CN103253842A

CN103253842A - 污泥深度脱水处理系统及工艺

Info

Publication number: CN103253842A
Application number: CN2013101061169A
Authority: CN
Inventors: 刘道广; 张文标; 田建强
Original assignee: SHANGHAI TECHASE ENVIRONMENT PROTECTION CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI TECHASE ENVIRONMENT PROTECTION CO Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明公开了污泥深度脱水处理系统及工艺，涉及污泥处理技术领域。针对现有的污泥脱水技术中，污泥脱水后水份尚不能达到国家标准，且热能损耗大的问题。处理系统包括依次连接的叠螺式污泥脱水装置、污泥破壁改性装置、高压弹性压榨装置、污泥输送装置及废水处理排放装置。处理工艺步骤：a、浓缩：将原生污泥经机械挤压方式进行浓缩；b、改性：使浓缩污泥在与固化调理剂混合均匀，使出料污泥达到改性要求；c、压滤：将改性后的污泥进行压滤，得到含水率为60%～50%以下的泥饼。本发明尤其适用于对污泥进行深度脱水。

Description

污泥深度脱水处理系统及工艺

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥深度脱水处理系统及处理工艺。

背景技术

当前，污水处理厂普遍采用填埋或简易堆放处置污泥，随着国家对污泥处理监管的重视，要求污泥处理处置必须与污水处理厂同步规划、建设和运行，污泥规范化处理处置市场开始逐步形成。污泥处置的目标首先是控制污染、保障安全，然后是合理利用，最后才是开发清洁能源。为统一污泥处置技术，住建部、环保部相继出台了污泥处置的一系列标准要求，规定了“污水处理厂以贮存（即不处理处置）为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至含水率50%以下”的标准要求。以实现污泥的减量化、稳定化、无害化和综合利用，达到节能减排和发展循环经济的处置目标。

污泥脱水是污泥处理处置的前提，只有把污泥水份降至50%以下，资源化综合利用才有可能实现。污泥处理技术的关键是拿掉水份，然而污泥的特性又决定了污泥脱水处理的难度。原因如下：

污泥中所含水份大致分为四类：A、间隙水；B、毛细结合水；C、表面吸附水；D、内部水。这四种水除了间隙水可以物理方式压滤以外，其它三种水表面具有强大的负电子包裹着，它不能以物理压滤方式析出。其中，颗粒间的间隙水约占污泥水份的70%；毛细水及毛细管水约占20%；颗粒的吸附水及颗粒内部水约占10%，污泥脱水的对象主要是颗粒间的间隙水。污泥之所以含有大量的水份，除了间隙水外，另有很大一部分是由于其颗粒表面特性和污泥团的结构所决定的。污泥颗粒表面吸附有各种荷电离子以及由微生物在其代谢过程中分泌于细胞体外的胞外聚合物等组成。这些荷电离子和胞外聚合物具有很强的持水率。这些污泥颗粒组成了污泥团，形成许许多多的毛细孔道，污泥颗粒表面所持的水和毛细孔道中的水都为结合水，这种束缚水是不能用单纯的机械法除掉。

污泥脱水的难易，除与水份在污泥中的存在形式有关外，还与污泥颗粒的大小，污泥比阻和有机物含量有关，污泥颗粒越细、有机物含量越高、污泥比阻越大，其脱水的难度就越大。另外，由于污泥中含有大量的蛋白质、脂肪及其它碳水化合物等高浓度有机物，导致污泥的粘度较大、含水率较高、固液分离性能差。

目前，业界脱水技术大致呈现以下几种方法:

1、采用常规机械压力脱水的设备及方法

目前污泥脱水工艺以机械脱水为主，如真空吸滤法、离心法和压滤法。主要的机械设备有：转鼓式真空过滤机、转桶式离心机、板框压滤、带式压滤脱水、螺旋压榨脱水等。这类型脱水机械脱去的仅是污泥中自由间隙水，虽经脱水，污泥水份仍有75%～85%左右。

2、采用热力脱水的设备及方法

热力脱水一般采用蒸汽、烟气或其它热源。常用设备为浆叶机、套筒机或流化床等，也有以造粒或喷雾形式提高热效率。由于热力脱水必须依赖热源制热或余热利用，存在使用蒸汽不经济，利用锅炉烟道气影响系统稳定，建设独立热源代价大，利用余热须改动原有工艺设施等因素。再者，干化后要资源化利用，且不能因脱水而破坏污泥原富有的热值。因此，从某种意义上讲，热力干化方法是以热能置换，是“以热换热”，出现严重的热平衡负效应，其结果是“以大置小、得不偿失”。

发明内容

针对现有污泥脱水技术中，污泥脱水后水份尚不能达到国家标准，且热能损耗大的问题，本发明提供了一体化的污泥深度脱水处理系统及工艺，可将原生污泥（含水率99%～97%左右）的污泥通过简单的化学调理和机械压榨方式处理为含水率为50%以下的泥饼。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：污泥深度脱水包括依次连接的叠螺式污泥脱水装置、污泥破壁改性装置、高压弹性压榨装置、污泥输送装置及废水处理排放装置。

进一步地，所述叠螺式污泥脱水装置通过污泥泵与储泥池连接。

本发明还提供了一种污泥深度脱水处理工艺，其步骤如下：

a、浓缩：将原生污泥经机械挤压方式进行浓缩；

b、改性：使浓缩污泥在与固化调理剂混合均匀，使出料污泥达到改性要求；

c、压滤：将改性后的污泥进行压滤，得到含水率为60%～50%以下的泥饼。

进一步地，所述步骤a中采用的是叠螺式污泥脱水装置。

所述步骤a中加入高分子絮凝剂的投加量为绝干泥量的1～10‰。

所述步骤b中固化调理剂为破壁剂和凝胶固化剂，所述破壁剂为含Fe³⁺化工原料，投加量为绝干泥量的0.1～20%，所述凝胶固化剂为氧化镁、氧化钙或碳酸钙中的任一种或是任两者的混合物，投加量为绝干泥量的0.1～20%。

本发明的效果在于：与以往的热干化和直接焚烧不同，该技术不依赖任何外界热能等条件，仅通过添加少量药剂和机械压滤相结合的方式，将含水率99%左右的原生污泥一次性降低至50%以下，再经24～72小时自然风干后含水率可降低至20～30%左右，干化后的污泥具有较高的热值（热值1000～2000kcal/kg），具有较高的能源利用价值，可送至燃煤电厂或垃圾电厂与燃煤或生活垃圾混合焚烧发电，也可堆肥及土地、园林利用或制砖等其他资源化利用。同时该技术还拟将水体富营养化时产生的各种藻类进行干化处置，解决湖泊及河道内水体富营养化时打捞的藻类难以有效处理的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；

图1为本发明的污泥脱水处理工艺的流程图；

具体实施方式

结合图1说明本发明的污泥深度脱水处理系统，它包括依次连接的叠螺式污泥脱水装置、污泥破壁改性装置、高压弹性压榨装置、污泥输送装置及废水处理排放装置。其中，叠螺式污泥脱水装置通过污泥泵与储泥池连接，污泥输送装置包括湿污泥输送装置和干污泥输送装置。

本发明的污泥深度脱水处理工艺，其步骤如下：

a、浓缩：将原生污泥（含水率99%-97%左右）经叠螺式污泥脱水装置进行浓缩，投入PAM絮凝剂（化学名称聚丙烯酰胺），投加量为绝干泥量的1～10‰，用絮凝剂对污泥调质后，通过机械挤压方式将含水率处理到90%左右，这一物料浓度方便后续的化学调理和物料输送；湿污泥输送装置中输送90%含水率的物料采用转子泵。

b、改性：使浓缩污泥在污泥破壁改性装置中与固化调理剂快速有效地混合均匀，使出料污泥达到改性要求。污泥改性剂是由无毒无害的无机矿物料生产，由专业厂家采用袋式包装提供。

其中，固化调理剂为破壁剂和凝胶固化剂，破壁剂为含Fe³⁺化工原料，包括Fe₂O₃、FeO、Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄、FeCl₃或FeCl₂等，投加量为绝干泥量的0.1～20%；凝胶固化剂为氧化镁、氧化钙或碳酸钙中的任一种或是任两者的混合物，投加量为绝干泥量的0.1～20%。

c、压滤：改性后的污泥由高压泵送至高压弹性压榨装置，由高压油泵提供强压压缩滤板之间空隙内的污泥，使滤板之间空隙内的污泥再次压滤，得到含水率为60%～50%以下的泥饼。泥饼由干污泥输送装置输送至干泥饼临时堆场。脱水车间压滤机排出的污水，不含对污水处理厂污水处理的有害成分，以管道送回污水处理厂统一处理。

叠螺式污泥脱水装置的主体是由固定环和游动环相互层叠，螺旋轴贯穿其中形成的过滤装置。由固定环和游动环之间形成的细小活动滤缝过滤滤液，螺旋轴和环片之间形成的内腔充满絮凝颗粒，向末端背压板转动过程输送挤压并形成泥饼。螺旋轴旋转推动，不断带动游动环上下左右的运动清扫滤缝，防止堵塞。

高压弹性压榨装置为新型高压弹性压榨机，这种压榨机无需设备外的增压设备，完全靠弹性介质收缩来压迫滤室中的污泥，从而降低了能耗，提高了生产效率（保压30-50min）。设备中的弹性介质具有高压缩性，经久耐用，可有效避免高压对滤板材料的破坏。

实施例1：采用本发明的污泥深度脱水处理工艺处理污泥数据如下：

污泥性质：市政污水处理厂剩余污泥，污泥含水率99.2%

处理规模：5000吨/天

运行时间：每天三班轮休工作制，运行时间20h

处理目标：将污泥的含水率降至60%以下，便于后续资源化处理。

运行费用：主要包括药剂费用、电费，人工费用等。

1．材料费：絮凝剂成本约为30000元/t，投加量为绝干泥量的4‰，吨污泥的药剂费为24元/t。调理剂成本约为800元/t，投加量为5%，吨污泥的药剂费用为40元/t。

2．电费：设备总装机功率为79kW，运行时的功率约为44kW，电费按照0.6元/度计，则电耗为12.3元/t。

3．人工费用

人员设置为：主管1名，工人4名，分别负责污泥的运输、药剂的管理、系统的运行监控等工作，则月工资支出为12000元/月，折算为吨污泥费用约为9.3元/t。

4．总运行费用：85.6元/t（按含水率80%污泥计，详见表一）

表一

项目	金额（元/t）
		药剂费用	64
电费	12.3
		人工费用	9.3
合计	85.6

污泥的常规机械脱水能耗约40kWh/tDS（含水率由97%脱水到80%），再采用热干化法耗能约2000kWh/tDS（含水率由80%降低到60%），两者合计，采用常规机械脱水+热干化方式（含水率由97%降低到60%）全程耗能约2040kWh/tDS；与常规机械脱水+热干化法相比，采用本发明的一体化污泥深度脱水技术工艺及设备全程耗能约140kWh/tDS（含水率由97%降低到60%），不到前者的10%，综合处理成本得以有效降低。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本发明保护范围。

Claims

1.污泥深度脱水处理系统，其特征在于：它包括依次连接的叠螺式污泥脱水装置、污泥破壁改性装置、高压弹性压榨装置、污泥输送装置及废水处理排放装置。

2.根据权利要求1所述的污泥深度脱水处理系统，其特征在于：所述叠螺式污泥脱水装置通过污泥泵与储泥池连接。

3.污泥深度脱水处理工艺，其步骤如下：

a、浓缩：将原生污泥经机械挤压方式进行浓缩；

4.根据权利要求3所述的处理工艺，其特征在于：所述步骤a中采用的是叠螺式污泥脱水装置。

5.根据权利要求3所述的处理工艺，其特征在于：所述步骤a中加入高分子絮凝剂的投加量为绝干泥量的1～10‰。

6.根据权利要求3至5任一权利要求所述的处理工艺，其特征在于：所述步骤b中固化调理剂为破壁剂和凝胶固化剂，所述破壁剂为含Fe³⁺化工原料，投加量为绝干泥量的0.1～20%，所述凝胶固化剂为氧化镁、氧化钙或碳酸钙中的任一种或是任两者的混合物，投加量为绝干泥量的0.1～20%。