有較大提高。提高污水C/N比的碳源物質(zhì)，首先應(yīng)該充分考慮利用既有的廢物碳源，盡量替代那些高成本的化工類有機(jī)碳源，這具有非常現(xiàn)實(shí)的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為在污水廠層面實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供了一個(gè)范例。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)城市污水普遍存在碳源不足而造成的污水處理工藝運(yùn)行對(duì)總氮脫除率不高的難題，提供一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法，實(shí)現(xiàn)提高總氮脫除率的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)首先對(duì)污水處理廠熱解剩余污泥脫水液進(jìn)行處理，根據(jù)污水處理廠熱解剩余污泥脫水液氨氮的摩爾濃度，投加磷酸鹽和鎂鹽，投加后磷酸鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1倍,鎂鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的11.5倍,形成磷酸銨鎂沉淀,使處理后的污泥脫水液氨氮濃度S150mg/L，污泥脫水液C/N比值為85—200;2)將經(jīng)處理后的污泥脫水液投加到待處理的污水中，使待處理的污水COD含量處于300—400mg/L之間，C/N比值為6.0_12;3)利用生物處理工藝對(duì)步驟2)中的污水進(jìn)行處理，達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。上述技術(shù)方案中，所述的低碳氮比城市污水的C/N比值低于5。所述的鎂鹽采用氯化鎂或硫酸鎂，磷鹽釆用磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果一方面城市生活污水因?yàn)樘荚床蛔愣谖鬯幚碇锌偟摮瘦^低，另一方面污泥處理中的熱解污泥脫水液中也需要有較好的出路。本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以廢治廢，由處理后的熱解污泥脫水液替代了成本較高的甲醇等碳源，節(jié)約了雙重成本，易于操作，具有很好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)首先對(duì)污水處理廠熱解剩余污泥脫水液進(jìn)行處理，根據(jù)污水處理廠熱解剩余污泥脫水液氨氮的摩爾濃度，投加磷酸鹽和鎂鹽，投加后磷酸鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1倍，鎂鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的11.5倍，形成磷酸銨鎂沉淀，使處理后的污泥脫水液氨氮濃度Sl50mg/L,污泥脫水液C/N比值為85—200;2)將經(jīng)處理后的污泥脫水液投加到待處理的污水中，使待處理的污水COD含量處于300—400mg/L之間，C/N比值為6.0—12;3)利用生物處理工藝對(duì)步驟2)中的污水進(jìn)行處理，達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明所述的低碳氮比城市污水是指C/N比值低于5的城市污水。下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明實(shí)施例1從東莞市區(qū)污水處理廠取得的熱解剩余污泥脫水液，在深圳布吉污水廠實(shí)驗(yàn)室分析，有機(jī)物含量較高，調(diào)節(jié)其pH為9、采用硫酸鎂作為鎂鹽來源，采用磷酸二氫鈉作為磷酸根來源、按照氨氮的摩爾比為l添加磷鹽和鎂鹽、沉淀反應(yīng)時(shí)間為30min等條件，對(duì)磷酸銨鎂沉淀前后的熱解剩余污泥脫水液中的水質(zhì)進(jìn)行分析，見表1和表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>磷酸銨鎂沉淀的過程就是一個(gè)改變C/N比的過程，經(jīng)過處理后，氨氮濃度大大降低，降低到124mg/L，C0D/TN值由42.7升高到90.3。在同樣的反應(yīng)器進(jìn)行對(duì)比SBR試驗(yàn)，開始采用實(shí)際低C0D/TN比城市生活污水進(jìn)行處理，不投加碳源；然后按1.1%和1.4%比例加入磷酸銨鎂沉淀后的熱解剩余污泥脫水液，分別重復(fù)試驗(yàn)，考察總氮脫除率的變化。反應(yīng)控制進(jìn)水時(shí)間0.5h，厭氧攪拌4.5h，曝氣6h,沉淀出水lh，試驗(yàn)前后的水質(zhì)見表3和表4。按1.1%和1.40%比例加入磷酸銨鎂沉淀后的熱解剩余污泥脫水液作為碳源后，出水水質(zhì)總氮明顯降低，說明磷酸銨鎂沉淀后的熱解剩余污泥脫水液作為碳源具有良好的提高總氮脫除率作用。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2從東莞市區(qū)污水處理廠取得的熱解剩余污泥脫水液，調(diào)節(jié)其pH為9、采用氯化鎂作為鎂鹽來源，采用磷酸氫二鈉作為磷酸根來源、按照氨氮的摩爾比的l倍添加磷鹽和氨氮的摩爾比的1.5倍添加鎂鹽、沉淀反應(yīng)時(shí)間為30min等條件，對(duì)磷酸銨鎂沉淀前后的熱解剩余污泥脫水液中的水質(zhì)進(jìn)行分析，見表5和表6。表5熱解剩余污泥脫水液主要水質(zhì)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6磷酸銨鎂法沉淀后的主要水質(zhì)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>磷酸銨鎂沉淀的過程就是一個(gè)改變C/N比的過程，經(jīng)過處理后，氨氮濃度大大降低，降低到110mg/L，COD/TN值由43.8升高到120。在同樣的反應(yīng)器進(jìn)行對(duì)比SBR試驗(yàn)，開始采用實(shí)際低C0D/TN比城市生活污水進(jìn)行處理，不投加碳源；然后按l.1%和1.4%比例加入磷酸銨鎂沉淀后的熱解剩余污泥脫水液，分別重復(fù)試驗(yàn)，考察總氮脫除率的變化。反應(yīng)控制進(jìn)水時(shí)間0.5h，厭氧攪拌4.5h，曝氣6h，沉淀出水lh，試驗(yàn)前后的水質(zhì)見表7和表8。按1.5%和1.2%比例加入磷酸銨鎂沉淀后的熱解剩余污泥脫水液作為碳源后，出水水質(zhì)總氮明顯降低，說明磷酸銨鎂沉淀后的熱解剩余污泥脫水液作為碳源具有良好的提高總氮脫除率作用。表7處理后熱解剩余污泥脫水液添加對(duì)低碳氮比污水的改變<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表8SBR處理效果對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)首先對(duì)污水處理廠熱解剩余污泥脫水液進(jìn)行處理，根據(jù)污水處理廠熱解剩余污泥脫水液氨氮的摩爾濃度，投加磷酸鹽和鎂鹽，投加后磷酸鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1倍，鎂鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1～1.5倍，形成磷酸銨鎂沉淀，使處理后的污泥脫水液氨氮濃度100～150mg/L，污泥脫水液C/N比值為85-200；2)將經(jīng)處理后的污泥脫水液投加到待處理的污水中，使待處理的污水COD含量處于300-400mg/L之間，C/N比值為6.0-12；3)利用生物處理工藝對(duì)步驟2)中的污水進(jìn)行處理，達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法，其特征在于所述的低碳氮比城市污水的C/N比值低于5。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法，其特征在于所述的鎂鹽采用氯化鎂或硫酸鎂，磷鹽采用磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉。全文摘要一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法，屬于環(huán)境工程水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明的主要技術(shù)特點(diǎn)是利用剩余污泥熱解處理后的脫水液中較高的有機(jī)物含量作為外加碳源，通過磷酸銨鎂沉淀法降低熱解污泥脫水液中的氨氮濃度，提高其C/N比，并且將其按適當(dāng)比例投加到因?yàn)樘荚床蛔愣偟摮瘦^低的污水處理中，實(shí)現(xiàn)總氮脫除率提高的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以廢治廢，為污水處理廠熱解剩余污泥脫水液找到了歸宿，節(jié)約了投加傳統(tǒng)碳源的成本，易于操作，具有很好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文檔編號(hào)C02F3/00GK101575139SQ20091008682公開日2009年11月11日申請(qǐng)日期2009年6月8日優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日發(fā)明者徐康寧,波楊,汪誠(chéng)文,偉王申請(qǐng)人:清華大學(xué)