本發(fā)明公開了一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，屬于污泥資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有污泥處理過程中沼渣和沼液資源利用不徹底，造成的資源浪費(fèi)甚至環(huán)境污染問題。本發(fā)明將濃縮污泥和脫水污泥混合后，采用中溫厭氧發(fā)酵法處理，獲得沼渣、沼液和沼氣，分別進(jìn)行熱解處理、氨氮吹脫‑氧化法和混凝沉淀處理和凈化提純處理后，不僅能夠進(jìn)一步降解污泥中的有機(jī)物質(zhì)，提高污泥的衛(wèi)生水平和穩(wěn)定性，還能產(chǎn)生沼氣，回收能源。本發(fā)明制得的沼渣基生物炭可廣泛應(yīng)用于固碳、吸附、土壤修復(fù)等方面，具有較好的應(yīng)用前景。此外，本發(fā)明的技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整沼液碳氮磷比例，然后回流至厭氧發(fā)酵單元，提高污泥厭氧發(fā)酵效率。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，該處理方法包括以下步驟：

　　步驟一，將濃縮污泥和脫水污泥混合后，獲得混合污泥，混合污泥采用中溫厭氧發(fā)酵法處理，獲得沼渣、沼液和沼氣;

　　步驟二，采用熱解法處理步驟一產(chǎn)生的沼渣，獲得沼渣生物質(zhì)炭;

　　步驟三，對步驟一獲得的沼液依次進(jìn)行氨氮吹脫、氧化法、混凝沉淀處理后，獲得碳、氮、磷比為200：5：1的沼液。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的步驟一中濃縮污泥為利用重力濃縮法處理污水廠生活污泥獲得，脫水污泥為利用機(jī)械脫水法處理污水廠生活污泥獲得，濃縮污泥與脫水污泥按照質(zhì)量比為1：1混合。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的混合污泥含水率為90%～95%，干物質(zhì)含量TS為5%～10%，含碳與含氮摩爾比C/N為10～20，鐵鹽絮凝劑濃度不高于150mg/L、鋁鹽絮凝劑的濃度不高于50mg/L、PAM的濃度不高于50mg/L、聚季銨鹽絮凝劑的濃度不高于10mg/L。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的步驟一的具體操作過程為：首先，將混合污泥使用NaOH溶液、KOH溶液或Ca(OH)2溶液調(diào)節(jié)pH為6.9～7.5;然后將接種污泥接種至混合污泥，在溫度為35±1℃條件下，進(jìn)行厭氧發(fā)酵20d～30d。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的接種污泥為沼氣池污泥，接種污泥接種質(zhì)量為混合污泥質(zhì)量的7.5%～10%。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的步驟二的具體操作過程為：首先，將步驟一獲得的沼渣進(jìn)行機(jī)械脫水，脫水至含水率為79%～81%，然后放入烘箱中，烘干至含水率低于5%，研磨，過篩后，放入管式爐中，在氮?dú)夥諊?，按?0℃/min～20℃/min的升溫速率升至550℃～700℃后，保溫30min～60min，使用去離子水沖洗至pH為中性后，烘干，得到沼渣基生物炭。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的步驟三的具體操作過程為：首先使用濃度為10%的石灰乳將步驟一獲得的沼液pH調(diào)節(jié)至10～11，然后將沼液進(jìn)行固液分離，在常溫下以空氣作為載氣對上清液進(jìn)行吹脫處理，處理時間為2h～3h，然后加入氧化劑，氧化處理0.5h后，加入混凝劑，反應(yīng)10min～30min后，靜置30min后，獲得碳、氮、磷比為200：5：1的沼液，將該沼液回流至厭氧發(fā)酵單元，作為污泥厭氧處理原料。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的氧化劑為次氯酸鈉或次氯酸鈣。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的混凝劑為三氯化鐵。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，其特征在于，所述的混凝劑的加入濃度為沼液中磷酸鹽濃度的1.4倍。

　　說明書

　　一種污水廠生活污泥資源化的處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，屬于污泥資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　污泥含有大量的營養(yǎng)元素，如氮、磷等和各種微量元素，同時也含有難降解有機(jī)物、重金屬以及病原微生物和寄生蟲卵等有害物。目前常規(guī)污泥處理處置方法為衛(wèi)生填埋、直接土地利用、干化焚燒、好氧堆肥等，雖有一定的優(yōu)點(diǎn)，但若是處理不當(dāng)，會造成嚴(yán)重的二次污染。

　　污泥厭氧發(fā)酵是有效處置和污泥資源化的重要手段，但是大量的厭氧發(fā)酵殘余物也隨之產(chǎn)生，其主要是由沼渣和沼液兩部分組成。沼渣富含有機(jī)質(zhì)，營養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì)，是良好的土壤改良劑。但是由于沼渣中占主要成分的有機(jī)物、氮、磷和病原微生物一旦進(jìn)入環(huán)境，會造成環(huán)境污染及資源浪費(fèi)，而且由于污泥成分的復(fù)雜性，沼渣中可能含有各種重金屬，若用于還田或動植物生長原料，重金屬會通過食物鏈富集作用直接威脅人類健康。且在厭氧發(fā)酵過程中，由于脫氮和厭氧釋磷作用，使得大量的氮、磷進(jìn)入沼液中。沼液不僅含有氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，還含有豐富的氨基酸、抗生素、生長激素、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，可以有效地刺激、調(diào)控植物生長和抑制植物病蟲害，可見沼液在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著較為重要的作用。但是，沼液的連續(xù)排放與農(nóng)作物的季節(jié)性需肥不匹配，致使沼液被直接排放到自然環(huán)境中，成為污染新來源。因此，提供一種污水廠生活污泥資源化的處理方法是十分必要的。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明為了解決現(xiàn)有上述技術(shù)問題，提供一種污水廠生活污泥資源化的處理方法。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案：

　　一種污水廠生活污泥資源化的處理方法，該處理方法包括以下步驟：

　　步驟一，將濃縮污泥和脫水污泥混合后，獲得混合污泥，混合污泥采用中溫厭氧發(fā)酵法處理，獲得沼渣、沼液和沼氣;

　　步驟二，采用熱解法處理步驟一產(chǎn)生的沼渣，獲得沼渣生物質(zhì)炭;

　　步驟三，對步驟一獲得的沼液依次進(jìn)行氨氮吹脫、氧化法、混凝沉淀處理后，獲得滿足厭氧發(fā)酵所需碳氮磷比為200：5：1的沼液。

　　進(jìn)一步限定，采用凈化罐處理步驟一產(chǎn)生的沼氣，沼氣先進(jìn)入膜法分離單元分離出CO2，再進(jìn)入生物脫硫單元，利用微生物將沼氣中H2S轉(zhuǎn)化為S去除，最后可獲得較高純度的甲烷氣體。

　　進(jìn)一步限定，步驟一中濃縮污泥為利用重力濃縮法處理污水廠生活污泥獲得，脫水污泥為利用機(jī)械脫水法處理污水廠生活污泥獲得，濃縮污泥與脫水污泥按照質(zhì)量比為1：1混合。

　　進(jìn)一步限定，混合污泥含水率為90%～95%，干物質(zhì)含量TS為5%～10%，含碳與含氮摩爾比C/N為10～20，鐵鹽絮凝劑濃度不高于150mg/L、鋁鹽絮凝劑的濃度不高于50mg/L、PAM的濃度不高于50mg/L、聚季銨鹽絮凝劑的濃度不高于10mg/L。

　　進(jìn)一步限定，步驟一的具體操作過程為：首先，將混合污泥使用NaOH溶液、KOH溶液或Ca(OH)2溶液調(diào)節(jié)pH為6.9～7.5;然后將接種污泥接種至混合污泥，在溫度為35±1℃條件下，進(jìn)行厭氧發(fā)酵20d～30d。

　　進(jìn)一步限定，接種污泥為沼氣池污泥，接種污泥接種質(zhì)量為混合污泥質(zhì)量的7.5%～10%。

　　進(jìn)一步限定，步驟二的具體操作過程為：首先，將步驟一獲得的沼渣進(jìn)行機(jī)械脫水，脫水至含水率為79%～81%，然后放入烘箱中，烘干至含水率低于5%，研磨，過篩后，放入管式爐中，在氮?dú)夥諊?，按?0℃/min～20℃/min的升溫速率升至550℃～700℃后，保溫30min～60min，使用去離子水沖洗至pH為中性后，烘干，得到沼渣基生物炭。

　　進(jìn)一步限定，步驟三的具體操作過程為：首先使用濃度為10%的石灰乳將步驟一獲得的沼液pH調(diào)節(jié)至10～11，然后將沼液進(jìn)行固液分離，在常溫下以空氣作為載氣對上清液進(jìn)行吹脫處理，處理時間為2h～3h，然后加入氧化劑，氧化處理0.5h后，加入混凝劑，反應(yīng)10min～30min后，靜置30min后，獲得滿足厭氧發(fā)酵所需碳氮磷比為200：5：1的沼液，回流至污水處理工藝前端，作為污泥厭氧處理原料。

　　進(jìn)一步限定，氧化劑為次氯酸鈉或次氯酸鈣，加入量為6.2kg的NaClO/kgNH4+(具體為沼液上清液中每千克的NH4+加入6.2kg的NaClO)。

　　進(jìn)一步限定，混凝劑為三氯化鐵。

　　進(jìn)一步限定，混凝劑的加入濃度為沼液中磷酸鹽濃度的1.4倍。

　　本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明供一種污水廠生活污泥資源化的全流程處理工藝，該工藝可以提高厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率并實(shí)現(xiàn)沼渣的高效利用和沼液的回用，進(jìn)一步回收污泥中的資源和能源，實(shí)現(xiàn)了污泥全流程資源化和能源化處理。

　　1)本發(fā)明采用濃縮污泥(重力濃縮)和脫水污泥(機(jī)械脫水)按照質(zhì)量比為1:1進(jìn)行混合，可以提供合適C/N、含水率、絮凝劑濃度的混合污泥用于厭氧發(fā)酵，并且一定濃度范圍內(nèi)的無機(jī)高分子絮凝劑會提高甲烷產(chǎn)量和抑制H2S的產(chǎn)生，整體可有效降低污泥脫水的能耗和減少剩余污泥的排放，實(shí)現(xiàn)污水廠污泥原位的資源化處理。采用的中溫厭氧發(fā)酵處理混合污泥，具備可持續(xù)性，其不僅能降解污泥中的有機(jī)物質(zhì)，消除氣味，提高污泥的衛(wèi)生水平和穩(wěn)定性，還可以回收污泥中的N、P作為肥料原料，同時產(chǎn)生沼氣，回收能源，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化、減量化、穩(wěn)定化和減量化。

　　2)本發(fā)明通過熱解炭化方式制得的沼渣基生物炭具有良好的孔隙結(jié)構(gòu)和多種官能基團(tuán)，可廣泛應(yīng)用于固碳、吸附、土壤修復(fù)等方面。熱解過程中產(chǎn)生的小分子可燃?xì)怏w(CO、H2、CH4)，可進(jìn)一步回收能源，并且熱解后沼渣中的重金屬比較穩(wěn)定，不易浸出造成二次污染。

　　3)采用“氨氮吹脫-氧化法聯(lián)合混凝沉淀法”組合工藝處理污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的低C/N沼液，可以使處理后的沼液中氨氮(NH3-N)和磷酸鹽濃度分別降到25mg/L和5mg/L以下，可得滿足厭氧發(fā)酵所需碳氮磷比為200：5：1的沼液，回流至厭氧發(fā)酵單元，作為污泥厭氧處理原料，可以提高厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，并實(shí)現(xiàn)沼液中碳、氮、磷資源的二次利用。