公布日：2022.12.30
申請日：2022.10.19
分類號：C02F11/10(2006.01)I;C02F11/127(2019.01)I;C02F11/147(2019.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于污泥處理技術領域，公開了一種基于污泥熱水解的碳源回收方法。該方法包括：將污水處理過程產生的初沉污泥和剩余污泥進行除砂除渣、離心脫水，得到預脫水污泥和脫水濾液；將預脫水污泥進行熱水解處理、稀釋換熱和離心脫水，得到脫水污泥和高濃度有機濾液；將高濃度有機濾液依靠自身存在的微生物類群增殖進行酸化過程，再經脫氮除磷處理，作為反硝化碳源回到污水處理廠；將脫水污泥進行高含固厭氧消化，得到沼氣，并轉化為電能和/或熱能。本發(fā)明一方面實現污泥處理的“無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化”，另一方面可以有效利用濾液中的碳源進一步實現資源化利用。
權利要求書
1.一種基于污泥熱水解的碳源回收方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：S1：將污水處理過程產生的初沉污泥和剩余污泥進行除砂除渣處理；S2：將除砂除渣處理后的污泥進行離心脫水，得到預脫水污泥和脫水濾液；S3：將所述預脫水污泥進行熱水解處理，得到熱水解污泥；S4：對所述熱水解污泥依次進行稀釋換熱和離心脫水，得到脫水污泥和高濃度有機濾液；S5：將所述高濃度有機濾液依靠自身存在的微生物類群增殖進行酸化過程，再經脫氮除磷處理，作為反硝化碳源回到污水處理廠；S6：將所述脫水污泥進行高含固厭氧消化，得到沼氣，并轉化為電能和/或熱能。
2.根據權利要求1所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，在步驟S1中，采用旋流除砂器將污水處理過程產生的初沉污泥和剩余污泥進行除砂除渣處理；所述除砂除渣處理的效果達到94-96％。
3.根據權利要求1所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，在步驟S2中，將所述脫水濾液送回污水處理廠進行處理；離心脫水的脫水藥劑為陽離子聚丙烯酰胺；進行離心脫水的設備為臥螺離心機，轉速為2000-4000rpm，轉速差為0-30rpm；所述預脫水污泥的含水率為80-85％。
4.根據權利要求1所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，在步驟S3中，所述熱水解處理采用Cambi熱水解工藝；所述熱水解處理的操作條件包括：反應壓力為0.6-1.0MPa，反應溫度為160-180℃，反應持續(xù)時間為30-60min。
5.根據權利要求1所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，在步驟S4中，進行所述稀釋換熱的設備為板式換熱器，稀釋換熱后的污泥的含水率為88-92％，溫度為37-55℃；稀釋換熱后的污泥的離心脫水不添加脫水藥劑；進行離心脫水的設備為臥螺離心機，轉速為2000-4000rpm，轉速差為0-30rpm；離心脫水后的污泥的含水率為80-85％。
6.根據權利要求1所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，在步驟S5中，所述酸化過程的水力停留時間控制在3天以下，酸化發(fā)酵溫度為35-60℃，進行所述酸化過程的設備為全混式反應器；所述脫氮除磷處理包括對經過所述酸化過程的濾液依次進行濾液氨氮吹脫、濾液氨氣吸收和濾液磷回收處理。
7.根據權利要求6所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，將濾液氨氮吹脫得到的氨氣經所述濾液氨氣吸收處理后得到氮源，將經濾液氨氮吹脫處理后的濾液經所述濾液磷回收處理后得到磷源和碳源。
8.根據權利要求7所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，所述濾液氨氮吹脫處理的pH為10-11；所述濾液氨氣吸收處理使用的吸收液為磷酸和/或硫酸溶液；所述濾液磷回收處理包括采用鳥糞石沉淀法回收經濾液氨氮吹脫處理后的濾液中的磷。
9.根據權利要求8所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，所述鳥糞石沉淀法的Mg:N:P的摩爾比為(1-1.2)：1：(1-1.2)。
10.根據權利要求1所述的基于污泥熱水解的碳源回收方法，其中，在步驟S6中，將所述沼氣轉化為制備飽和蒸汽的熱能，所述飽和蒸汽為所述熱水解處理中使用的飽和蒸汽；將所述脫水污泥進行高含固厭氧消化的有機負荷控制在2.7-4.5gVS/L/d。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足，提出一種基于污泥熱水解的碳源回收方法，本發(fā)明一方面實現污泥處理的“無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化”，另一方面可以有效利用濾液中的碳源進一步實現資源化利用。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種基于污泥熱水解的碳源回收方法，該方法包括如下步驟：
S1：將污水處理過程產生的初沉污泥和剩余污泥進行除砂除渣處理；
S2：將除砂除渣處理后的污泥進行離心脫水，得到預脫水污泥和脫水濾液；
S3：將所述預脫水污泥進行熱水解處理，得到熱水解污泥；
S4：對所述熱水解污泥依次進行稀釋換熱和離心脫水，得到脫水污泥和高濃度有機濾液；
S5：將所述高濃度有機濾液依靠自身存在的微生物類群增殖進行酸化過程，再經脫氮除磷處理，作為反硝化碳源回到污水處理廠；
S6：將所述脫水污泥進行高含固厭氧消化，得到沼氣，并轉化為電能和/或熱能。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在步驟S1中，
采用旋流除砂器將污水處理過程產生的初沉污泥和剩余污泥進行除砂除渣處理；
對于粒徑大于50μm的砂粒，所述除砂除渣處理的效果達到94-96％。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在步驟S2中，
將所述脫水濾液送回污水處理廠進行處理；
離心脫水的脫水藥劑為陽離子聚丙烯酰胺；
進行離心脫水的設備為臥螺離心機，轉速為2000-4000rpm，轉速差為0-30rpm；
所述預脫水污泥的含水率為80-85％。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在步驟S3中，
所述熱水解處理采用Cambi熱水解工藝；
所述熱水解處理的操作條件包括：反應壓力為0.6-1.0MPa，反應溫度為160-180℃，反應持續(xù)時間為30-60min。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在步驟S4中，
進行所述稀釋換熱的設備為板式換熱器，稀釋換熱后的污泥的含水率為88-92％，溫度為37-55℃；
稀釋換熱后的污泥的離心脫水不添加脫水藥劑(這是由于熱水解溫度超過160℃，因此，污泥離心脫水不需要添加脫水藥劑)；進行離心脫水的設備為臥螺離心機，轉速為2000-4000rpm，轉速差為0-30rpm；
離心脫水后的污泥的含水率為80-85％。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在步驟S5中，
所述酸化過程的水力停留時間控制在3天以下，酸化發(fā)酵溫度為35-60℃，進行所述酸化過程的設備為全混式反應器；在本發(fā)明中，作為優(yōu)選方案，發(fā)酵溫度可選擇中溫(40℃)或高溫(55℃)；
所述脫氮除磷處理包括對經過所述酸化過程的濾液依次進行濾液氨氮吹脫、濾液氨氣吸收和濾液磷回收處理。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，將濾液氨氮吹脫得到的氨氣經所述濾液氨氣吸收處理后得到氮源，將經濾液氨氮吹脫處理后的濾液經所述濾液磷回收處理后得到磷源和碳源。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，
所述濾液氨氮吹脫處理的pH為10-11；
所述濾液氨氣吸收處理使用的吸收液為磷酸和/或硫酸溶液；
所述濾液磷回收處理包括采用鳥糞石沉淀法回收經濾液氨氮吹脫處理后的濾液中的磷。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，所述鳥糞石沉淀法的Mg:N:P的摩爾比為(1-1.2)：1：(1-1.2)。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在步驟S6中，
將所述沼氣轉化為制備飽和蒸汽的熱能，所述飽和蒸汽為所述熱水解處理中使用的飽和蒸汽；所述飽和蒸汽通過沼氣鍋爐制得。
將所述脫水污泥進行高含固厭氧消化的有機負荷控制在2.7-4.5gVS/L/d。
本發(fā)明的技術方案的有益效果如下：
本發(fā)明的污泥經過熱水解-離心脫水-濾液酸化作反硝化碳源-泥餅高含固厭氧消化后能充分利用污泥中的碳源，以較低的成本實現污泥處理的“無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化”。
（發(fā)明人：王佳偉;任征然;高金華;文洋;張含;齊利格娃;劉垚;孫冀壚）
