CN107827335B - 市政污泥无害化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种市政污泥无害化处理方法，包括污泥调理、板框压滤和热泵低温干化，处理后的干化污泥用于制作肥料或燃料；污泥调理采用的复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵25‑35份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵1‑3份、沸石粉末或膨润土8‑12份、柠檬酸0.1‑0.2份、水55‑65份；以绝干污泥量计，复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.5%‑2%。本发明处理方法成本低、效率高，处理过程能耗低、无污染，处理后的污泥可以作为肥料和辅助燃料，实现了污泥的无害化处理，具有较高的推广价值。

Description

市政污泥无害化处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种市政污泥无害化处理方法。
背景技术
污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，其含有大量的菌类、团丝、胞间质、微生物及重金属、无机物，其中的微生物以好氧、厌氧微生物为主体类型，具有有机质含量高、与水体结合紧密的特点，极高的含水率使污泥占据庞大的体积。目前全国污泥产量超过了2000万吨，而其中被安全处置的污泥仅占30%，大量的污泥被直接填埋处理，不仅严重污染环境，而且占用了大量的土地资源。因此，污泥无害化处理的问题亟待解决，而在污泥无害化处理的过程中要解决的首要问题就是污泥的减量化。
污泥干化的目的是：把含水量很大的污泥干化为含水量30%以下的污泥，以便于资源化如制肥、制燃料等，一般市政污泥自污水处理系统排出时，含水量高达95%-99%，如果直接加热干化，能耗惊人，目前较为经济的工艺是先使用机械脱水，将含水量降低，然后进入干化设备进行干化。但是现有的污泥干化处理工艺通常存在以下问题：1.机械脱水阶段一般使用石灰+三氯化铁或聚丙烯酰胺絮凝剂调理污泥，石灰+三氯化铁工艺调理污泥时投加量大，药剂重量占绝干污泥量的30%，污泥中引入的杂质较多，干化后的污泥资源化利用率低；聚丙烯酰胺絮凝剂调理后的污泥含水量大，脱离困难，自身透气性能较差，不利于后期干化，同时成本较高；2.常规干化设备要么使用直接加热干化，要么采取发酵干化，采用直接热源加热干化，能耗较高。直接热源加热干化，气态的水汽需及时排除，因此大量热能作为汽化热白白浪费掉，同时干化过程中粉尘及臭气将对环境产生较大影响，需增加相应的除尘除臭设施；而发酵干化耗时长，占地面积大，发酵过程有机质流失较大。
发明内容
本发明提供了一种市政污泥无害化处理方法，旨在解决现有的污泥处理方法能耗高、成本高、处理效果不理想的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种市政污泥无害化处理方法，包括下列步骤：
（1）污泥调理：将待处理的污泥排入调理池中，向其中加入复合调理剂并搅拌；
所述复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵25-35份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵1-3份、沸石粉末或膨润土8-12份、柠檬酸0.1-0.2份、水55-65份；
以绝干污泥量计，所述复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.5%-2%；
（2）板框压滤：将步骤（1）调理完成的污泥引入板框压滤机进行脱水处理，使污泥的含水率降低至60%以下；
（3）热泵低温干化：采用低温热泵干化机对步骤（2）脱水处理后的污泥进行干化处理，干化时污泥切条宽度为5-15mm，热风温度为65-75℃，干化时间为1.5-3小时；干化后的污泥含水率进一步降低至30%-10%；
（4）将步骤（3）处理后的干化污泥用于制作肥料或燃料。
在上述技术方案中，采用复合调理剂先对污泥进行调理，调理剂中十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵用于分散、助凝，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵中的阳离子电荷能够中和污泥中的阴离子，沸石粉末或膨润土能够起到骨架的作用，形成发达的内部孔洞，在污泥中形成过水通道，提高污泥的透水透气性能，有利于提高后续板框压滤和干化工序的效率；柠檬酸可以起到增稠、匀化作用，能够促进体系溶胀均一，防止沸石粉末或膨润土沉淀。
本发明经过复合调理剂调理后的污泥，在进行板框压滤时的压滤出水效果更好，热泵低温干化工序采用闭环热泵，利用除湿热泵对污泥采用热风循环冷凝除湿烘干，该工艺具有占地面积小、设备灵活、干化效率高、费效优势显著、无环境影响、有机质流失少，资源化利用率高等优点。
优选的，步骤（1）所述复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵30份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵2份、沸石粉末或膨润土10份、柠檬酸0.1份、水58份。
优选的，步骤（1）中所述复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.5%-1%。
优选的，步骤（1）中所述复合调理剂的制备方法为：
A.取25-35份十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵溶于55-65份的水中，加入8-12份沸石粉末或膨润土，在55-65℃的温度条件下搅拌1.5-3小时；
B.向步骤A中所得的物料中加入1-3份瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，继续搅拌0.5-1.5小时；
C.将步骤B所得物料的体系温度升高至70-75℃，同时加入0.1-0.2份的柠檬酸，继续搅拌1.5-2小时；
D.将步骤C所得的物料送入干燥设备干燥后粉碎成粉末状，即得到该复合调理剂成品。
优选的，所述沸石粉末的粒度为300目。
优选的，所述步骤（2）中板框压滤的条件为：进泥时间2.5-3.5小时，最高进泥压力为0.6-0.8MPa，压榨压力为1-1.5MPa，压榨时间为8-15分钟。
本发明的有益效果在于：
本发明采用复合调理剂对污泥进行预处理，复合调理剂投加量小、成本低，原料环保、无毒无害；且调理速度快，调理后的污泥含水量低，经过板框压滤机压滤后的污泥含水率可以低于60%；使用该复合调理剂处理后的污泥，内部孔洞发达，透水透气性能好，在后期干化阶段能明显提高干化效率。
在干化阶段采用闭环热泵低温干化技术，与传统加热干化方式相比，能效大大提高，传统直接加热干化一吨65%含水率污泥至30%含水率，需耗电371KWh，而本发明低温热泵干化在同等条件下耗电仅为185KWh，干化后含水率可以降低至30%-10%，完全满足后期作为肥料和辅助燃料使用。
本发明市政污泥无害化处理方法成本低、效率高，处理过程能耗低、无污染，处理后的污泥可以作为肥料和辅助燃料，实现了污泥的无害化处理，具有较高的推广价值。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。
实施例1：一种市政污泥无害化处理方法，包括下列步骤：
（1）污泥调理：将待处理的污泥排入调理池中，向其中加入复合调理剂并搅拌；以绝干污泥量计，复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的1%。
复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十六烷基三甲基氯化铵30份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵2份、沸石粉末10份、柠檬酸0.1份、水58份；其中沸石粉末的粒度为300目。
该复合调理剂的的制备方法为：
A.将十六烷基三甲基氯化铵溶于水中，加入沸石粉末，在60℃的温度条件下搅拌2小时；
B.向步骤A中所得的物料中加入瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，继续搅拌1小时；
C.将步骤B所得物料的体系温度升高至75℃，同时加入0.1份的柠檬酸，继续搅拌2小时；
D.将步骤C所得的物料送入干燥设备干燥后粉碎成粉末状，即得到该复合调理剂成品。
（2）板框压滤：将步骤（1）调理完成的污泥引入板框压滤机进行脱水处理，使污泥的含水率降低至60%以下；其中，板框压滤的条件为：进泥时间3小时，最高进泥压力为0.7MPa，压榨压力为12MPa，压榨时间为10分钟。
（3）热泵低温干化：采用低温热泵干化机对步骤（2）脱水处理后的污泥进行干化处理，干化时污泥切条宽度为10mm，热风温度为75℃，干化时间为2小时；干化后的污泥含水率进一步降低至30%-10%。可以通过干化温度、干化时间的调节，来控制干化后污泥的含水率，以得到所需含水率条件的污泥。
（4）将步骤（3）处理后的干化污泥用于制作肥料或燃料。
实施例2：一种市政污泥无害化处理方法，与实施例1的不同之处在于，所用复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十六烷基三甲基氯化铵25份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵3份、沸石粉末12份、柠檬酸0.2份、水60份。该复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的2%。
实施例3：一种市政污泥无害化处理方法，与实施例1的不同之处在于，所用复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十六烷基三甲基氯化铵35份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵1.5份、沸石粉8份、柠檬酸0.15份、水55份。该复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.5%。
实施例4：一种市政污泥无害化处理方法，与实施例1的不同之处在于，所用复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十六烷基三甲基氯化铵32份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵1份、沸石粉11份、柠檬酸0.1份、水56份。该复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.7%。
实施例5：一种市政污泥无害化处理方法，与实施例1的不同之处在于，所用复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵28份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵2份、沸石粉10份、柠檬酸0.1份、水60份。该复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的1.5%。
实施例6：一种市政污泥无害化处理方法，与实施例1的不同之处在于，所用复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵30份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵2份、膨润土10份、柠檬酸0.1份、水58份。该复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.8%。
实施例7：一种市政污泥无害化处理方法，与实施例1的不同之处在于，所用复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵26份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵1.8份、膨润土12份、柠檬酸0.2份、水60份。该复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的6%。
本发明市政污泥无害化处理方法，先采用复合调理剂对污泥进行调理，该调理剂投加量小、调理迅速，调理后的污泥内部孔洞发达，透水透气性能好，能够提高后续压滤和干化的效率。热泵干化工序中的干燥介质是在封闭的空间循环，不受外界气候条件的影响，干燥质量稳定。而且可以控制干燥室的湿度，满足有机污泥干化的理想条件，不会造成污泥微团外壁结壳，造成难以脱水的现象。试验证明，干燥成品的含水率均匀，又能保持颗粒肥料中的有机成分。在较低热风温度下全封闭干化，可以实现无尾气排放，无需臭气处理系统，因为采用低温干化可充分避免污泥中不同类型的有机物挥发，避免恶臭气体的挥发。污泥干化过程氧气含量小于12%；粉尘浓度小于60 g /m3；颗粒温度小于110℃，无粉尘及爆炸危险。本发明低温干化方法，与传统加热干化方式相比，能效大大提高，传统直接加热干化一吨65%含水率污泥至30%含水率，需耗电371KWh，而本发明低温热泵干化在同等条件下耗电仅为185KWh，按目前能源价格计算，热泵运行的能源费用，是用煤气和燃油作热源进行供热干燥的一半左右。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (4)

1.一种市政污泥无害化处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）污泥调理：将待处理的污泥排入调理池中，向其中加入复合调理剂并搅拌；
所述复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵25-35份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵1-3份、沸石粉末或膨润土8-12份、柠檬酸0.1-0.2份、水55-65份；
所述复合调理剂的制备方法为：
A.取25-35份十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵溶于55-65份的水中，加入8-12份沸石粉末或膨润土，在55-65℃的温度条件下搅拌1.5-3小时；
B.向步骤A中所得的物料中加入1-3份瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，继续搅拌0.5-1.5小时；
C.将步骤B所得物料的体系温度升高至70-75℃，同时加入0.1-0.2份的柠檬酸，继续搅拌1.5-2小时；
D.将步骤C所得的物料送入干燥设备干燥后粉碎成粉末状，即得到该复合调理剂成品；
以绝干污泥量计，所述复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.5%-2%；
（2）板框压滤：将步骤（1）调理完成的污泥引入板框压滤机进行脱水处理，使污泥的含水率降低至60%以下；
其中板框压滤的条件为：进泥时间2.5-3.5小时，最高进泥压力为0.6-0.8MPa，压榨压力为1-1.5MPa，压榨时间为8-15分钟；
（3）热泵低温干化：采用低温热泵干化机对步骤（2）脱水处理后的污泥进行干化处理，干化时污泥切条宽度为5-15mm，热风温度为65-75℃，干化时间为1.5-3小时；干化后的污泥含水率进一步降低至30%-10%；
（4）将步骤（3）处理后的干化污泥用于制作肥料或燃料。
2.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理方法，其特征在于，步骤（1）所述复合调理剂由以下重量份数的原料制成：十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵30份、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵2份、沸石粉末或膨润土10份、柠檬酸0.1份、水58份。
3.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述复合调理剂的加入量为绝干污泥质量的0.5%-1%。
4.根据权利要求1所述的市政污泥无害化处理方法，其特征在于，所述沸石粉末的粒度为300目。
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