專利名稱：經(jīng)過厭氧消化的下水道污泥的分解的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)技術(shù)方案1所述的一種處理含水有機廢料的方法以及根據(jù)技術(shù)方案6所述的處理含水有機廢料的相應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
城市地區(qū)所產(chǎn)生的污泥量的不斷增加需要新的處理工藝，所述處理工藝能夠顯著減少污泥的質(zhì)量和體積。以有競爭力的成本將有效減少污泥的質(zhì)量和體積與生產(chǎn)可再度使用的污泥產(chǎn)品結(jié)合在一起的技術(shù)是最理想的解決方案。在傳統(tǒng)的污泥處理工藝中加入分解技術(shù)導(dǎo)致了污泥數(shù)量的減少并顯著改善了污泥的質(zhì)量。
申請人已經(jīng)在WO02/088034中提出了該問題的一種解決方案，所述方案包括以下階段即將增稠的廢料進行厭氧消化并通過細胞壁破壞將經(jīng)過消化的殘留物分解，而將至少一部分被分解的物質(zhì)送回先于消化階段的增稠階段。
出版的日本專利申請JP09-085299(EBARA公司)提出首先厭氧消化廢料；然后或者將經(jīng)過消化的廢料分解，將分解的廢料引入第二厭氧消化階段，隨后進行固體/液體分離(圖1)，或者在消化所述廢料之后，將經(jīng)過消化的廢料進行固液分離，接著分解經(jīng)過消化的廢料，將分離出的固體廢料引入第二厭氧消化階段(圖2)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一就是要進一步改善殘留污泥的質(zhì)量。使用依據(jù)技術(shù)方案1所述的方法可實現(xiàn)該目的。技術(shù)方案6中示出了用于處理含水有機廢料的相應(yīng)裝置。
通過在分解階段和第二消化階段之間設(shè)置增稠階段，人們可以在分解后利用污泥的性質(zhì)將經(jīng)過分解的廢料的液體和固體分離可利用重力很容易地增稠如經(jīng)臭氧處理，已經(jīng)被分解的污泥，而經(jīng)過厭氧消化的污泥則被認為是不能沉降的。因此固體/液體分離更為有效，并且送入第二消化階段的污泥量得以減少。所以，與第一消化階段相比，可以增加第二消化階段中的污泥處理時間(假設(shè)兩個消化階段具有相同的容積)，由于污泥更加穩(wěn)定，這反過來又導(dǎo)致了污泥質(zhì)量的改善。
在技術(shù)方案2-5和7-10中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
在下文的描述中主要涉及使用臭氧的分解技術(shù)，但本發(fā)明并不局限于臭氧化作用，而是僅僅以其作為實例進行描述。也可以使用其它能夠破壞細胞的分解方法(如超聲或空化作用等)。
在分解階段中使用臭氧具有以下優(yōu)點與機械或熱分解技術(shù)相比，所述這些氧化工藝具有一大共同優(yōu)點。難熔的COD(復(fù)雜的有機結(jié)構(gòu))被氧化并被轉(zhuǎn)化成BOD(生物可降解低分子化合物，如蟻酸或酸)。相反地，正如與其它氧化工藝(如濕法氧化)相反，臭氧化不需要使用額外的化學(xué)劑量。結(jié)果是，在該工藝的下游無需污水后處理，如中和等。臭氧化工藝的唯一副產(chǎn)物是分子氧，它能夠積極地被再次用于好氧生物降解工藝。
至于臭氧化技術(shù)的總成本，需要考慮到幾個方面。首先，臭氧是非常活潑的氧化劑，因此，為進行污泥分解，只需注入很少量的氣體。與其它類型的市政廢水及污泥處理設(shè)備相比，所述臭氧化裝置的占地面積小。


在下文中通過一個實例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進行描述，其中圖1示出了廢水和污泥處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明將厭氧污泥穩(wěn)定化與使用臭氧分解污泥結(jié)合在一起。該設(shè)備使用由兩階段構(gòu)成的厭氧消化工藝對污泥進行處理。
具體實施例方式
通過一套預(yù)增稠設(shè)備(未示出)降低來自污水處理設(shè)備3的原污泥4的液體含量。接著原污泥4被送入第一厭氧消化反應(yīng)罐(消化器)1中。從消化器1中被吸出的經(jīng)過部分消化的污泥5，其揮發(fā)性懸浮固體含量(VSS)大約為48-52％，在分解裝置6中被臭氧O3分解。所用的臭氧劑量(0.06gO3/gDS)能夠破壞污泥中的微生物細胞，從而破壞并打碎細胞壁并釋放出細胞內(nèi)含物。經(jīng)過分解的污泥7被送入中間增稠設(shè)備8，在該設(shè)備中進行固液分離。所述中間增稠設(shè)備8是標準的增稠設(shè)備，如重力沉降、浮選或離心分離設(shè)備。
液相(污泥水)9含有溶解有機化合物(如氨基酸，核酸和脂肪酸)，它們和細胞質(zhì)一起被釋放出來。污泥水9被回收到廢水處理工藝中，其中它能夠被用作碳源，以平衡在高氮負荷率時期脫氮方法中額外的碳需求。因此，要在消化器2(假設(shè)其具有與消化器1相同的容積)中進行處理的經(jīng)過增稠的污泥10的污泥體積減少的量等于吸出的污泥水的體積。從而導(dǎo)致污泥在消化器2中的貯留時間延長。在這些條件下，污泥穩(wěn)定化的可實現(xiàn)程度得到顯著提高。所述固相中含有細胞碎片(有機污泥)，由于難熔的COD被轉(zhuǎn)化成BOD，因此所述細胞碎片還是一種用于生物降解的良好基質(zhì)。在厭氧消化器2中對已破壞及分解的有機污泥的處理有一些具有吸引力的方面。由于增強了有機物的還原，被分解的有機污泥的厭氧消化能夠增加污泥的穩(wěn)定性。而且，經(jīng)過消化的污泥11量還可以再大幅減少20-30％。
經(jīng)過消化的污泥11在標準裝置12，如沉降式離心機中被進一步脫水，所述裝置產(chǎn)生揮發(fā)性懸浮固體含量(VSS)大約為30-35％的殘留污泥13和被回收到廢水處理工藝3中的污泥水14。與經(jīng)過傳統(tǒng)消化的污泥相比，經(jīng)過脫水的殘留污泥13的溶解固體(DS)含量明顯更高。因此，需要處理的污泥體積進一步減少了10-20％。
在傳統(tǒng)厭氧消化工藝中的速度限制性步驟是最初的水解階段。當進行污泥分解時，該反應(yīng)被加速。因此，如果安裝新設(shè)備，可以減少厭氧消化中污泥的貯留時間。因此，可以減少兩個反應(yīng)罐的消化器總?cè)莘e，從而節(jié)省投資和降低運營成本。運營成本受兩個方面的影響(a)較低的反應(yīng)器加熱需求；(b)難熔COD向BOD的轉(zhuǎn)化提供更高的沼氣產(chǎn)量，因此增大了沼氣發(fā)電量。
根據(jù)本發(fā)明，該工藝可適用于所有產(chǎn)生殘留有機污泥的廢水處理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括機械預(yù)處理；生物凈化工藝(如由單一階段或兩個階段構(gòu)成的活化污泥的序批式污泥處理(SBR)工藝等)和化學(xué)強化初級處理(CEPT)工藝。因此，待處理的有機廢料可包括來自初級沉降階段的初級污泥和/或來自生物凈化階段的活性污泥。
例如，根據(jù)所述發(fā)明，用于處理能力為20,000m3/天的傳統(tǒng)廢水處理設(shè)備中的污泥處理設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)化設(shè)計參數(shù)如下厭氧消化器1
污泥貯留時間，tR10[天]容量負荷3-5[千克/m3天]消化器體積 1,500[m3]分解裝置反應(yīng)時間大約30[分鐘]反應(yīng)罐體積 3-5[m3]特定臭氧需求量 0.1-0.15[千克O3/千克SS]臭氧發(fā)生器生產(chǎn)量20[千克O3/小時]厭氧消化器2污泥貯留時間，tR10[天]體積負荷3-5[千克/m3天]消化器體積 1,500[m3]
附圖標記列表1 第一厭氧消化反應(yīng)罐(消化器)2 第二厭氧消化反應(yīng)罐(消化器)3 廢水處理設(shè)備4 原污泥5 經(jīng)過部分消化的污泥6 分解裝置(如臭氧設(shè)備)7 被分解的污泥8 中間增稠設(shè)備9 污泥水10 被增稠的污泥11 經(jīng)過消化的污泥12 脫水裝置13 殘留污泥14 污泥水
權(quán)利要求
1.用于處理含水有機廢料，特別是下水道污泥的方法，所述方法包括以下階段在第一階段中厭氧消化所述廢料；通過破壞細胞壁分解來自第一階段的經(jīng)過消化的廢料；以及在不同于第一階段的第二階段中厭氧消化被分解的廢料，其特征在于，在分解所述經(jīng)過消化的廢料之后且在第二階段中消化所述被分解的廢料之前，所述被分解的廢料在增稠階段中進行固液分離；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分解階段中采用了臭氧化、超聲或空化使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有機廢料包括來自初級沉降階段的初級污泥和/或來自生物凈化階段的活性污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，在增稠階段中被分離出的部分液相被送回廢水凈化階段。
5.用于處理含水有機廢料，特別是污泥的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于在第一階段中厭氧消化所述廢料的裝置(1)，用于通過破壞細胞壁分解來自第一階段的經(jīng)過消化的廢料的裝置(6)，用于在不同于第一階段的第二階段中消化被分解的廢料的裝置(2)，其特征在于，所述用于分解經(jīng)過消化的廢料(5)的裝置(6)與用于液體-固體分離的增稠裝置(8)相連，所述裝置(8)與用于在第二階段中消化被分解的廢料的裝置(2)相連，使得在第二階段中在消化被分解的廢料(7)之前，所述被分解的廢料在增稠裝置(8)中進行液體-固體分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述分解裝置(6)是采用臭氧化(O3)、超聲或空化作用的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于廢料增稠的裝置(8)包括用于將被分離出的液相(9)輸送回廢水凈化裝置(3)的裝置。
全文摘要
用于處理含水有機廢料，特別是下水道污泥的方法和裝置，包括以下階段在第一階段中厭氧消化廢料，通過破壞細胞壁分解所述經(jīng)消化的廢料，以及在第二階段中厭氧消化被分解的廢料。其特征在于，在分解經(jīng)消化的廢料之后且在第二階段中消化被分解的廢料之前，被分解的廢料在增稠階段中進行固液分離。由于如通過臭氧處理使污泥分解，因此活性生物質(zhì)受到破壞并且是一種用于消化的良好基質(zhì)。此外，污泥的沉降特性得到了顯著改善，其易于通過重力進行增稠。通過設(shè)置增稠階段，液體能夠被回收用于廢水處理，而被分解廢料中的固體進一步進行生物降解。所述相分離的結(jié)果是，第二階段消化的污泥負荷比第一階段低。由此，殘留污泥中的有機質(zhì)含量進一步減少。
文檔編號C02F3/12GK1605573SQ20041008357
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月7日
發(fā)明者R·弗拉尼茨基, W·福赫斯 申請人:瓦特克瓦巴格有限責(zé)任公司