CN106277689A - 一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置和方法，解决了现有技术中污泥处理时有效资源未能完全利用的问题。所述处理装置包括：污泥厌氧仓、酸洗池、水洗沉淀池、无机溶液储池、无机污泥储池、无机污泥脱水装置、有机污泥储池、有机污泥脱水装置和污水处理装置。本发明将有机污泥和无机污泥分离，然后分别利用，既保证了有机污泥中的重金属含量达到要求，又能将脱除的无机盐资源化利用，实现污泥的全部资源化。本发明金属离子提取效率高、药剂成本低、系统内的水可循环利用，是一种高效、节能、多用途的新型污泥处置技术。

Description

一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置和方法
技术领域
本发明属于污泥处理领域，具体涉及一种可以将污泥中的有机成分和无机成分分离的装置和方法。
背景技术
污泥是污水处理过程中产生的固体废物，其含水率高，有机物含量高，未经处理的污泥中含有大量的病原菌、寄生虫卵以及铜、锌、铬、铁等金属元素。
污泥的处置方法主要有卫生填埋、焚烧、土地利用和建材利用，由于污泥填埋空间有限以及焚烧易大气污染等原因，使得污泥填埋和焚烧的应用逐渐降低，污泥建材利用与土地利用是最具有发展潜力的污泥资源化利用的有效办法之一。处理后的污泥回归土地，进行土地利用，由于符合资源循环利用理念，加之操作简便易行，能有效补充土壤肥力等优点，在发达国家得到了充分的探索和实践，逐渐成为业内倡导采用的主流处置方式之一。但是污泥中重金属含量高，严重影响污泥土地利用的应用。此外，城市污泥厌氧消化产生沼气后，残余的沼渣中重金属含量并未降低，焚烧后，灰渣和排放尾气的重金属风险依然存在，污泥中的重金属问题并非污泥土地利用所特有的，其在其他污泥处置途径上往往被忽视，其同样存在于厌氧消化处置、焚烧处置等技术中。
此外，如专利号为CN201510630990.1，专利名称为“一种具有脱盐效果的污泥预处理工艺”的专利，酸洗时加酸量大，酸洗效果不够好，工艺流程造成资源浪费，且加药量大。因此，需要提出一种处理效果好，成本低，流程简便的新型污泥多用途资源化技术。
发明内容
本发明提出一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置和方法，解决了现有技术中污泥处理时有效资源未能完全利用的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置，包括：污泥厌氧仓，用于污泥厌氧处理；酸洗池，用于污泥溶液与酸溶液反应，其进料口与所述污泥厌氧仓出料口相连；水洗沉淀池，用于酸洗后溶液的稀释及沉淀，其进料口与所述酸洗池出料口相连；无机溶液储池，用于无机溶液的中和反应，其进水口与所述水洗沉淀池出水口相连；无机污泥储池，用于无机污泥的沉淀，其进料口与所述无机溶液储池出料口相连；机污泥脱水装置，用于无机污泥脱水，其进料口与所述无机污泥储池出料口相连；有机污泥储池，用于有机污泥的中和反应，其进料口与所述水洗沉淀池出料口相连；有机污泥脱水装置，用于有机污泥脱水，其进料口与所述有机污泥储池出料口相连；污水处理装置，用于系统污水的处理，其进水口与所述无机污泥储池出水口、无机污泥脱水装置出水口、有机污泥脱水装置出水口相连。
所述水洗沉淀池出水口还与所述酸洗池进水口相连。
污水处理装置出水口还与水洗沉淀池进水口相连。
一种高效节能的污泥多用途资源化处理方法，是按照下述方式进行的：
（1）城市污泥进入污泥厌氧仓储存；
（2）将厌氧后的黑色污泥输送到酸洗池中进行酸洗；
（3）酸洗后的污泥进入水洗沉淀池进行稀释及沉淀；
（4）沉淀后的污泥进入有机污泥储池，上清液进入无机溶液储池；
（5）有机污泥储池内的污泥中和后经过有机污泥脱水装置脱水，得到有机污泥资源和污水，污水进入污水处理装置进行处理；
（6）无机溶液储池内的上清液经过中和后得到无机污泥，进入无机污泥储池沉淀，沉淀后的上清液进入污水处理装置，沉淀后的无机污泥经过无机污泥脱水装置后得到无机污泥资源和污水，污水进入污水处理装置进行处理；
（7）污水处理装置中的污水经处理后达标排放。
优选的，所述步骤（1）中，厌氧储存的天数为2~10天。
作为进一步优选，所述步骤（2）中，酸洗pH为0.5~4。
所述步骤（2）中，酸洗池中污泥溶液的含固率为7%~10%。
优选的，所述步骤（4）中，水洗沉淀池沉淀后的上清液部分回流至酸洗池中用于调节酸洗污泥的含固率，回流比为10%~50%。
进一步的，所述步骤（7）中，经污水处理装置处理后的污水部分回流至水洗沉淀池，用于稀释酸洗后的污泥溶液。
优选的，步骤（2）中的酸洗用酸为无机酸稀溶液或有机酸稀溶液。
有益效果：
1、本发明在酸洗前先进行厌氧反应，提高无机盐的溶出率，减少后期酸洗过程的加酸量，且厌氧反应后的污泥变得松软，不需要调质可直接进行酸洗，节约成本、简化流程的同时，提高资源化利用效率。
2、用水洗沉淀池的上清液回流到酸洗池，与用处理后的污水流程至酸洗池相比，前者回流液的pH较低，可以节省酸洗池的加酸量以及污水处理的加碱量，极大的节省运行成本。
3、本发明将污泥中的有机成分和无机成分分离，然后分别利用，既保证了得到的有机污泥中的重金属含量达到《生物有机肥NY884-2012》的要求（As<15mg/kg、Cd<33mg/kg、Pb<50mg/kg、Cr<150mg/kg、Hg<2mg/kg），同时得到的无机污泥中重金属含量也满足《城镇污水处理厂污泥处置：制砖用泥质CJ/T 289-2008》的要求，实现污泥的全部资源化。本发明的污泥有机成分和污泥无机成分分离效率高、药剂成本低、系统内的水可循环利用，分离后的有机污泥和无机污泥可分别资源化利用，是一种高效、节能、多用途的新型污泥处置技术。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置，包括：污泥厌氧仓，用于污泥厌氧处理；酸洗池，用于污泥溶液与酸溶液反应，其进料口与所述污泥厌氧仓出料口相连；水洗沉淀池，用于酸洗后溶液的稀释及沉淀，其进料口与所述酸洗池出料口相连；无机溶液储池，用于无机溶液的中和反应，其进水口与所述水洗沉淀池出水口相连；无机污泥储池，用于无机污泥的沉淀，其进料口与所述无机溶液储池出料口相连；无机污泥脱水装置，用于无机污泥脱水，其进料口与所述无机污泥储池出料口相连；有机污泥储池，用于有机污泥的中和反应，其进料口与所述水洗沉淀池出料口相连；有机污泥脱水装置，用于有机污泥脱水，其进料口与所述有机污泥储池出料口相连；污水处理装置，用于系统污水的处理，其进水口与所述无机污泥储池出水口、无机污泥脱水装置出水口、有机污泥脱水装置出水口相连。
所述水洗沉淀池出水口还与所述酸洗池进水口相连。
污水处理装置出水口还与水洗沉淀池进水口相连。
如图1所示，一种高效节能的污泥多用途资源化处理方法，是按照下述方式进行的：
（1）城市污泥进入污泥厌氧仓储存；优选的，厌氧储存的天数为2~10天。
（2）将厌氧后的黑色污泥输送到酸洗池中进行酸洗；优选的，酸洗pH为0.5~4，酸洗用酸为无机酸稀溶液或有机酸稀溶液，具体的说，可以为硫酸、盐酸、醋酸或乙酸。且作为最有方案，酸洗池中污泥溶液的含固率为7%~10%。
（3）酸洗后的污泥进入水洗沉淀池进行稀释及沉淀；
（4）沉淀后的污泥进入有机污泥储池，上清液进入无机溶液储池；
（5）有机污泥储池内的污泥中和后经过有机污泥脱水装置脱水，得到有机污泥资源和污水，污水进入污水处理装置进行处理；中和的时候是加入碱性物质，比如CaO或NaOH；
（6）无机溶液储池内的上清液经过中和后得到无机污泥，进入无机污泥储池沉淀，沉淀后的上清液进入污水处理装置，沉淀后的无机污泥经过无机污泥脱水装置后得到无机污泥资源和污水，污水进入污水处理装置进行处理；
（7）污水处理装置中的污水经处理后达标排放。
作为优选，在步骤（4）中，水洗沉淀池沉淀后的上清液部分回流至酸洗池中用于调节酸洗污泥的含固率，回流比为10%~50%。
所述步骤（7）中，经污水处理装置处理后的污水部分回流至水洗沉淀池，用于稀释酸洗后的污泥溶液。
本发明的工作原理如下：
1、污泥厌氧储存：污泥在厌氧消化过程中，硫化氢分理出硫分子与铁结合成为硫化铁，使得厌氧后污泥中的铁以二价的形态存在。
2、酸洗：污泥中含量较高的金属离子包括：Ni、Zn、Cu、Cr、Pb、Fe等，当调节污泥溶液pH<4时，大部分金属以离子形态存在于污泥溶液中。三价铁在pH=1.5时更好的溶解于液相中，而二价铁在pH=6.5可以溶解到液相中，因此先通过厌氧将污泥中的三价铁还原成二价铁，可以降低酸洗pH，节约成本。反应方程式如下：
2Fe3++H2S→Fe2++S↓+2H+。
3、无机污泥可通过投加碱液、硫化物溶液、硫酸根溶液、磷酸根溶液等形成沉淀，反应方程式如下：
Ni2++2OH-→Ni(OH)2↓ Cu2++2OH-→Cu (OH)2↓
Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓ Pb2++2OH-→Pb (OH)2↓
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓ Fe3++ PO4 3-→FePO4↓
Cr3++ PO4 3-→Cr PO4 ↓ Pb2++ SO4 2-→Pb SO4↓
Cu2++S2-→CuS↓ Fe2++ S2-→FeS↓
实施例1：
某城市污泥，干物质中有机物含量35%，在污泥厌氧仓中厌氧储存2天，厌氧后的黑色污泥在酸洗池中用稀硫酸进行酸洗，酸洗pH=0.5，酸洗后的污泥溶液进行水洗沉淀，水洗沉淀池的pH=0.7；水洗沉淀池中沉淀下来的污泥进入有机污泥储池，加入CaO浑浊液进行中和，中和后的污泥进行脱水得到有机污泥，有机污泥中有机物含量为75%；水洗沉淀池的上清液进入无机溶液储池，加入NaOH溶液中和形成沉淀，脱水后得到无机污泥，无机污泥中有机物含量<3%；系统中的污水经污水处理装置处理后，出水达到排放标准。
实施例2：
某城市污泥，干物质中有机物含量35%，在污泥厌氧仓中厌氧储存2天，厌氧后的黑色污泥在酸洗池中用稀硫酸进行酸洗，酸洗pH=0.5，酸洗池中污泥溶液含固率为10%，酸洗用水全部来自水洗沉淀池的上清液，加酸量节约80%；酸洗后的污泥溶液进行水洗沉淀，水洗沉淀池所用水全部来自系统污水物理装置出水，水洗沉淀池的pH=0.9，水洗沉淀池的上清液部分回流至酸洗池中；水洗沉淀池中沉淀下来的污泥进入有机污泥储池，加入NaOH浑浊液进行中和，中和后的污泥进行脱水得到有机污泥；水洗沉淀池的上清液进入无机溶液储池，加入Ca(OH)2溶液中和形成沉淀，脱水后得到无机污泥；系统中的污水经污水处理装置处理后，出水达到排放标准。
实施例3：
某城市污泥，干物质中有机物含量42%，在污泥厌氧仓中厌氧储存10天，厌氧后的黑色污泥在酸洗池中用稀醋酸进行酸洗，酸洗pH=4，酸洗池中污泥溶液含固率为7%，酸洗用水全部来自水洗沉淀池的上清液；酸洗后的污泥溶液进行水洗沉淀，水洗沉淀池所用水全部来自系统污水物理装置出水，水洗沉淀池的上清液部分回流至酸洗池中；水洗沉淀池中沉淀下来的污泥进入有机污泥储池，加入CaO浑浊液进行中和，中和后的污泥进行脱水得到有机污泥，有机污泥中有机物含量68%；水洗沉淀池的上清液进入无机溶液储池，加入CaO溶液中和形成沉淀，脱水后得到无机污泥，无机污泥中有机物含量<5%；系统中的污水经污水处理装置处理后，出水达到排放标准。
上述实施例可以看出，本发明中，污泥在污泥厌氧仓中厌氧储存2-10天后，再经过酸洗和水洗，其中酸洗pH=0.5~4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置，其特征在于，包括：
污泥厌氧仓，用于污泥厌氧处理；
酸洗池，用于污泥溶液与酸溶液反应，其进料口与所述污泥厌氧仓出料口相连；
水洗沉淀池，用于酸洗后溶液的稀释及沉淀，其进料口与所述酸洗池出料口相连；
无机溶液储池，用于无机溶液的中和反应，其进水口与所述水洗沉淀池出水口相连；
无机污泥储池，用于无机污泥的沉淀，其进料口与所述无机溶液储池出料口相连；
无机污泥脱水装置，用于无机污泥脱水，其进料口与所述无机污泥储池出料口相连；
有机污泥储池，用于有机污泥的中和反应，其进料口与所述水洗沉淀池出料口相连；
有机污泥脱水装置，用于有机污泥脱水，其进料口与所述有机污泥储池出料口相连；
污水处理装置，用于系统污水的处理，其进水口与所述无机污泥储池出水口、无机污泥脱水装置出水口、有机污泥脱水装置出水口相连。
2.根据权利要求1所述的高效节能的污泥多用途资源化处理装置，其特征在于：所述水洗沉淀池出水口还与所述酸洗池进水口相连。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的高效节能的污泥多用途资源化处理装置，其特征在于：污水处理装置出水口还与水洗沉淀池进水口相连。
4.一种高效节能的污泥多用途资源化处理方法，其特征在于是按照下述方式进行的：
（1）城市污泥进入污泥厌氧仓储存；
（2）将厌氧后的黑色污泥输送到酸洗池中进行酸洗；
（3）酸洗后的污泥进入水洗沉淀池进行稀释及沉淀；
（4）沉淀后的污泥进入有机污泥储池，上清液进入无机溶液储池；
（5）有机污泥储池内的污泥中和后经过有机污泥脱水装置脱水，得到有机污泥资源和污水，污水进入污水处理装置进行处理；
（6）无机溶液储池内的上清液经过中和后得到无机污泥，进入无机污泥储池沉淀，沉淀后的上清液进入污水处理装置，沉淀后的无机污泥经过无机污泥脱水装置后得到无机污泥资源和污水，污水进入污水处理装置进行处理；
（7）污水处理装置中的污水经处理后达标排放。
5.根据权利要求4所述的高效节能的污泥多用途资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，厌氧储存的天数为2~10天。
6.根据权利要求4所述的高效节能的污泥多用途资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，酸洗pH为0.5~4。
7.根据权利要求4所述的高效节能的污泥多用途资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，酸洗池中污泥溶液的含固率为7%~10%。
8.根据权利要求4~7中任意一项所述的高效节能的污泥多用途资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（4）中，水洗沉淀池沉淀后的上清液部分回流至酸洗池中用于调节酸洗污泥的含固率，回流比为10%~50%。
9.根据权利要求4~7中任意一项所述的高效节能的污泥多用途资源化处理方法，其特征在于，所述步骤（7）中，经污水处理装置处理后的污水部分回流至水洗沉淀池，用于稀释酸洗后的污泥溶液。
10.根据权利要求4所述的高效节能的污泥多用途资源化处理方法，其特征在于：步骤（2）中的酸洗用酸为无机酸稀溶液或有机酸稀溶液。
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