CN108059219A - 一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置，分离方法包括调质、放置、释铁、杂质去除、铁回收、曝气、制絮凝剂等步骤，有效的将污泥中的无机盐类分离，且将铁盐单独回收，用于制作铁盐絮凝剂，实现了污水污泥处理过程中铁的循环利用。

Description

一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置。
背景技术
污泥是在污水处理过程中产生的固体沉淀物质，由于污水种类繁多，导致污泥成分复杂，包含有机部分及无机部分。污泥中有大量可利用的资源，传统的污泥处理方法包括填埋、焚烧等，把污泥当作废物处理，造成严重的资源浪费，且污染环境；近年来的污泥堆肥、污泥土地利用等新型污泥资源化处理处置技术渐渐兴起，但是污泥中重金属及致病细菌含量高严重影响污泥土地利用。此外，污泥中还含有大量无机盐类，阻碍有机污泥资源化利用进程。
污水及给水处理过程中需要加入大量絮凝剂以去除水中的颗粒物、胶体、微生物、细菌、藻类等，絮凝剂聚并污染物最终形成沉淀进入污泥中。铝盐絮凝剂和铁盐絮凝剂是常用的水处理絮凝剂，而水体中铝含量超标对生物体有一定的毒性，因此铝盐絮凝剂的使用正在减少，铁盐絮凝剂的使用量将大大增加。由于污泥中的铁离子多以三价状态存在，直接用碱溶液使金属离子析出的方式下，三价铁离子极易与其他金属离子同时析出，且无法有效分离，影响了对铁盐的有效回收利用。将污泥中的铁有效地提取出来制作絮凝剂回用到污水处理过程中，形成在污水污泥处理中铁的循环利用具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种将污泥中的无机盐尤其是铁盐有效分离并回收利用的利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，包括以下步骤：
(1)将含水率80％左右的污泥在厌氧条件下放置1-7天；
(2)将步骤(1)中放置后的污泥进行释铁，调节pH<4；
(3)将步骤(2)中释铁后的污泥进行固液分离，将分离后的污泥回收利用；
(4)向步骤(3)中固液分离污泥后的上清液中加入碱溶液至pH＝6.5-7，使得溶液中的杂质析出，并将分离后的杂质脱水；
(5)向步骤(4)中析出杂质后的溶液中加入碱溶液至pH＝8-9，使溶液中的二价铁析出为二价铁盐，并将析出的二价铁盐分离；
(6)将步骤(5)中分离出的二价铁盐进行曝气，生成红色沉淀，并进入絮凝剂生成装置，制备铁盐絮凝剂。
进一步的，所述步骤(1)的污泥在放置前先进行调质，在搅拌条件下，调节污泥含水率87％-98％。
进一步的，所述步骤(2)中对污泥进行释铁过程产生的废气进行收集净化。
进一步的，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液进行污水处理，处理后达标排放。
进一步的，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液经污水处理后回用至步骤(3)中的固液分离过程。
进一步的，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液经污水处理后回用至步骤(2)中污泥的释铁过程。
进一步的，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液经污水处理后回用至对污泥的调质过程。
一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的装置，包括依次设置的污泥存放罐，释铁罐，固液分离池，杂质去除池，铁回收池，曝气池及絮凝剂制备装置，其中，
所述污泥存放罐设有污泥存放罐入料口及污泥存放罐出料口，污泥存放罐为密封罐体且所述污泥存放罐内设有污泥存放罐搅拌装置；
所述释铁罐设有释铁罐入料口及释铁罐出料口，所述释铁罐入料口连接于污泥存放罐出料口，所述释铁罐内设有释铁罐搅拌装置及释铁罐pH检测装置；
所述固液分离池设有分离池入料口，分离池出料口，分离淘洗液入口，及分离沉淀物排出口，所述分离池入料口连接于释铁罐出料口，所述分离池内设有沉降装置；
所述杂质去除池设有杂质去除池入料口，杂质去除池排液口，杂质去除池沉淀排出口，所述杂质去除池入料口连接于分离池出料口，所述杂质去除池内设有杂质去除池搅拌装置及杂质去除池pH检测装置；
所述铁回收池设有铁回收池入料口，铁回收池排液口及铁回收池沉淀排出口，所述铁回收池入料口连接于杂质去除池排液口，所述铁回收池设有铁回收池搅拌装置及铁回收池pH检测装置；
所述曝气池设有曝气池入料口及曝气池出料口，所述曝气池入料口连接于铁回收池沉淀排出口，所述曝气池内设有曝气装置；
进一步的，所述絮凝剂制备装置设有絮凝剂制备装置入料口，所述絮凝剂制备装置入料口连接于曝气池出料口。
进一步的，所述污泥存放罐前端设有均质池，所述均质池设有均质池入料口，均质池出料口及均质稀释液入口，所述均质池内设有均质池搅拌装置，所述污泥存放罐入料口连接于均质池出料口。
进一步的，还包括：污水处理装置，所述污水处理装置设有污水处理装置进水口，污水处理装置出水口，污水处理装置排水口，所述污水处理装置进水口连接于铁回收池排液口，污水处理装置出水口分别连接于释铁罐入料口、分离淘洗液入口及均质稀释液入口。
本发明的有益效果是：
1、本发明的利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置，在释铁过程中可以将污泥中的重金属及无机盐类释放到液相中，并且释铁过程中加入的酸可以杀灭细菌，经处理得到的污泥中有机物含量高，重金属及致病微生物去除率高，有助于有机污泥的资源化利用；
2、污水处理过程中加入大量铁盐絮凝剂，因此污泥中含铁量较高，本发明的利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置，将污泥中的铁释放回收后制作铁盐絮凝剂，实现了污水处理过程中铁的循环利用，也减少了环境中的铁负荷；
3、污泥中除在污水处理过程中添加的铁盐以外，还含有大量其他无机盐类，尤其是重金属，极易造成环境污染，本发明的利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置，在释铁过程中可以将其他无机盐类一同释放到液相中，再分别回收利用，实现了污泥无害化、减量化的同时，也实现了污泥中无机盐的资源化利用；
4、本发明的利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置，在整个处理过程中产生的废液中污染物含量少，可进行简单处理后回用到系统中或达标排放，节省系统的进水资源，同时减轻废水直接排入污水处理厂对污水处理厂造成的负荷。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是实施本发明的装置的一种实施例的连接结构图。
图3是实施本发明的装置的一种实施例的连接结构图。
图中：1-均质池，2-污泥存放罐，3-释铁罐，4-固液分离池，5-杂质去除池，6-脱水装置，7-铁回收池，8-曝气池，9-絮凝剂制备装置，10-污水处理装置，11-废气收集净化装置，12-均质池搅拌装置，13-污泥存放罐搅拌装置，14-释铁罐搅拌装置，15-杂质去除池搅拌装置，16-铁回收池搅拌装置，17-沉降装置，18-曝气装置，19-释铁罐pH检测装置，20-杂质去除池pH检测装置，21-铁回收池pH检测装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明中的利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法的一种实施例的具体实施过程：
(1)将污水处理厂产生的含水率80％左右的污泥在密封条件下的存放装置中存放1-7天，污泥在厌氧情况下产生硫化氢气体，将污泥中的三价铁还原为二价铁；
(2)对污泥进行释铁，用无机酸或有机酸调节污泥溶液的pH<4，污泥中的含铁聚合物及其他无机盐在H+的作用下释放二价铁离子及其他溶解性阳离子到液相中，释铁过程中产生大量臭气，优选的，释铁罐配置有废气收集净化装置；
(3)释铁后的污泥进行污泥的淘洗与分离，将沉淀后污泥回收利用，上清液进入杂质去除装置；
(4)此时溶液中含有镉离子、铬离子、镍离子、铜离子等金属离子杂质，溶液中加入碱液，如CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2或NaOH、KOH等，调节至pH＝6.5-7，使溶液中的铬离子、铜离子等金属离子完全沉淀，沉淀物进入杂质脱水装置，脱水后作为建材原料利用；
(5)溶液中再继续加入CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2或NaOH、KOH等，调节至pH＝8-9，使得二价铁离子完全沉淀，此时溶液中仍有镉离子、镍离子等离子未发生沉淀。
(6)对二价铁盐沉淀进行曝气10-20min，生成红色沉淀，进入絮凝剂生成装置，制备铁盐絮凝剂；
优选的，铁回收池产生的废水经污水处理装置处理后一部分回用于系统中，一部分处理后达标排放。
本发明中的利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法的另一种实施例的具体实施过程：
(1)在对污泥进行放置之前，先将污泥进行调质稀释，在搅拌条件下，保持污泥溶液均质，调节污泥含水率87％-98％。
(2)将稀释调质后的污泥密封条件下存放1-7天，污泥在厌氧情况下产生硫化氢气体，将污泥中的三价铁还原为二价铁；
(3)对污泥进行释铁，调节pH<4，污泥中的含铁聚合物及其他无机盐与酸反应释放二价铁离子及其他溶解性阳离子到液相中，释铁过程中产生大量臭气，优选的，释铁装置配置有废气收集净化装置；
(4)释铁后的污泥进行污泥的淘洗与分离，将沉淀后的污泥作为有机污泥回收利用，上清液进入杂质去除装置；
(5)此时溶液中含有镉离子、铬离子、镍离子、铜离子等金属离子杂质，溶液中加入碱，如CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2或NaOH、KOH等，调节至pH＝6.5-7，使溶液中的铬离子、铜离子等金属离子完全沉淀，沉淀物进入杂质脱水装置，脱水后作为建材原料利用；
(6)溶液中再继续加入CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2或NaOH、KOH等，调节至pH＝8-9，使得二价铁离子完全沉淀，此时溶液中仍有镉离子、镍离子等离子未发生沉淀。
(7)对二价铁盐沉淀进行曝气10-20min，生成红色沉淀，进入絮凝剂生成装置，制备铁盐絮凝剂；
优选的，铁回收池产生的废水经污水处理装置处理后一部分回用于系统中，一部分处理后达标排放。
如图2、图3所示用于实施本发明中利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法的一种分离装置的具体实施方式如下：
一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的装置，包括依次设置的污泥存放罐2，释铁罐3，固液分离池4，杂质去除池5，铁回收池7，曝气池8及絮凝剂制备装置9，其中，
所述污泥存放罐设有污泥存放罐入料口及污泥存放罐出料口，污泥存放罐为密封罐体且所述污泥存放罐内设有污泥存放罐搅拌装置13；
所述释铁罐设有释铁罐入料口及释铁罐出料口，所述释铁罐入料口连接于污泥存放罐出料口，所述释铁罐内设有释铁罐搅拌装置14及释铁罐pH检测装置19；
优选的，释铁罐还可以设置废气收集净化装置，处理产生的废气；
所述固液分离池设有分离池入料口，分离池出料口，分离淘洗液入口，及分离沉淀物排出口，所述分离池入料口连接于释铁罐出料口，所述分离池内设有沉降装置17；
所述杂质去除池设有杂质去除池入料口，杂质去除池排液口，杂质去除池沉淀排出口，所述杂质去除池入料口连接于分离池出料口，所述杂质去除池内设有杂质去除池搅拌装置15及杂质去除池pH检测装置20；
还可以设有连接于杂质去除池沉淀排出口的脱水装置6，对杂质沉淀脱水，便于后续作为建筑材料利用；
所述铁回收池设有铁回收池入料口，铁回收池排液口及铁回收池沉淀排出口，所述铁回收池入料口连接于杂质去除池排液口，所述铁回收池设有铁回收池搅拌装置16及铁回收池pH检测装置21；
所述曝气池设有曝气池入料口及曝气池出料口，所述曝气池入料口连接于铁回收池沉淀排出口，所述曝气池内设有曝气装置18；
所述絮凝剂制备装置设有絮凝剂制备装置入料口，所述絮凝剂制备装置入料口连接于曝气池出料口。
优选的，所述污泥存放罐前端设有均质池1，所述均质池设有均质池入料口，均质池出料口及均质稀释液入口，所述均质池内设有均质池搅拌装置12，所述污泥存放罐入料口连接于均质池出料口。
优选的，还包括：污水处理装置10，所述污水处理装置设有污水处理装置进水口，污水处理装置出水口，污水处理装置排水口，所述污水处理装置进水口连接于铁回收池排液口，污水处理装置出水口分别连接于释铁罐入料口、分离淘洗液入口及均质稀释液入口。
其工作过程为：
将污水处理厂产生的含水率80％左右的污泥在密封的污泥存放罐中存放1-7天，污泥在厌氧情况下产生硫化氢气体，将污泥中的三价铁还原为二价铁；
污泥存放罐内处理后的污泥进入释铁罐，在释铁罐内对通过释铁罐搅拌装置对污泥搅拌并加入酸溶液进行释铁，配合释铁罐pH检测装置控制调节污泥溶液的pH<4，污泥中的含铁聚合物及其他无机盐与酸反应释放二价铁离子及其他溶解性阳离子到液相中，释铁过程中产生大量臭气，通过释铁装置配置有废气收集净化装置收集净化；
在释铁罐内释铁后的污泥进入分离池，分离池中设有的沉降装置有助于污泥的沉降，沉降后的污泥作为有机污泥回收利用，上清液进入杂质去除池，此时溶液中含有镉离子、铬离子、镍离子、铜离子等金属离子杂质；
杂质去除池内加入碱液如CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2或NaOH、KOH等，通过杂质去除池搅拌装置搅拌反应，配合杂质去除池pH检测装置控制调节溶液的pH＝6.5-7，使得铬离子、铜离子完全沉淀，沉淀物进入杂质脱水装置，脱水后作为建材原料利用；
杂质去除池内去除杂质后的溶液进入铁回收池，再继续加入碱液，配合铁回收池pH检测装置控制调节溶液的pH＝8-9，使得Fe2+完全沉淀，此时溶液中仍有镉离子、镍离子等离子未发生沉淀；
铁回收池产生的二价铁盐沉淀进行曝气10-20min，生成红色沉淀，进入絮凝剂制备装置，制备铁盐絮凝剂；
本分离装置的优选实施例中，污泥存放罐前端设有均质池，所述均质池设有均质池入料口，均质池出料口及均质稀释液入口，均质池内设有均质池搅拌装置；污泥存放罐入料口连接于均质池出料口。
市政污水处理厂产出的污泥在进入污泥存放罐之前先进入均质池，配合均质池搅拌装置对污泥均质稀释，调节污泥含水率87％-98％，调质后的污泥进入污泥存放罐；
本分离装置的进一步的优选实施例中，所述污水处理装置出水口分别连接于调质罐入口及均质稀释液入口。
铁回收池中铁回收后的剩余溶液进入污水处置装置中，处理后达标排放，也可以进行回用，回用到均质池中或回用于固液分离池中。
本发明中通过在厌氧条件下放置，使污泥中的三价铁离子转化为二价铁离子，三价铁离子与污泥中的铬离子、铜离子等在pH<6.5-7的条件下即可析出，而二价铁离子需要在pH＝8-9条件下才能完全析出，由此本发明在分离无机盐时，先调节pH＝6.5-7的条件下使得铬离子、铜离子等析出，便于对铬离子、铜离子杂质回收利用；之后调节pH＝8-9使得二价铁离子析出，析出后的二价铁盐经曝气，产生三价铁盐的沉淀，再通过絮凝剂制备装置制备铁盐絮凝剂，实现了污水处理过程中铁的循环利用；铁回收后的剩余溶液还可以循环回用至系统中，节省水资源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含水率80％左右的污泥在厌氧条件下放置1-7天；
(2)将步骤(1)中放置后的污泥进行释铁，调节pH<4；
(3)将步骤(2)中释铁后的污泥进行固液分离，将分离后的污泥回收利用；
(4)向步骤(3)中固液分离后的上清液中加入碱溶液至pH＝6.5-7，使得溶液中的杂质析出，并将分离后的杂质脱水；
(5)向步骤(4)中析出杂质后的溶液中加入碱溶液至pH＝8-9，使溶液中的二价铁析出为二价铁盐，并将析出的二价铁盐分离；
(6)将步骤(5)中分离出的二价铁盐进行曝气，生成红色沉淀，并进入絮凝剂生成装置，制备铁盐絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(1)的污泥在放置前先进行调质，在搅拌条件下，调节污泥含水率87％-98％。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(2)中对污泥进行释铁过程产生的废气进行收集净化。
4.根据权利要求3中任一项所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液进行污水处理，处理后达标排放。
5.根据权利要求4所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液经污水处理后回用至步骤(3)中的固液分离过程。
6.根据权利要求5中任一项所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液经污水处理后回用至步骤(2)中污泥的释铁过程。
7.根据权利要求2中任一项所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法，其特征在于，所述步骤(6)中分离二价铁盐后的溶液经污水处理后回用至对污泥的调质过程。
8.一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的装置，其特征在于，包括依次设置的污泥存放罐，释铁罐，固液分离池，杂质去除池，铁回收池，曝气池及絮凝剂制备装置，其中，
所述污泥存放罐设有污泥存放罐入料口及污泥存放罐出料口，污泥存放罐为密封罐体且所述污泥存放罐内设有污泥存放罐搅拌装置；
所述释铁罐设有释铁罐入料口及释铁罐出料口，所述释铁罐入料口连接于污泥存放罐出料口，所述释铁罐内设有释铁罐搅拌装置及释铁罐pH检测装置；
所述固液分离池设有分离池入料口，分离池出料口，分离淘洗液入口，及分离沉淀物排出口，所述分离池入料口连接于释铁罐出料口，所述分离池内设有沉降装置；
所述杂质去除池设有杂质去除池入料口，杂质去除池排液口，杂质去除池沉淀排出口，所述杂质去除池入料口连接于分离池出料口，所述杂质去除池内设有杂质去除池搅拌装置及杂质去除池pH检测装置；
所述铁回收池设有铁回收池入料口，铁回收池排液口及铁回收池沉淀排出口，所述铁回收池入料口连接于杂质去除池排液口，所述铁回收池设有铁回收池搅拌装置及铁回收池pH检测装置；
所述曝气池设有曝气池入料口及曝气池出料口，所述曝气池入料口连接于铁回收池沉淀排出口，所述曝气池内设有曝气装置；
所述絮凝剂制备装置设有絮凝剂制备装置入料口，所述絮凝剂制备装置入料口连接于曝气池出料口。
9.根据权利要求8所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的装置，其特征在于，所述污泥存放罐前端设有均质池，所述均质池设有均质池入料口，均质池出料口及均质稀释液入口，所述均质池内设有均质池搅拌装置，所述污泥存放罐入料口连接于均质池出料口。
10.根据权利要求9所述的一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的装置，其特征在于，还包括：污水处理装置，所述污水处理装置设有污水处理装置进水口，污水处理装置出水口，污水处理装置排水口，所述污水处理装置进水口连接于铁回收池排液口，污水处理装置出水口分别连接于释铁罐入料口、分离淘洗液入口及均质稀释液入口。
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