CN104773939B - 用于污泥处理的阶梯式脱水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种全新的污泥脱水方法，本发明针对污泥纤维含量多、压缩比大的特点，通过分段进料结合压力梯级变化的方式对污泥进行连续式、多阶段、多批次过滤脱水，解决了传统工艺污泥泥饼过滤不彻底的缺陷，有效降低污泥泥饼的含水率，有利于污泥减量化，推动污泥资源化进程。

Description

用于污泥处理的阶梯式脱水工艺

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及了一种用于污泥处理的阶梯式脱水工艺。

背景技术

近年来，随着城市化规模的扩大和不断发展，城镇工业污水和生活污水大量增加，随之产生的污泥量也越来越大，污泥的处置问题已经日益严峻。污泥得不到有效的处理，造成环境新的污染，大大抵消了污水处理的环境保护意义，相当于污水环境污染的变相转移。

在污泥处置方面，大多数国家处理污泥的方式包括：填埋、焚烧和土地利用等方法。焚烧处理虽然减量程度很高，但投资运行费用较高，而且存在烟气污染的问题。土地利用可以将污泥变废为宝，但污泥中多数含有重金属离子、难降解有机物等有害物质，难以达到土地利用标准。不经处理的填埋所需成本最低，现阶段大部分污泥只经过重力浓缩、浅度的机械脱水处理后，就送往垃圾场填埋或直接暴露在旷野中，造成严重的二次污染，而且它要占用大量的土地资源，填埋场周围的环境也会恶化。而污泥简单脱水后固体含量低，也会造成以上的问题。

在中国大部分污泥还是进行填埋，按国家标准规定，填埋污泥含水率要求小于等于60％才能进行填埋。而且不能全量填埋，必须和垃圾有一个混合比，要小于8％。由此给我们带来了新的问题，如果污泥要进行填埋，那么含水率必须进一步下降。从国内外很多大规模对污泥进行机械脱水的方式来看，由于设备和工艺不合理，造成污泥含水率无法降到60％以下。

对于污泥的处理，大幅度减少水分是关键，这样为后续的处理、利用和运输创造条件。当污泥的含水率自99.5％降低至98.5％时，污泥体积缩成原污泥的三分之一左右，再降至95％（含固率为5％）时，污泥的体积减缩成原污泥的十分之一左右。因此，若能将污泥中的含水率降低，那么在后续处理中的工作量会大大降低，降低污泥的处理成本和处理难度并提高工作效率。

世界上很多国家对污泥的脱水有不同的处置方法，例如采用自然干化、热干化，焚烧、电渗透及机械脱水等。由于机械脱水耗能和占用土地资源相对较少，所以优选先采用机械脱水。经机械脱水后的污泥含水率在80％左右，然后再处理。现有技术中主要的机械脱水的设备有真空过滤、板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机。然而污泥中纤维含量多、压缩比大，并且纤维成网状交织在一起的特点，使用传统工艺进行过滤脱水时，泥饼受外力挤压，其中的水分可以通过纤维间的通道排出；但是，污泥颗粒会被挤进纤维间的排水通道，从而阻塞排水通道。滤腔中充满污泥后，泥饼较厚，脱水时泥饼表面的排水通道被阻塞，泥饼内部的水就无法排出，因此越到后期污泥脱水越困难，脱水后期脱水率提高5%可能花费的成本和时间是前期脱水的几十倍甚至上百倍；

中国发明专利CN200810198537.8公开了一种污泥脱水的方法，其在污泥中添加助剂后采用板框压滤机压滤脱水，污泥注入压力逐渐增加，即将调制完成的污水污泥以一定进泥压力注入压滤机，注满时，滤液排出流量为V1；当滤液排出流量低于1/2V1时，将污泥注入压力提高，此时滤液排出流量会增大到V2；又当滤液排出流量低于1/2V2时，再将污泥注入压力提高，以此方式逐渐增加至设定压力，至设定压力时停止进料并保压，然后再隔膜挤压；然而该方法需要加入助剂（污泥量的5-10%），间接增大处理量，压力逐渐升高，虽然开始时一定程度上可以减少过滤阻力，但由于是一次进料，滤饼挤压不充分，压滤后期仍会存在滤饼通道阻塞，过滤阻力升高的问题，与恒定压力式压滤方式相比脱水效果提高有限，而且该发明采用特定结构的压滤机才能达到上述效果，适用性较差，无法应用的常规的压滤机上。

中国实用新型专利CN92205317.0公开了一种具高压力及真空的污水污泥处理装置，主要包括一个受液压驱动的活塞，一个刚性的体积可变的挤压室，挤压室底部设有高密度的陶瓷或水泥板制成的过滤板，水只从该底部滤出。此外，挤压室的底部还同时与真空装置相接。可以看出，上述装置的处理效率不高，由于还必须配合高真空作业，并使用了陶瓷或水泥板制成的过滤板，压力不会很高。

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种全新的污泥脱水方法，本发明针对污泥纤维含量多、压缩比大的特点，通过分段进料结合压力梯级变化的方式对污泥进行连续式、多阶段、多批次过滤脱水，解决了传统工艺污泥泥饼过滤不彻底的缺陷，有效降低污泥泥饼的含水率，有利于污泥减量化，推动污泥资源化进程。

发明内容

本发明提出了一种用于污泥处理的阶梯式脱水工艺，其采用分段进料梯度增压的污泥脱水工艺，主要包括以下步骤：

（1）将一定重量的待处理污泥通过进料管道加入到压力脱水装置中，进料压力到0.6MPa时，停止进料，施加1.0MPa压力脱水5-10分钟；

（2）第一次脱水完成后继续进料，进料量为第一次污泥进料量的100-150%，进料压力达到1.2MPa时停止进料，施加1.4MPa的脱水压力脱水10-15分钟；

（3）第二次脱水完成后继续进料，进料量为第一次污泥进料量的100-150%，进料压力达到1.6MPa时停止进料，施加1.8MPa的脱水压力脱水10-15分钟；

（4）继续进料，进料压力达到2.0MPa时，停止进料，在2.0MPa压力下脱水10-15分钟。

（5）完成脱水后，清除滤饼，重复上述步骤；

本发明的脱水工艺还可以继续增加脱水步骤，其限定的参数可以同步骤（4），具体增加的脱水次数可以视脱水目标而确定；

本发明的脱水工艺还包括污泥进入压力脱水装置前与絮凝剂混合，絮凝剂可以是铝系和/或铁系絮凝剂，投加量为污泥量的0.1-5%（重量百分比）；

所述压力脱水装置可以是板框压滤机、带式压滤机和真空压滤机等压力型脱水设备，所述进料管道上设有压力传感器；所述进料管道和压力脱水装置上设有智能电动调节阀，并采用PLC控制整个过程。

本发明的工作过程为：进料管道上的压力传感器将实时进料压力传送到PLC中，由触摸屏显示压力。一旦达到设定的进料压力值，进料泵立即停止工作，进料阀门关闭，脱水装置阀门开启，脱水装置开始工作。待达到设定的脱水压力和脱水时间时，脱水装置停止工作，脱水装置阀门关闭，进料阀门打开，进料泵开始工作。如此反复，整个脱水过程分多阶段阶梯式脱水，全都由PLC自动化控制，提高了设备的稳定性，显著降低了人工成本。

本发明的污泥脱水工艺具有以下优点：

1、本发明采用多段进料方式，改变了传统的一次进料造成的滤饼过厚，脱水不充分的缺点；

2、本发明采用阶梯式过滤脱水，通过逐级提高压力对污泥进行多阶段过滤脱水，结合多段进料工艺，彻底解决传统工艺污泥泥饼压榨不彻底的缺陷，有效降低污泥泥饼的含水率，有利于污泥减量化，推动污泥资源化进程。

3、本发明采用多段进料结合梯级增压的工艺，利用二次进料中瞬时脱出的水的冲击力冲洗污泥纤维中被颗粒堵塞的通道，降低脱水通道阻塞的问题，有利于进一步的提高污泥的脱水率；

4、本发明通过无数次的反复试验，最终发现了最优的进料量和压力、脱水时间的关联，上述工艺参数的确定保证了脱水效果至少比现有技术提高5-10%；

5、本发明的脱水工艺适用于各种常规的压力型脱水设备，不需要对脱水设备进行大规模改造，成本低，适用范围广。

本发明通过逐级提高压力和分段进料对污泥进行多阶段过滤脱水，解决了传统工艺污泥泥饼过滤阻力大，脱水不彻底的缺陷，有效降低泥饼的含水率，有利于污泥减量化，推动污泥资源化进程。

附图说明

图1为本发明中的分段进料梯度增压的污泥脱水工艺具体实施例的流程图。

具体实施方式

选择含水率为95%的污泥作为试验对象，采用梯级过滤压榨工艺进行污泥脱水压榨，采用的压力脱水设备为板框式压滤机；

实施例1

（1）开启污泥泵和进料管道阀门，将40kg的待处理污泥通过进料管道加入到板框式压滤机中，设定管道压力传感器压力到0.6MPa时，关闭污泥泵停止进料，施加1.0MPa压力脱水5分钟；

（2）第一次脱水完成后开启污泥泵和进料管道阀门继续进料，将45kg污泥输送到压滤机中，设定进料压力达到1.2MPa时关闭污泥泵停止进料，施加1.4MPa的脱水压力脱水15分钟；

（3）第二次脱水完成后继续进料，将50kg污泥输送到压滤机中，设定进料压力达到1.6MPa时停止进料，施加1.8MPa的脱水压力脱水15分钟；

（4）继续进料，将50kg污泥输送到压滤机中，设定进料压力达到2.0MPa时，停止进料，在2.0MPa压力下脱水10分钟。

（5）完成脱水后，清除滤饼，测定滤饼的含水率。经过测定，污泥最终滤饼含水率为49.8%。

实施例2

采用与实施例1同样的污泥和脱水设备，但是脱水前向污泥中投加污泥重量1%的聚合氯化铝絮凝剂，重复实施例1同样的脱水工艺，测定污泥滤饼中含水率为43.2%。

实施例3

采用与实施例1同样的污泥，脱水设备采用带式压滤机，脱水工艺如图1所示：

（1）开启污泥泵和进料管道阀门，将40kg的待处理污泥通过进料管道加入到带式压滤机中，设定管道压力传感器压力到0.6MPa时，关闭污泥泵停止进料，施加1.0MPa压力脱水10分钟；

（2）第一次脱水完成后开启污泥泵和进料管道阀门继续进料，将50kg污泥输送到压滤机中，设定进料压力达到1.2MPa时关闭污泥泵停止进料，施加1.4MPa的脱水压力脱水10分钟；

（3）第二次脱水完成后继续进料，将50kg污泥输送到压滤机中，设定进料压力达到1.6MPa时停止进料，施加1.8MPa的脱水压力脱水10分钟；

（4）继续进料，将50kg污泥输送到压滤机中，设定进料压力达到2.0MPa时，停止进料，在2.0MPa压力下脱水10分钟；

（5）完成脱水后，清除滤饼，测定滤饼的含水率。经过测定，污泥最终滤饼含水率为47.8%。

从以上试验结果可以看出选用本发明脱水工艺，污泥的含水率可以低至50%以下，与常规的恒压和一次进料的脱水工艺相比，污泥含水率低5-10%。

以上所述的污泥脱水工艺，仅仅是本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的范围内，可以轻易想到相同或相似的变化或替换方式均在本发明的保护范围内，本发明未作详细表述的内容属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (7)

1.一种用于污泥处理的阶梯式脱水工艺，包括以下步骤：

（1）将一定重量的待处理污泥通过进料管道加入到压力脱水装置中，进料压力到0.6MPa时，停止进料，施加1.0MPa压力脱水5-10分钟；

（2）第一次脱水完成后继续进料，进料量为第一次污泥进料量的100-150%，进料压力达到1.2MPa时停止进料，施加1.4MPa的脱水压力脱水10-15分钟；

（3）第二次脱水完成后继续进料，进料量为第一次污泥进料量的100-150%，进料压力达到1.6MPa时停止进料，施加1.8MPa的脱水压力脱水10-15分钟；

（4）继续进料，进料压力达到2.0MPa时，停止进料，在2.0MPa压力下脱水10-15分钟；

（5）完成脱水后，清除滤饼，重复上述步骤。

2.如权利要求1所述的脱水工艺，步骤（4）之后继续增加0-5次脱水步骤。

3.如权利要求1所述的脱水工艺，其中所述待处理污泥进入压力脱水装置前与絮凝剂混合。

4.如权利要求3所述的脱水工艺，其中所述絮凝剂是铝系和/或铁系絮凝剂，投加量为污泥量的0.1-5%（重量百分比）。

5.如权利要求3所述的脱水工艺，其中所述絮凝剂是聚合氯化铝。

6.如权利要求1所述的脱水工艺，其中所述压力脱水装置是板框压滤机、带式压滤机或真空压滤机。

7.如权利要求1所述的脱水工艺，其中采用PLC控制整个工艺过程。