CN103833193B - 污泥臭氧化脱水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥臭氧化脱水处理方法及装置，其方法依次包括以下步骤：A．将原始污泥泵入污泥臭氧化反应装置中，进行臭氧化作用，使原始污泥中的间隙水和细胞水释放出来；B．机械浓缩；C．泵向厢式隔膜压滤机，在泵的出口处投加高分子絮凝剂；D．压滤；E．将进泥管中残泥朝来泥方向吹送再卸泥。其装置包括依次通过管道相连的原始污泥输送泵、污泥臭氧化反应装置、臭氧化后污泥输送泵、机械浓缩装置、机械浓缩后污泥输送泵和厢式隔膜压滤机，厢式隔膜压滤机的进泥管末端设有送风管道。本发明能使污泥含水率稳定降至50%以下，且减轻了厢式隔膜压滤机处理负荷，使其工作效率明显提升，最终达到污泥减量化、无害化、资源化处理目的。

Description

污泥臭氧化脱水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种污泥臭氧化脱水处理方法及装置。

背景技术

国家标准《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（GB /T 23485-2009）中规定污泥与生活垃圾混合填埋时，污泥含水率应小于60%。现有污泥脱水工艺中，将污水处理厂产生的含水率99%的污泥直接采用厢式隔膜压滤机进行压滤脱水是一种较优的方式，能基本达到上述标准的要求。但是，该方式直接将含水率99%的污泥送入厢式隔膜压滤机，不经任何预脱水，脱水量大，使得压滤机保持巨大的工作负荷，而压滤机长期大负荷工作，容易出故障，也使压滤脱水效果不稳定。此外，该方式也仅能基本达到上述国家标准，还不能获得更优的脱水效果。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种能够使污泥含水率稳定降至50%以下，且减轻了厢式隔膜压滤机的处理负荷，使其工作效率明显提升，最终能达到污泥减量化、无害化、资源化处理目的污泥臭氧化脱水处理方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种污泥臭氧化脱水处理方法，依次包括以下步骤：

A．将原始污泥泵入污泥臭氧化反应装置中，进行臭氧化作用，使原始污泥中的间隙水和细胞水释放出来；

B．将臭氧化作用后的污泥进行机械浓缩；

C．将机械浓缩后的污泥泵向厢式隔膜压滤机，在泵的出口处投加高分子絮凝剂，高分子絮凝剂借助污泥输送泵对污泥产生的快速旋转作用与污泥混合均匀，使污泥吸附聚集，继而凝聚沉淀；

D．将絮凝后的污泥泵入厢式隔膜压滤机进行压滤；

E．压滤后，先使用气体将进泥管中残留的湿泥朝来泥方向吹送，再卸泥。

所述原始污泥，是指污水处理厂产生的剩余污泥，一般含水率在99%左右。污水处理厂产生的剩余污泥中的微生物细胞与有机胶体之间形成“粘胶相区”，会包裹住大量间隙水，并且微生物细胞内含有大量细胞水。这些水分难以通过机械脱水的方式挤压出来。步骤A在污泥含水率为99%左右时进行臭氧化作用，正是要破坏“粘胶相区”，将间隙水和细胞水释放出来，形成容易去除的游离水，便于后续工序去除。在污泥的臭氧化过程中，臭氧首先作用于细胞壁、细胞膜，使其构成成份受损而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透，穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡，释放出细胞内水份，同时还氧化污泥中不容易水解的大分子物质，改变分子结构，释放出物质内部水份。

臭氧化作用后的污泥进行机械浓缩，一般可去除75%的水份，含水率降至96%。所述机械浓缩，一般采用带式浓缩机或离心式浓缩机。机械浓缩的主要作用是减轻后续厢式隔膜压滤机的处理负荷。厢式隔膜压滤机的滤室容积是固定的，即处理后污泥体积是固定的，含水率越高含泥量越低。因此，每次前端进泥量随着污泥含水率降低而减少，比如每次处理含水率99%的污泥100m3，则每次处理含水率96%的污泥25m3，可见，获得同样含水率的污泥，进泥量减小了3/4，工作负荷明显降低，工作效率随之明显提升。

在污泥输送泵出口处投加高分子絮凝剂，对进行污泥改性调理，提高污泥脱水性能。机械浓缩后的污泥絮体较小，如果直接进行压滤脱水则效果不理想，脱水含水率高，且容易透过滤布空隙流出。作为优选，高分子絮凝剂采用阳离子絮凝剂，因为污泥带负电荷，阳离子絮凝剂加入一定量时，比如每吨干污泥加入3-5kg时，会部分包裹在污泥颗粒外，与未包裹住的污泥颗粒部分吸附。所述干污泥为不含水的污泥。高分子絮凝剂分子量在百万以上，呈链状或网状结构，污泥颗粒吸附聚集后通过高分子絮凝剂链状或网状结构形成吸附架桥作用，最后凝聚沉淀，污泥性质得到改变，使其适宜挤压脱水。高分子絮凝剂为液态，投加点选择污泥输送泵后管道，污泥输送泵输出污泥时产生旋转，能够有效混合污泥与高分子絮凝剂。高分子絮凝剂投加点的巧妙选择，节省了药剂搅拌装置，节约了整套系统设备投资，与泵前加药方式相比，还能够有效避免污泥絮体在污泥输送泵腔体内被破坏的现象。

厢式隔膜压滤机将污泥压滤压榨后，泥饼水份已达到污泥处理工艺要求，但进泥管中仍有残留湿泥，这部分湿泥在后续拉板卸泥过程中掉落，影响污泥整体的含水率。步骤E先使用气体将进泥管中残留的湿泥朝来泥方向吹送，再卸泥，避免了残留湿泥污染成品，保证污泥含水率能达到更优的结果，可达到50%以下。吹送气体的气压可为0.8Mpa。

上述步骤能使污泥降至含水率50%以下，这样的污泥能够作为燃煤添加物进行燃烧。因此，采用该种方法处理污泥，能够达到污泥处理减量化、无害化、资源化的目的。

作为优选，所述步骤A中，当污泥含水率在99%左右时，臭氧进气浓度为10mg/L-12.5mg/L，进气流量1.2L/min-1.5L/min。由于臭氧与污泥接触反应速度非常快，并且在相同的臭氧投量下，低进气浓度和高进气流量能增强臭氧的溶胞效果，溶胞过程的能量消耗也小，优选的低进气浓度为10mg/L-12.5mg/L，优选的高进气流量为1.2L/min-1.5L/min。

作为优选，所述步骤A中，所述原始污泥在污泥臭氧化反应装置中流经一条曲折的通道，与该通道下方输出的臭氧充分接触。曲折的通道能保证污泥与臭氧的接触时间充分。

作为优选，所述步骤A中，所述原始污泥在污泥臭氧化反应装置中被搅拌，与臭氧充分接触。搅拌也能保证污泥与臭氧的接触时间充分。

一种污泥臭氧化脱水处理装置，包括依次通过管道相连的原始污泥输送泵、污泥臭氧化反应装置、臭氧化后污泥输送泵、机械浓缩装置、机械浓缩后污泥输送泵和厢式隔膜压滤机，所述机械浓缩后污泥输送泵的出口端设有高分子絮凝剂加料口，所述厢式隔膜压滤机的进泥管的末端设有送风管道。所述污泥臭氧化反应装置的上部设有进泥口，下部设有出泥口，所述进泥口与原始污泥输送泵相连，所述出泥口与臭氧化后污泥输送泵相连。

上述装置可实现上述污泥脱水方法。

作为优选，所述污泥臭氧化反应装置为污泥臭氧化反应池，所述污泥臭氧化反应池内并排设有若干条通道，相邻两条通道的一端连通，连通处设有搅拌机，所有通道串联成一条通路；位于外侧的两条通道中，一条通道上部设有进泥口，另一条通道下部设有出泥口；所有通道的底部设有池内臭氧输气管路，所述池内臭氧输气管路上均布有若干臭氧曝气孔，所述池内臭氧输气管路通过池外臭氧输送管路与臭氧发生器相连，所述池外臭氧输送管路上设有鼓风机。

上述结构使得原始污泥流经一个曲折回转的通道，可延长停留时间，保证污泥与臭氧分子的充分接触。每排通道的连通处设置搅拌机，不仅有助于污泥在通道间的传送，也有助于污泥与臭氧的充分接触。池外臭氧输气管路上设置鼓风机，可通过增加空气的进气量增加臭氧的进气量，从而在相同臭氧投加量的情况下增强臭氧化效果，即能更好的释放出细胞内水份，同时更好的氧化污泥中不容易水解的大分子物质，改变分子结构，释放出更多物质内部水份。鼓风机可设置在与臭氧发生装置相连的池外臭氧输气管路的前端总管上，也可分别设置在池外臭氧输气管路的末端支管上，所述末端支管与对应通道的池内臭氧输送管路相连。臭氧曝气孔均匀布置能更好的保证污泥与臭氧的充分接触，缩短反应时间，节省臭氧量。

作为优选，所述并排设置的若干条通道由若干排隔板分隔而成，每排隔板的一端与反应池的内壁相连，另一端与反应池的内壁形成间距，相邻两隔板与反应池内壁的连接端分别位于反应池两侧的内壁上。

作为优选，位于相邻两条通道连通端的反应池内壁为圆弧状。圆弧状的内壁，使相邻两通道流通更顺畅，无死角。

作为优选，所述污泥臭氧化反应装置还可为污泥臭氧化反应罐，所述污泥臭氧化反应罐包括罐体、上盖和搅拌装置，所述罐体上部设有污泥进口，下部设有污泥出口；所述搅拌装置包括转轴、搅拌盘和驱动机构，所述转轴一端设于上盖上方与驱动机构相连，另一端设于罐体内与搅拌盘固定连接；所述转轴内设有臭氧进气管道，所述搅拌盘上设有与臭氧进气管道连通的臭氧出气口。

上述结构可实现根据污泥含水率、进泥量等具体情况，调节搅拌速度、臭氧浓度和臭氧进气量等指标，因而可以获得更优的溶胞效果，提高了污泥臭氧化效果，从而保证了污泥脱水的最终效果。

作为优选，所述罐体的底部为一斜坡，斜坡的高点位于污泥进口一侧的罐体侧部，斜坡的低点位于靠近污泥出口一侧的罐体底部，斜坡的低点高于污泥出口。

作为优选，所述搅拌装置的驱动机构包括依次相连的输出轴水平设置的电机、轴向水平设置的第一锥齿轮和轴向垂直设置的第二锥齿轮，所述转轴与第二锥齿轮相连。

按照本发明的技术方案，先将污水处理厂产生的原始污泥进行臭氧化反应，让臭氧将原始污泥中的间隙水和细胞水释放出来，形成容易去除的游离水，便于后续工序去除。再将臭氧化作用后的污泥进行机械浓缩，一般可去除75%的水份，含水率降至96%，这样可以减轻后续厢式隔膜压滤机的处理负荷，工作效率将明显提升。再将高分子絮凝剂从污泥输送泵后管道加入，借助污泥输送泵输出污泥时产生旋转，能够有效混合污泥与高分子絮凝剂，不仅节省了药剂搅拌装置，节约了整套系统设备投资，还能够有效避免污泥絮体在污泥输送泵腔体内被破坏的现象。作为优选，高分子絮凝剂采用阳离子絮凝剂，因为污泥带负电荷，阳离子絮凝剂加入一定量时，比如每吨干污泥加入3-5kg时，会部分包裹在污泥颗粒外，与未包裹住的污泥颗粒部分吸附。高分子絮凝剂分子量在百万以上，呈链状或网状结构，污泥颗粒吸附聚集后通过高分子絮凝剂链状或网状结构形成吸附架桥作用，最后凝聚沉淀，污泥性质得到改变，使其适宜挤压脱水。再将絮凝后的污泥送入厢式隔膜压滤机压滤压榨。最后，先使用气体将进泥管中残留的湿泥朝来泥方向吹送，再卸泥，避免了残留湿泥污染成品，保证污泥含水率能达到更优的结果，可达到50%以下。污泥降至含水率50%以下后，能够作为燃煤添加物进行燃烧，采用该种方法处理污泥，能够达到污泥处理减量化、无害化、资源化的目的。   

附图说明

图1 为本发明实施例1和2中污泥臭氧化脱水处理装置的结构示意图。

图2 为本发明实施例1中污泥臭氧化反应池的结构示意图。

图3 为本发明实施例2中污泥臭氧化反应罐的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

一种污泥臭氧化脱水处理方法，依次包括以下步骤：

A．将含水率在99%的原始污泥泵入污泥臭氧化反应池中，原始污泥在污泥臭氧化反应池中流经一条曲折的通道，在该通道中与臭氧充分接触进行臭氧化作用，使原始污泥中的间隙水和细胞水释放出来，臭氧进气浓度和进气流量如表1所示；

B．将臭氧化作用后的污泥进行机械浓缩；

C．将机械浓缩后的污泥泵向厢式隔膜压滤机，在泵的出口处投加高分子絮凝剂，高分子絮凝剂借助污泥输送泵对污泥产生的快速旋转作用与污泥混合均匀，使污泥吸附聚集，继而凝聚沉淀；

D．将絮凝后的污泥泵入厢式隔膜压滤机进行压滤；

E．压滤后，先使用气体将进泥管中残留的湿泥朝来泥方向吹送，再卸泥。

表1

由表1可见，本发明的技术方案具有较优的溶胞效果，能使污泥的含水率从99%稳定降至50%。此外，处理效率有明显提高，现有工艺使用厢式隔膜压滤机脱水整个流程下来时间一般是3.5-4小时。溶胞效果可以用污泥沉降性能体现，即表中的污泥容积指数（SVI）来表示，SVI低于50mL/g时，污泥活性过低，SVI介于70~100mL/g之间，污泥沉降性能良好；介于100~150 mL/g之间，说明污泥沉降性能一般；>150 mL/g污泥沉降性能差。

上述方法可以由以下的污泥臭氧化脱水处理装置实现。

污泥臭氧化脱水处理装置，包括依次通过管道相连的原始污泥输送泵1、污泥臭氧化反应装置2、臭氧化后污泥输送泵3、机械浓缩装置4、机械浓缩后污泥输送泵5和厢式隔膜压滤机6，所述机械浓缩后污泥输送泵5的出口端设有高分子絮凝剂加料口，所述厢式隔膜压滤机6的进泥管的末端设有送风管道。

所述污泥臭氧化反应装置为污泥臭氧化反应池，所述污泥臭氧化反应池内并排设有若干条通道22，相邻两条通道的一端连通，连通处设有搅拌机23，所有通道串联成一条通路；位于外侧的两条通道中，一条通道上部设有进泥口24，另一条通道下部设有出泥口25；所有通道的底部设有池内臭氧输气管路26，所述池内臭氧输气管路26上均布有若干臭氧曝气孔27，所述池内臭氧输气管路26通过池外臭氧输送管路28与臭氧发生器21相连，所述池外臭氧输送管路28上设有鼓风机29。所述并排设置的若干条通道由若干排隔板20分隔而成，每排隔板的一端与反应池的内壁相连，另一端与反应池的内壁形成间距，相邻两隔板与反应池内壁的连接端分别位于反应池两侧的内壁上。位于相邻两条通道连通端的反应池内壁为圆弧状。

实施例2

一种污泥臭氧化脱水处理方法，依次包括以下步骤：

A．将含水率在99%的原始污泥泵入污泥臭氧化反应罐中，在污泥臭氧化反应罐中被搅拌与臭氧充分接触进行臭氧化作用，使原始污泥中的间隙水和细胞水释放出来，臭氧进气浓度和进气流量如表2所示；

B．将臭氧化作用后的污泥进行机械浓缩；

C．将机械浓缩后的污泥泵向厢式隔膜压滤机，在泵的出口处投加高分子絮凝剂，高分子絮凝剂借助污泥输送泵对污泥产生的快速旋转作用与污泥混合均匀，使污泥吸附聚集，继而凝聚沉淀；

D．将絮凝后的污泥泵入厢式隔膜压滤机进行压滤；

E．压滤后，先使用气体将进泥管中残留的湿泥朝来泥方向吹送，再卸泥。

表2

由表2可见，本发明的技术方案具有较优的溶胞效果，能使污泥的含水率从99%稳定降至50%，且处理效率有明显提高，现有工艺使用厢式隔膜压滤机脱水整个流程下来时间一般是3.5-4小时。溶胞效果可以用污泥沉降性能体现，即表中的污泥容积指数（SVI）来表示，SVI低于50mL/g时，污泥活性过低，SVI介于70~100mL/g之间，污泥沉降性能良好；介于100~150 mL/g之间，说明污泥沉降性能一般；>150 mL/g污泥沉降性能差。

上述方法可以由以下的污泥臭氧化脱水处理装置实现。

污泥臭氧化脱水处理装置，包括依次通过管道相连的原始污泥输送泵1、污泥臭氧化反应装置2、臭氧化后污泥输送泵3、机械浓缩装置4、机械浓缩后污泥输送泵5和厢式隔膜压滤机6，所述机械浓缩后污泥输送泵5的出口端设有高分子絮凝剂加料口，所述厢式隔膜压滤机6的进泥管的末端设有送风管道。

所述污泥臭氧化反应装置为污泥臭氧化反应罐，所述污泥臭氧化反应罐包括罐体71、上盖72和搅拌装置，所述罐体71上部设有污泥进口73，下部设有污泥出口74；所述搅拌装置包括转轴75、搅拌盘76和驱动机构，所述转轴75一端设于上盖72上方与驱动机构相连，另一端设于罐体71内且与搅拌盘76固定连接；所述转轴75内设有臭氧进气管道，所述搅拌盘上设有与臭氧进气管道连通的臭氧出气口。所述罐体71的底部为一斜坡，斜坡的高点位于污泥进口一侧的罐体侧部，斜坡的低点位于靠近污泥出口一侧的罐体底部，斜坡的低点高于污泥出口。所述搅拌装置的驱动机构包括依次相连的输出轴水平设置的电机77、轴向水平设置的第一锥齿轮78和轴向垂直设置的第二锥齿轮79，所述转轴75与第二锥齿轮79相连。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (9)

1.污泥臭氧化脱水处理方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

A．将原始污泥泵入污泥臭氧化反应装置中，进行臭氧化作用，使原始污泥中的间隙水和细胞水释放出来，当污泥含水率在99%时，臭氧进气浓度为10mg/L-12.5mg/L，进气流量1.2L/min-1.5L/min；

B．将臭氧化作用后的污泥进行机械浓缩；

C．将机械浓缩后的污泥泵向厢式隔膜压滤机，在泵的出口处投加高分子絮凝剂，高分子絮凝剂借助污泥输送泵对污泥产生的快速旋转作用与污泥混合均匀，使污泥吸附聚集，继而凝聚沉淀；

D．将絮凝后的污泥泵入厢式隔膜压滤机进行压滤；

E．压滤后，先使用气体将进泥管中残留的湿泥朝来泥方向吹送，再卸泥。

2.根据权利要求1所述的污泥臭氧化脱水处理方法，其特征在于：所述步骤A中，所述原始污泥在污泥臭氧化反应装置中流经一条曲折的通道，与该通道下方输出的臭氧充分接触。

3.根据权利要求1所述的污泥臭氧化脱水处理方法，其特征在于：所述步骤A中，所述原始污泥在污泥臭氧化反应装置中被搅拌，与臭氧充分接触。

4.污泥臭氧化脱水处理装置，其特征在于：包括依次通过管道相连的原始污泥输送泵、污泥臭氧化反应装置、臭氧化后污泥输送泵、机械浓缩装置、机械浓缩后污泥输送泵和厢式隔膜压滤机，所述机械浓缩后污泥输送泵的出口端设有高分子絮凝剂加料口，所述厢式隔膜压滤机的进泥管的末端设有送风管道。

5.根据权利要求4所述的污泥臭氧化脱水处理装置，其特征在于：所述污泥臭氧化反应装置为污泥臭氧化反应池，所述污泥臭氧化反应池内并排设有若干条通道，相邻两条通道的一端连通，连通处设有搅拌装置，所有通道串联成一条通路；位于外侧的两条通道中，一条通道上部设有进泥口，另一条通道下部设有出泥口；所有通道的底部设有池内臭氧输气管路，所述池内臭氧输气管路上均布有若干臭氧曝气孔，所述池内臭氧输气管路通过池外臭氧输送管路与臭氧发生器相连，所述池外臭氧输送管路上设有鼓风机。

6.根据权利要求5所述的污泥臭氧化脱水处理装置，其特征在于：所述并排设置的若干条通道由若干排隔板分隔而成，每排隔板的一端与反应池的内壁相连，另一端与反应池的内壁形成间距，相邻两隔板与反应池内壁的连接端分别位于反应池两侧的内壁上。

7.根据权利要求5或6所述的污泥臭氧化脱水处理装置，其特征在于：位于相邻两条通道连通端的反应池内壁为圆弧状。

8.根据权利要求4所述的污泥臭氧化脱水处理装置，其特征在于：所述污泥臭氧化反应装置为污泥臭氧化反应罐，所述污泥臭氧化反应罐包括罐体、上盖和搅拌装置，所述罐体上部设有污泥进口，下部设有污泥出口；所述搅拌装置包括转轴、搅拌盘和驱动机构，所述转轴一端设于上盖上方与驱动机构相连，另一端设于罐体内与搅拌盘固定连接；所述转轴内设有臭氧进气管道，所述搅拌盘上设有与臭氧进气管道连通的臭氧出气口。

9.根据权利要求8所述的污泥臭氧化脱水处理装置，其特征在于：所述罐体的底部为一斜坡，斜坡的高点位于污泥进口一侧的罐体侧部，斜坡的低点位于靠近污泥出口一侧的罐体底部，斜坡的低点高于污泥出口。