CN103482844A - 基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无机调质及销钉叠螺机的一体化污泥深度脱水处理工艺。包括初步脱水、深度脱水及脱水污泥输送等步骤，不依赖任何外界热能等条件，仅通过加药改性和销钉叠螺机压滤方式把污泥含水率从99.7%一次性二段降低至60%以下。整个运转过程无烟、无臭气、无噪声，不依靠任何外界热源，无二次污染，并能做到清洁生产，更为重要的使废弃污泥资源化方面，提供了一条具有可操作性的途径，这对我国面临面广、量大的污泥处理处置形势，无论在自身经济效益和社会效益方面，都具有十分重要意义。

Description

基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种污泥脱水处理工艺及设备，尤其涉及一种基于无机调质及销钉叠螺机的一体化污泥深度脱水处理工艺。

技术背景

污泥含水率高、易腐败、有恶臭，含有重金属、“三致”有机污染物等有毒化学物质和病原微生物，随意堆放会存在较高的二次污染风险。我国污泥处理起步较晚，早期建设的污水处理厂，往往尽可能地简化、甚至忽略污泥处理处置单元，污泥的处理方式是外运至垃圾填埋场简单填埋或堆放。

污泥的简单填埋很容易造成二次对土地、地下水的污染。露天堆放的污泥经风吹雨淋，产生高温或其它化学反应，能杀灭土壤微生物，破坏土壤结构，使土壤丧失腐解能力。污泥有机物被微生物分解释放出有害气体、尘埃，加重大气污染。污泥含有大量的病原菌，主要有肠道细菌、蠕虫寄生虫及病毒三大类，大部分被结合在污泥颗粒物上浓缩，其数量比污水中的要高得多。更严重的是，如果污泥中所含的重金属超标，像铅、镉、汞等，还可能通过粮食作物、鱼、虾等食物链，重新回到“餐桌”上，极大危害人民身体健康。

污泥由于其特殊性质，在常规干化(细胞没有破壁)后遇水可恢复成污泥原态，因此给污泥处理带来了巨大的难度。2009年下发国家标准，要求《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》GB/T23485-2009污泥脱水后含水率低于60%后填埋。目前国内的污水处理厂很少有符合国家标准的污泥处置设施。污泥的安全处置率小于10%，未经无害化处理的污泥随意乱丢现象严重。

目前，我国应用较多的污泥处理处置常规的方法有：

（1）水热干化：特点是减量减容大，需高温高压，有安全隐患，处理成本高，200-250元/吨。最终处置：填埋或制作再生材料，如水泥、烧砖； 

（2）直接干化：特点是减量减容大；存在尾气处理问题，未避开蒸发潜热，若无可利用的低成本热源，则运行费用仍然很高。最终处置：填埋或制作再生材料，如水泥、烧砖、燃料、回填土等； 

（3）发酵：特点是可回收能量，但市政污泥灰分高，60%左右，生物质含量低，发酵罐和管道沉砂渣严重，故障率高，操作复杂，运行费用高，280～320元/吨。最终处置：制作农用肥，但因重金属问题严重影响销量及销售方向； 

另外，在污泥处理中，通常使用的药剂包括絮凝剂、助凝剂、调理剂、破乳剂、pH调整剂及消毒剂等多种试剂，导致处理工艺繁琐，成本高。而且传统应用的絮凝剂多为聚丙烯酰胺;极少采用无机高分子絮凝剂,无机低分子的铝盐和铁盐，铝盐中主要的硫酸铝适用的水温范围是20～40℃，低于10℃时混凝效果很差，水解反应慢，且需要消耗一定的碱量；铝盐中主要的明矾用于饮用水净化，在工业水及废水处理中应用不多。铁盐中主要的三氯化铁溶解和投加设备的防腐要求较高，具有刺激性气味，操作条件较差。铁盐中主要的硫酸亚铁色度不易除净，腐蚀性也较强。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，尤其对脱水设备叠螺机及调理剂进行了改进，提供一种基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺及关键设备，解决了现有技术中污泥脱水处理效果、成本不理想的问题。

本发明技术方案包括如下工艺步骤：

步骤1，初步脱水；将预处理的污泥通过污泥输送泵I输送至混合罐I，同时，复合调理剂通过加药泵投入混合罐I，污泥与复合调理剂的重量份数比为，绝干污泥：复合调理剂=100:2-6；污泥与复合调理剂在混合罐I中通过搅拌机进行充分搅拌混合；充分搅拌混合后的污泥输送至浓缩叠螺机进行浓缩；

步骤2，深度脱水；浓缩后的污泥通过污泥输送泵II输送至混合罐II，同时，复合调理剂通过加药泵投入混合罐II，污泥与复合调理剂的重量份数比为，绝干污泥：复合调理剂=100:5-13；污泥与复合调理剂在混合罐II中通过搅拌机进行充分搅拌混合；充分搅拌混合后的污泥输送至销钉叠螺脱水机中进行深度脱水；

步骤3，脱水污泥输送；深度脱水后的污泥，含水率在60wt%以下的泥饼根据不同要求进行填埋、堆置或焚烧；压滤脱水液进入压滤液储罐后，通过加酸罐加酸处理至PH值6-9后回流至污水厂进水口。

所述的步骤1中，预处理的污泥取自污泥调节池，为含水率99.0-99.8wt%的污泥；浓缩后的污泥含水率至93-95wt%。

所述的步骤3中，加酸罐中的酸为盐酸、硫酸、醋酸、硝酸或工业废酸中的任一种。

所述的销钉叠螺脱水机的结构为，包括机架、进料腔、出料口、接水槽、驱动机构及叠螺机构，叠螺机构包括前序段和后续段，叠螺机构的机筒内设置螺旋轴，螺旋轴贯穿前序段和后续段并倾斜设置，螺旋轴上设有螺旋叶片，前序段螺旋轴沿周向相互层叠套装固定环和游动环形成脱水段；后续段螺旋轴包括脱水段和增压段，脱水段和增压段间隔设置。

所述的增压段为，机筒沿径向设置销钉，销钉插入至螺旋轴外表面0.01-5mm;且螺旋轴在销钉对应部位的螺旋叶片上开槽，槽宽应大于销钉直径0.5-5mm。

所述的叠螺机构后续段中的脱水段长度逐渐减短；增压段长度逐渐增加。

所述的叠螺机构的轴向长度与螺旋轴上螺旋叶片外径的比例为，L=20D。

所述的复合调理剂由下述原料按重量份数比制备而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亚铁/凹凸棒土 = 70-90：10-20:2-10。

所述的聚合硫酸亚铁/凹凸棒土的制法：40wt%聚合硫酸亚铁水溶液12.5份，加入37.5份商品凹凸棒土中，于常温下混合均匀，100°C干燥1-2小时，粉碎至100-200目备用。

所述的聚合硫酸亚铁/凹凸棒土为负载型聚合硫酸亚铁/凹凸棒土，其中聚合硫酸亚铁含量为10wt%。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

1、直接在污水处理厂脱水机房内实现污泥深度脱水。

2、含水率99.7%的剩余污泥不投加有机絮凝剂预浓缩；此阶段工作充分利用了重力沉降、絮凝、通道原理，为后续深度处理打下基础。

3、使用的新型污泥调质药剂，同时达到絮凝、助凝、调节PH和消除异味的作用；聚合硫酸亚铁普通方法很难与粉煤灰、生石灰一起使用，本发明使用凹凸棒土负载聚合硫酸亚铁，成功解决了复合问题，成本不高、凹凸棒土本身也有助滤作用；生石灰不仅可以调节PH，也可以与污泥中含硫组份发生化学反应形成不溶于体系的沉淀、减少了含硫有机物比例、达到消除异味的目的。

4、污泥脱水选用销钉叠螺机，可产生波浪式高压，最终达到污泥深度脱水的目的。

5、突出了污泥处理首先要实现“减量化、稳定化和无害化”的目标，同时，又充分体现了资源化利用的原则，符合国家提倡的发展循环经济要求。

6、技术安全、环保。设备制造完全国产化，机械化、自动化程度高，设备体积小，生产场地清洁、无臭味等，只有压滤水以密闭管道送至污水处理厂集中处理，从源头杜绝了二次污染。

综上所述，该技术在整个运转过程无烟、无臭气、无噪声，不依靠任何外界热源，无二次污染，并能做到清洁生产，更为重要的使废弃污泥资源化方面，提供了一条具有可操作性的途径，这对我国面临面广、量大的污泥处理处置形势，无论在自身经济效益和社会效益方面，都具有十分重要意义。

污泥通过本发明处理后进行检测，具有如下技术效果：

1、不依赖任何外界热能等条件，仅通过加药改性和销钉叠螺机压滤方式把污泥含水率从99.7%一次性二段降低至60%以下。

2、调质加药药剂量与绝干污泥量的比例不超过0.05-0.15：1，脱水后经自然风干后的污泥热值在2000Kcal以上，可作为低热值燃料。

3、对污泥中的蛔虫卵、粪大肠菌群、重金属钝化有去除作用，蛔虫卵、粪大肠菌群等病原体去除率达90%以上。

4、干化后的污泥抗剪强度好，透气性优良，有机质含量低于10%，污泥泥质达到垃圾填埋场填埋标准中的泥质要求。

5、干化后的污泥雨水浸泡难溶蚀，确保不会产生二次污泥化，遇水溶解率小于5%。

6、压滤液有较高的碳源，CODcr浓度高达6000mg/L以上，回流到污水处理厂进水口，补充生物系统碳源，提高污水处理厂脱氮的效果。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为本发明的销钉叠螺机结构示意图。

图3为本发明机筒销钉处局部截面结构示意图。

图中，1、污泥输送泵I，2、混合罐I，3、浓缩叠螺机，4、污泥输送泵II，5、混合罐II，6、加药泵，7、销钉叠螺脱水机，8、压滤液储罐，9、加酸罐。

701、进料腔，702、机架，703、驱动机构，704、出料口，705、螺旋轴，706、螺旋叶片，707、固定环，708、游动环，709、销钉，710、接水槽，711、机筒。

具体实施方式

参照附图，结合具体实施例，对本发明进行详细说明如下。

实施例1

本发明技术方案包括如下工艺步骤：

步骤1，初步脱水；将污泥均质池中含水率99.7wt%污泥通过污泥输送泵I 1输送至混合罐I 2，同时，复合调理剂通过加药泵投入混合罐I，污泥与复合调理剂的重量份数比为，绝干污泥：复合调理剂=100:5；污泥与复合调理剂在混合罐I中通过搅拌机进行充分搅拌混合；充分搅拌混合后的污泥输送至浓缩叠螺机3进行浓缩；浓缩至污泥含水率93-95wt%。

步骤2，深度脱水；浓缩后的污泥通过污泥输送泵II 4输送至混合罐II 5，同时，复合调理剂通过加药泵6投入混合罐II，污泥与复合调理剂的重量份数比为，绝干污泥：复合调理剂=100:5；污泥与复合调理剂在混合罐II中通过搅拌机进行充分搅拌混合，停留30分钟；充分搅拌混合后的污泥输送至销钉叠螺机7中进行深度脱水；

步骤3，脱水污泥输送；深度脱水后的污泥，含水率在60wt%以下的泥饼根据不同要求进行填埋、堆置或焚烧；压滤脱水液进入压滤液储罐8后，通过加酸罐9加酸处理至PH值6-9后回流至污水厂进水口。

所述的销钉叠螺机的结构是在现有叠螺机脱水机的结构上进行改进，结构为，包括机架702、进料腔701、出料口704、驱动机构703及叠螺机构，叠螺机构包括前序段和后序段，前序段与后序段的长度比例为，L前：L后=2：1；叠螺机构的机筒内设置螺旋轴705，叠螺机构的螺旋轴705贯穿前序段和后序段并倾斜设置，倾斜角度与水平面呈15度；螺旋轴705上设有螺旋叶片706，前序段螺旋轴沿周向相互层叠套装固定环707和游动环708形成脱水段；后序段螺旋轴705包括脱水段和增压段，脱水段和增压段间隔设置；增压段为，机筒711沿径向每间隔36度设置一个销钉709，至少设置两周，销钉插入至螺旋轴外表面0.01-5mm;且螺旋轴在销钉对应部位的螺旋叶片上开槽，槽宽应大于销钉直径0.5-5mm；所述的叠螺机构后序段中的脱水段长度逐渐减短；增压段长度逐渐增加；所述的叠螺机构的轴向长度与螺旋轴直径的比例为，L=20D，长径比可根据污泥性质调整； 

所述的复合调理剂由下述原料按重量份数比制备而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亚铁/凹凸棒土 = 80：15:6。

按上述重量份数比取粒径100-200目的粉煤灰、生石灰与聚合硫酸亚铁/凹凸棒土，在混合设备中充分混合后，得到所述的符合调理剂。

所述的聚合硫酸亚铁/凹凸棒土的制法：40wt%聚合硫酸亚铁水溶液12.5份，加入37.5份商品凹凸棒土中，于常温下混合均匀，100°C干燥1-2小时，粉碎至100-200目备用。

所述的聚合硫酸亚铁/凹凸棒土为负载型聚合硫酸亚铁/凹凸棒土，其中聚合硫酸亚铁含量为10wt%。

实施例2

所述的步骤1中，预处理的污泥含水率99.0wt%；绝干污泥：复合调理剂=100:2；

所述的步骤2中，绝干污泥：复合调理剂=100:13；

所述的步骤3中，加酸罐中的酸为硫酸。

所述的复合调理剂由下述原料按重量份数比制备而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亚铁/凹凸棒土 = 70：10:2。

所述的销钉叠螺机的结构为，前序段与后序段的长度比例为，L前：L后=1：1；螺旋轴倾斜角度与水平面呈20度；螺旋轴沿周向每间隔30度设置一个销钉709，至少设置三周。 

其它步骤及结构同实施例1。

实施例3

所述的步骤1中，预处理的污泥含水率99.8wt%；绝干污泥：复合调理剂=100:6；

所述的步骤2中，绝干污泥：复合调理剂=100:5；

所述的步骤3中，加酸罐中的酸为醋酸。

所述的复合调理剂由下述原料按重量份数比制备而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亚铁/凹凸棒土 = 90：20:10。

所述的销钉叠螺机的结构为，前序段与后续段的长度比例为，L前：L后=3：1；螺旋轴倾斜角度与水平面呈10度；螺旋轴沿周向每间隔18度设置一个销钉709，至少设置一周。

其它步骤及结构同实施例1。

实施例4

所述的步骤1中，绝干污泥：复合调理剂=100:3；

所述的步骤2中，绝干污泥：复合调理剂=100:12；

所述的步骤3中，加酸罐中的酸为硝酸。

所述的复合调理剂由下述原料按重量份数比制备而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亚铁/凹凸棒土 = 70：20:10。

其它步骤同实施例1。

本发明与现有技术污泥处理工艺相比，其性能指标见表1。由表1可见，该技术在整个运转过程无烟、无臭气、无噪声，不依靠任何外界热源，无二次污染，并能做到清洁生产，更为重要的使废弃污泥资源化方面，提供了一条具有可操作性的途径，这对我国面临面广、量大的污泥处理处置形势，无论在自身经济效益和社会效益方面，都具有十分重要意义。

Claims (10)

1.基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：

步骤1，初步脱水；将预处理的污泥通过污泥输送泵I输送至混合罐I，同时，复合调理剂通过加药泵投入混合罐I，污泥与复合调理剂的重量份数比为，绝干污泥：复合调理剂=100:2-6；污泥与复合调理剂在混合罐I中通过搅拌机进行充分搅拌混合；充分搅拌混合后的污泥输送至浓缩叠螺机进行浓缩；

步骤2，深度脱水；浓缩后的污泥通过污泥输送泵II输送至混合罐II，同时，复合调理剂通过加药泵投入混合罐II，污泥与复合调理剂的重量份数比为，绝干污泥：复合调理剂=100:5-13；污泥与复合调理剂在混合罐II中通过搅拌机进行充分搅拌混合；充分搅拌混合后的污泥输送至销钉叠螺脱水机中进行深度脱水；

步骤3，脱水污泥输送；深度脱水后的污泥，含水率在60wt%以下的泥饼根据不同要求进行填埋、堆置或焚烧；压滤脱水液进入压滤液储罐后，通过加酸罐加酸处理至PH值6-9后回流至污水厂进水口。

2.根据权利要求1所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的步骤1中，预处理的污泥取自污泥调节池，为含水率99.0-99.8wt%的污泥；浓缩后的污泥含水率至93-95wt%。

3.根据权利要求1所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的步骤3中，加酸罐中的酸为盐酸、硫酸、醋酸、硝酸或工业废酸中的任一种。

4.根据权利要求1所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的销钉叠螺脱水机的结构为，包括机架、进料腔、出料口、接水槽、驱动机构及叠螺机构，叠螺机构包括前序段和后续段，叠螺机构的机筒内设置螺旋轴，螺旋轴贯穿前序段和后续段并倾斜设置，螺旋轴上设有螺旋叶片，前序段螺旋轴沿周向相互层叠套装固定环和游动环形成脱水段；后续段螺旋轴包括脱水段和增压段，脱水段和增压段间隔设置。

5.根据权利要求4所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的增压段为，机筒沿径向设置销钉，销钉插入至螺旋轴外表面0.01-5mm;且螺旋轴在销钉对应部位的螺旋叶片上开槽，槽宽应大于销钉直径0.5-5mm。

6.根据权利要求4所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的叠螺机构后续段中的脱水段长度逐渐减短；增压段长度逐渐增加。

7.根据权利要求4所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的叠螺机构的轴向长度与螺旋轴上螺旋叶片外径的比例为，L=20D。

8.根据权利要求1所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的复合调理剂由下述原料按重量份数比制备而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亚铁/凹凸棒土 = 70-90：10-20:2-10。

9.根据权利要求8所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的聚合硫酸亚铁/凹凸棒土的制法：40wt%聚合硫酸亚铁水溶液12.5份，加入37.5份商品凹凸棒土中，于常温下混合均匀，100°C干燥1-2小时，粉碎至100-200目备用。

10.根据权利要求8或9所述的基于无机调质的一体化污泥深度脱水处理工艺，其特征在于所述的聚合硫酸亚铁/凹凸棒土为负载型聚合硫酸亚铁/凹凸棒土，其中聚合硫酸亚铁含量为10wt%。

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