一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實(shí)現(xiàn)污泥脫水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實(shí)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(jī)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(jī)械作用達(dá)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(dá)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(dá)50％以上，熱值達(dá)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(shí)現(xiàn)綜合利用。
【專利說明】—種提取回用造紙生化污泥氮磷并實(shí)現(xiàn)污泥脫水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實(shí)現(xiàn)污泥脫水的方法，屬于制漿造紙環(huán)?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]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(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，以及企業(yè)技術(shù)設(shè)備的更新，96%以上的廢水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)的提高、監(jiān)控執(zhí)行力度的強(qiáng)化及造紙產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)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(tuán)與其吸附的有機(jī)物和無機(jī)物組成的集合體，另外還含有難降解的有機(jī)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(yùn)行費(fèi)用較大，可占到整個污水處理廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25%~65%，成為廢水處理廠沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)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(jìn)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(jì)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?yàn)槠浜逝c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(jì)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)。
[0003]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(jìn)生化池COD為900π^.?Λ按COD: N: Ρ=350: 5: I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(dāng)可觀。營養(yǎng)鹽的投加有機(jī)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(dāng)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(jìn)行有效的利用，即可節(jié)省部分營養(yǎng)鹽的投入。
[0004]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(shí)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(jī)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(xì)水，很難使污泥實(shí)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】

[0005]本發(fā)明提供了一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實(shí)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(jī)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(jī)械壓濾的作用達(dá)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(dá)到50%以上，實(shí)現(xiàn)污泥的深度脫水，可以在生物質(zhì)鍋爐中直接焚燒。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體解決方案是:
[0007](1)造紙廢水生化污泥的預(yù)處理
[0008]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(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)作用下實(shí)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。
[0009](2)絮凝處理
[0010]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?jǐn)?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?jǐn)?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。
[0011]⑶機(jī)械壓濾
[0012]經(jīng)步驟(1)及(2)處理后，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，使固液得到分離，所用壓濾機(jī)的壓力為1.8~2.2Mpa，壓濾機(jī)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(jī)的作用下，污泥碎片截留在濾布上，干度可達(dá)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(shí)現(xiàn)污泥的消減。自由水和吸附水通過壓濾機(jī)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(yuǎn)高于COD: N: P=350: 5: I的添加標(biāo)準(zhǔn)，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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1發(fā)明流程圖；
[0014]圖2預(yù)處理前污泥的掃描電鏡圖；
[0015]圖3預(yù)處理后污泥的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過具體的實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)。
[0017]實(shí)施例1
[0018]污泥取自山東某大型制漿造紙綜合工廠8萬m3 / d廢水處理工程二沉池，通過如下步驟從中提取回用氮磷并實(shí)現(xiàn)深度脫水:
[0019](1)造紙廢水生化污泥的預(yù)處理
[0020]取150ml的造紙廢水處理生化污泥，將超聲換能頭的功率為400?，超聲頻率為20kHz，伸入污泥中對其處理IOs，在超聲波的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)作用下實(shí)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。
[0021](2)絮凝處理
[0022]經(jīng)步驟(1)得到的污泥混合物，在攪拌速度為300rpm的條件下，添加干基質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的聚合氯化鋁鐵，30s后將攪拌速度調(diào)為50rpm，添加干基質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的分子量為1200萬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。
[0023](3)機(jī)械壓濾
[0024]經(jīng)步驟(1)及(2)處理后，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，使固液得到分離，所用壓濾機(jī)的壓力為1.8Mpa，壓濾機(jī)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(jī)的作用下，污泥碎片截留在濾布上，干度可達(dá)53%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(shí)現(xiàn)污泥的消減。自由水和吸附水通過壓濾機(jī)濾布，該部分水中N、P濃度分別為4.6mg / L和1.0mg / L,而COD濃度為238mg / L,氮磷濃度遠(yuǎn)高于COD: N: P=350: 5: I的添加標(biāo)準(zhǔn)，將這部分水送回造紙廢水生化處理段，按去除每公斤COD產(chǎn)生0.4kg生化污泥計，二沉池生化污泥濃度為0.91 %計，處理后污泥的最終干度為50%以上，處理每t絕干生化污泥脫掉98t水以上，可回收N和P各0.45kg和0.1kg,8萬m3 / d的水處理工程，生化段進(jìn)水COD為900mg / L，出水COD為240mg / L，每天產(chǎn)生化污泥絕干量約為21.12t，則可回用N、P分別為9.5kg和2kg，以8萬m3 / d水處理工程計算，每天可節(jié)約9.5kg氮及2kg磷，一年可節(jié)省N和P的量分別為3467.5kg和730kg。
[0025]實(shí)施例 2
[0026]污泥取自河北以廢舊箱板紙為原料生產(chǎn)包裝紙的某小型造紙廠3萬m3 / d廢水處理工程二沉池，通過如下步驟從中提取回用氮磷并實(shí)現(xiàn)深度脫水:
[0027](I)造紙廢水生化污泥的預(yù)處理
[0028]取150ml的造紙廢水處理生化污泥，將超聲換能頭的功率為500?，超聲頻率為25kHz，伸入污泥中對其處理12s，在超聲波的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)作用下實(shí)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。
[0029](2)絮凝處理
[0030]經(jīng)步驟(1)得到的污泥混合物，在攪拌速度為400rpm的條件下，添加干基質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的聚合氯化鋁鐵，30s后將攪拌速度調(diào)為80rpm，添加干基質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的分子量為1500萬的陽離子型聚丙烯酰胺。通過電中和、吸附、架橋及網(wǎng)捕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。
[0031](3)機(jī)械壓濾
[0032]經(jīng)步驟(1)及(2)處理后，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，使固液得到分離，所用壓濾機(jī)的壓力為2.2Mpa，壓濾機(jī)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(jī)的作用下，污泥碎片截留在濾布上，干度可達(dá)54%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(shí)現(xiàn)污泥的消減。自由水和吸附水通過壓濾機(jī)濾布，該部分水中N、P濃度分別為5.2mg / L和1.1mg / L,而COD濃度為260mg / L,氮磷濃度遠(yuǎn)高于COD: N: P=350: 5: I的添加標(biāo)準(zhǔn)，將這部分水送回造紙廢水生化處理段，按去除每kgCOD產(chǎn)生0.4kg生化污泥計，二沉池生化污泥濃度為0.91 %計，處理后污泥的最終干度為50%以上，處理每t絕干生化污泥脫掉98t水以上，可回收N和P各0.51kg和0.1lkg, 3萬m3 / d的水處理工程，生化段進(jìn)水COD為1000mg / L，出水COD為250mg / L，每天產(chǎn)生化污泥絕干量約為9t，則可回用N、P分別為4.6kg和1.0kg,以3萬m3 / d水處理工程計算，每天可節(jié)約4.6kg氮及1.0kg磷,一年可節(jié)`省N和P的量分別為1679kg和365kg。
【權(quán)利要求】
1.一種提取回用造紙生化污泥氮磷并實(shí)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(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)作用下實(shí)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?jǐn)?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?jǐn)?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(jī)械壓濾，經(jīng)步驟(1)及(2)處理后，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)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(jī)的壓力為1.8-2.2pa，壓濾機(jī)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(jī)壓濾后的污泥干度可達(dá)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(shí)現(xiàn)污泥的消減。
【文檔編號】C02F11/12GK103771681SQ201410064855
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】蘇振華, 馮文英, 張羽, 王承亮, 徐 明, 張升友, 曹瀛戈 申請人:中國制漿造紙研究院