一種富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污泥資源化處理處置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]好氧顆粒污泥是微生物的自凝聚過程，是一種不需要載體的特殊生物膜，具有沉降性能好、污泥濃度高、污泥產(chǎn)量低、能同步脫氮除磷，耐受沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，是廢水處理的一種新型技術(shù)。通過20多年的研宄，好氧顆粒污泥的實(shí)際應(yīng)用越來越被眾多學(xué)者關(guān)注。在國內(nèi)外，已經(jīng)有較多好氧顆粒污泥處理實(shí)際廢水的中試報道。與好氧顆粒污泥技術(shù)快速發(fā)展相矛盾的是好氧顆粒污泥作為剩余污泥，其后期處理處置的研宄非常少。目前，僅有3篇英文文獻(xiàn)報道了脫氮好氧顆粒污泥后期的處理，但仍存在處理能耗較高，處理時間較長，無法回收污泥中的磷資源等問題。富磷好氧顆粒污泥由于顆粒形成條件簡單，如對反應(yīng)器高徑比要求低、所需曝氣能耗小等，同時能實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷，因此更具工程化應(yīng)用前景。而且，富磷好氧顆粒污泥具有較高的磷含量，污泥資源化價值更大。因此，亟需開發(fā)適合富磷好氧顆粒污泥特點(diǎn)的資源化處理方法。
[0003]熱預(yù)處理技術(shù)和厭氧發(fā)酵技術(shù)是污水處理廠處理剩余污泥的常見技術(shù)。熱預(yù)處理可以破壞污泥細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)胞內(nèi)胞外物質(zhì)的溶出，促進(jìn)富磷污泥聚磷的釋放，是一種較好的污泥預(yù)處理技術(shù)。目前，大部分熱預(yù)處理剩余污泥的處理溫度較高，在90?190°C之間，從而導(dǎo)致污泥熱預(yù)處理的能耗較高。而預(yù)處理時間與選擇的處理溫度有關(guān)，較低的污泥熱預(yù)處理溫度會導(dǎo)致較長的處理時間和較低的處理效果，因此需要輔以其他處理技術(shù)。對于厭氧發(fā)酵技術(shù)，在實(shí)際污泥處理中已有廣泛應(yīng)用。但是仍存在一些問題，如污泥發(fā)酵時間較長，在10?30天之間，即使以產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸為目的的厭氧發(fā)酵工藝，處理時間往往也在5?8天左右。目前，并沒有將厭氧發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于富磷好氧顆粒污泥后期處理的相關(guān)研宄報道，也沒有將富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法。因此，實(shí)現(xiàn)富磷好氧顆粒污泥碳源和磷源的資源化，同時降低處理能耗，縮短處理時間，提高處理效率，對好氧顆粒污泥技術(shù)工程化應(yīng)用具有重要意義，也有助于緩解磷資源危機(jī)和污水廠碳源不足等現(xiàn)實(shí)問題，具有經(jīng)濟(jì)價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法，解決富磷好氧顆粒污泥工藝后期污泥的處理處置問題，同時降低處理能耗，縮短處理時間，提高處理效率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供了一種富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法，包括如下步驟:將富磷好氧顆粒污泥加熱進(jìn)行低熱預(yù)處理，每隔一段時間攪拌混勻，然后再加入未處理的富磷好氧顆粒污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵，每隔一段時間收集氣體，將剩余污泥脫水，上清液中加入鎂鹽濃縮液，攪拌下用堿液調(diào)節(jié)pH值至鳥糞石完全沉淀，將已生成鳥糞石沉淀的溶液再次分離，分別回收鳥糞石和上清液。
[0007]所述富磷好氧顆粒污泥的混合液懸浮固體濃度(MLSS)為15?25g/L，混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)為10?20g/L，污泥平均粒徑為0.8?1.8mm，污泥的富磷率以混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)計為5?10%。
[0008]所述低熱預(yù)處理的溫度為60?80°C，預(yù)處理時間為40?90min。
[0009]所述“每隔一段時間攪拌混勻”，其中的“一段時間”為10?20min。
[0010]所述低熱預(yù)處理結(jié)束后污泥平均粒徑降低至0.2?0.5mm。
[0011]所述低熱預(yù)處理后的富磷好氧顆粒污泥與未處理的富磷好氧顆粒污泥的體積比為 1:0.2 ?1:0.6o
[0012]所述厭氧發(fā)酵的時間為2?3天，溫度為30?45°C，攪拌速度為80?140rpm。
[0013]所述“每隔一段時間收集氣體”，其中的“一段時間”為8?24h/次。
[0014]所述剩余污泥脫水采用離心脫水，轉(zhuǎn)速為4000?6000rpm，時間為5?15min。
[0015]所述鎂鹽濃縮液的濃度以鎂離子計為60g/L，投加量控制Mg2+:P043_-P摩爾比為(I ?1.2)
[0016]所述鎂鹽為硫酸鎂或氯化鎂。
[0017]所述堿為氫氧化鈉。
[0018]所述堿液的溶液為6mol/L，調(diào)節(jié)pH值至9?10之間。
[0019]所述攪拌下用堿液調(diào)節(jié)pH值至鳥糞石完全沉淀，其中:攪拌的速度為20?40rpm,時間為 20 ?60min。
[0020]所述再次分離采用的是離心分離，轉(zhuǎn)速為4000?6000rpm，時間為5?15min。
[0021]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0022]與絮體污泥相比，好氧顆粒污泥具有密實(shí)的顆粒結(jié)構(gòu)；本方法采用低熱預(yù)處理，能大大降低富磷好氧顆粒污泥的平均粒徑，同時促進(jìn)富磷好氧顆粒污泥中微生物的死亡破碎、有機(jī)物溶出和聚磷菌胞內(nèi)聚磷的釋放。低熱預(yù)處理后厭氧發(fā)酵時間大大縮短，處理效率顯著提高。本發(fā)明的低熱預(yù)處理-厭氧發(fā)酵組合技術(shù)處理富磷好氧顆粒污泥，2?3天即能釋出90?95%的污泥總磷，釋出的總磷主要以正磷酸鹽為主，占95%以上，同時能釋出有機(jī)物(SCOD)為490?650mgC0D/gVSS，總有機(jī)酸為230?330mgC0D/gVSS。而對富磷好氧顆粒污泥不進(jìn)行低熱預(yù)處理，單純厭氧發(fā)酵7天僅能釋出70?80%的污泥總磷，260?330mgC0D/gVSS的有機(jī)物(SCOD)，130?190mgC0D/gVSS的總有機(jī)酸。同時采用本發(fā)明的處理工藝不僅加快了 H2的產(chǎn)生速率，還提高了 H 2的產(chǎn)量，2?3天的產(chǎn)量是單純厭氧發(fā)酵7天產(chǎn)量的1.5?2倍?？傮w而言，針對富磷好氧顆粒污泥，低熱預(yù)處理-厭氧發(fā)酵組合技術(shù)處理能耗較低，處理時間短，處理效率和資源化程度高。
[0023]本發(fā)明公開的富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法能夠用于處理富磷好氧顆粒污泥工藝中產(chǎn)生的剩余污泥，同時還能回收富磷好氧顆粒污泥中的碳源和磷源，實(shí)現(xiàn)污泥資源化。
[0024]本發(fā)明公開的富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法所處理的對象是富磷好氧顆粒污泥，相比于普通的富磷絮體污泥，富磷好氧顆粒污泥厭氧發(fā)酵初期能產(chǎn)生較多的H2。
[0025]本發(fā)明公開的富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法和單純厭氧發(fā)酵處理工藝相比，能夠大大縮短處理時間，降低處理能耗，提高處理效率；2?3天處理比單純厭氧發(fā)酵7天處理釋磷量高20?30%，有機(jī)物溶出量(SCOD)高90?120%，H2產(chǎn)量高1.5?2倍。
[0026]富磷好氧顆粒污泥單純厭氧發(fā)酵處理效率較低，氮磷摩爾比僅為0.7?0.8，試驗中以鳥糞石形式回收還需添加氮源，調(diào)節(jié)氮磷摩爾比。而本發(fā)明的一種富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法大大加速了磷的釋放速率，發(fā)酵上清液中磷濃度高，氮磷摩爾比適宜，不需另外投加氮源，有利于磷資源以鳥糞石的形式回收。
[0027]本發(fā)明的處理方法不僅能處理富磷好氧顆粒污泥，實(shí)現(xiàn)污泥中碳源和磷源資源化的目的，而且處理能耗較低，處理時間短，處理效率和資源化程度高。
[0028]富磷好氧顆粒污泥工藝產(chǎn)生的剩余污泥含有碳資源和磷資源，具有重要的回用價值。另外，與傳統(tǒng)的除磷絮體污泥相比，富磷好氧顆粒污泥具有密實(shí)的外形結(jié)構(gòu)，較高的胞外聚合物含量和不同的微生物種群結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明采用低熱預(yù)處理技術(shù)來促進(jìn)富磷好氧顆粒污泥的破碎，加速有機(jī)物和磷的釋出；然后采用厭氧發(fā)酵技術(shù)進(jìn)一步提高有機(jī)物和磷的釋出量，同時將一部分碳源轉(zhuǎn)化成較為優(yōu)質(zhì)的揮發(fā)性短鏈脂肪酸，將磷源全部轉(zhuǎn)化成易于回收的正磷酸鹽。
【附圖說明】
[0029]圖1是實(shí)施例1所示的富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]實(shí)施例1
[0032]一種富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法中采用的富磷好氧顆粒污泥的污泥濃度:MLSS為20.5g/L，MLVSS為15.4g/L ;顆粒平均粒徑為1.1mm，污泥富磷率為9% (以MLVSS計)。如圖1所示，圖1是實(shí)施例1所示的富磷好氧顆粒污泥資源化的處理方法的工藝流程圖，包括以下步驟:
[0033]取650mL上述的富磷好氧顆粒污泥置于IL的血清瓶中，將血清瓶密閉后置于70°C的水浴鍋中進(jìn)行水浴低熱預(yù)處理，預(yù)處理時間為60min。水浴低熱預(yù)處理過程中每隔15min攪拌混勻一次。
[0034]將低熱預(yù)處理后的污泥轉(zhuǎn)移至發(fā)酵罐中，同時將350mL未處理的富磷好氧顆粒污泥也轉(zhuǎn)移至發(fā)酵罐中，混合均勻后設(shè)置厭氧發(fā)酵溫度為35°C左右，攪拌速度為120rpm，發(fā)酵時間為2天，發(fā)酵過程中不控制pH值(實(shí)際pH值在6?6.5之間波動)，發(fā)酵氣體收集的時間為12h/次。
[0035]發(fā)酵結(jié)束后，將處理完的富磷好氧顆粒污泥離心脫水，離心轉(zhuǎn)速為4000rpm，離心時間為1min。
[0036]將離心脫水后的上清液轉(zhuǎn)移至帶有攪拌裝置的容器中，添加60g/L的硫酸鎂濃縮液，使得脫水上清液中Mg2+:PO廣-P摩爾比為1.0左右，同時添加6mol/L的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為9?10之間，使鳥糞石結(jié)晶沉淀。鳥糞石結(jié)晶沉淀過程中一直攪拌，攪拌速度為20rpm，攪拌時間為20min。
[0037]結(jié)晶沉淀結(jié)束后再次離心，離心轉(zhuǎn)速為4000rpm，離心時間5min。離心結(jié)束后鳥糞石可以作為肥料使用，上清液含有大量揮發(fā)性脂肪酸等可溶性碳源，可作為有效碳源回用。
[0038]本發(fā)明通過低熱預(yù)處理后，污泥平均粒徑顯著下降，為0.2?0.5mm之間。釋出有機(jī)物(SCOD)量為360?425mgC0D/gVSS，主要以多糖和蛋白質(zhì)為主，總有機(jī)酸很少，釋出總磷量為36?43mgP/gVSS，污泥釋磷率為40?50 %，主要以聚磷為主，正磷酸鹽僅占25 %左右。低熱預(yù)處理很好的起到了對富磷好氧顆粒污泥預(yù)處理的效果。將低熱預(yù)處理富磷好氧顆粒污泥和未處理富磷好氧顆粒污泥按1:0.54的比例混合后進(jìn)行厭氧發(fā)酵，2天發(fā)酵后，釋出有機(jī)物(SCOD)量為490?520mgC0D/gVSS，總有機(jī)酸為230?260mgC0D/gVSS，占50%左右。釋出總磷量為79?85mgP/gVSS，污泥釋磷率為90?95%，主要以正磷酸鹽為主，占95%以上，同時發(fā)酵過程中4的產(chǎn)量為4.2?4.9mL/gVSS。通過鳥糞石回收，可回收發(fā)酵上清液中99%以上的磷，鳥糞石純度為80%左右。
[0039]實(shí)施例2
[0040]本實(shí)施例中所用的富磷好氧顆粒污泥的濃度、平均粒徑，污泥富磷率同實(shí)施例1，包括以下步驟:
[0041]取700mL上述的富磷好氧顆粒污泥置于IL的血清瓶中，將血清瓶密閉后置于70°C的水浴鍋中進(jìn)行水浴低熱預(yù)處理，處理時間為80min。水浴低熱預(yù)