CN104529127A - 一种在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法 - Google Patents

一种在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法 Download PDF

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Abstract

一种在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，包括以下步骤：（1）制备助滤剂介质悬浮液，将助滤剂介质和水按比例混合，配成1%-5%的助滤剂介质悬浮液；（2）将步骤（1）制备的助滤剂介质悬浮液输送至板框压滤机的过滤介质上，形成1mm-3mm厚的预涂层；（3）将污泥输送至板框压滤机内压滤脱水，得到含水率40%-50%的污泥滤饼。该方法使污泥深度脱水，板框压滤机运行效率显著提升，运行成本显著降低，污泥处置路线严格符合环境标准，同时为污泥最终处置创造有利条件。

Description

一种在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法
技术领域
本发明涉及一种在板框压滤机上实现污泥深度脱水的方法，属于污水污泥处理技术领域。
背景技术
污水处理厂污泥处理原则是稳定化、减量化、无害化，进一步实现污泥资源化。当前我国工业和生活污水污泥多数只采用简单堆存，没有进行规范处理，极易造成二次污染。填埋、焚烧、做肥、水泥窑协同处置等处理方法，也因投资较大、运行费用偏高而举步维艰。其中一个重要原因，是常规工艺处理后的污泥的含水率多在65%-80%，并且在降低至以上含水率过程中花费了较大生产成本，增加了污泥处置方案的技术难度和经济成本。
污水污泥成分复杂，相对密度较小，颗粒较细，呈胶态状况，决定了其不易脱水的特点，污水污泥中占90%的是颗粒之间的间隙水和毛细水，属于自由水；污泥颗粒吸附水和内部水约占10%，属于结合水。自由水可以通过机械方式部分出去，而结合水则不能用机械方式除去。
国内外目前污水污泥脱水工艺技术是已广泛采用污泥化学调理调质与机械压滤脱水处理的组合。化学调理剂多选用有机高分子聚合物聚丙烯酰胺（PAM）、铁系絮凝剂（如硫酸亚铁FeSo4、硫酸铁Fe2(So4)3、三氯化铁FeCl3或其聚合物）、铝系絮凝剂（如氯化铝FeCl3或其聚合物）以及钙系助凝剂（生石灰CaO、消石灰Ca(OH)2或石灰石CaCO3）。上述化学调理剂的主要机理是强化絮凝效果，增大污泥颗粒的比表面积，破坏污泥胶态状况，降低污泥颗粒与吸附水的亲和力，从而改善污泥的脱水效果。
板框压滤机是常用的污泥机械压力脱水设备。板框压滤机的基本原理是：混合液流经过滤介质（滤布），固体截留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼，滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液，实现固液分离。板框压滤机通过油压泵对板框的机械挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。板框压滤机适用于不同压缩比性质的污泥泥浆，与离心脱水机和带式压滤机相比，过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。如果从最佳脱水效率和减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机是首选方案。该设备存在的问题是污泥颗粒易堵塞滤布而增加阻力。
研究改进污水污泥脱水功效的思路，当前普遍主要集中在以下两个方面：1、改进板框压滤机设备，提高过滤压力和过滤面积：一般板框压滤机压力在1.2MPa左右，过滤面积300㎡-600㎡左右，而新型高压隔膜压力机最大鼓膜压力可达到4.0MPa，过滤面积可达2000㎡；2、研究新的调理剂和调理剂组合。
粉煤灰作为一种坚硬的无机介质颗粒，其颗粒粒径范围为0.5μm-300μm，呈多孔型蜂窝状结构，是燃煤电厂排出的主要固体废物，是我国当前排量较大的工业废渣之一。粉煤灰作为一种价廉易得的工业废料，又是一种放错地方的资源，在提高污泥脱水效果的应用研究正吸引人们更多的关注。
中国专利文献CN101633549B公开的《一种污泥调理剂及其污泥脱水方法》中调理剂原料组份及质量百分比含量为生物质颗粒燃料燃烧后的产物30-95％，生石灰粉 5-20％，粉煤灰0-50％。将上述污泥调理剂加入含水污泥中搅拌均匀后进行机械脱水，污泥泥饼含水量可降至40-60％。调理剂需预先与污泥混合，连续搅拌30min，搅拌速度为400转/分钟，增加能耗；所用生物质材料燃烧灰比例大多在60%以上，高者达到95%，实际应用需采购数量巨大的农作物秸秆，并非价廉易得，不能保障方案应用的经济性。
CN102515465B公开的《一种利用粉煤灰制备的复合絮凝脱水调理剂》，按质量百分比计，由粉煤灰制得的滤液54％-66％、工业纯Al2(SO4)321％-26％和工业纯MgSO413％-20％。该复合絮凝脱水调理剂制备过程比较复杂，且组分含有40%-50%的工业纯Al2(SO4)和工业纯MgSO4，制造成本比较高，并且缺乏进一步生产实践应用的效果验证。
 CN102826733A公开的《一种污泥高效脱水方法》，实施步骤：在重力浓缩池中添加有机絮凝剂和物理调理剂，在污泥泥浆中先加入钙系助凝剂，再添加铁系絮凝剂，把调质好的污泥通过气动隔膜泵引入板框压滤机脱水。其中有机絮凝剂为氨甲基聚丙烯酰胺 AMPAMS 或二烯丙基二甲基氯化铵 PDADMA。物理调质剂是指烟道灰、硅藻土、 焚烧后的污泥灰、粉煤灰、劣质煤粉、或细炉渣惰性物质；铁系絮凝剂为硫酸亚铁FeSO4硫酸铁 Fe2(SO4 )3 、三氯化铁 FeCl3或其聚合物；钙系助凝剂为生石灰 CaO，消石灰Ca(OH)2或石灰石 CaCO3。
 CN103359907A公开的《一种用于污泥深度脱水的高效无机环保调理剂》，重量百分比的组分：铝矾土5-15%、聚丙烯酰胺1-5%、生石灰50-80%、氧化锌1- 3%、粉煤灰10-30%。粉煤灰为热电厂二级粉煤灰，该新型环保调理剂的添加量为污泥干重的5-10%。将所述新型环保调理剂按照各组分的配比调配好并混合均匀，然后将调配好的调理剂加入污泥中搅拌均匀后进行脱水。脱水机理：铝矾土、氧化锌和粉煤灰与石灰水化后生的氢氧化钙迅速发生反应，聚合生成羟基聚合物胶体或氢氧化物沉淀，从而使大量的自由水转变为结构水，使得添加调理剂的污泥迅速稠化而凝胶。氧化钙作为助凝剂，粉煤灰也可起到调节 pH 值的作用。
CN1059888公开的《印染等污水处理后的污泥脱水方法》，采用泥浆泵将污泥泥浆打入搅拌器后，向搅拌器中加入污泥泥浆重量的5-20%的裹携剂—煤粉或粉煤灰，并以60-70转/分转速搅拌10分钟后，送至板框压滤机或真空压滤机进行过滤脱水。该方法所需设备简单、体积小、造价低，比室内干化法可节约投资70%。这种脱水方法将污泥和裹携剂同时打到过滤介质上，并且裹携剂的表面也被粘稠的污泥所包裹，这种方法仍然不能解决污泥堵塞过滤介质的问题。
现有已公开技术方案仍沿用化学调理挤或化学物理调理剂组合调理的方法，对污水污泥机械脱水前预处理的传统思路，主要针对是与污泥颗粒结合较牢固的吸附水和内部水，目的是尽可能的将结合水转化为自由水。由于吸附水只占污泥含水量的10%左右，结果事倍功半，无法有效实现污泥深度脱水。所用化学、物理调理剂，占组分较大比例的，如高分子絮凝剂聚丙烯酰胺PAM、铁系絮凝剂、铝系絮凝剂、钙系助凝剂等均是工业级精细化工商品。三氯化铁溶液可蚀刻铜质金属，甚至不锈钢，对污水污泥处理设备均能造成腐蚀，工业制取时需要用到盐酸或氯气，均属于强腐蚀性的物质，生产工艺会产生大量废酸。聚合硫酸铁直接氧化法生产工艺，需分离除去使用氧化剂引入的离子，反应中产生有害气体需专门设备吸收处理；催化氧化法催化剂用量较大，常伴随大量氮的氧化物排出，催化剂NaNO2对人体有毒。其它铝盐也都有类似的环境问题，都是一种高污染的化工原料。氧化钙来自石灰石焙烧，属于典型的重污染型、高能耗工业。这些化工原料均属于高环境代价的产品，目前的价格水平并不能反映其真实成本。大量添加上述无机絮凝剂和助凝剂，可能导致绝干泥量增加高达20%-60%，污泥增容增重，有悖于污泥处置减量化要求。如果所增加的这些化工原料全部进行填埋，是严重的资源浪费和环境问题。现有技术方案，粉煤灰与其它物理或化学药剂按一定比例混合，仅作为调理剂加入污泥，通过压滤机一起过滤。
以上方法均不能有效解决污泥颗粒堵塞过滤介质（滤布）的问题，影响进一步提高板框压滤机的运行效率和脱水效果。
发明内容
本发明针对现有污泥脱水技术存在的不足，通过对污水污泥脱水过程及影响因素的深入研究，结合现有成熟的污泥脱水处理设备，提供一种成本低、污泥脱水效率高、滤饼含水率低的在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法。该方法针对降低滤饼含水率，而不是针对利用滤液而提出。
 本发明的在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，包括以下步骤：
（1）制备助滤剂介质悬浮液，将助滤剂介质和水按比例搅拌混合，配成质量比1%-5%的助滤剂介质悬浮液；
步骤（1）中所述助滤剂介质是粉煤灰。
步骤（1）中所述助滤剂介质还可以是粉煤灰与其它助滤剂的混合物，其中粉煤灰的质量百分比大于50%。
助滤剂和水搅拌混合的搅拌转速是40转/分钟-60转/分钟，搅拌时间3分钟-5分钟。
污泥中含有大量粘性细颗粒，过滤初始就会使过滤介质（滤布）严重堵塞，在板框压滤机过滤前将粉煤灰予涂在过滤介质（滤布)上，粉煤灰助滤剂可同时起到架桥和吸附作用，能够有效防止污泥颗粒堵塞滤布，提高过滤速率，降低滤饼含水率。
本发明选用粉煤灰时不受粉煤灰级别限制，以经济性为原则，既可以是国标一、二、三级灰，也可以是等外粉煤灰。
（2）将步骤（1）制备的助滤剂介质悬浮液输送至板框压滤机的过滤介质（滤布）上，形成预涂层；
    所述助滤剂介质悬浮液输送压力为0.4MPa-0.8MPa。
所述预涂层的厚度为1mm-3mm。
涂层厚度可根据污泥性质和污泥滤饼含水率要求调整，预涂层可直接起到过滤介质的作用，防止污泥颗粒堵塞过滤介质（滤布）。
（3）将污泥输送至板框压滤机内进行压滤脱水，或者在压滤脱水后再进行压榨脱水。得到含水率40%-50%的污泥滤饼。
本发明具有以下特点：
1.使用的助滤剂介质为单一组分的粉煤灰或以粉煤灰作为主要组分的混合物，简化了污水污泥处理工艺，简单易于操作。
2.粉煤灰助滤剂价廉易得，该方法用量又少，以粉煤灰替代有机高分子絮凝剂、铁系絮凝剂、铝系絮凝剂和钙系助凝剂，既降低了处理成本，又避免使用化学调理剂造成二次污染。
3.先用助滤剂介质悬浮液在板框压滤机过滤介质上预涂，再进行污泥压滤脱水，显著提高板框压滤机的功效，降低滤饼含水率，压滤90分钟污泥含水率即由95%降至40%-50%。
4.助滤剂不与污泥发生化学反应，其有价成分（有机质和氮磷钾等）没有降低。
5.显著提高板框压滤机的效率。进料时间缩短约1/3，产量增加0.5倍-1倍，卸料时间缩短约1/2。以往进料压滤时间3小时-3.5小时，滤饼厚度1.5cm-2.0cm，应用本发明后进料压滤压滤时间缩短为2小时左右，滤饼厚度2.5 cm -3.5cm。以往卸料时间40-60分钟，应用本发明后缩短为20分钟-30分钟。
6. 过滤介质（滤布）上面基本不挂料，能够实现自动化卸料，劳动强度和人工费用降低。过滤介质（滤布）的使用周期由2个月延长至6个月以上。
7.直接生产成本显著降低，绝干污泥吨生产成本仅需100元-120元，是传统污泥脱水工艺成本的40%左右。
 综上所述，本发明与现有使用化学药剂调质后过滤的技术具有实质性区别，使污泥深度脱水，板框压滤机运行效率显著提升，运行成本显著降低，使污泥处置路线严格符合环境标准，同时为污泥最终处置创造有利条件。通过在工业污水处理厂、造纸企业污水处理厂和城市污水处理厂先后实践应用，技术平稳可靠，取得很好的经济效益和社会效益。
本发明适用于城镇污水处理厂污泥、工业污水处理厂污泥、造纸污水处理厂污泥、油泥、城市排污管网污泥等。
具体实施方式
实施例1
将热电厂三级粉煤灰和水按比例混合搅拌，搅拌转速是40转/分钟，搅拌时间3分钟。配成质量比为1%的粉煤灰悬浮液。
用渣浆泵将粉煤灰悬浮液导入板框压滤机，输送压力为0.4MPa，先行过滤5分钟，在过滤介质（滤布）上形成1mm预涂层。用高压泵以0.8MPa～1.2MPa的输送压力将含水率96%的污泥输送至板框压滤机滤板间空隙内，进料时间2小时。然后进行隔膜压榨脱水，压榨时间30分钟，压榨压力1.6 MPa，气冲3分钟，卸料。
将脱水污泥滤饼从板框压滤机卸下，取样约100克，放在预先烘干称重（质量为M1，精确到0.01克)的坩埚内，准确称量污泥滤饼试样和坩埚的总重M2，将坩埚放置于预先加热到105℃的鼓风干燥箱内，烘干8小时，放入干燥器中冷却至室温，准确称出试样和坩埚总重M3；计算污泥滤饼的含水率P＝(M2-M3)/(M2-M1)×100％，测得污泥滤饼含水率为48.25％。
实施例2
将劣质煤粉与粉煤灰1:2比例混合，然后将混合物与水混合搅拌，搅拌转速是50转/分钟，搅拌时间4分钟，配成质量比为3%的悬浮液。
用渣浆泵将粉煤灰悬浮液导入板框压滤机，输送压力为0.6MPa，先行过滤5分钟，在过滤介质（滤布）上形成3mm预涂层。用高压泵以0.8MPa～1.2MPa的输送压力将含水率96%的污泥输送至板框压滤机滤板间空隙内，进料时间2小时。然后进行隔膜压榨脱水，压榨时间30分钟，压榨压力1.6 MPa，气冲3分钟，卸料。
将脱水污泥滤饼从板框压滤机卸下，取样测得污泥滤饼含水率为44.82％。
实施例3
将等外粉煤灰与水混合搅拌，搅拌转速是60转/分钟，搅拌时间5分钟，配成质量比为5%的悬浮液。
用渣浆泵将悬浮液导入板框压滤机，输送压力为0.8MPa，先行过滤5分钟，在过滤介质（滤布）上形成5mm预涂层。用高压泵以0.8MPa～1.2MPa的输送压力将含水率96%的污泥输送至板框压滤机滤板间空隙内，进料时间2小时。然后进行隔膜压榨脱水，压榨时间30分钟，压榨压力1.6 MPa，气冲3分钟，卸料。
将脱水污泥滤饼从板框压滤机卸下，取样测得污泥滤饼含水率为40.17％。
以上各实施例处理的污水污泥为城市污水处理厂工业与生活污水污泥，所用板框压滤机为过滤面积为450㎡的隔膜板框压滤机。
助滤剂还可以采用国标一粉煤灰、二级粉煤灰或粉煤灰与其它助滤剂（如细炉渣等）的混合物，混合物中粉煤灰占质量50%以上。在此不再一一列举。

Claims (6)

1.一种在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）制备助滤剂介质悬浮液，将助滤剂介质和水按比例混合，配成质量比1%-5%的助滤剂介质悬浮液；
（2）将步骤（1）制备的助滤剂介质悬浮液输送至板框压滤机的过滤介质上，形成预涂层；
（3）将污泥输送至板框压滤机内进行压滤污泥脱水，或者在压滤脱水后再进行压榨脱水。
2.根据权利要求1所述的在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，其特征是，所述助滤剂介质是粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，其特征是，所述助滤剂介质是粉煤灰与其它助滤剂的混合物，其中粉煤灰的质量百分比大于50%。
4.根据权利要求1所述的在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，其特征是，所述步骤（1）中助滤剂和水搅拌混合的搅拌转速是40转/分钟-60转/分钟，搅拌时间3分钟-5分钟。
5.根据权利要求1所述的在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，其特征是，所述步骤（2）中预涂层的厚度是1mm-3mm。
6.根据权利要求1所述的在板框压滤机上预涂助滤剂介质的污泥脱水方法，其特征是，所述步骤（2）中助滤剂介质悬浮液输送压力为0.4MPa-0.8MPa。
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