CN101691272A - 一种污泥脱水方法 - Google Patents

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Abstract

一种污泥脱水方法,涉及一种污泥处理方法。提供一种能显著降低污泥含水率,减少污泥的体积,解决污泥运输与储存的困难,降低污泥处理费用,为污泥的后续处理做好前期准备,为污泥的最终处置和利用奠定基础的污泥脱水方法。一个污泥一级液态重力浓缩的步骤;一个调质的步骤;一个板框机械脱水的步骤。

Description

一种污泥脱水方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处理方法,尤其是涉及一种污泥脱水方法。
背景技术
现有的城市污水处理厂的污泥含水率高,颗粒细小且不均匀、比阻大,虽普遍配置了污泥脱水设施,但机械脱水机直接进行污泥脱水,其脱水性能较差,给其处理和处置带来很多问题。且对于污泥脱水关键技术与研究起步较晚,多数研究成果停留在实验室水平上,与产业化结合的能力相对欠缺。吕斌等([1]吕斌,王弘宇,杨小俊.污泥脱水性能调理技术研究进展[J].山西建筑,2009,35(9):180-182)采用微波技术进行脱水污泥的前处理,明显降低污泥含水率,但从经济角度上来讲不适合进行产业化推广,缺乏以污泥浓缩、调理、机械脱水为一体的污泥处理设施与技术及与其衔接的各类形式的污泥资源化利用。徐文义等([2]徐文义,李星,南军.高分子絮凝剂特性对污泥调理和脱水效果的影响及在线絮凝检测技术应用研究[J].工业水处理,2009,21(10):26-29)报道了高分子絮凝剂特性对污泥调理和脱水效果的影响及在线絮凝检测技术应用研,郦光梅等([3]郦光梅等.无机调理剂对污泥建材化的影响研究[J].中国给水排水,2006,22(13):82-85)报道了无机调理剂对污泥建材化的影响研究,他们合理应用无机低分子调理剂可以达到污泥处理工艺的要求,可以有效地降低污泥泥饼的含水率及其比阻,提高污泥的脱水效率,更有利于污泥的后续处理与建材化利用。但只探讨了调理剂的使用对剩余污泥脱水性能的影响。赵宏等([4]赵宏,张砺彦.厢式板框压滤机在污泥脱水中的应用[J].中国给水排水,2007,33(7):96-99)报道了厢式板框压滤机在污泥脱水中的应用,但只对板框压滤机应用于污泥脱水工程中的设计计算、选型及使用注意事项进行分析探讨,导致研究缺乏系统性,与实际工业化应用的要求尚有一定距离。
现有的污泥脱水方法有自然干化、机械脱水和污泥干化等。自然干化场构造简单,占地面积大,敞开式,不卫生,容易形成二次污染。污泥干化,能耗大,投资高。目前,国内外广泛采用机械脱水方法,污泥是难脱水的物质,直接进行机械脱水,脱水困难,缺乏以污泥浓缩、调理、机械脱水为一体的污泥处理设施与技术及与其衔接的各类形式的污泥资源化利用。目前所采用的脱水机械主要是离心机、板框压滤机、带式压滤机和真空过滤机等。离心脱水机噪音大、能耗高,制造及运行成本都相当高,很不经济。带式压滤机占地面积大、操作运行环境较差。真空过滤机附属设备多、工序复杂和运行费用高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有采用机械脱水机直接进行污泥脱水存在脱水性能差等问题,提供一种能显著降低污泥含水率,减少污泥的体积,解决污泥运输与储存的困难,降低污泥处理费用,为污泥的后续处理做好前期准备,为污泥的最终处置和利用奠定基础的污泥脱水方法。
本发明包括以下步骤:
1)一个污泥一级液态重力浓缩的步骤;
2)一个调质的步骤;
3)一个板框机械脱水的步骤。
所述污泥一级液态重力浓缩的步骤为:
将污水处理厂二沉池抽升含水率一般为99.2%~99.6%的剩余污泥,送入连续式的重力浓缩池,重力浓缩池的有效体积约为300m3,浓缩时间为16~20h,有效水深为4.5m,污泥固体负荷宜为30~60kg/m2.d,污泥依靠刮泥机刮集到重力浓缩池中心,然后用排泥管排出,由污泥泵送至脱水机房的调节池(或称储泥池),浓缩后污泥的含水率为97%~98%,上清液被分离出来回流至污水处理系统。
所述调质的步骤为:
在调节池中加入三氯化铁和生石灰进行调质,按质量百分比,三氯化铁的加入量为污泥量的0.4%~0.6%,最好为0.4%,生石灰的加入量为污泥量的1.0%~1.2%,最好为1.0%,调质后的污泥的含水率一般为95~96%。
所述板框机械脱水的步骤为:
用气动隔膜泵将调节池中已调质的污泥打进隔膜板框压滤机,进泥最大压力为0.50MPa,进泥时间为1.30~1.5h,每批次进泥量为60~70m3;当进泥压力为0.45~0.50MPa时,停止进泥,停止进泥后,板框压滤机进行压滤,压滤时间为10~20min,压滤时间最好为10min,板框压滤机压滤时,压滤压力为8~12kg,压滤压力最好为10kg,压滤的维持时间为8~15min,压滤的维持时间最好为10min,出泥时板框压滤机压力为5~8kg,最好为6kg,产泥量为5~6吨/批次,泥饼含水率为55%~60%。
所述板框压滤机使用的滤板最好采用增强聚丙烯衬板和橡塑弹性体膜片整体熔焊结构,板框压滤机使用的滤布最好为涤纶滤布,具有优良的耐化学性、抗疲劳性能,可承受高温、高压。
板框脱水后的滤液可回收至污泥处理厂。
板框脱水后的污泥自然干化后可将污泥用于制砖或用于施肥。
由于污泥调质效果直接影响脱水效果,若加药量不足,则调质效果不佳,污泥中的毛细水不能转化成游离水,无法挤压;反之,若加药量太大,则不仅增加处理成本,更重要的是由于污泥粘性增大,极易造成滤带被堵塞。本发明由于采用FeCl3和生石灰进行调质,优选了FeCl3和生石灰与污泥进料的质量比,因此可获得较好的脱水效果。
采用三氯化铁和生石灰的调质机理是:
先向污泥投加三氯化铁,让铁盐进行一定程度的水解,然后再投加生石灰调整pH值,加强聚合作用。三氯化铁中的Fe3+水解能力强,在酸性条件下,它可以生成两种单核组分[Fe(OH)]2+、[Fe(OH)]+及两种多核组分[Fe2(OH)2]4+、[Fe3(OH)4]4+。这些带正电的组分穿透污泥的大絮体中,把大絮体变成小絮体。随着pH的提高,上述的水解产物就会聚合而生成胶体羟基聚合物或氢氧化物沉淀,它们具有巨大的网状表面结构且带正电荷,具有一定的静电黏附能力。因而在沉淀物生成的过程中,污泥颗粒可同时被网捕,迅速被卷扫到沉淀物中,形成有一定承载力的小絮体颗粒。
CaO作为助凝剂,它除了调节pH外,还可以改变污泥颗粒的结构,为污泥提高多孔网格状的骨架,增强絮体的强度,降低可压缩性,改善压滤脱水性能。以上的各种作用,归根结底在于CaO的骨架作用。在压滤机的高压挤压下,没有经过调质的污泥就会形成致密的过滤层,污泥中的水分不能渗出来,从而影响脱水效果。而经过无机絮凝剂调质后的污泥,氧化钙所形成的网状骨架结构就会把污泥的可压缩性显著降低,不至于形成致密的泥饼,而且可以形成透水性滤层,排掺泥饼中脱除出来的水分。
除了CaO的骨架作用外,石灰还具有释放细胞水的作用,石灰会破坏对以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的细胞组织和油脂,石灰溶解放热对酶有改性作用,这些作用都会释放污泥颗粒中的细胞水,通过压滤可以进一步降低脱水污泥的含水率。
加入的三氯化铁和生石灰不仅起到调理剂的作用,改进污泥板框脱水的效果,还有其它方面的作用,包括钝化重金属和对污泥的杀菌除臭。通过在脱水前投加石灰去钝化重金属,氧化钙在水中会生成氢氧化钙,形成碱性环境,离子状态的重金属在碱性环境中会生成氢氧化物沉淀,有利于固液分离,从而降低重金属离子的活性。且石灰也可以起到杀菌作用,石灰的作用是通过提高污泥的pH和水解放热,破坏以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的细胞组织和油脂,从而达到杀菌的目的。腐败有机物主要放出的是硫化氢其他。板框压滤前投加的絮凝药剂三氯化铁是一种氧化剂,三价铁离子具有较强的氧化作用,它可以把还原性气体硫化氢氧化,有效的控制臭气。
经试验,经过本发明的工艺处理后,污泥的含水率在60%以下,体积大幅度减少,产出泥饼没有臭味,硬度较好,便于后续利用。且浸泡水后不易溶解,溶液比较清澈,取出自然晾干可恢复原状。粪大肠菌群数为0,重金属不外溢,不易造成二次污染。脱水后污泥用于制砖,经有关检测部门检测,烧结普通砖检验报告中的各项数据均达到GB5101-2003MU10技术要求,完全适合制砖;在施肥方面,将脱水后污泥粉碎后用于施草皮、紫苏和桉树等植物,植物生长良好。
附图说明
图1为脱水后泥饼的含水率图。在图1中,横坐标为时间(天),纵坐标脱水后污泥含水率(%)。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
1.调理:经过浓缩后的污泥(含水率96%左右),依靠重力或污泥泵送至脱水机房的储泥池进行污泥调理试验,试验流程主要分为全面试验阶段和正交试验阶段:先用烧杯实验把几种混凝剂,按同一种投加量做一遍,观察絮体的情况,筛选出最佳的药剂,然后采用用重力过滤试验验证这几种药剂的效果,通过判断滤液的浊度和滤液的体积评价来评价药剂的调理效果如何,理想的调理剂应该使滤液澄清,滤液量多,浊度小。因此在重力过滤试验把滤液浊度和滤液的体积作为一个检测指标,并初步确定这几种药剂各自的最佳投加量。有机絮凝剂与胶体发生作用,把絮体包裹起来,细胞水无法释放出来,发生污泥抱团现象。而无机絮凝剂会改变污泥颗粒的结构,提高压滤脱水性能,有利于污泥的板框脱水。经过反复试验和比选后,决定采用无机絮凝剂进行压滤脱水前的调质。常用的无机絮凝剂有铝盐和铁盐,本实验选择硫酸铝、硫酸铁、氯化铁。首先对浓缩污泥进行试验,投加硫酸铝的污泥絮体变得更大,更疏松,显然不适合板框过滤。投加氯化铝的污泥絮体变小,但再投加石灰后絮体立即散开。投加了三氯化铁的污泥絮体变小而且密实,再投加石灰后絮体呈颗粒状,沉降性能好。因此,本发明采用三氯化铁和生石灰来进行压滤前的调质,尽量减少生石灰的投加量和控制pH值,选定调质药剂量为:三氯化铁为0.4%,CaO为1.0%(与湿污泥的质量比)。
2.隔膜板框机械脱水:调理后的污泥用隔膜泵和螺杆泵接合打进隔膜板框压滤脱水机,打到6~8公斤压力后将水打入隔膜中进行挤压达到10~12公斤,进行脱水,脱水后污泥用皮带运输机运到污泥堆放场,泥饼的含水率在60%左右,再放置数天,含水率还会进一步降低,这主要由于污泥自由水在重力作用下发生渗透和自然蒸发作用,使得含水率不断下降,脱水后泥饼的含水率参见图1。
以厦门市筼筜污水处理厂污泥脱水生产为例,隔膜板框脱水的工艺参数如下:
压滤机的型号:X16MZG400/1500-UK;
每批次的进泥量:70~80m3
生产批次:8批;
进泥时间:1.5h;
压滤时间:10~20min;
产泥量:6~7m3
泥饼含水率:55%~60%。
3.脱水污泥资源化途径
(1)脱水污泥掺砖技术
压滤脱水后的污泥按照制砖的生产工艺,进行掺混试验,结果表明:脱水后污泥用于制砖,掺烧深度脱水后约25%的污泥量(含水率约为50%),经检测各项数据均达到GB5101-2003MU10技术要求,完全适合制砖,且性能优于普通砖。
(2)脱水后污饼施肥情况
用隔膜板框压滤机脱水污泥,放置数天自然干化后,含水率可降至50%以下,将污泥直接用于种植草皮、紫苏和桉树等植物,通过观察生长情况来比较肥效。
种植作物:紫苏,因其特有的活性物质及营养成分,成为一种倍受世界关注的多用途植物,经济价值很高。主要用于药用、油用、香料、食用等方面。
种植面积:40cm×50cm;
污泥施用量:3~4kg;
实验时间:5天,每天浇水两次每次1.8L。
由于污泥中有丰富的营养成分,施用污泥后可提高土壤的N、P和有机质含量,土壤肥力增加,加速了植物生长,缩短了植物的生长循环,增加了作物产量。实验研究表明:施用污泥后紫苏生长状况良好,叶片生长迅速,叶片数增多,地径变粗,株高明显增加。

Claims (10)

1.一种污泥脱水方法,其特征在于包括以下步骤:
1)一个污泥一级液态重力浓缩的步骤;
2)一个调质的步骤;
3)一个板框机械脱水的步骤。
2.如权利要求1所述的一种污泥脱水方法,其特征在于所述污泥一级液态重力浓缩的步骤为:
将污水处理厂二沉池抽升含水率一般为99.2%~99.6%的剩余污泥,送入连续式的重力浓缩池,重力浓缩池的有效体积约为300m3,浓缩时间为16~20h,有效水深为4.5m,污泥固体负荷宜为30~60kg/m2.d,污泥依靠刮泥机刮集到重力浓缩池中心,然后用排泥管排出,由污泥泵送至脱水机房的调节池或储泥池,浓缩后污泥的含水率为97%~98%,上清液被分离出来回流至污水处理系统。
3.如权利要求1所述的一种污泥脱水方法,其特征在于所述调质的步骤为:
在调节池中加入三氯化铁和生石灰进行调质,按质量百分比,三氯化铁的加入量为污泥量的0.4%~0.6%,生石灰的加入量为污泥量的1.0%~1.2%,调质后的污泥的含水率一般为95~96%。
4.如权利要求3所述的一种污泥脱水方法,其特征在于按质量百分比,三氯化铁的加入量为污泥量的0.4%,生石灰的加入量为污泥量的1.0%。
5.如权利要求1所述的一种污泥脱水方法,其特征在于所述板框机械脱水的步骤为:
用气动隔膜泵将调节池中已调质的污泥打进隔膜板框压滤机,进泥最大压力为0.50MPa,进泥时间为1.30~1.5h,每批次进泥量为60~70m3;当进泥压力为0.45~0.50MPa时,停止进泥,停止进泥后,板框压滤机进行压滤,压滤时间为10~20min,板框压滤机压滤时,压滤压力为8~12kg,压滤的维持时间为8~15min,出泥时板框压滤机压力为5~8kg,产泥量为5~6吨/批次,泥饼含水率为55%~60%。
6.如权利要求5所述的一种污泥脱水方法,其特征在于所述压滤时间为10min,压滤压力为10kg,压滤的维持时间为10min,出泥时板框压滤机压力为6kg。
7.如权利要求1所述的一种污泥脱水方法,其特征在于所述板框压滤机使用的滤板采用增强聚丙烯衬板和橡塑弹性体膜片整体熔焊结构,板框压滤机使用的滤布为涤纶滤布。
8.如权利要求1所述的一种污泥脱水方法,其特征在于板框脱水后的滤液回收至污泥处理厂。
9.如权利要求1所述方法获得的污泥自然干化后用于制砖。
10.如权利要求1所述方法获得的污泥自然干化后用于施肥。
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