申請日2014.02.26

　　公開(公告)日2014.05.07

　　IPC分類號C02F11/14; C02F11/12

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實現(xiàn)污泥脫水的方法，屬于制漿造紙環(huán)保領(lǐng)域。本發(fā)明針對造紙廢水碳源豐富，氮、磷缺乏，而生化污泥中微生物體內(nèi)又富含氮磷，部分生化污泥最終作為剩余污泥排出水處理系統(tǒng)，且脫水困難的現(xiàn)狀。采用超聲波破碎+絮凝+機械壓濾的方法，首先通過超聲波的作用將微生物體破碎，使其內(nèi)部物質(zhì)釋放出來，再通過絮凝及機械作用達到固液分離，液體回用到造紙廢水處理過程，處理每t生化污泥可以回收N和P達0.45kg和0.1kg以上，有效減少造紙廢水生化處理所投加的氮磷;同時污泥干度可達50%以上，熱值達6MJ/kg以上，可在生物質(zhì)鍋爐中直接焚燒。使造紙生化污泥實現(xiàn)綜合利用。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實現(xiàn)污泥脫水的方法。其特征在于，包括以下步驟：

　　(1)造紙廢水生化污泥的預(yù)處理，取一定量的造紙廢水處理生化污泥，將超聲換能頭的 功率為400-500W，超聲頻率為20-25kHz，伸入污泥中對其處理8-12s，在超聲波的機械效應(yīng)、 空化效應(yīng)作用下實現(xiàn)對生化污泥中微生物的破碎。將胞內(nèi)物質(zhì)及水分釋放出來，使部分胞內(nèi) 水轉(zhuǎn)化為吸附水，該部分水富含氮磷;

　　(2)絮凝處理，經(jīng)步驟(1)得到的污泥混合物，在攪拌速度為300-400rpm的條件下， 添加干基質(zhì)量分數(shù)為8-14%的聚合氯化鋁鐵，30s后將攪拌速度調(diào)為50-80rpm，添加干基質(zhì) 量分數(shù)為0.1-0.5%的分力量為1200-1500萬的陽離子型聚丙烯酰胺。通過電中和、吸附、架 橋及網(wǎng)撲的作用使污泥碎片發(fā)生絮聚，減少污泥的吸附水，使部分吸附水轉(zhuǎn)化為自由水;

　　(3)機械壓濾，經(jīng)步驟(1)及(2)處理后，采用板框壓濾機進行壓濾，使自由水及部 分吸附水脫出來，該部分水包含步驟(1)中富含氮磷的水，將該部分水回用到造紙廢水處理 生化池替代部分氮磷營養(yǎng)鹽。所用壓濾機的壓力為1.8-2.2pa，壓濾機濾布為兩層，與污泥接 觸層的孔徑為200目，支撐層的孔徑為40目。經(jīng)壓濾機壓濾后的污泥干度可達50%以上，其 發(fā)熱量在6MJ/kg以上，可以直接送生物質(zhì)鍋爐焚燒，實現(xiàn)污泥的消減。

　　說明書

　　一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實現(xiàn)污泥脫水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實現(xiàn)污泥脫水的方法，屬于制漿造紙環(huán)保 技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　造紙過程中除了會產(chǎn)生大量的廢水外，還有大量的固體廢棄物產(chǎn)生，前者目前因受到國 家有關(guān)部門和社會的廣泛關(guān)注，也已經(jīng)采取了很多有效的治理措施，特別在“十一五”期間， 相關(guān)政策標準的實施，以及企業(yè)技術(shù)設(shè)備的更新，96%以上的廢水實現(xiàn)達標排放，廢水污染 物減排取得顯著成效。廢水經(jīng)物理、生物及化學(xué)處理后，最終以初沉污泥、生化污泥及化學(xué) 污泥的形式與水體分離，隨著廢水排放標準的提高、監(jiān)控執(zhí)行力度的強化及造紙產(chǎn)業(yè)規(guī)模的 不斷擴大，這類污泥產(chǎn)量還將持續(xù)高速增加。尤其是廢水經(jīng)生物活性污泥法處理后，其體積 的0.5%～1.0%以剩余活性污泥的形式沉淀下來。剩余活性污泥是由多種微生物形成的菌膠 團與其吸附的有機物和無機物組成的集合體，另外還含有難降解的有機物、氮磷、重金屬和 鹽類，以及少量的病原微生物和寄生蟲卵等。這類污泥含水率很高，一般都在95%～99.5% 之間，難以處理，其投資和運行費用較大，可占到整個污水處理廠投資及運行費用的25%～ 65%，成為廢水處理廠沉重的經(jīng)濟負擔(dān)。造紙廢水處理的污泥產(chǎn)生量大，一般是同等規(guī)模市 政污水處理廠的5～10倍。如此大量的造紙污泥如不進行妥善的處理，將會造成二次污染。 造紙污泥的無害化處理與處置已成為亟待解決的環(huán)境問題，因此，如何經(jīng)濟合理地處理和利 用這些污泥成了人們極為關(guān)心的問題。污泥處理的關(guān)鍵是脫水，這是因為其含水率與其體積 成非線性關(guān)系。污泥脫水可以有效降低需要處理處置的污泥體積，是污泥減量化中最為經(jīng)濟 的一種方法，也是污泥最終處置如焚燒、堆肥等必不可少的環(huán)節(jié)。

　　另外，造紙廢水中碳源豐富，但氮、磷缺乏，因此在生化處理過程中需要向廢水中投加 營養(yǎng)鹽(氮肥和磷肥)。如日處理水量為30000m3的造紙廢水處理站，進生化池COD為900 mg·L-1，按COD∶N∶P=350∶5∶1比例投加營養(yǎng)鹽，需投加含氮量46.4%的尿素(每袋40kg) 和含有效磷(以P2O5計)45%的磷酸二銨(每袋50kg)分別為17.2袋和7.9袋。營養(yǎng)鹽 的購買成本相當可觀。營養(yǎng)鹽的投加有機械投加法和人工投加法。如此大量的營養(yǎng)鹽添加所 投入的人力物力也相當可觀。而造紙廢水處理的生化污泥主要成分是微生物。碳、氮、磷是 構(gòu)成微生物的必備營養(yǎng)元素。如果能將微生物體中的氮磷進行有效的利用，即可節(jié)省部分營 養(yǎng)鹽的投入。

　　如何有效將制漿造紙廢水處理生化污泥中的氮磷利用起來，節(jié)省制漿造紙廢水中氮磷營 養(yǎng)鹽的投加，從而降低成本，同時實現(xiàn)造紙廢水生化污泥的深度脫水，提高其利用率至關(guān)重 要。傳統(tǒng)的濃縮/機械脫水工藝只能去除大部分呈自由狀態(tài)的孔隙水和部分毛細水，很難使污 泥實現(xiàn)深度脫水，同時也難以將生化污泥的微生物體內(nèi)的氮磷釋放出來，并將其利用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明提供了一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實現(xiàn)污泥脫水的方法。針對造紙廢水碳 源豐富，氮、磷缺乏，而生化污泥中微生物體內(nèi)又富含氮磷，且一部分生化污泥最終作為剩 余污泥排出水處理系統(tǒng)，且脫水困難的現(xiàn)狀。采用超聲波破碎+絮凝劑+機械壓濾的方法，首 先通過超聲波的作用將微生物體破碎，使其內(nèi)部物質(zhì)釋放出來，再通過絮凝劑的電中和、吸 附架橋、網(wǎng)撲等作用使碎片絮聚，最后通過機械壓濾的作用達到固液分離，液體回用到造紙 廢水處理過程中，回用氮磷，有效減少造紙廢水生化處理所投加的氮磷，同時固體干度可以 達到50%以上，實現(xiàn)污泥的深度脫水，可以在生物質(zhì)鍋爐中直接焚燒。

　　為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體解決方案是：

　　(1)造紙廢水生化污泥的預(yù)處理

　　取150ml的造紙廢水處理生化污泥，將超聲換能頭的功率為400～500W，超聲頻率為 20～25kHz，伸入污泥中對其處理8～12s，在超聲波的機械效應(yīng)、空化效應(yīng)作用下實現(xiàn)對生化 污泥中微生物的破碎。將胞內(nèi)物質(zhì)及水分釋放出來，使部分胞內(nèi)水轉(zhuǎn)化為吸附水。

　　(2)絮凝處理

　　經(jīng)步驟(1)得到的污泥混合物，在攪拌速度為300～400rpm的條件下，添加干基質(zhì)量分 數(shù)為8～14%的聚合氯化鋁鐵，30s后將攪拌速度調(diào)為50～80rpm，添加干基質(zhì)量分數(shù)為 0.1-0.5%的分子量為1200～1500萬的陽離子型聚丙烯酰胺。通過電中和、吸附、架橋及網(wǎng) 撲的作用使污泥碎片發(fā)生絮聚，減少污泥的吸附水，使部分吸附水轉(zhuǎn)化為自由水。

　　(3)機械壓濾

　　經(jīng)步驟(1)及(2)處理后，采用板框壓濾機進行壓濾，使固液得到分離，所用壓濾機 的壓力為1.8～2.2Mpa，壓濾機濾布為兩層，與污泥接觸層的孔徑為200目，支撐層的孔徑 為40目。在壓濾機的作用下，污泥碎片截留在濾布上，干度可達50%以上，其發(fā)熱量在6MJ/kg 以上，可以直接送生物質(zhì)鍋爐焚燒，實現(xiàn)污泥的消減。自由水和吸附水通過壓濾機濾布，該 部分水中N、P濃度分別為4.6mg/L和1.0mg/L以上，而COD濃度為240mg/L左右，氮磷 濃度遠高于COD∶N∶P=350∶5∶1的添加標準，將這部分水送回造紙廢水生化處理段，可以節(jié) 省生化段N、P的添加量。