CN103819069B

CN103819069B - 一种污泥深度脱水与水泥窑综合利用方法

Info

Publication number: CN103819069B
Application number: CN201310719182.3A
Authority: CN
Inventors: 李叶青; 王焕忠; 张江; 黄晓理; 任跃军; 缪文娟
Original assignee: HUAXIN ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd; Huaxin Cement Co Ltd
Current assignee: HUAXIN ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd; Huaxin Cement Co Ltd
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: CN103819069A

Abstract

本发明涉及一种污泥深度脱水与水泥窑综合利用的方法，投加三氯化铁作为无机铁盐混凝剂，将搅拌均匀的污泥混合液通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机进行压滤，在进泥的同时加药投加聚丙烯酰胺作为有机高分子絮凝剂，最终所得含水率在50～61.33%的泥饼，在脱水后还进行余热干化和水泥窑综合利用。利用阳离子聚丙烯酰胺吸附电中和、吸附架桥作用可使污泥颗粒絮凝，同时由于本发明所选取聚丙烯酰胺具有特殊的支链、交联结构，所形成絮体小而耐压，利于提高污泥脱水程度。较之传统，可大大减少加药量，减少泥饼产量、减少有害元素Cl的引入量，增大设备处理效率，并最大程度保留了污泥热值，与水泥窑系统综合考虑窑头的废气处理，节省基建投资，降低运行成本。

Description

一种污泥深度脱水与水泥窑综合利用方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，特别涉及到一种污泥深度脱水与水泥窑综合利用的方法。

背景技术

在污泥处理过程中，在对污泥进行压滤处理之前，一般都要对污泥进行絮凝改性以便后续压滤和深度脱水。目前对污泥脱水大多采用石灰调质，并配合氯化铁使用，传统氯化铁+石灰方案虽然药剂成本低廉、操作维护简单、污泥脱水程度高，但存在一些难以克服的问题：大量投加氯化铁，泥饼中引入氯元素较多，对泥饼后续水泥窑协同处置和焚烧处置都会带来不利影响；大量投加石灰，使得泥饼量大大增加，设备处理能力降低，泥饼热值大大降低，影响后续资源化利用，且石灰本身为高能耗产业。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的上述缺陷而提供一种污泥深度脱水与水泥窑综合利用的方法，能够在大幅减少药剂投加量、减少泥饼量、减少Cl元素的引入量的同时，增大压滤机设备处理能力，同时增大泥饼热值，有利于后续水泥窑协同处置或焚烧处置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种污泥深度脱水方法，其特征在于按以下步骤实施：

步骤A1：将污泥含水率稀释调节至92～94%；

步骤A2：投加三氯化铁作为无机铁盐混凝剂，用量控制在20～30kg/吨湿污泥，充分搅拌5～10min；

步骤A3：将搅拌均匀的污泥混合液输送至高压隔膜板框压滤机进行压滤脱水处理，在进泥的同时加药投加聚丙烯酰胺作为有机高分子絮凝剂，其中聚丙烯酰胺质量浓度稀释至1‰左右，用量为1.5～3kg/吨湿污泥；最终所得含水率在50～61.33%的泥饼。

上述技术方案中，步骤A1的所述污泥来自城镇污水处理厂。

上述技术方案中，步骤A1为：将含水约80%的湿污泥稀释调节至92～94%的含水率。

上述技术方案中，步骤A3中所用的所述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺。

上述技术方案中，步骤A3中：将搅拌均匀的污泥混合液通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机，在进泥的同时通过管道加药投加聚丙烯酰胺。

一种采用上述污泥深度脱水方法的水泥窑综合利用方法，其特征在于按以下步骤实施：

将污泥深度脱水得到的泥饼破碎后进行余热干化：破碎后泥饼送入污泥干燥机进行干化脱水，然后以窑头烟囱或窑尾烟囱废气作为热源和载气，由风机引入污泥干燥机，将污泥水分烘干至0～30wt%，并带出污泥间接干化过程中产生的水蒸汽；干化污泥送往储存装置中储存；

之后，干化污泥进入水泥窑进行深度利用：储存装置中的干化污泥送入计量秤计量后，输送至水泥回转窑系统的窑头燃烧器、分解炉或预燃室作为燃料煅烧生产水泥熟料。

上述技术方案中，在余热干化的过程中还需要进行废气处理步骤，其中：干化脱水过程中产生的废气送入篦冷机，由窑头进入水泥窑系统煅烧脱毒；送入篦冷机后多余的废气进入废气净化系统；当污泥干燥机不运行时，窑头废气经过空气冷却器冷却进入除尘系统，除尘排放；除尘系统收集的干化污泥粉尘由输送装置送入储存装置中储存。

上述技术方案中，余热干化过程使用的污泥干燥机为圆盘干燥机；窑尾废气经过第一风机送入圆盘干燥机的中空转轴中作为加热介质。

本发明的原理为：三氯化铁为传统无机混凝剂，它投入水中可发生一系列水解聚合反应，生成[Fe(OH)]²⁺、[Fe(OH)₂]⁺、[Fe₂(OH)₂]⁴⁺、Fe₃(OH)₄]⁵⁺等高价正电荷的产物，通过压缩双电层、吸附电中和作用，改变原本带负电的污泥胶体颗粒表面电荷状态，使污泥颗粒凝聚，提高污泥的脱水性能。聚丙烯酰胺为高分子有机絮凝剂。利用阳离子聚丙烯酰胺吸附电中和、吸附架桥作用可使污泥颗粒絮凝，同时由于本发明所选取聚丙烯酰胺具有特殊的支链、交联结构，所形成絮体小而耐压，利于提高污泥脱水程度。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

采用有机、无机复合调质，较之传统石灰调质方案，可大大减少加药量，减少泥饼产量、减少有害元素Cl的引入量，增大设备处理效率，并最大程度保留了污泥热值，便于后续资源化利用；

充分利用水泥窑系统废气烘干污泥水分，不增加额外能耗。

干化后的污泥作为替代燃料入窑煅烧，实现较高的替代率。

干化污泥产生的废气大部分作为篦冷机的熟料冷却空气介质，冷却熟料后作为助燃空气入窑煅烧，减少废气处理量，降低毒性气体处理设施规格，减少基建投资。与水泥窑系统综合考虑窑头的废气处理，节省基建投资，降低运行成本。

附图说明

图1是本发明方法的一个具体实施流程示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图1和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：一种污泥深度脱水工艺：具体步骤：

步骤A1：将污水厂含水约80%的湿污泥稀释至92～94%的含水率；

步骤A3：将搅拌均匀的污泥混合液通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机进行压滤，在进泥的同时通过管道加药投加聚丙烯酰胺作为有机高分子絮凝剂，其中聚丙烯酰胺质量浓度稀释至1‰左右，用量为1.5～3kg/吨湿污泥，所得到泥饼含水率在60%左右，也即含水率在±60%。

将实施例1深度脱水过程与传统利用石灰进行污泥深度脱水的过程进行对比试验如下：

步骤1）将污水厂含水约80%的湿污泥稀释至92～94%的含水率；

步骤2）投加三氯化铁作为无机铁盐混凝剂，用量控制在30～50kg/吨湿污泥，充分搅拌5～10min；

步骤3）投加生石灰作为无机助凝剂，用量控制在60～120kg/吨湿污泥，充分搅拌30～60min；

步骤4）将搅拌均匀的污泥混合液通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机进行压滤，得到含水率约为50%的泥饼。

两个深度脱水过程具体比较如下：

1）药剂投加量：石灰方案药剂投加量约为90～170kg/吨湿污泥，本发明约为21.5～33kg/吨湿污泥，药剂投加量减少70%以上；

2）泥饼量：本方明所述方案，泥饼量可减少约7%；

3）Cl元素的引入量：石灰方案三氯化铁投加量约为30～50kg/吨湿污泥，本发明三氯化铁投加量约为20～30kg/吨湿污泥，三氯化铁投加量减少30%以上，泥饼中氯含量相应减少；

4）设备处理能力：单台压滤机每批次能处理的干基固体量是一定的，石灰方案药剂投加量大，污泥处理能力相应减小，经计算本发明所述方案，压滤机处理能力可提高25%左右；

5）泥饼热值：石灰方案大量投加生石灰，与污泥中的水分反应生成Ca(OH)2、CaCO3,所产生泥饼在后续水泥窑协同处置或焚烧处置中，Ca(OH)2、CaCO3分解吸热，导致泥饼热值很低。

由此可见：上述实施例1深度脱水工艺采用有机、无机复合调质。三氯化铁为传统无机混凝剂，它投入水中可发生一系列水解聚合反应，生成[Fe(OH)]²⁺、[Fe(OH)₂]⁺、[Fe₂(OH)₂]⁴⁺、Fe₃(OH)₄]⁵⁺等高价正电荷的产物，通过压缩双电层、吸附电中和作用，改变原本带负电的污泥胶体颗粒表面电荷状态，使污泥颗粒凝聚，提高污泥的脱水性能。聚丙烯酰胺为高分子有机絮凝剂。利用阳离子聚丙烯酰胺吸附电中和、吸附架桥作用可使污泥颗粒絮凝，同时由于本发明所选取聚丙烯酰胺具有特殊的支链、交联结构，所形成絮体小而耐压，利于提高污泥脱水程度。较之传统，可大大减少加药量，减少泥饼产量、减少有害元素Cl的引入量，增大设备处理效率，并最大程度保留了污泥热值，便于后续资源化利用。

为了充分展示本发明，以下给出三个具体的FeCl3+聚丙烯酰胺配比进行污泥脱水的检测数据，说明效果。

实施例2.

将含水率约80%的湿污泥输送至污泥调质搅拌罐，加水稀释至94%含水率，先向污泥中投加浓度为38%的三氯化铁溶液并充分搅拌10min,三氯化铁溶液的投加量为湿污泥质量的2.2%，再将污泥通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机，在输送污泥的同时通过管道加药方式投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺投加量为湿污泥质量的2.2‰。经高压隔膜板框压滤的进料过滤与二次压榨，污泥颗粒被截留在滤室中并逐渐形成滤饼，最终所得滤饼含水率为58.9%。

实施例3.

将含水率约80%的湿污泥输送至污泥调质搅拌罐，加水稀释至93%含水率，先向污泥中投加浓度为38%的三氯化铁溶液并充分搅拌10min,三氯化铁溶液的投加量为湿污泥质量的2.7%，再将污泥通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机，在输送污泥的同时通过管道加药方式投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺投加量为湿污泥质量的2.1‰。经高压隔膜板框压滤的进料过滤与二次压榨，污泥颗粒被截留在滤室中并逐渐形成滤饼，最终所得滤饼含水率为59.86%。

实施例4.

将含水率约80%的湿污泥输送至污泥调质搅拌罐，加水稀释至93%含水率，先向污泥中投加浓度为38%的三氯化铁溶液并充分搅拌10min,三氯化铁溶液的投加量为湿污泥质量的3.2%，再将污泥通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机，在输送污泥的同时通过管道加药方式投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺投加量为湿污泥质量的2.2‰。经高压隔膜板框压滤的进料过滤与二次压榨，污泥颗粒被截留在滤室中并逐渐形成滤饼，最终所得滤饼含水率为61.33%。

实施例5：

在实施例1-4之一的基础上，本发明还形成一种污泥深度脱水与水泥窑综合利用的方法，具体流程如图1所示。

也即在深度脱水过后依次进行：污泥的余热干化和水泥窑利用。

余热干化：将深度脱水后的泥饼破碎后送入污泥干燥机进行干化脱水，然后以窑头烟囱或窑尾烟囱废气作为热源和载气，由风机引入污泥干燥机，将污泥水分烘干至0～30wt%，并带出污泥间接干化过程中产生的水蒸汽；干化污泥送往储存装置中储存。

在余热干化的过程中还需要进行废气处理步骤，其中：干化脱水过程中产生的废气送入篦冷机，由窑头进入水泥窑系统煅烧脱毒；送入篦冷机后多余的废气进入废气净化系统；当污泥干燥机不运行时，窑头废气经过空气冷却器冷却进入除尘系统，除尘排放；除尘系统收集的干化污泥粉尘由输送装置送入储存装置中储存。

作为一个优选，余热干化过程使用的污泥干燥机为圆盘干燥机；窑尾废气经过第一风机送入圆盘干燥机的中空转轴中作为加热介质。

水泥窑利用：储存装置中的干化污泥送入计量秤计量后，输送至水泥回转窑系统的窑头燃烧器、分解炉或预燃室作为燃料煅烧生产水泥熟料。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，依本发明所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims

1.一种采用污泥深度脱水方法的水泥窑综合利用方法，其特征在于按以下步骤实施：

将污泥深度脱水方法得到的泥饼破碎后进行余热干化：破碎后泥饼送入污泥干燥机进行干化脱水，然后以窑头烟囱或窑尾烟囱废气作为热源和载气，由风机引入污泥干燥机，将污泥水分烘干至0～30wt%，并带出污泥间接干化过程中产生的水蒸汽；干化污泥送往储存装置中储存；之后，干化污泥进入水泥窑进行深度利用：储存装置中的干化污泥送入计量秤计量后，输送至水泥回转窑系统的窑头燃烧器、分解炉或预燃室作为燃料煅烧生产水泥熟料；

其中，所述污泥深度脱水方法包括步骤如下：

步骤A1：将含水80%的湿污泥稀释调节至92～94%的含水率；

步骤A3：将搅拌均匀的污泥混合液输送至高压隔膜板框压滤机进行压滤脱水处理，在进泥的同时加药投加具有支链、交联结构的聚丙烯酰胺作为有机高分子絮凝剂，其中聚丙烯酰胺质量浓度稀释至1‰，用量为1.5～3kg/吨湿污泥；最终所得含水率在50～61.33%的泥饼。

2.根据权利要求1所述的水泥窑综合利用方法，其特征在于：步骤A1的所述污泥来自城镇污水处理厂。

3.根据权利要求1所述的水泥窑综合利用方法，其特征在于：步骤A3中：将搅拌均匀的污泥混合液通过螺杆泵输送至高压隔膜板框压滤机，在进泥的同时通过管道加药投加聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的水泥窑综合利用方法，其特征在于：在余热干化的过程中还需要进行废气处理步骤，其中：干化脱水过程中产生的废气送入篦冷机，由窑头进入水泥窑系统煅烧脱毒；送入篦冷机后多余的废气进入废气净化系统；当污泥干燥机不运行时，窑头废气经过空气冷却器冷却进入除尘系统，除尘排放；除尘系统收集的干化污泥粉尘由输送装置送入储存装置中储存。

5.根据权利要求1或2所述的水泥窑综合利用方法，其特征在于：余热干化过程使用的污泥干燥机为圆盘干燥机；窑尾废气经过第一风机送入圆盘干燥机的中空转轴中作为加热介质。