污泥消化處理試驗研究

1、污泥消化處理試驗研究1消化試驗的工藝流程及裝置本次試驗采用兩套消化裝置，一套用來作污泥投配比試驗，另一 套用來作一次加泥的消化歷程試驗。1.1消化工藝的流程圖初沉池污泥f 匣畫 f i圾氣精iff麗流試計|排出1.2污泥消化試驗裝置消化裝置的主體是有機玻璃柱，有效容積13l,消化柱周圉用電 熱絲加熱，用繼電器和節(jié)點溫度計進行恒溫控制，上部用泥斗加泥， 下部出泥管排放消化后的污泥，柱中心裝設(shè)攪拌裝置，產(chǎn)生的氣體通 過消化柱上端出氣管進入集氣瓶，從集氣瓶出來的氣體經(jīng)過氣體流量 計隨時記錄產(chǎn)氣量o在消化柱內(nèi)設(shè)玻璃連通管用做觀測柱內(nèi)液面高度 和測定ph值。2試驗內(nèi)容、方法及條件試驗污泥是取自截流污水沉

2、淀試驗每天排放的新污泥。2.1投配比試驗消化柱首次加泥13kg,待污泥培養(yǎng)接近成熟后開始每天按投配 比例加泥，排泥量按投加量及消化柱的玻璃連通管的液面嚴格控制。 柱內(nèi)保持恒定泥量，隨時觀測柱內(nèi)溫度和產(chǎn)氣狀況，柱內(nèi)不斷均勻攪 拌，速度為20r/mino2.2消化歷程試驗一次性加泥13kg,中間過程不加新泥也不排泥。2.3主要分析項目含水率、ph、vss、堿度（抽測）、產(chǎn)生的氣體測定ch、co2、co、h2o表1消化試驗控制條件方式項目投配比試驗（ii柱）消化歷程試 驗（i柱）4%投配率5%投配率首次投泥量/l131313每日投泥量/ml520650投加時間每日一次每日一次控制溫度/°c

3、33±0, 533±0. 533±0. 5攪拌方式連續(xù)連續(xù)連續(xù)消化前后污泥取樣量/g2020203主要考察的內(nèi)容3.1投配比試驗（ii柱）初沉池污泥消化前后含水率；不同投配比情況下的產(chǎn)氣量;氣體成分含量；污泥消化率；單位污泥產(chǎn)氣量(l/l)；初沉 池污泥vss平均含量(g/l) o3.2消化歷程試驗(i柱)考察消化過程中ph變化；產(chǎn)氣量的變化情況；污泥消化 周期。4試驗運行情況4.1污泥投配比試驗仃i柱)ii柱從8月22日裝泥，直到8月30日前為污泥培養(yǎng)階段。在此 段時間內(nèi)pll在5. 5-6. 8之間，產(chǎn)氣量很少，從8月31 fi起產(chǎn)氣量 逐漸增加，9月1日開始

4、向柱內(nèi)進泥和排泥，到9月5日產(chǎn)氣量基本 平衡，其ph迅速提高到7. 2以上，9月9日氣體成分分析結(jié)果也可 看出甲烷比例已達到43%以上。說明厭氧消化的兩個階段兼性厭氧菌 和甲烷菌的代謝達到平衡，消化正常運行。從9月9日到9月21日， 按4%投配比共運行16天。ii柱從9月26 fi重新裝泥，至10月6日 10天時間為污泥培養(yǎng)階段，在此階段內(nèi)ph在5. 5-5. 8之間，產(chǎn)氣 量很少，從10月7日產(chǎn)氣量增加，同時進行5%投配率的進泥和出泥, 到10月9 口產(chǎn)氣量已達到平衡，柱內(nèi)ph上升到7. 2以上，10月9 日氣體分析結(jié)果甲烷比例已達到77%,說明代謝平衡，消化正常。從 10月9 h開始，到1

5、1月7 f1結(jié)束，正常運行29天。4.2 一次投泥消化歷程試驗i柱從9月13日加泥，至10月10日基本不產(chǎn)氣，共運行28天,每天測定柱內(nèi)ph值并記錄產(chǎn)氣量，監(jiān)測堿度變化。5試驗結(jié)果統(tǒng)計及分析（見表2）表2污泥消化試驗結(jié)果統(tǒng)計表方式項目投配比試驗消化歷程試驗i柱ii柱4%投配ii柱5%投配平均含水率/%進泥95. 6495. 9591.81出泥92.4692. 6394. 45平均vss含量/%進泥45. 0849. 7031. 12出泥23. 2425. 5920. 08phffih進泥5. 86. 35. 96. 86.2出泥7. 057. 5727.77. 15堿度/mg/l2 3002

6、400-2 700污泥消化率/vss%4& 4548. 5635. 48日平均產(chǎn)氣量/l/d10.8113. 30單位污泥產(chǎn)氣量/l/l20. 7920. 46單位vss產(chǎn)氣量/l/g1.061.02美國污水 處理廠設(shè) 計手冊 (0. 50. 75)分解單位vss產(chǎn)氣量/l/g2. 182. 10美國污水 處理廠設(shè) 計手冊(0. 871. 12)單位污泥vss量/g/l19. 6520. 13vss 負荷/g/ (l -d)0. 791.015.1投配率試驗結(jié)果分析5. 1. 1 vss 負荷有機物負荷是影響污泥消化的重要因素，本試驗用vss負荷來分 析不同污泥投配率的消化效果。從表2

7、中可見5%投配比的vss負荷為1.01g/(l' d),大于4%投 配比0.79g/(l- d)的污泥負荷。4%投配率的消化吋間為25天，5%投 配率的消化時間為20天。根據(jù)資料介紹，最佳消化時間為25天左右。5. 1.2 pll值和堿度從理論上看消化反應的兩個階段，第一階段主要是兼性厭氧菌起 作用，首先是細菌表面和周圍介質(zhì)中的酶將高分子有機物水解成水溶 性簡單有機物，兼性菌將這些簡單有機物通過細胞膜的選擇吸收并在 細胞膜內(nèi)代謝，產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸、醇、醛、酮等都是第二階段甲 烷菌的養(yǎng)分，產(chǎn)酸菌和甲烷菌必須在適當pll值和堿度范圍內(nèi)才能保 持代謝平衡，消化才能正常進行，試驗中兩種投配比

8、正常運行時ph 均在7. 05-7.5之間，堿度超過2 300mg/lo說明此時ph值范圍和 堿度是較合適的。5. 1.3 vss的消化率有機物的消化率隨時間的延長而增加。但本次試驗4%投配率時 vss的消化率僅為48. 45%,反略低于5%投配率vss的48. 56%消化率。 其主要原因是4%投泥是在8月下旬和9月上旬，這一季節(jié)雨量較大, 截流污水沉淀試驗污泥中vss含量較低，僅為45.08%,在含水率相 同時，自然vss低時會使消化率有一定下降。因此在試驗結(jié)果中并沒 有表現(xiàn)出4%投配率的消化率高。5. 1.4 含水率消化污泥的含水率均較低，為91. 81%95. 95%是因為沉淀試驗 每天

9、排一次污泥，污泥在池底沉積時間較長，有一定的濃縮。因此提 高了污泥有機質(zhì)的含量，使vss的量增加，單位污泥產(chǎn)氣量達 20. 79l/l,但單位vss產(chǎn)氣量為1. 02l/gl. 06l/g。另外含水率低 使容積負荷加大。5. 1.5 產(chǎn)氣量日平均產(chǎn)氣量實際是單位污泥在整個消化過程產(chǎn)氣時的積分和,可用公式表示/<z)dz0式中v產(chǎn)氣量；f(t)是隨時間、有機物濃度、成分、溫度等變化的產(chǎn)氣量的函 數(shù)；n停留天數(shù)。在單位污泥vss含量相等、消化條件相同時，污泥負荷大，口平 均產(chǎn)氣量高，單位污泥產(chǎn)氣量低；污泥負荷小，日平均產(chǎn)氣量低，單 位污泥產(chǎn)氣量高。因此在設(shè)計中應綜合考慮單位污泥產(chǎn)氣量和平均產(chǎn)

10、 氣量，以合理發(fā)揮消化設(shè)備的處理效果。5. 1. 6氣體成分污泥消化產(chǎn)生的氣體中主要成分有ch。、c02. 2、co等，在試驗 過程中對氣體成分的含量做了多次測定，其測定結(jié)果統(tǒng)計于表3中。表3氣體成分分析表日期i柱日期ii柱4%投配比ch4/%c02/%n2/%h2ch4/%c02/%n2/%h29. 142. 10. 1373. 1微量9.943. 710. 139.2微量9. 176.80. 163. 3微量9.1152. 66. 217. 2微量9.2111.40. 2367. 3微量9. 1785. 76.14.5微量9. 2377.911. 58-°微量9. 2084. 2

11、9-°6.2微量9. 2578.016.07.0微里日期ii柱5%投配比9.2783.00.612.0微量10.977.09.86. 2微量9. 2884.35.86. 5微量10. 1176. 59. 55.4微量10. 573.55. 122.0微量10. 2081. 35.96.2微量10.965.03. 320.9微量11. 368. 59.24.6微量從本次試驗兩種投配比率單位vss產(chǎn)氣量看，均高于美國污水處 理廠設(shè)計手冊所提出的值。另外vss產(chǎn)氣量和分解單位vss產(chǎn)氣量均 高于美國污水處理廠設(shè)計手冊所給的值，基本原因是美國污水處理廠 污泥是混合污泥，本次試驗是初沉池污泥。

12、5.2污泥消化歷程試驗結(jié)果分析i柱進行消化歷程的試驗，考察整個污泥消化周期，并了解污泥 消化各時期產(chǎn)氣及ph值變化規(guī)律。圖1和圖2為全程消化過程產(chǎn)氣 量和ph值變化曲線。82_9.169722972810.410309.139.199.250.110.7圖1消化歷程產(chǎn)氣量曲線圖2消化歷程ph變化曲線個產(chǎn)氣過程分為兩部分前一部分產(chǎn)氣量達到高峰前，產(chǎn)氣量逐fi增加。消化過程由酸性發(fā)酵向堿性發(fā)酵階段過渡，開始階段pll 值低，酸度高，后一階段堿度升高，ph值升高到7以上，產(chǎn)氣高峰 過后實際上柱內(nèi)有機物含量下降，營養(yǎng)不再過剩，產(chǎn)氣量逐日下降, 當泥中可分解的有機物消耗將盡以后，產(chǎn)氣消化過程結(jié)束。可見消

13、化 周期為28天29天。從產(chǎn)氣量變化曲線中可以看出消化12天左右 產(chǎn)氣量達到高峰，pll值在7. 5左右產(chǎn)氣量最大，說明甲烷菌消化控 制ph在7. 5左右最為適宜。開始階段抽測的堿度為170mg/l,后一 階段抽測的堿度為2 700mg/lo分析結(jié)果可見前一階段ch.含量低， 弘含量高，中后期ol含量高，co?和2含量低。6消化后污泥毒害物質(zhì)含量的測定對消化后污泥中的毒害物和成分進行了分析和監(jiān)測，結(jié)果見表4。從檢測結(jié)果可以看出長春市污水廠消化后的污泥均符合國家規(guī)定的農(nóng)用污泥中污染物控制標準(gb428484)。污泥中n、p含量較高，重金屬和其它毒害物質(zhì)均較低，因此可作為改良土壤用。表4污泥樣品

14、檢測結(jié)果1#2#3#平均值標準值ph7.47.57.37.4cu/mg/kg64. 625111.43879. 75085. 271500pb/mg/kg41. 51321. 24421. 7252& 1541000cd/mg/kg0. 5130. 7810. 6690. 65420害zn/mg/kg450. 538628.050395.063491.2101000as/mg/kg8. 3204. 7105. 6606. 23075物hg/mg/kg0. 1000. 025<0. 0070. 04415cr/mg/kg48.20012. 93110. 90624. 0121000

15、cn/mg/kg1.0005. 2503. 0003.083酚/mg/kg1.50812. 934未檢出苯并（a）t/mg/kg2. 302. 8660. 1741.9673肥分n/mg/kg9 22014 39020 10014 570p/mg/kg2 689. 62 627. 04 710. 53 324.4k/mg/kg14.53113. 93815. 06914. 5137污泥消化試驗結(jié)論(1) 長春市伊通河截流污水一級處理的污泥可以消化處理。沉淀 污泥有機物含量較高，vss含量達到50%左右，單位污泥vss可達到 20g/l左右。(2) 污泥的可消化率較高，可達到48%以上(按vss

16、計)o(3) 單位污泥的產(chǎn)氣量較高，可達到每升濕污泥產(chǎn)氣20l左右(投 配率4%5%) o(4) 單位vss的產(chǎn)氣量較高，可達到ll/g左右。(5) 試驗4%投配率污泥負荷為0.79g/(i/ d), 5%投配率為 1.01g/(l- d),產(chǎn)氣運行良好，可作為污泥消化設(shè)計的參考。(6) 污泥采取中溫消化33°c±0. 5°c是可行的，可作為污泥消化 設(shè)計的參考。(7) ph值和酸堿度是污泥消化的重要條件,實際生產(chǎn)應嚴格控制o 試驗中ph在7. 05-7. 5之間，堿度在2 400mg/l2 700mg/l之間污 泥消化正常運行。(8) 初沉池污泥消化產(chǎn)生的氣體c

17、h。含量較高，平均可達75%左右。(9) 消化后污泥中重金屬和其它有害物質(zhì)含量均不超過農(nóng)用污 泥中污染物控制標準(gb4284-84),可作為肥料。污泥有機一無機復混肥的生產(chǎn)工藝探討在有條件的污水處理廠，利用其產(chǎn)生的污泥制造有機一無機復混 肥是避免污泥產(chǎn)生二次污染實現(xiàn)其無害化、減量化的一條有效的最終 的污泥處置方法。較為適合我國國情。這里污泥有機一無機復混肥就 是指利用污水處理廠污泥作為有機質(zhì)、磷酸鞍、氯化鉀、過磷酸鈣 為無機原料，用造粒機生產(chǎn)的粒狀有機一無機復混肥料。它的生產(chǎn)在 國內(nèi)污水處理行業(yè)已有幾年歷史了。作為一種有機一無機復混肥料它 除了具有一般的肥效長，緩、速結(jié)合，防止土地酸化，改良

18、土壤等特 性外，最突出特點就是保水性能好。目前我國污水處理行業(yè)生產(chǎn)有機 復混肥的廠家c有十兒家了，工藝各有特點，均處于一種探索階段。 筆者在保定市排水總公司從事污泥制肥生產(chǎn)工作已多年，現(xiàn)總結(jié)出了 一些生產(chǎn)經(jīng)驗，與大家共同探討如下：我國目前已于2002年11刀18日由國家技術(shù)監(jiān)督檢驗局頒布了 有機-無機復混肥標準(gb18877-2002),并于2003年6月1日開始 實施，標準主要技術(shù)指標如下：表1有機-無機復混肥技術(shù)要求名稱指標總養(yǎng)分（n、p205> k2o）的質(zhì)量分數(shù)/%215.0水份的質(zhì)量分數(shù)/%w10.0有機質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)/%$20粒度(1. 00mm-4. 75mm 或3. 35

19、mm-5. 60mm) /%270酸堿度ph25. 5-8. 0蛔蟲卵死亡率/%$95大腸菌值210含氯離子的質(zhì)量分數(shù)/%w3.0確及其化合物（以as計）的質(zhì)量分數(shù)/%w0. 0050鎘及其化合物（以cd計）的質(zhì)量分數(shù)/%0. 0010鉛及其化合物（以pb計）的質(zhì)量分數(shù)/%w0. 0150鎔及其化合物（以cr計）的質(zhì)量分數(shù)/%w0. 0500汞及其化合物（以hg計）的質(zhì)量分數(shù)/%w0. 00051. 有機-無機復混肥料生產(chǎn)工藝1.1生產(chǎn)用原料1.1.1污泥預處理：脫水間脫水后污泥晾曬至水分45%左右，制成寬15米、高1米的條形堆，堆ve 7-15天，使它充分發(fā)酵。 經(jīng)過該工序后污泥將發(fā)生以下變

20、化，一是部分病原菌、寄生蟲卵和草 籽將被殺滅；二是部分大分子有機質(zhì)將被分解，分解后的產(chǎn)物更利于 植物吸收利用；三是污泥的粘性降低，解決污泥制肥后硬度較大、不 利于分解和植物吸收等特點；四是經(jīng)過該工序后污泥水分一般將降到 25%左右，可大大降低污泥干化成本，以利于與其它有機肥競爭。1.1.2粒狀無機原料粉碎過100目篩無機生產(chǎn)原料見表2表2 無機生產(chǎn)原料名稱指標尿素3 (n) 246%磷酸-鍍3 (p205) $46%3(n) 210%氯化鉀3 (k20) 260%過磷酸鈣3 (p205) 16%1.2主要設(shè)備主要設(shè)備見表3:表3主要設(shè)備型號參數(shù)烘干機9jh2000a5. 5kw粉碎機高崖懸轆破

21、碎機27kw攪拌機lj180011kw圓盤造粒機4)28007. 5kw二次烘干機(h200x10005. 5kweiooox冷卻篩分機3kw75001. 2. 3工藝次序污泥晾曬一發(fā)酵一烘干一粉碎一造粒一二次烘干一冷卻一篩分一計量包裝1.2.4工藝說明將預處理后污泥經(jīng)高溫（進口溫度500 650°c,出口溫度60 100°c）烘干進步殺菌至水分13%以下,粉碎至100目以上，按一定 配比將尿素、磷酸一較、氯化鉀、過磷酸鈣加入攪拌機內(nèi)，攪拌均勻（6分鐘左右），輸入造粒機造粒，然后再送入滾筒干燥機內(nèi)烘干至 水分10%以下，烘干溫度一般在進n 550-450°c出口

22、50-75°c,冷 卻包裝2. 工藝探討2.1污泥有機一無機復混肥生產(chǎn)條件要求2.1.1控制好污泥烘干溫度。溫度過高：一是有機質(zhì)損失較大； 二是冷卻吋間長，影響產(chǎn)量，短時間物料溫度降不下來，包裝后放置 時易發(fā)生污泥燃燒現(xiàn)象。2.1.2嚴格控制投料量。根據(jù)烘干設(shè)備的烘干能力控制投料量， 使成品水分符合要求。對于本工藝所采用的生產(chǎn)設(shè)備，以生產(chǎn)15噸 /小時成品的投料量較適宜。2. 1. 3控制混料攪拌時間和攪拌過程中的加水量。一般情況下攪 拌6分鐘，足以使物料混合均勻，同時物料還可吸收一定水分，利 于造粒。攪拌過程中加水是污泥有機一無機復混肥不同于其它復混肥 造粒過程的特點之一，首先是污

23、泥吸水速度較慢，到造粒機內(nèi)再加水 影響造粒速度；二是污泥粉碎后較輕，在攪拌和輸送過程中易產(chǎn)生較 大粉塵，而且在空氣中懸浮不易下沉，造成工作環(huán)境較為惡劣，為此 我們經(jīng)過多次試驗后，所釆取的辦法是在攪拌過程中加15%左右的 水。經(jīng)過檢驗該方法較為有效，改善了工作環(huán)境，同時使生產(chǎn)工藝較 為流暢。2. 1.4控制好造粒過程中的加水量。由于在攪拌過程中已加了一 部分水，因此在造粒過程中必須控制好噴水量。噴水過大，易產(chǎn)生大 球，同時使烘干負荷增大，產(chǎn)量降低；噴水量小，成球率低，次品增 多。還有由于污泥有機一無機復混肥在烘干過程中二次造粒作用較 小，因此在造粒時必須將成球率控制在80%以上；同時停留時間不 宜過長，防止尿素在造粒機內(nèi)溶解形成大球和粘壁。2. 1.5嚴格控制烘干溫度。一般進口溫度在400-550°c,出口 物料溫度以不超過70°c為易。溫度偏低烘干效率低，成品水分超標; 溫度偏高，影響成品質(zhì)量，浪費原料（主要是尿素）和能源。2.1.6控制返料比。本生產(chǎn)工藝返料比經(jīng)過這幾年生產(chǎn)實踐總 結(jié)的經(jīng)驗是返料以不超過25%為易。如返料比過大，生產(chǎn)系統(tǒng)紊亂成品率降低。3工序驗證 3.1以草坪專用肥配料為例草坪專用肥原料配比見表4表4無機生產(chǎn)原料1名稱尿素磷酸 氯化鉀過磷 酸 鈣3 (p205) 216%廠配比204410583. 1. 2檢驗結(jié)果結(jié)果產(chǎn)品檢