一种有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺

1.本发明属于有机固体废弃物处理与资源化技术领域，具体涉及到一种有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺。


背景技术：

2.污泥承接了污水中的污染物，是污水处理过程的延续和必然要求。对于有机质含量低、微细砂和金属含量高、泥龄长等特点的污泥处理，并不适用于厌氧消化等国外常见的污泥处理工艺。对于高含砂量低有机质(有机质含量低于45％)，需要调整传统污泥处理处置技术路线。热水解一般作为传统污泥处理技术路线前端，经过热水解后的污泥并不稳定，后续还需要厌氧消化和好氧发酵等工艺过程进一步稳定化。因此，投资造价成本、运维成本及加药成本巨大，污泥稳定化的技术路线一直无法突破传统技术壁垒。
3.与厌氧消化技术相比，好氧发酵技术投资成本、运营与维护难度相对较低，已有较多的工程实践案例。在实际工程应用中，污泥好氧发酵技术所面临的制约因素主要有以下三点：(1)好氧发酵过程中臭气控制难度大、成本高，缺乏廉价且可靠的臭气控制技术；(2)好氧发酵需要稳定的调理剂来源，而传统调理剂的供应受到季节与地域的制约；(3)污泥好氧发酵产品出路不畅，污泥产品的土地利用缺乏规划且可能存在环境风险，占地较大。故针对低有机质高含砂污泥处理技术的高效耦合，需要开发有效的处理工艺。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺，解决传统工艺投资大、工艺复杂、运维成本高等问题，该方法可行性高，操作简便，可控度高、灵活度高，实现环保与经济效益的双赢。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：
6.一种有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺，将污泥搅拌均质，将泥水混合物吸入加压臭氧溶气气浮装置，加入阳离子pam药剂，完成臭氧溶气释放和刮渣操作，含臭氧微气泡浮渣进入热水解反应釜，经过热水解污泥破壁，之后经固液分离后达到污泥稳定化标准。
7.进一步地，所述污泥为高含砂有机质低于45％的城镇污水处理厂污泥，固体悬浮物浓度范围8000～12000mg/l。
8.进一步地，批次完成臭氧溶气释放和刮渣操作，批次完成时间≤10min。
9.进一步地，含臭氧微气泡浮渣通过管道增压泵进入热水解反应釜。
10.进一步地，所述臭氧溶气气浮装置和热水解反应釜均为密闭微负压装置，
11.所述臭氧溶气气浮装置上方连接拱形联排管道，所述热水解反应釜上方连接排气管道，均用于抽取含有高浓度臭氧的混合废气，气浮装置结构采用上方拱形联排管道均匀抽取，采用拱形圆管促进水汽冷凝，刮板直接将高含水率浮渣刮至收集槽，收集槽根据设定逻辑进入热水解反应釜；
12.所述拱形联排管道以及气管道与臭氧消解室连接，所述臭氧消解室后连接臭氧深度处理室，臭氧深度处理室为ph＝5的酸液池。
13.进一步地，所述臭氧溶气气浮装置内有效水深为1.8m～2m，接触室水力停留时间在1.2min～1.5min，分离室水力停留时间不超过8min，分离室表面负荷为6～8m3/(m2/h)，臭氧溶气罐工作压力为0.6mpa，溶气水为自来水或城镇污水处理厂出水。
14.进一步地，所述阳离子pam配置质量比为4
‰
～5
‰
。
15.进一步地，加压臭氧溶气气浮装置在100℃条件下注入臭氧，臭氧在废水中的添加量为8-10mg/l。
16.进一步地，加压臭氧溶气气浮装置产生的高浓度臭氧的混合废气的臭氧含量在15-27mg/l，对热水解产生的臭气、甲硫醇等具有90％以上的处理效率。
17.进一步地，所述热水解反应釜中热水解反应温度为180-200℃。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.1、热水解一般作为传统污泥处理技术路线前端，经过热水解后的污泥并不稳定，后续还需要厌氧消化和好氧发酵等工艺过程进一步稳定化。因此，投资造价成本、运维成本及加药成本巨大，污泥稳定化的技术路线一直无法突破传统技术壁垒。本发明以污泥特性为突破口，通过参数控制将污泥稳定化技术路线精简，对低有机质污泥提出了新的解决路线。
20.2、热水解会产生臭气，甲硫醇等臭气，热水解带来的臭气问题对人体健康、厂界及周边环境都造成了极大影响，热水解项目必须与臭气处理设施配套。本发明省去臭气处理设施投资及维护成本，以前端大容量加压臭氧溶气气浮的高含量臭氧混合废气与热水解臭气结合，可解决热水解不凝臭气难处理问题，同时减少了气浮中的温室气体o3的排放，一举两得。
21.3、一般臭氧在废水中的添加量为为3-5mg/l，本发明添加量为8-10mg/l。往污泥里面注入过量的臭氧，通过臭氧气浮进行浓缩，浮渣裹挟臭氧进入热水解，热水解本就在释放有机质，臭氧有很强烈的催化作用，一步热水解就可以稳定化进行土地利用，其中种子发芽率可达到100％，耗氧速率可以降低30％。本发明充分发挥臭氧催化氧化效能，在气浮和热水解装置中，臭氧裹挟污泥起到催化氧化作用，辅助污泥破壁；在废气处理中，气浮产生的过量臭氧可充分消解热水解产生的臭气，充分利用臭氧手段。
22.4、本发明加药只添加4
‰
～5
‰
的pam，不需要额外增加pac等絮凝剂。本发明对臭氧气浮浮渣的含水率没有降低要求，气浮装置主要起到的作用是裹挟臭氧快速浓缩，充分发挥臭氧催化作用。故本发明与传统气浮所起到的作用有本质区别，pam水溶液在高温臭氧催化下溶解，故整个技术路线减少了铁铝盐药剂投入和污染。
附图说明
23.图1为有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
25.一种有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺，主要适用于高含砂有
机质含量低于45％的城镇污水处理厂污泥(例如中国长江经济带)，图1为有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺示意图，主要设备包括臭氧溶气气浮装置1和热水解反应釜2，均为密闭微负压装置，臭氧溶气气浮装置1和热水解反应釜2之间通过设有增压泵7的管路连接，臭氧溶气气浮装置1上方连接拱形联排管道3，臭氧溶气气浮装置1连接臭氧溶气罐6，热水解反应釜2上方连接排气管道，用于抽取含有高浓度臭氧的混合废气，气浮装置结构采用上方拱形联排管道3均匀抽取，采用拱形圆管促进水汽冷凝，刮板直接将高含水率浮渣刮至收集槽，收集槽根据设定逻辑进入热水解反应釜；拱形联排管道以及气管道与臭氧消解室4连接，臭氧消解室4后连接臭氧深度处理室5，臭氧深度处理室5为ph＝5的酸液池。
26.具体处理时，具体包括以下步骤：将污泥(未加药)搅拌均质，污泥ss浓度范围8000～12000mg/l。将泥水混合物吸入加压臭氧溶气气浮装置，摒弃传统铁铝盐混凝剂改为通入适当剂量臭氧，只加入阳离子pam，迅速完成臭氧溶气释放和刮渣操作。含臭氧微气泡浮渣(含水率92％左右)通过管道增压泵进入热水解反应釜，经过热水解污泥破壁再浓缩后即可达到污泥稳定化标准。气浮装置产生的高浓度臭氧混合废气与热水解产生臭气充分反应后达标排放。
27.本发明将热水解从传统的前端预处理工艺转移到实现污泥稳定化的核心处理单元，该工艺实现热水解产生的不凝气直接实现脱臭，避免了传统热水解反应气不凝臭气难处理的问题。结合污泥理化性质，高效耦合污泥处理工艺，充分发挥臭氧催化氧化效能，在低碳低成本环境下，真正实现污泥处理减量化、无害化、资源化目标。
28.以下为某一具体应用示例：
29.一种有机污泥的臭氧化调理耦合水热快速稳定化处理工艺：城镇污水处理厂污泥(未加药)搅拌均质，ss浓度范围12000mg/l，将泥水混合物吸入加压臭氧溶气气浮装置，单项设施有效水深1.8m，温度在100℃条件下注入，臭氧添加量为10mg/l，同时加入5
‰
阳离子pam药剂，迅速完成臭氧溶气释放和刮渣操作，接触室水力停留时间在1.5min，分离室水力停留时间8min，批次完成时间9.5min，臭氧溶气罐工作压力0.6mpa，溶气水为城镇污水处理厂出水。含臭氧微气泡浮渣(含水率95％以上)通过管道增压泵进入热水解反应釜，经过200℃热水解反应釜完成污泥破壁，后经固液分离后达到污泥稳定化标准。其中，气浮装置和热水解反应釜均密闭微负压，上方拱形联排管道均匀抽取含有高浓度臭氧的混合废气，臭氧含量为27mg/l，与热水解产生的臭气在臭氧消解室混合，后经臭氧深度处理室处理后达标排放。
30.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。