一種提高氮磷回收率的剩余活性污泥處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種提高氮磷回收率的剩余活性污泥處理系統(tǒng)，它可實現(xiàn)污水處理廠高效利用剩余活性污泥氮磷資源目標(biāo)，屬于污泥污水處理和資源化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]全國400多家污水處理廠，100多億立方米的污水處理量，約86.2%的污水處理廠采用活性污泥法，在處理過程中產(chǎn)生的剩余活性污泥體積比約占污水處理總量的0.3%?0.5%，使得產(chǎn)生的剩余污泥量達(dá)150 X 104t/a，并逐年增長10%。其處理處置費用占污水處理廠總運行費用的25%?40%。城鎮(zhèn)污水廠污泥的處理與處置已經(jīng)成為我國現(xiàn)代化建設(shè)過程中亟待解決的重大環(huán)境問題。但是活性污泥中的有機(jī)物含量在60%-75%，生物易降解有機(jī)組分在40%以上，磷約占污泥干重的5.0%，氮元素的含量更為豐富約9.3%，因此活性污泥中蘊藏著極大的資源。但如何將其資源化利用是目前污水處理廠的技術(shù)瓶頸問題之一。
[0003]在這個過程中，污泥氮磷的快速高效釋放是其能夠被利用的重要前提條件。中國發(fā)明專利“污泥碳源兩級堿性水解酸化回收方法”(CN101708932B)，中國發(fā)明專利“堿解預(yù)處理一磷酸銨鎂法回收磷氮一厭氧消化產(chǎn)甲烷的集成工藝處理剩余污泥的方法”(201310708860.6)表明，堿解預(yù)處理會促進(jìn)污泥融胞釋放氮磷，對污泥減量化有較好的效果，但堿處理液色度均很重，例如經(jīng)過5%Na0H處理污泥后上清液呈現(xiàn)黑褐色，而且堿處理中含有大量的Na+、OH離子造成上清液鹽度大，會增大后續(xù)處理出水色度、鹽度，不利于廢水達(dá)標(biāo)排放。此外堿法預(yù)處理后的一個重大缺陷是PH高，不利于后續(xù)的進(jìn)一步厭氧消化產(chǎn)甲烷回收生物質(zhì)能，無法實現(xiàn)綜合的污泥處理處置和資源化利用。
[0004]目前污水廠對污泥處理處置中濃縮和壓濾是污泥減量化的重要手段，常用的機(jī)械設(shè)備，有:真空過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)等，但機(jī)械力的作用會造成污泥顆粒破解，發(fā)明人將機(jī)械脫水后的污泥與水混合后發(fā)現(xiàn)污泥有高效融胞釋放氮磷的現(xiàn)象，溶出氮磷濃度高于堿解、酸處理或超聲波處理對氮磷的釋放濃度。因此本實用新型將機(jī)械脫水作為污泥破解預(yù)處理方法，在此基礎(chǔ)上構(gòu)筑曝氣攪拌池，通過對攪拌裝置和攪拌方式的特殊設(shè)計增大污泥顆粒間接觸碰撞幾率和擠壓力，與曝氣形成的剪切力共同作用進(jìn)一步使污泥顆粒融胞破解，達(dá)到污泥胞外聚合物剝離或污泥細(xì)胞破碎釋放氨氮和溶解性磷的目的。對于曝氣攪拌后上清液進(jìn)一步利用中國專利201420458242.0“一種對廢水氮磷進(jìn)行鳥糞石資源化回收的裝置”對產(chǎn)生的MAP沉淀作為緩釋肥利用。利用污水廠現(xiàn)行處理設(shè)施，改變污泥處理工藝路線，用機(jī)械脫水-再混合-曝氣攪拌-MAP沉淀的技術(shù)路線對剩余活性污泥進(jìn)行資源化再利用，克服了堿解處理的缺陷，與堿解法相比氮磷資源回收率提高2-3倍。本實用新型操作方便易行，沒有引入新的化學(xué)物質(zhì)，與酸、堿處理液相比，曝空氣的處理液與原污水顏色相近，有利于后續(xù)污泥厭氧消化處理，且氮磷資源的回收降低10-20%操作成本，達(dá)到污水廠實施清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對目前污水處理廠剩余活性污泥再利用中氮磷釋放問題，本實用新型提供一種提高氮磷回收率的剩余活性污泥處理系統(tǒng)。
[0006]本專利利用污水廠機(jī)械脫水設(shè)施作為污泥破解手段，改變污泥處理工藝路線，將脫水后污泥再與水以一定的質(zhì)量體積比混合，通過曝氣攪拌方式將污泥氮磷物質(zhì)釋放到混合液中，可使氮磷濃度分別高達(dá)420-490mg/L和120_210mg/L以上，超過堿解工藝中氨氮濃度30-180mg/L和正磷酸鹽濃度20-150 mg/L。進(jìn)一步利用MAP沉淀法和中國專利“一種對廢水磷氮進(jìn)行鳥糞石資源化回收的裝置”(201420458242.0)對此氮磷進(jìn)行回收作為緩釋肥利用，氨氮的回收率是86-95%，溶解性磷的回收率是90-99%，對污泥總氮磷的回收率40-60%，均高于堿解處理工藝。回收氮磷后污泥最終排放體積減少50-70%，極大地降低污水廠污泥處理處置費用，氮磷資源的回收降低10-20%操作成本，實現(xiàn)了污水處理廠清潔生產(chǎn)的理念。
[0007]基于上述，本實用新型采取的技術(shù)措施是:
[0008]—種提高氮磷回收率的剩余活性污泥處理系統(tǒng)，第一機(jī)械脫水裝置的活性污泥進(jìn)料口與二沉池的剩余活性污泥出料口連接，第一機(jī)械脫水裝置脫水后的污泥出口接曝氣攪拌池，曝氣攪拌池的污泥上清液出口接MAP沉淀池的污泥上清液入口，曝氣攪拌池的底泥出口接污泥調(diào)節(jié)池的底泥入口，MAP沉淀池的沉淀后上清液出口接污泥調(diào)節(jié)池的沉淀后上清液入口，MAP沉淀池的沉淀物出口接MAP回收裝置的沉淀物入口，污泥調(diào)節(jié)池的污泥排出口接第二機(jī)械脫水裝置。
[0009]上述中，曝氣攪拌池中的攪拌裝置由撐攪拌軸及6個相隔60°的長方形葉片組成，攪拌速率150-400rpm，攪拌方式為每轉(zhuǎn)10秒停5秒；曝氣攪拌池中的曝氣裝置設(shè)置在攪拌裝置的下面，曝氣裝置曝氣量為3L/L.min0
[0010]上述中，第一機(jī)械脫水裝置和第二機(jī)械脫水裝置可以是真空過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)等常用的機(jī)械脫水設(shè)備中一種，以離心機(jī)作用為例，經(jīng)過離心機(jī)脫水后污泥的含水率約78%。
[0011 ] 上述中，將壓榨脫水后的污泥與水按Ig/3-5ml比例重新混合后浸泡2h ;對混合液進(jìn)行攪拌和曝氣，12-72h后對攪拌曝氣后的混合液進(jìn)行自然沉降；與污泥混合用水可以是步驟機(jī)械脫水產(chǎn)生的污水或污水廠二沉池排水，這樣可節(jié)約污水廠新鮮水用量，同時減少污水排放總量。
[0012]上述中，在MAP沉淀反應(yīng)裝置中通過投加鎂鹽溶液和磷鹽溶液，調(diào)整P/Mg/N摩爾比1/1.2/1，在攪拌的條件下，用5MNa0H調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH值8.9±0.1，使上清液中氮磷發(fā)生MAP沉淀反應(yīng)，將沉淀后上清液排入污泥調(diào)節(jié)池，產(chǎn)生的沉淀排放到分離回收裝置；
[0013]所述的攪拌方式為800rpm攪拌5分鐘后，降為200rpm攪拌15分鐘，停止攪拌后沉淀2-3h，沉淀排放到分離回收裝置回收沉淀。
[0014]所述的鎂鹽溶液的質(zhì)量百分比濃度為17%，所述鎂鹽溶液為MgCl2溶液、MgSO 4溶液和MgO溶液中的一種；所述磷鹽溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%，所述磷鹽溶液為NaH2PO4S液、Na2HPO4溶液、Na 3P04溶液、KH 2P04溶液和K 2ΗΡ04溶液中的一種。
[0015]上述中，MAP沉淀上清液為堿性，在污泥調(diào)節(jié)池中與曝氣攪拌池底泥混合起到調(diào)理底泥PH值作用，再排入機(jī)械脫水裝置后有利于污泥壓榨過濾，污泥最終排放體積減少50-70%，極大地降低污水廠污泥處理處置費用。機(jī)械壓榨產(chǎn)生污水用于配置MAP沉淀反應(yīng)裝置中5MNaOH溶液，起到節(jié)約污水廠新鮮水資源作用，同時減少污水排放總量。
[0016]上述中，所述剩余污泥為城市污水處理廠的二沉池或貯泥池中剩余活性污泥、濃縮池污泥、脫水污泥和厭氧消化污泥，包括經(jīng)過處理的剩余污泥；所述處理包括酸、堿、熱、臭氧、超聲中的一種以上。
[0017]本實用新型具有以下的積極效果:
[0018](I)利用污水廠機(jī)械脫水設(shè)施作為污泥破解手段，與曝氣攪拌共同作用強(qiáng)化了剩余活性污泥高效溶胞釋放氮磷，與目前堿解工藝相比，對氮磷釋放濃度可分別高達(dá)420-490mg/L和120-210mg/L以上，高于堿解預(yù)處理中30-180mg/L和20-150 mg/L氨氮和正磷酸鹽濃度。
[0019](2)將機(jī)械脫水設(shè)備產(chǎn)生的污水或污水廠二沉池出水用于浸泡壓榨后污泥，或用于配置調(diào)節(jié)反應(yīng)PH值的NaOH溶液，極大程度節(jié)約污水廠新鮮水用量、同時減少污水排放總量。
[0020](3)本方法對污泥氮磷進(jìn)行回收作為緩釋肥利用，對污泥總氮磷的回收率40-60%，高于堿解處理工藝，充分實現(xiàn)對污泥中氮磷資源高效回收利用的目標(biāo)。與其他處理系統(tǒng)相比，沒有引入新的化學(xué)物質(zhì)，與酸、堿處理液相比，曝空氣的處理液與原污水顏色相近有利于后續(xù)進(jìn)一步達(dá)標(biāo)排