CN103896474A - 一种污泥高效脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥高效脱水方法，本方法通过自控系统实现污泥处理系统自动高效运行，首先依靠自然重力场或者机械产生的人工重力场（采用浓缩或者气浮方式）对污泥进行预浓缩，在污泥调质阶段加无机调理剂进一步预处理，并利用压力较高的压滤设备脱水，进一步改善脱水效果，实现城市污水厂污泥高效脱水。本方法能够显著降低污泥含水率，减少污泥体积，改善出泥性状，解决污泥运输和存储的困难，降低污泥处理处置成本，为污泥的最终处置和利用奠定良好基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市污水厂污泥处理方法，尤其涉及一种城市污水厂污泥高效脱水的新方法。
背景技术
随着城市化进程加快和环境标准的日益严格，对于环境治理的投资力度大大加强，近年来国内新建了一大批污水处理厂，污泥产生量逐年提高。到2011年年底，全国已建成污水处理厂3135座，污水处理能力1.36亿m3·d-1；预计未来5年内，每年将产生含水80％污泥2700万吨。污泥是一种成分复杂的固体废弃物，如不妥善处理处置，会产生非常大的环境危害。由于含水率较高的污泥难以满足堆肥、填埋、热解、焚烧等后续处置要求，而且减量化不显著，增加了运输成本以及难度，因此环保部办公厅于2010年出台的文件《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》中已明确提出“污水处理厂以贮存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。”
寻求新的污泥深度脱水技术，实现污泥的减量化，已经成为制约污水处理行业的瓶颈问题。污泥深度脱水困难的主要原因是由于污泥中生物细胞及胶体含有大量的“间隙水”无法通过传统机械脱水的压力全部挤出，同时污泥含水率在60％-65％之间时呈粘浆状，水分子被一层胶体包裹，这个区域称之为污泥的“粘胶相区”，是污泥脱水最难的阶段，按传统的机械脱水的方法是很难进一步脱除的。
城市污水厂污泥处理已经成为市政工程的难点和热点。按照因地制宜原则，污泥可选择的处理处置方案较多，但降低污泥含水率，实现污泥高效脱水，使含水率降至60％甚至50％以下，已经成为污泥处理处置工艺中最重要的环节。城市污泥是由亲水性、带负电性胶体微粒组成，与水亲和力强，若不适当预处理，脱水较为困难。
城市污泥中所含水分大致分为四类：颗粒间的间隙水，约占总水分的70％；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20％；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水分约占10％。浓缩主要降低污泥中的间隙水，机械脱水主要去除其中的毛细水，干燥去除污泥中的吸附水与内部水。
目前脱水方法通常是在污泥脱水前添加高分子絮凝剂PAM，再通过带式压滤或离心机脱水，脱水后污泥含水率最低可至80％左右，污泥呈半固半液态，有大量渗滤液产生，存储、运输的难度及成本都比较高，且不利于进一步处置或利用。部分污水处理厂采用了较先进的先化学调质再使用板框压滤机压榨污泥的处理方法，但本方法与其他方法相比处理效率更高。以厦门水务集团有限公司的污泥脱水方法为例：一种污泥脱水方法，CN 101691272 B，该方法中污泥在重力浓缩池内停滞时间较长，化学调质后的污泥含水率依然高于95%，由于其调质后污泥含水率与本方法比相对较高，若以同样体积压滤机进泥量衡量，则该方法产生的相同含水率的污泥量要比本方法要少，即该方法处理污泥效率比本方法要低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种污泥高效脱水的方法，本方法通过自控系统实现污泥处理系统自动高效运行。为满足实际工程应用需求，首先对污泥进行预浓缩，然后在污泥调质阶段加无机调理剂进一步预处理，再利用压力较高的压滤设备脱水，进一步改善脱水效果，实现城市污水厂污泥高效脱水。
本发明的技术方案是：一种污泥高效脱水方法，其步骤为：
1、污泥预浓缩步骤：含水率99%左右的污泥在预浓缩池中停留一定时间，添加絮凝剂后，对污泥进行自然重力浓缩或机械浓缩，添加的絮凝剂重量为污泥干重的0.1%-5.0%。；本步骤可以脱除污泥中的部分自由水和间隙水。
2、污泥化学调质步骤：预浓缩处理后的污泥送入调剂池，先添加干污泥质量3%-12%的FeCl3溶液，调理一段时间后添加干污泥质量10%-30%的石灰进行搅拌调理。
添加FeCl3和石灰调理剂， Fe3+、Ca2+等阳离子的进入会与胶体表面负电荷进行中和，降低污泥胶体间的排斥作用，压缩污泥颗粒间的双电层，进一步脱除部分间隙水，同时促进絮体的形成及沉降；另外，调理剂加入形成碱性环境，同时水解放热，破坏菌体的细胞壁和酶、酸性RNA、细胞组织和油脂，从而达到有效杀菌、使菌体内水分流出的目的；FeCl3同时还起到氧化剂的作用，可使H2S氧化，减少臭气的产生；离子状态的重金属在碱性环境中也易形成氢氧化物沉淀，从而降低重金属离子的活性。调理剂投加不足会达不到理想的脱水效果，投加过量同样也会产生负面作用。如果生石灰投加量过大，污泥中无机颗粒将增多，大量的无机微粒将堵塞滤布微孔，从而影响泥水分离；如果FeCl3投加量过大，混合液较为黏稠，Fe3+水解产生氢氧化铁程度过大，大量的絮体包含了相对大量的水，抽滤时这部分水不易脱除。因而在实际操作运行过程中，根据污泥性状和设备情况合理设置调理剂投加量至关重要。化学调质后污泥含水率在91%-95%之间。
3、污泥压滤处理步骤：包括压紧、进泥、压榨、卸泥。压紧：将高压双膜片压滤机的滤板压紧形成保压状态；进泥：利用高压螺杆泵将调理好的污泥打入压滤机内；压榨：通过气形成的压力对污泥进行压榨；卸泥：压榨工序完成后松开滤板，在滤布上会形成含水率为45-55%的块状污泥，污泥块由于重力作用自然坠落，然后由传送带传送至泥棚。
本发明的有益效果是：本发明的污泥高效脱水的方法能够显著降低污泥含水率，减少污泥体积，改善出泥性状，解决污泥运输和存储的困难，降低污泥处理处置成本，为污泥的最终处置和利用奠定良好基础。与其他方法相比，本发明的絮凝剂、调理剂的投加量和投加时间，以及压滤机的进泥时间、挤压负荷等参数均是经过长年的中试试验和在实际工程应用中的调整摸索而得出的。依照本发明所述方法对污泥进行高效脱水，更易在预浓缩和污泥化学调质步骤达到理想的效果，以利于后续压滤步骤的实施；同时，本方法用时短、用药省、处理能力高，具有更优的经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。
如图1所示，图1为本发明的流程示意图；本实施例以南京市一大型污水处理厂污泥脱水生产为例，其步骤是：
1、污泥预浓缩：来自污水厂的污泥，实测含水率是98.9%，污泥通过污泥泵输送入污泥浓缩池，通过重力浓缩作用将污泥含水率降至97.4%。
2、污泥化学调质：浓缩污泥经污泥泵A输送入污泥调理池A，池体实际容积约56 m3池内液位由超声波液位计测定并将数据实时传输至自控系统，当池内液位高于1m时，自控系统控制调理池内搅拌机开始搅拌，当池中液面高度的液位计测定结果达到3.2m并且此高度测定值10s内不出现下降后，由自控系统判定调理池A中污泥加满，切换至调理池B继续输送污泥。此时A池内污泥约48m3，自控系统控制调理剂加药泵开始向A池内加入调理剂。
调理剂投加顺序为先投加液态FeCl3溶液，FeCl3含量为38%，后投加固态石灰调理剂，CaO含量为70%。FeCl3由储罐中经计量泵打至调理池中，投加速度维持在0.6±0.04m3/h，投加时间根据进泥含水率设定为25min，实际投加量约为绝干污泥重量的11.5%；FeCl3投加结束后等待15min，再开始经螺旋输送泵加入石灰进行调理，石灰的投加时间为30min，投加量为800kg，约为绝干污泥重量的29.3%。石灰投加结束后继续调理约15min，调理结束，自控系统界面显示该池调理完毕，池内污泥可以输送至压滤机中进行压滤。调理后污泥含水率为91.4%。
3、污泥压滤：经过调理的污泥经螺杆泵压入高压双膜片压滤机，泵入过程中污泥受到一定程度上的挤压，进泥时间为90min；进泥结束后，启动空压机，将压缩空气压入压滤机滤板内，通过滤板的鼓起变形对腔室内的泥饼进行反向二次挤压，挤压时间为40min，负荷维持在为12-16kg/cm3；二次压结束后，对输泥通道内污泥进行回吹，卸除系统压力后，压滤机自动打开滤板进行卸泥，压榨后的污泥呈固化块状，随着滤板的打开，污泥由于受重力作用自动从滤布上坠落至底部污泥传输带上，底部的带式输送机将泥饼送出，进入泥棚，脱水污泥含水率约为51.8%，污泥重量约5.67吨，折合绝干污泥重量约2.73吨。
脱水处理后的块状污泥在泥棚内不会产生渗滤液或臭气，便于储存、运输、以填埋或资源化利用的方式处置；压滤产生的滤液回收至厂内污水处理系统；本方法处理的污泥可安全填埋，或用于制砖、堆肥。
以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非以此限制本发明的实施范围，凡熟悉此项技术者，运用本发明的原则及技术特征，所作的各种变更及装饰，皆应涵盖于本权利要求书所界定的保护范畴之内。
Claims (7)
1.一种污泥高效脱水方法，其特征在于，它至少包括以下两步骤：污泥化学调质步骤、污泥机械压滤处理步骤。
2.根据权利要求1所述的污泥高效脱水方法，其特征在于：在污泥化学调质步骤前对污泥进行预浓缩，以提高每批次处理污泥干量、缩短化学调质时间；所述污泥预浓缩步骤是：含水率99%左右的污泥进入污泥浓缩池中，添加絮凝剂后，对污泥进行自然重力浓缩或机械浓缩，添加的絮凝剂重量为污泥干重的0.1%—5.0%，浓缩后污泥含水率约为91-97%。
3.根据权利要求1所述的污泥高效脱水方法，其特征在于：所述污泥化学调质步骤是：预浓缩处理后的污泥泵入污泥调理池，先添加干污泥质量3%-12%的FeCl3溶液，调理后添加干污泥质量10%-30%的生石灰进行搅拌调理，化学调质后实测污泥含水率在90.5%-94.5%之间。
4.根据权利要求3所述的污泥高效脱水方法，其特征在于：FeCl3溶液由储罐中经计量泵打至调理池中，投加速度为0.6±0.04m3/h，投加时间根据进泥含水率设定；FeCl3投加结束后等待0.3-0.6小时左右，再开始经螺旋输送泵加入石灰进行调理，石灰投加结束后继续调理0.3-0.6小时，调理结束，池内污泥输送至压滤机中进行压滤。
5.根据权利要求1所述的污泥高效脱水方法，其特征在于：所述污泥压滤处理步骤包括滤板压紧、污泥进料、二次压榨、卸料。
6.根据权利要求5所述的污泥高效脱水方法，其特征在于：所述压紧是指将高压双膜片压滤机的滤板压紧形成密闭腔室；所述进料是指利用高压螺杆泵将调理好的污泥打入压滤机内；所述压榨是指通过气形成的压力对污泥进行压榨，在滤布上会形成含水率为45-55%的块状污泥；所述卸料是指压榨工序完成后松开滤板，污泥块由于重力作用自然坠落，并由传送带传送至泥棚。
7.根据权利要求5所述的污泥高效脱水方法，其特征在于：经过调理的污泥经螺杆泵压入高压双膜片压滤机，泵入过程中污泥受到一定程度上的挤压；进泥结束后，启动空压机，将压缩空气压入压滤机滤板内，通过滤板的鼓起变形对腔室内的泥饼进行反向二次挤压；二次挤压结束后，对输泥通道内污泥进行回吹，卸除系统压力后，压滤机自动打开滤板进行卸泥，压榨后的污泥呈固化块状，随着滤板的打开，污泥由于受重力作用自动从滤布上坠落至底部污泥传输带上，底部的带式输送机将泥饼送出，进入泥棚。
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