專利名稱：經過厭氧消化的下水道污泥的分解的制作方法
技術領域：
本發明涉及根據技術方案1所述的一種處理含水有機廢料的方法以及根據技術方案6所述的處理含水有機廢料的相應設備。
背景技術：
城市地區所產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量和體積。以有競爭力的成本將有效減少污泥的質量和體積與生產可再度使用的污泥產品結合在一起的技術是最理想的解決方案。在傳統的污泥處理工藝中加入分解技術導致了污泥數量的減少并顯著改善了污泥的質量。
申請人已經在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過消化的殘留物分解，而將至少一部分被分解的物質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，將經過消化的廢料進行固液分離，接著分解經過消化的廢料，將分離出的固體廢料引入第二厭氧消化階段(圖2)。
發明內容
本發明的目的之一就是要進一步改善殘留污泥的質量。使用依據技術方案1所述的方法可實現該目的。技術方案6中示出了用于處理含水有機廢料的相應裝置。
通過在分解階段和第二消化階段之間設置增稠階段，人們可以在分解后利用污泥的性質將經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臭氧處理，已經被分解的污泥，而經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(假設兩個消化階段具有相同的容積)，由于污泥更加穩定，這反過來又導致了污泥質量的改善。
在技術方案2-5和7-10中示出了本發明的優選實施例。
在下文的描述中主要涉及使用臭氧的分解技術，但本發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點與機械或熱分解技術相比，所述這些氧化工藝具有一大共同優點。難熔的COD(復雜的有機結構)被氧化并被轉化成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劑量。結果是，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合附圖對本發明進行描述，其中圖1示出了廢水和污泥處理系統，所述系統根據本發明將厭氧污泥穩定化與使用臭氧分解污泥結合在一起。該設備使用由兩階段構成的厭氧消化工藝對污泥進行處理。
具體實施例方式
通過一套預增稠設備(未示出)降低來自污水處理設備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罐(消化器)1中。從消化器1中被吸出的經過部分消化的污泥5，其揮發性懸浮固體含量(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含物。經過分解的污泥7被送入中間增稠設備8，在該設備中進行固液分離。所述中間增稠設備8是標準的增稠設備，如重力沉降、浮選或離心分離設備。
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(假設其具有與消化器1相同的容積)中進行處理的經過增稠的污泥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，污泥穩定化的可實現程度得到顯著提高。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。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定性。而且，經過消化的污泥11量還可以再大幅減少20-30％。
經過消化的污泥11在標準裝置12，如沉降式離心機中被進一步脫水，所述裝置產生揮發性懸浮固體含量(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。與經過傳統消化的污泥相比，經過脫水的殘留污泥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，該反應被加速。因此，如果安裝新設備，可以減少厭氧消化中污泥的貯留時間。因此，可以減少兩個反應罐的消化器總容積，從而節省投資和降低運營成本。運營成本受兩個方面的影響(a)較低的反應器加熱需求；(b)難熔COD向BOD的轉化提供更高的沼氣產量，因此增大了沼氣發電量。
根據本發明，該工藝可適用于所有產生殘留有機污泥的廢水處理系統。這些系統包括機械預處理；生物凈化工藝(如由單一階段或兩個階段構成的活化污泥的序批式污泥處理(SBR)工藝等)和化學強化初級處理(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，根據所述發明，用于處理能力為20,000m3/天的傳統廢水處理設備中的污泥處理設備的主要結構化設計參數如下厭氧消化器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]分解裝置反應時間大約30[分鐘]反應罐體積 3-5[m3]特定臭氧需求量 0.1-0.15[千克O3/千克SS]臭氧發生器生產量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 第一厭氧消化反應罐(消化器)2 第二厭氧消化反應罐(消化器)3 廢水處理設備4 原污泥5 經過部分消化的污泥6 分解裝置(如臭氧設備)7 被分解的污泥8 中間增稠設備9 污泥水10 被增稠的污泥11 經過消化的污泥12 脫水裝置13 殘留污泥14 污泥水
權利要求
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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，特別是污泥的設備，所述設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.根據權利要求5所述的設備，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.根據權利要求5或6所述的設備，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，因此活性生物質受到破壞并且是一種用于消化的良好基質。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 優先權日2003年10月7日
發明者R·弗拉尼茨基, W·福赫斯 申請人:瓦特克瓦巴格有限責任公司