一种城市污水处理厂处理污泥方法的探究-论文 6页

第37卷第3期辽宁师范大学学报(自然科学版)Vo1．37No．32O14年9月journalofLiaoningNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Sep．2014文章编号：i000—1735(2014)03—0379—06doi：10．11679／1sxb1k2O14O3O379一种城市污水处理厂处理污泥方法的探究武跃，徐岩，白长岭。，时培龙，袁圆(1．辽宁师范大学化学化工学院，辽宁大连116029；2．辽阳石油化纤公司鞍山分公司，辽宁鞍山114014)摘要：随着城市污水处理厂的普及，污水处理厂的污泥处理逐步成为污水处理的负担．寻求更为简洁、低成本、无二次污染的污泥处理方法变得越为重要．针对大连市某污水处理厂的污泥进行了部分催化湿式氧化处理，建立了一种具有处理方法简单、运行成本低、占地面积小等特点的处理工艺．本方法利用高温(20O℃)、高压(1．6MPa)的条件下，破坏细胞核，使其脱水．在催化湿式氧化的条件下，分解有机大分子，提高处理水的可生化性．同时，排水过程中，携带重金属，降低污泥的重金属含量．本文确定了最佳工艺路线，探究了反应温度、反应时间对污泥处理效果的影响．处理后污泥达到了脱水减量、灭菌无害、无味无二次污染，并可再利用的要求．关键词：城市污泥；湿式氧化；污泥减量中图分类号：O652．1；TU992．3文献标志码：A活性污泥是污水处理后所得的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体．活性污泥的主要特性是含水率高(-,-I高达99以上)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态．它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离．据统计，2003年全国每年的污泥(干重计)产量约为130万吨，而且以每年10的递增口]．因此，针对规模大、组成复杂的污泥处理处置，使之减量化、稳定化、无害化、资源化，已经成为研究的目标．部分催化湿式氧化法应用于城市污泥的处理是目前一种新兴的污泥处理方法．它是将活性污泥置于密闭反应器中，在催化剂和高温高压作用下，使污泥中有机物部分氧化分解，将有机大分子转化为小分子及无机物[2_3]．采用本处理方法，污泥脱水性能极佳，灭菌率高、无异味，无二次污染．处理效果满足GBT24600-2009<城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》、CJ／T3O9—2009<城镇污水处理厂污泥处置农用污泥》的要求．处理后污泥可直接作为土地改良用泥质，达到了资源再利用的目的．污泥处理方法的建立1．1设计理念依据CJ／T309-2009的排放标准，在分析了各种污泥处理方法的基础上，我们建立了一种新型城镇污泥处理方法，即“部分催化湿式氧化法处理污泥法”，其设计理念为：(1)城镇污泥处理后各项指标满足CJ／T309-2009的排放标准的前提下，尽可能降低处理过程的收稿日期：2014—03—11作者简介：武跃(1958一)，男，辽宁大连人，辽宁师范大学教授，博士．\n\n\n382辽宁师范大学学报(自然科学版)第37卷一．∞如们如加m．0低点，此时固液比为10：3．图3是不同固液比对反应后污泥中有机质含量的影响．从图一中我们可以看出，经过湿式氧化处理后，城市污泥中有机质含量有下降趋势．但不随加水量的改变而降低．各点测量趋近一条直线，平均值为19．23．处理后污泥有机质满足污泥土地改良使用．如低于标准，可采用添加适量的糠麸、秸秆使之满足污泥农用要求．3．2．2反应时间对处理结果的影响按1．2工艺路线的处理方法，选取m一200g污泥，固液比10：3，反应温度为200℃，转速为120r／min，通过改变反应时间，考察处理效果．如图4和图5．一自然冷~tJ(w．1+开釜后搅拌lmin(w2)—▲一、均值(13)也皋∞如加m002030405060708O9OlOOO203040506070809Ol00t／raint／rain图4反应时间对反应后污泥含水率的影响卜图5一反应时间对反应后污泥有机质含量的影响Fig．4ReactiontimeanditsimpactofmoistureFig．5Reactiontimeanditsimpactoforganiccontentofsludgeafterthereactioncontentofsludgeafterthereaction图4是不同反应时间对反应后污泥中含水率的影响．从图可以看出，处理后污泥的含水率随反应时间迅速下降，水分去除率由63．6降至1O9／6左右．反应45min后，污泥的含水率趋近不变．说明反应已破坏了活性污泥的结构，释放出细胞的吸附水和内部水[8．根据图中曲线得到，当反应时间为45rain的时候，含水率达到最低点．图5是不同反应时间对反应后污泥中有机质含量的影响．反应后，污泥中的有机质含量略有下降，有机质含量为18．16．30min后有机质含量降低趋近平稳．在60min后，逐渐降低．这是由于有机物随时间增加不断分解的缘故nH引．综合反应结果及标准指标要求，确定最佳反应时间为45min．3．2．3反应温度对处理结果的影响按1．2工艺路线的处理方法，选取m一200g污泥，固液比10：3，和反应时间为45min，转速为120r／min，改变反应温度，考察处理效果．如图6和图7．706O504o棒托3O赴皋2O·1OOO15Ol7O19O2l0230250015O17O190210230250丁／℃丁／℃图6反应温度对反应后污泥含水率的影响图7反应温度对反应后污泥有机质含量的影响Fig．6ReactiontemperatureanditsimpactofFig．7Reactiontemperatureanditsimpactofmoisturecontentofsludgeafterthereactionorganiccontentofsludgeafterthereaction\n第3期武跃等：一种城市污水处理厂处理污泥方法的探究03583加05"O5图6是不同反应温度对反应后污泥中含水率的影响．从图中我们可以看出反应后污泥的含水率整体是下降的，160~240℃范围内，污泥含水率虽有小幅变化，但基本趋近一致，在1O上下徘徊．图7是不同反应温度对反应后污泥中有机质含量的影响．我们可以看出，污泥中的有机质含量总体是下降的．在160~200℃时，有机质含量趋近一条直线．我们认为在此反应期间，有机物没有完全反应．随温度升高，在200~240℃，污泥中的有机物进一步分解L1．为此，我们选择反应温度为200℃，即防止有机物的损失，又降低了反应能耗．3．3最佳实验条件下的污泥组成成分固定污泥质量为200g，固液比10：3，反应时间为45min，反应温度为200℃，搅拌转速为120r／min进行实验，测得反应后污泥参数见表1所示．3．4氧化过程对污泥处理结果的影响3．4．1反应温度对污泥COD的影响按1．2工艺路线的处理方法，选取=200g污泥，固液比10：3和反应时间为45min，转速为120r／min，通过改变反应温度，测定反应后污泥COD的值，从而得到反应温度对污泥COD的影响．其结果如图8．．从图8中我们可以看出，随着反应温度的升高．我们认为温度在160~220℃时，氧化进程加剧，难分解的高分子有机物不断地分解为易于氧化的小分子．但此时氧化力度不够，形成CO：量不多．而在220~240℃甚至更高温度下，小分子又不断迅速分解成CO和HO．C0。的形成和遗失，使得污泥COD值极速下降．3．4．2反应时间对污泥pH值的影响按1．2工艺路线的处理方法，选取一200g污泥，固液比10：3，转速为120r／rain，温度为200℃．通过对反应时间的改变，测定反应后污泥pH值，从而得到反应时间对实验结果污泥pH值的影响．从图9中我们可以看出，随着反应时问的增加，污泥的pH值稳定在8附近．这可以证明系统内发生了氧化反应．本实验没有考察反应过程中的pH变化．但反应后的pH值变化情况与文献相符¨]．一●00U020406080100t／min图8反应温度对反应后污泥COD的影响图9反应时间对反应后污泥pH值的影响Fig．8ReactiontemperatureanditsimpactofCODofFig．9ReactiontimeanditsimpactofsludgeafterthereactionpHofsludgeafterthereaction4结论(1)采用部分催化湿式氧化法对大连市东达污水处理厂污水污泥进行处理，在综合了各方因素后，建立了一种城市污泥处理方法．处理方法简洁，运行成本低，占地面积小等特点．处理后污泥达到了污泥脱水减量、灭菌无害、无味无二次污染和再利用的要求．\n384辽宁师范大学学报(自然科学版)第37卷(2)考察了反应固液比、反应时间、反应温度工艺参数对污泥处理效果的影响．确定了实验最佳条件为：污泥质量200g，固液比10：3，反应时间为45min，反应温度200oC，搅拌转速120r／min．测定反应后污泥的参数达到实验预期．(3)考察了处理工艺对污泥处理后的COD、pH值的影响，证明了我们设计的工艺流程的可行性．参考文献：1王雅婷．城市污水厂污泥的处理处置与综合利用EJ]．环境科学与管理，2011，36(1)：90—94．2杨琦，刘广立，钱易．污泥处理和处置技术新进展[J]．上海环境科学，1999，18(3)：133—134．3梁梅花，孙德栋，郑欢．利用硫酸根自由基处理剩余污泥[J]．大连lT业大学学报，2013，32(1)：47—50．4CJ／T221—2005，城市污水处理厂污泥检验方法Is]．北京：中国标准出版社．2005：2-8，39—69，82—85．5王树众，昝元峰，张钦明，等．超I临界水氧化_I=艺处理城市污泥[c]／／第二届中国绿色财富论坛暨科技创新与可持续发展研讨会2006：285-290．[6]单祥雷，程振民，袁佩青，等．超(近)临界水中无机盐的脱除[刀．华东理1二大学：自然科学版，2007，33(5)：606—609，638．[7]张丹丹，李咏梅．湿式氧化法在法国污泥处理处置的初步应用口]．四JII环境，2O1O，29(1)：9-1I，31．E8]叶舒凡．催化湿式氧化处理城市污水处理厂污泥的实验研究ED]．沈阳：东j￡大学，2008．[93邓舟，王伟，夏洲．市政污泥水热化系统的开发及_T程化应用[j]．中国给水排水，2012，28(19)：4—7．[103何进锋．浅析城市污水厂污泥脱水技术[】]．中国新技术新产品，2012(10)：215．[11]陶明涛，张华，王艳艳．基于部分湿式氧化法的污泥资源化研究[J]．环境lT程，2011，29：402—404，244．E12]杨琦，文湘华，王志强．湿式氧化处理城市污水厂污泥的研究[J]．中国给水排水，1999，15(7)：4-7．[13]顾军，赵建夫．湿式氧化处理城市污水厂活性污泥的研究[J]．同济大学学报：自然科学版，1998，26(3)：345—348．[143吴丽娜．催化湿式氧化处理城市污水厂污泥的研究[D]．沈阳：东北大学，2006．ResearchontreatmentmethodofurbansewagetreatmentplantsludgeWUYue，XUYan，BAIChangling。，SHIPeilong，YUANYuan(1．SchoolofChemistryandChemicalEngineering，LiaoningNormalUniversity，Dalian116029，China；2．LiaoyangPetrochemicalFiberCompany，Anshan114014，China)Abstract：Withthepopularityofurbansewagetreatmentplants，sludgeofsewagetreatmentplantsbecomesaburdenonenvironmentgradually．Seekingatreatmentmethodwithmoreconcise，low—cost，riosecondarypollutionbecomesmoreimportant．Inthispaper，wetreatedthecitysludgeofasewagetreatmentplantbyusingpartofcatalyticwetairoxidationprocessinDalian，andestablishedakindofprocessingmethodwhichissimple，lowrunningcost，floorareasmall，etc．Themethodutilizesahightemperature(200℃)，highpressure(1．6MPa)conditionstodestroythenucleus，dehydrated．Undertheconditionsofpartofcatalyticwetairoxidation，organicmacromoleculeshavebeendecom—posedtoimprovethebiodegradab订ityofsludge．Meanwhile，itcancarryheavymetalswiththedrain—ageprocess，whichreducedtheheavymetalcontentofthesludge．Theoptimumreactionconditionsweredetermined，andweexploredtheeffectofreactiontemperature，reactiontimeonthesludgetreatment．Aftertreatment，dewateringreductionsofsludgehasachieved，alsothesludgehasbeensterilizationharmless，tastelessandnosecondarypollution，andrecyclingrequirements．Keywords：municipalsludge；wetairoxidation；sludgereduction