申請日2015.06.22
公開(公告)日2015.10.28
IPC分類號C04B38/02; C02F11/00
摘要
本發(fā)明公開了一種污泥綜合處理方法，該方法包括以下步驟：多級沉淀;生化處理;曝氣催化;和污泥資源化處理。在該處理方法中，曝氣催化步驟使用對城市生活污水具有較高選擇性的光催化劑，光催化降解效率高，另外通過將污泥進行改性和制造陶粒，提高了生活污水的資源化利用率，提高了污泥產(chǎn)品的附加值。
權利要求書
1.一種污泥綜合處理方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：
(1)多級沉淀;(2)生化處理;(3)曝氣催化;和(4)污泥資源化處 理，
所述污泥資源化處理包括：(a)將多級沉淀、生化處理、曝氣催化處理 過程中產(chǎn)生的活性污泥進行匯集;(b)將污泥風干至水分含量低于15重 量%，然后向污泥中加入粉煤灰和石英砂，粉煤灰和石英砂的量基于所述 污泥的重量計分別為1-5重量%和1-3重量%，攪拌5-20小時;(c)然后 向其中加入基于所述污泥的重量計0.01-0.08重量%的聚丙烯酰胺和0. 02-0.08重量%的羥丙基甲基纖維素，攪拌1-8小時;(d)將步驟(2)的 物料在環(huán)境條件下風干至水含量低于8重量%，然后破碎至粒徑為5mm 以下;(e)將破碎后的污泥制造成陶粒。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述多級沉淀步驟包括一級平流沉淀、 二級平流沉淀、絮凝反應和絮凝沉淀，所述平流沉淀的污水流向與污染物顆 粒沉降方向垂直。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中一級平流沉淀在一級平流沉淀池中 進行，二級平流沉淀在二級平流沉淀池中進行，絮凝反應在絮凝反應池中進 行，絮凝沉淀在絮凝沉淀池中進行。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項的方法，其中在生化處理步驟中，包括好 氧處理和厭氧處理;好氧處理主要進行硝化作用和有機物的去除，好氧處理 區(qū)的底部設有曝氣砂管以在曝氣充氧的同時起攪拌作用，在好氧處理區(qū)上部 設有三相分離器;厭氧處理區(qū)主要進行反硝化和污泥儲存。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項的方法，其中在生化處理步驟中，將經(jīng)沉 淀處理的污水均勻地穿過預置的帶有好氧菌種的好氧濾料和帶有厭氧菌 種的厭氧濾料。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項的方法，其中在曝氣催化步驟中，向加入 催化劑的水體進行鼓泡，進行曝氣催化處理。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中在曝氣催化步驟中，使用基于TiO2的光 催化劑進行曝氣催化。
8.根據(jù)權利要求6或7的方法，其中在曝氣催化步驟中，將經(jīng)步驟(2) 生化處理的水經(jīng)硅藻土過濾處理后，再進行曝氣催化。
說明書
污泥綜合處理方法
技術領域
本發(fā)明涉及污泥綜合處理方法，特別是涉及來自生活污水的污泥的綜合 處理方法。
背景技術
污泥是生活垃圾污染產(chǎn)生的污水的主要成分。污水是從住戶、飯店、賓 館、機關、學校、工廠等生活設施中，廚房、衛(wèi)生間或者浴室正常使用所產(chǎn) 生的生活污水。生活污水中主要含有泥沙、油脂、皂液、果核、紙屑和事物 屑、病菌、雜物和糞便排泄物等。按照物質的化學性質，這些污水成分主要 可以分成有機物和無機物兩類，通常有機物的比例相對較大，大概在百分之 六十左右，其余為無機物。按照物理性質進行分類，可分為膠體物質、可溶 性物質和不溶性物質。相對于工業(yè)排出的廢水而言水質一般比較穩(wěn)定，在使 用生物/化學方法的情況下，處理效果比較顯著。
CN104649503A公開了一種生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括格柵、 調節(jié)池、缺氧池、好氧池、沉淀池、消毒池，格柵的輸入端與調節(jié)池的輸入 端連接，調節(jié)池的輸出端與缺氧池的輸入端連接，缺氧池的輸出端也好氧池 的輸入端連接，好氧池的輸出端與沉淀池的輸入端連接，沉淀池的輸出端與 消毒池的輸入端連接。
CN104261635A公開了一種生活污水的環(huán)保凈化方法，其特征在于，步 驟包括：將生活污水暫時存儲在集水池中，利用粗格柵打撈出體積大的渣滓， 然后利用污水泵提升污水的高度后，再利用細格柵打撈體積小的渣滓;將集 水池中的污水排入隔油池中，并用氣浮法去除污水中的油脂;將去油后的污 水排入沉砂池中，分離出污水中的無機顆粒;將沉砂池中的污水排入到調節(jié) 池中，均化水質;通過污水提升泵進入缺氧池，利用缺氧微生物的降解能力 將污水中有機高分子污染物分解成有機低分子污染物;將缺氧池中的污水排 入生化池，利用生物膜法對污水進行處理;在人工濕地的進水區(qū)、處理區(qū)、 出水區(qū)內鋪設防滲薄膜。
CN103508576A公開了一種城市生活污水的處理辦法，在建設新城市時， 將城市生活用水的排水管道與生產(chǎn)用水的排水管道分別布置，同時，在城市 周邊開展農(nóng)業(yè)大開發(fā)，將城市生活污水經(jīng)過處理引入農(nóng)田或水網(wǎng)，而不是直 接排放到江河中去，作為種植農(nóng)作物用的肥料，將城區(qū)中的生活污水通過獨 立的管道集中收集在生活污水處理站，在城郊建立多個沉淀(糞便池)池和 凈化池，利用管道，將城市生活污水從生活污水處理站輸送到這些沉淀池和 凈化池里，經(jīng)過多級沉淀和凈化后的水，另行處理，沉淀所得的糞便等，可 以作為肥料供農(nóng)業(yè)種植用。
CN103265152A公開了一種生活污水處理方法，屬于污水處理領域，其 工藝流程是生活污水收集-格柵粗過濾-泥砂沉淀及砂水分離-隔油沉淀-生物 處理-細過濾-反洗，其特征是所述格柵粗過濾，包括粗格柵過濾和細格柵過濾， 粗格柵的柵條間距為20mm;細格柵的柵條間距為5mm。
CN102020396A公開了一種生活污水處理方法，該方法是將生活污水先 進行固液分離，然后對分離后的污水進行二段式生化處理，處理后得到的清 水循環(huán)回用。
CN101108752A公開了一種生活污水處理方法，它是將生活污水與氧化 鋁廠含堿廢水充分混合后，進入氧化鋁廠污水處理系統(tǒng)進行常規(guī)處理，其特 征在于：按體積百分比，生活污水10-50%，氧化鋁廠含堿廢水50-90%。
CN104291520A公開了一種生活污水處理及回用方法，其特征在于：將 生活污水進行分類排放，按照污水性質與來源的不同分為高濃度的黑水和低 濃度的灰水，黑水排離后，依次通過厭氧處理池、曝氣接觸氧化池、曝氣高 耐污生態(tài)池、曝氣低耐污生態(tài)池和生態(tài)沉淀處理池，處理后的黑水與灰水合 并后進入調節(jié)池，經(jīng)過調節(jié)池調節(jié)后送入地下滲濾裝置處理，該地下滲濾裝 置處理的水經(jīng)過消毒后回用于沖廁或達標排放。
CN103113007A公開了一種生活污水處理工藝，以生物膜法為核心，第 一級采用折板厭氧水解池，第二級采用曝氣生物濾池，其中所述折板厭氧水 解池內部設置有折板，該折板厭氧水解池在厭氧條件下能夠吸收磷。
CN103058312A公開了一種生活污水的處理方法，屬于環(huán)境保護領域。 本發(fā)明向來自生化處理工序的生活污水中加入硅酸鈣，加入量為 0.1-1.0g/100mL生活污水，并調節(jié)pH為2-12，使硅酸鈣在水中分散均勻，并 維持15-90分鐘;過濾收集處理后的水。
US2013213796A1公開了一種污水處理方法，其中涉及用于改性待經(jīng)受 脫水和/或干燥的有機污泥的結構的方法，其包含所述有機污泥在其中暴露于 電場的作用的步驟，其中所述電場由直流電生成，所述有機污泥為濕固體形 式，具有按照重量計高于污泥總重量的10%的干物質含量。
“我國城市污水處理面臨的問題及解決對策”，環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟， 2011年04期，綜述了我國城市污水處理發(fā)展面臨的問題，指出污水處理技 術落后城市污水處理技術是城市污水處理設施能否高效運轉的關鍵，長期以 來，我國的污水處理技術都是沿襲了歐美國家近百年來的路線和處理技術， 在吸收、消化國外技術的同時也形成了自己的技術，城市污水處理技術有了 很大的發(fā)展，但是我國現(xiàn)階段采用的污水處理技術與同期國外的技術水平相 比依然還很落后，始終存在效率低、能耗高、維修率高、自動化程度低等缺 點。
在包括上述文獻在內的現(xiàn)有技術中，污泥通常被堆積廢棄，未得到較好 利用，另外在曝氣催化過程中使用的催化劑對城市生物污水缺乏針對性，導 致曝氣催化效率不高。
發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明人經(jīng)過深入研究和大量實驗，提出了如下技術 方案。
在一方面，提供了一種生活污水處理方法，其特征在于：該方法包括以 下步驟：(1)多級沉淀;(2)生化處理;(3)曝氣催化;和(4)污泥資源化 處理，
所述污泥資源化處理包括：(a)將多級沉淀、生化處理、曝氣催化處理 過程中產(chǎn)生的活性污泥進行匯集;(b)將污泥風干至水分含量低于15重 量%，然后向污泥中加入粉煤灰和石英砂，粉煤灰和石英砂的量基于所述 污泥的重量計分別為1-5重量%和1-3重量%，攪拌5-20小時;(c)然后 向其中加入基于所述污泥的重量計0.01-0.08重量%的聚丙烯酰胺和0. 02-0.08重量%的羥丙基甲基纖維素，攪拌1-8小時;(d)將步驟(2)的 物料在環(huán)境條件下風干至水含量低于8重量%，然后破碎至粒徑為5mm 以下;(e)將破碎后的污泥制造成陶粒。
來自生活污水的污泥由于長期處于水下，結構松散，孔隙比很大，其 含水率非常高，達120%-180%，遠大于污泥的液限，加之污泥天然結構 強度非常低，所以污泥常處于流塑和流動狀態(tài)，因此如果要用在道路鋪筑 中，應對其進行改性處理。污泥經(jīng)過本發(fā)明的方法處理后，含水率大幅降 低，孔隙比減小，飽和度也相應降低，液性指數(shù)和壓縮系數(shù)顯著降低，使 污泥土由流塑變?yōu)榭伤芑驁杂矤顟B(tài)，壓縮性大大減小，黏聚力增強、內摩 擦角增大，從而使其抗剪強度得以提高，并且使土體顆粒間排列形式發(fā)生 變化，污泥結構得以重組，固化后的土體具有強度高、壓縮性低的特性， 滿足作為路基材料的功能要求，例如可以使土體強度提高約22%。
所述陶粒制造方法可以包括如下步驟：
(1)將粒徑小于5mm的建筑垃圾粉碎顆粒轉移到加熱爐中于200-300℃ 的溫度下干燥30-60分鐘，將干燥后的原料轉移至球磨機中，球磨處理10-60 分鐘，球磨機轉速200-300轉/分;
(2)向球磨機中加入2-4重量%的造孔劑，繼續(xù)球磨干混5-10分鐘，然 后將混合原料轉移至配料池中，加水適量水攪拌，造粒，粒徑在5-9mm范圍 內，然后自然晾干;
(3)將晾干后的粒狀物轉移至加熱爐中，在300℃-500℃的溫度下保溫 20-60分鐘，自然冷卻至室溫，即得陶粒成品。
所述造粒步驟可以使用成型機進行，也可以用搗打造粒法進行。
所述造孔劑優(yōu)選為具有化學式RCNHCH2OH的酰胺類物質。
所述陶粒的制造可以使污泥產(chǎn)品具有更高的附加值，例如以目前市場 行情進行計算，由改性污泥制造成陶粒(即高強度輕體陶粒)，可以使污 泥的附加值進一步增加20-30%。
優(yōu)選地，所述多級沉淀步驟包括一級平流沉淀、二級平流沉淀、絮凝反 應和絮凝沉淀，所述平流沉淀的污水流向與污染物顆粒沉降方向垂直。
一級平流沉淀可以在一級平流沉淀池中進行，二級平流沉淀可以在二級 平流沉淀池中進行，絮凝反應可以在絮凝反應池中進行，絮凝沉淀可以在絮 凝沉淀池中進行。
優(yōu)選地，在所述生化處理步驟中，包括好氧處理和厭氧處理;其中好氧 處理主要進行硝化作用和有機物的去除，好氧處理區(qū)的底部設有曝氣砂管以 在曝氣充氧的同時起攪拌作用，在好氧區(qū)上部可設有三相分離器;厭氧區(qū)主 要進行反硝化和污泥儲存。
優(yōu)選地，在生化處理步驟中，經(jīng)沉淀處理的污水均勻地穿過預置的帶 有好氧菌種的好氧濾料和帶有厭氧菌種的厭氧濾料。在所述處理過程中， 污水中的懸浮性微小污染物可被處理菌種吸附、濾料攔截，有機污染物被缺 氧、厭氧生化處理，生化處理的污水再經(jīng)氣水分離，將沼氣排出利用。
在曝氣催化步驟中，可以向加入催化劑的水體進行鼓泡，進行曝氣催化 處理，使污水中的氨、氮析出。所述曝氣可在自然光下進行。催化劑的用量 可以為0.01-0.2g/L(污水)，優(yōu)選為0.05-0.1g/L(污水)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，在曝氣催化步驟中，使用基于TiO2的 光催化劑進行曝氣催化。
所述基于TiO2的光催化劑優(yōu)選為釩酸鉍和Fe3+共摻雜的TiO2催化劑，其 可以標記為BiVO4-Fe3+/TiO2�；谒龃呋瘎┑目傊亓坑嫞珺iVO4的含量可 以為5-15%重量，F(xiàn)e3+的含量可以為1-5%重量。
所述催化劑可以通過如下方法制得：(1)在攪拌下將10-20mL的鈦酸丁 酯緩慢加入20-60mL無水乙醇中，然后加入5-10mL冰乙酸，同時按規(guī)定 摻雜比例稱取一定量的BiVO4和Fe2(SO4)3分別加入至20-60mL無水乙醇 中，然后將兩種溶液混合，繼續(xù)攪拌至凝膠狀態(tài)后將其放入恒溫干燥箱，以 60-100℃的溫度恒溫干燥5-10h后將樣品研磨成粉末;(2)將BiVO4、Fe3+共摻雜的TiO2干凝膠粉加入蒸餾水并以超聲振蕩使其均勻分散后進行反復 抽濾，除去樣品中游離狀態(tài)的Fe3+后再將其進行恒溫干燥;(3)將干燥后的 產(chǎn)物放入馬弗爐中以300-500℃的溫度進行熱處理1-5h后再經(jīng)過研磨，制得 BiVO4-Fe3+/TiO2催化劑。
特別優(yōu)選地，所述TiO2為二氧化鈦納米管。二氧化鈦納米管的管孔徑優(yōu) 選為50-70nm，BET比表面積優(yōu)選為5-7m2/g。研究發(fā)現(xiàn)，這樣的孔徑和比表 面積的二氧化鈦納米管，更容易吸附溶液中的有機物，由于光催化反應是在 催化劑表面進行的，因此所述TiO2納米管的光催化過程中能得到更多的光照 輻射，更高的光量子效率，使得光催化活性將高于TiO2粉末或薄膜。所述二 氧化鈦納米管可通過模板法或陽極氧化法制得。
在一個更優(yōu)選的實施方式中，所述催化劑還包含有磷(P)，P元素含量 為催化劑總重量的0.1-1%重量。研究發(fā)現(xiàn)，P摻雜能提高TiO2納米管的比表 面積，減小其晶粒尺寸，抑制銳鈦礦型TiO2向金紅石相轉化，并且在可見光 區(qū)存在吸收尾，從而有效地提高TiO2的可見光催化性能。在一個更優(yōu)選的實 施方案中，P的前體是NaH2PO4，發(fā)現(xiàn)通過該前體獲得P摻雜能夠更夠更好 地使P嵌入到二氧化鈦納米管中。
優(yōu)選地，在曝氣催化步驟中，將經(jīng)步驟(2)處理的水經(jīng)硅藻土過濾處理 后，再進行曝氣催化。
所述污泥資源化處理步驟還可以包括將污泥進行厭氧發(fā)酵處理。
在曝氣催化中，向加入催化劑的水體進行鼓泡，進行曝氣催化處理，該 處理可以使污水中的氨、氮析出，再經(jīng)浮雜收集去除浮雜物，使污水得到深 度凈化成為清水。然后，再將凈化后的清水，經(jīng)親水復合砂濾過濾，降低水 分子表面張力，進一步凈化處理后的清水存儲蓄水池，以備回用。
在污泥資源化處理中，將沉淀、生化處理、曝氣催化處理過程中產(chǎn)生的 活性污泥進行匯集，例如可通過污泥重力通道匯集到沉淀區(qū)。
