CN103936257A - 一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置及脱水方法 - Google Patents

Abstract

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置及脱水方法。装置包括载体车，以及装设于载体车上的改性反应装置、压滤装置和尾水回用装置，尾水回用装置与改性反应装置和压滤装置连接，改性反应装置设有用于污泥输入的螺杆给料泵以及用于污泥改性、输出的改性反应罐，改性反应罐的出口与压滤装置连接。方法包括以下步骤：S1：移动至待处理点，并与污泥浓缩池建立连接；S2：通过待处理污泥浓缩池调节污泥含水率至90%～92%，再返回部分尾水调节污泥含水率至92%～93%；S3：通过改性反应装置对上述含水率的污泥进行改性、调质反应，以降低污泥比阻；S4：经改性、调质反应后的污泥输送至压滤装置压滤脱水，并将压滤得到的泥饼集中输出。

Description

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置及脱水方法

技术领域

本发明涉及污泥脱水领域，尤其涉及一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置及脱水方法。

背景技术

污泥是污水处理厂在处理生活污水、工业废水等时形成的副产物，其在节能减排、生态建设以及经济的可持续发展过程中占有举足轻重的地位。污泥主要是由微生物细胞群体和其解体产物组成，含有丰富的有机质，大量重金属离子以及病原菌等有毒有害物质，因此，必须对污泥进行无害化、减量化以及资源化，避免污泥中有毒有害物质再次进入水、空气等环境而造成新的污染问题。在污泥的处理处置过程中，污泥脱水成为减量化的关键。初始污泥的含水率很高，为97%~99%，污泥脱水处理可显著降低污泥的量，进而降低后续的处理以及资源化利用的成本。

普通机械脱水的脱水效果只能使含水率达80%左右，而从污泥的处置及再利用角度出发，污泥填埋要求含水率小于60%，污泥堆肥化需要将对象污泥的含水率降到40%~60%，因此，普通的机械脱水无法满足污泥的后续处理及利用需求。污泥深度脱水可以将污泥含水率降至55％~65％，特殊条件下污泥含水率还可以更低，这为污泥的后续处理提供了有利条件。深度脱水前应对污泥进行有效调理，对污泥颗粒表面的有机物进行改性，或对污泥的细胞和胶体结构进行破坏，降低污泥的水分结合容量，同时降低污泥的压缩性。目前，污泥的调理方法主要有化学调理、物理调理和热工调理等，其中化学调理技术被广泛采用，主要包括向污泥中投加无机金属盐药剂、有机高分子药剂、各种污泥改性剂等调理剂；物理方法主要是添加硅藻土、焚烧后的灰渣、粉煤灰等骨架材料；热工调理主要有冷冻、中温和高温加热调，包括微波、超声波、直接加热等技术。污泥经调理后采用机械脱水，常用的脱水机械模式有带式压滤、隔膜压滤、板框压滤、真空压滤和离心等。现今转筒离心机和带式压滤机得到了广泛的应用。

但是，上述污泥的浓缩、脱水都是较大规模（每天几百吨污泥混合液）的处理工艺和设施，污泥处理系统组成的部件多，连接的管道较多，结构复杂，对于污泥产生量（80%含水率计）每天在5吨以下的小规模污水处理厂而言，其运行和维护成本比较高；此外，在出现突发或临时的污泥处置需求时，若无及时的就地处理措施，将造成严重的环境污染和经济损失。因此急需一种适合于小型污泥处理规模、并且能方便快捷移动的脱水设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，运行和维护成本低，机动灵活，脱水效果好，可脱除污泥的臭味的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置及脱水方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，包括载体车，以及装设于载体车上的改性反应装置、压滤装置和尾水回用装置，所述尾水回用装置与改性反应装置和压滤装置连接，所述改性反应装置设有用于污泥输入的螺杆给料泵以及用于污泥改性、输出的改性反应罐，所述改性反应罐的出口与所述压滤装置连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述改性反应装置还包括管道混合器、第一药剂罐、第二药剂罐和第三药剂罐，所述螺杆给料泵的输出口与管道混合器连接，所述第一药剂罐、第二药剂罐和第三药剂罐分别连接一件计量泵且分别与管道混合器的进药口连接，所述第二药剂罐和管道混合器分别与尾水回用装置连通，所述管道混合器的输出口连接至改性反应罐底部的输入口。

所述第二药剂罐设有失重计喂药器和搅拌装置。

所述改性反应罐设有液位计、搅拌装置和扶梯。

所述压滤装置包括螺杆出料泵、鼓膜用清水罐、空压机、集气罐以及隔膜压滤机，所述螺杆出料泵进料端与改性反应罐上部出口连通，所述螺杆出料泵出料端与隔膜压滤机连通，所述鼓膜用清水罐、空压机和集气罐分别与隔膜压滤机连接，所述鼓膜用清水罐的输入口与所述尾水回用装置连接，所述隔膜压滤机下方设有污泥传送带。

还包括根据改性反应罐的污泥含水率和流量反馈信息自动调节污泥含水率并添加药剂、根据改性反应罐的液位反馈信息控制污泥调理持续或间断的PLC控制系统。

所述载体车底盘上装设有可收缩的支撑装置，所述的隔膜压滤机多块隔膜滤板上端设置有进料口。

一种基于上述带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的污泥脱水方法，包括以下步骤：

S1：通过载体车将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池旁，并与污泥浓缩池建立连接；

S2：污泥前处理，先通过待处理污泥浓缩池调节污泥含水率至90%～92%，再返回部分尾水调节污泥含水率至92%～93%；

S3：加入调理剂，通过改性反应装置对上述含水率的污泥进行改性、调质反应，以降低污泥比阻；

S4：经改性、调质反应后的污泥输送至压滤装置压滤脱水，并将压滤得到的泥饼集中输出。

作为上述技术方案的进一步改进：

在进行步骤S3时，加入的所述调理剂为质量分数98%H₂SO₄、质量分数30% H₂O₂以及浓度1mol/L FeSO₄，其添加体积与干污泥重的比值分别为0.0625mL/g～0.21875 mL/g、0.0625 mL/g ～0.3125 mL/g、0.3125 mL/g ～1.25 mL/g。

在进行步骤S3时，进行所述改性、调质反应的搅拌时间4 min～5min，反应温度为4℃～30℃。

在步骤S4时，隔膜压滤机压滤周期为1.5小时～2小时；每日运行时间为15小时～20小时。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，结构简单，脱水设备容纳在载体车上，其运行和维护成本低，能耗小，自动化程度高、机动、便捷、灵活，能快速响应至需进行污泥脱水的地点，适用于小型污水处理厂污泥脱水以及临时或突发性污泥脱水项目；并且脱水效果好，通过改性反应促进了污泥脱水，可脱除污泥的臭味。

本发明的带改性反应装置的移动式污泥脱水方法，机动灵活，能快速响应至需进行污泥脱水的地点，适用于小型污水处理厂污泥脱水以及临时或突发性污泥脱水项目；采用酸化芬顿氧化调理技术，脱水效果好，改性反应时间短，既促进了污泥脱水，同时脱除了污泥的臭味。

附图说明

图1是本发明带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的主视结构示意图。

图2是本发明带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的俯视结构示意图。

图3是本发明带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的PLC控制系统示意图。

图4是本发明污泥脱水方法的流程图。

图5是方法实施例4中滤饼含水率与质量分数98%H2SO4投加量的关系曲线图。

图6是方法实施例5中滤饼含水率与30% H₂O₂投加量的关系曲线图。

图7是方法实施例6中滤饼含水率与1mol/L FeSO₄投加量的关系曲线图。

图中各标号表示：

1、载体车；2、改性反应装置；21、螺杆给料泵；22、改性反应罐；23、管道混合器；24、第一药剂罐；25、第二药剂罐；26、第三药剂罐；27、计量泵；28、失重计喂药器；3、压滤装置；31、螺杆出料泵；32、隔膜压滤机；33、鼓膜用清水罐；34、空压机；35、集气罐；36、污泥传送带；37、进料口；4、尾水回用装置；5、支撑装置；6、污泥浓缩池。

具体实施方式

图1至图3示出了本发明的一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置实施例，该污泥脱水装置包括载体车1，以及装设于载体车1上的改性反应装置2、压滤装置3和尾水回用装置4，尾水回用装置4与改性反应装置2和压滤装置3连接，改性反应装置2设有用于污泥输入的螺杆给料泵21以及用于污泥改性、输出的改性反应罐22，改性反应罐22的出口与压滤装置3连接。本发明的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，结构简单，脱水设备容纳在载体车上，其运行和维护成本低，能耗小，自动化程度高、机动便捷、灵活，能快速响应至需进行污泥脱水的地点，适用于小型污水处理厂污泥脱水以及临时或突发性污泥脱水项目；并且脱水效果好，通过改性反应促进了污泥脱水，同时脱除了污泥的臭味。

本实施例中，改性反应装置2还包括管道混合器23、第一药剂罐24、第二药剂罐25和第三药剂罐26，螺杆给料泵21的输出口与管道混合器23连接，第一药剂罐24、第二药剂罐25和第三药剂罐26分别连接一件计量泵27且分别与管道混合器23的进药口连接，第二药剂罐25和管道混合器23分别与尾水回用装置4连通，通过尾水调节药剂和污泥浓度，管道混合器23的输出口连接至改性反应罐22底部的输入口，第二药剂罐25设有失重计喂药器28和搅拌装置，用于自动补充药剂和自动搅拌混合；改性反应罐22设有液位计、搅拌装置和扶梯，用于检测液位、自动搅拌混合和方便人工检查。

本实施例中，压滤装置3包括螺杆出料泵31、鼓膜用清水罐33、空压机34、集气罐35以及隔膜压滤机32，螺杆出料泵31进料端与改性反应罐22上部出口连通，螺杆出料泵31出料端与隔膜压滤机32连通，鼓膜用清水罐33、空压机34和集气罐35分别与隔膜压滤机32连接，鼓膜用清水罐33的输入口与尾水回用装置4连接，隔膜压滤机32下方设有污泥传送带36，用于输出滤饼。

本实施例中，还包括PLC控制系统，PLC控制系统与各电子阀、计量检测设备、传感设备、执行设备连接，并根据改性反应罐22的污泥含水率按照初始含水率与调节含水率所需水量关系曲线实现污泥含水率自动调节，根据污泥量与药剂投加比例自动控制药剂添加，根据改性反应罐22的液位计反馈的液位信息实现污泥调理持续或间断。

本实施例中，载体车1底盘上装设有可收缩的支撑装置5，车辆行驶时将支撑装置5收起，车辆停下处理污泥时将支撑装置5伸出，用于辅助支撑车身，加强设备运行时的稳定性。

本实施例中，载体车1的货箱尺寸长×宽＝9600mm×2300mm（在其它实施例中可以更大，但需要符合路面行驶车辆的相关规范要求）；隔膜压滤机32的多块隔膜滤板的上端设置进料口37，滤室有效容积一般介于1600L~2600L之间，本实施例的滤室有效容积为2000L，外形尺寸为7000 mm×1800 mm×2000mm；改性反应罐22的半径为0.7m，有效容积为1.83m³，进改性反应罐22的管道污泥流速≥1m/s，管道半径为0.044m，药剂罐的半径均为0.25m，有效容积均为0.314m³。按每天工作15h计，隔膜压滤机32压滤周期为1.5小时，前16min进含水率92%的污泥5.84t，每周期产50%含水率的干泥1.4t，日处理92%含水率污泥87.5t，适用于小型污水处理厂污泥脱水以及临时性或突发性污泥脱水项目，尤其是污水处理能力为5000吨以下（每天产生80%含水率污泥5t）的污水处理厂，平均每7天处理一次即可。

本实施例中，PLC控制系统的控制流程如下：

1）在污泥流量一定的条件下，建立浓缩后污泥含水率与返用尾水量的关系曲线，设定药剂投加量与污泥量的比值；

2）用含水率测定仪测定浓缩后的污泥含水率，系统开启螺杆给料泵21和管道混合器23，并利用流量计测定流量，系统根据步骤1）中关系曲线投加返用水，根据步骤1）中设定比值通过计量泵投加药剂至管道混合器23，第二药剂罐25中的药剂根据液位计反馈决定是否需要补充；

3）开始进泥后当改性反应罐22液面超过低液位计时，控制系统开启改性反应罐22底部电磁阀、螺杆出料泵31、隔膜压滤机32以及各电磁阀，16min持续将改性反应罐22中污泥从底部经螺杆出料泵31运至隔膜压滤机32，进料量约占周期处理量的2/3，进泥至40min时，关闭螺杆出料泵31，停止进泥，开启鼓膜用清水罐33的水泵开始鼓膜，鼓膜压滤30min完成，卸泥20min；而在压滤机进泥16min后，系统根据改性反应罐22液位计反馈控制调理是否间断，若液位高于高液位计，系统关闭加药计量泵27、螺杆给料泵21、螺杆给料泵21前电子阀以及改性反应罐22前电子阀，调理间断，若液位低于高液位计则继续进料调理。

本发明的基于上述带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的污泥脱水方法实施例，图4示出了该方法的流程，包括以下步骤：

S1：通过载体车1将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池6旁，并与污泥浓缩池6建立连接；

S2：污泥前处理，先通过待处理污泥浓缩池6调节污泥含水率至90%～92%，再返回部分尾水调节污泥含水率至92%～93%；

S3：加入调理剂，通过改性反应装置2对上述含水率的污泥进行改性、调质反应，以降低污泥比阻；

S4：经改性、调质反应后的污泥输送至压滤装置3压滤脱水，并将压滤得到的泥饼集中输出。

本发明的带改性反应装置的移动式污泥脱水方法，机动灵活，能快速响应至需进行污泥脱水的地点，适用于小型污水处理厂污泥脱水以及临时或突发性污泥脱水项目；采用酸化芬顿氧化调理技术，脱水效果好，改性反应时间短，既促进了污泥脱水，同时脱除了污泥的臭味。经本发明的污泥脱水方法调理脱水后的泥饼含水率为48.38%~60.02%。

本实施例中，在进行步骤S3时，加入的调理剂为质量分数98%H₂SO₄、质量分数30% H₂O₂以及浓度1mol/L FeSO₄，其添加体积与干污泥重的比值分别为0.0625mL/g～0.21875 mL/g、0.0625 mL/g ～0.3125 mL/g、0.3125 mL/g ～1.25 mL/g。

本实施例中，在进行步骤S3时，进行改性、调质反应的搅拌时间为4 min ～5min，反应温度为4℃～30℃。

下面结合以下具体的方法实施例对本发明的污泥脱水方法作进一步详细说明。

方法实施例1：

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的脱水方法，具体步骤如下： 

S1：通过载体车1将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池6旁，并与污泥浓缩池6建立连接；

S2：污泥前处理，将浓缩后的污泥调至93%含水率；

S3：污泥改性反应，称取2500g步骤S2所得污泥，依次加入20ml质量分数98%H₂SO₄，40ml质量分数30%H₂O₂，140ml浓度1mol/L FeSO₄，在30℃改性，搅拌反应5min；

S4：压滤脱水，滤饼烘干至衡重测脱水率，实验结果表明，滤饼含水率为53.46%。 

方法实施例2：

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的脱水方法，具体步骤如下： 

S1：通过载体车1将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池6旁，并与污泥浓缩池6建立连接；

S2：污泥前处理，将浓缩后的污泥调至93%含水率；

S3：污泥改性反应，称取2500g步骤S2所得污泥，依次加入20ml质量分数98%H₂SO₄，40ml质量分数30%H₂O₂，14ml浓度1mol/L FeSO₄，在30℃改性，搅拌反应5min；

S4：压滤脱水，滤饼烘干至衡重测脱水率，实验结果表明，滤饼含水率为55.67%。

方法实施例3：

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的脱水方法，具体步骤如下： 

S1：通过载体车1将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池6旁，并与污泥浓缩池6建立连接；

S2：污泥前处理，将浓缩后的污泥调至92%含水率；

S3：污泥改性反应，称取2000g步骤S2所得污泥，依次加入20ml质量分数98%H₂SO₄，30ml质量分数30%H₂O₂，150ml浓度1mol/L FeSO₄，在4℃改性，搅拌反应5min；

S4：压滤脱水，滤饼烘干至衡重测脱水率，实验结果表明，滤饼含水率为57.55%。

方法实施例4：

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的脱水方法，具体步骤如下： 

S1：通过载体车1将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池6旁，并与污泥浓缩池6建立连接；

S2：污泥前处理，将浓缩后的污泥调至92%含水率；

S3：污泥改性反应，称取2000g步骤S2所得污泥6份，依次加入10ml、15ml、20ml、25ml、30ml、35ml质量分数98%H₂SO₄，各份中均加入30ml质量分数30%H₂O₂和150ml浓度1mol/L FeSO₄，在30℃改性，搅拌反应5min；

S4：压滤脱水，滤饼烘干至衡重测脱水率，实验结果如图5所示，滤饼含水率随质量分数98%H2SO4加入量增加先降低，后上升，在浓硫酸加入量为20ml时，滤饼含水率最低为50.16%。

方法实施例5：

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的脱水方法，具体步骤如下： 

S1：通过载体车1将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池6旁，并与污泥浓缩池6建立连接；

S2：污泥前处理，将浓缩后的污泥调至92%含水率；

S3：污泥改性反应，称取2000g步骤S2所得污泥5份，依次加入10ml、20ml、30ml、40ml、50ml的30%H₂O₂，各份中均加入20ml质量分数98%H₂SO₄和150ml浓度1mol/L FeSO₄，在30℃改性改性，搅拌反应5min；

S4：压滤脱水，滤饼烘干至衡重测脱水率，实验结果如图6所示，滤饼含水率随30%H₂O₂加入量增加先降低，后上升，在30%H₂O₂加入量为30ml时，滤饼含水率最低为49.03%。

方法实施例6：

一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的脱水方法，具体步骤如下： 

S1：通过载体车1将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池6旁，并与污泥浓缩池6建立连接；

S2：污泥前处理，将浓缩后的污泥调至92%含水率；

S3：污泥改性反应，称取2000g步骤S2所得污泥4份，依次加入50 ml、100 ml、150 ml、200ml浓度1mol/L FeSO₄，各份中均加入20ml质量分数98%H₂SO₄和30ml质量分数30%H₂O₂，在30℃改性改性，搅拌反应5min；

S4：压滤脱水，滤饼烘干至衡重测脱水率，实验结果如图7所示，滤饼含水率随1mol/L FeSO₄加入量增加先降低，后上升，在1mol/L FeSO₄加入量为150ml时，滤饼含水率最低为48.38%。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，其特征在于：包括载体车（1），以及装设于载体车（1）上的改性反应装置（2）、压滤装置（3）和尾水回用装置（4），所述尾水回用装置（4）与改性反应装置（2）和压滤装置（3）连接，所述改性反应装置（2）设有用于污泥输入的螺杆给料泵（21）以及用于污泥改性、输出的改性反应罐（22），所述改性反应罐（22）的出口与所述压滤装置（3）连接。

2.根据权利要求1所述的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，其特征在于：所述改性反应装置（2）还包括管道混合器（23）、第一药剂罐（24）、第二药剂罐（25）和第三药剂罐（26），所述螺杆给料泵（21）的输出口与管道混合器（23）连接，所述第一药剂罐（24）、第二药剂罐（25）和第三药剂罐（26）分别连接一件计量泵（27）且分别与管道混合器（23）的进药口连接，所述第二药剂罐（25）和管道混合器（23）分别与尾水回用装置（4）连通，所述管道混合器（23）的输出口连接至改性反应罐（22）底部的输入口。

3.根据权利要求2所述的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，其特征在于：所述第二药剂罐（25）设有失重计喂药器（28）和搅拌装置。

4.根据权利要求1所述的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，其特征在于：所述改性反应罐（22）设有液位计、搅拌装置和扶梯。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，其特征在于：所述压滤装置（3）包括螺杆出料泵（31）、鼓膜用清水罐（33）、空压机（34）、集气罐（35）以及隔膜压滤机（32），所述螺杆出料泵（31）进料端与改性反应罐（22）上部出口连通，所述螺杆出料泵（31）出料端与隔膜压滤机（32）连通，所述鼓膜用清水罐（33）、空压机（34）和集气罐（35）分别与隔膜压滤机（32）连接，所述鼓膜用清水罐（33）的输入口与所述尾水回用装置（4）连接，所述隔膜压滤机（32）下方设有污泥传送带（36）。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，其特征在于：还包括根据改性反应罐（22）的污泥含水率和流量反馈信息自动调节污泥含水率并添加药剂、根据改性反应罐（22）的液位反馈信息控制污泥调理持续或间断的PLC控制系统。

7.根据权利要求5所述的带改性反应装置的移动式污泥脱水装置，其特征在于：所述载体车（1）底盘上装设有可收缩的支撑装置（5），所述的隔膜压滤机（32）多块隔膜滤板上端设置有进料口（37）。

8.一种基于如权利要求1至7中任一项所述带改性反应装置的移动式污泥脱水装置的污泥脱水方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：通过载体车（1）将污泥脱水装置移动至待处理污泥浓缩池（6）旁，并与污泥浓缩池（6）建立连接；

S2：污泥前处理，先通过待处理污泥浓缩池（6）调节污泥含水率至90%～92%，再返回部分尾水调节污泥含水率至92%～93%；

S3：加入调理剂，通过改性反应装置（2）对上述含水率的污泥进行改性、调质反应，以降低污泥比阻；

S4：经改性、调质反应后的污泥输送至压滤装置（3）压滤脱水，并将压滤得到的泥饼集中输出。

9.根据权利要求8所述的污泥脱水方法，其特征在于：在进行步骤S3时，加入的所述调理剂为质量分数98% H₂SO₄、质量分数30% H₂O₂以及浓度1mol/L FeSO₄，其添加体积与干污泥重的比值分别为0.0625mL/g～0.21875 mL/g、0.0625 mL/g ～0.3125 mL/g、0.3125 mL/g ～1.25 mL/g。

10.根据权利要求8所述的污泥脱水方法，其特征在于：在进行步骤S3时，进行所述改性、调质反应的搅拌时间4 min ～5min，反应温度为4℃～30℃。

11.根据权利要求书8所述的污泥脱水方法，其特征在于：在步骤S4时，隔膜压滤机压滤周期为1.5小时～2小时；每日运行时间为15小时～20小时。