CN108101336B - 一种剩余活性污泥干化处理工艺 - Google Patents

一种剩余活性污泥干化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种剩余活性污泥干化处理工艺，所述处理工艺首先将剩余活性污泥送入电解槽中，然后向电解槽中加入处理剂和助剂，在10～20mA/cm2，200～500HZ下处理1～2h，然后送入污泥脱水机进行脱水，得到脱水泥饼和污水，所述污水送去污水厂进一步处理，所得的脱水泥饼送入成型机挤成条状，然后通过输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱干化，得到含水率小于15%的干化污泥。本发明工艺可以将剩余污泥的含水率从97%以上降为15%以下，大大降低污泥体积，干化污泥可作为进一步资源化原料或焚烧。

Description

一种剩余活性污泥干化处理工艺
技术领域
本发明涉及一种剩余活性污泥破壁干化处理工艺，尤其涉及一种剩余污泥的破壁脱水、低能耗干化处理工艺。
背景技术
随着我国环境质量标准的提高，污水处理率和处理程度逐年提高，剩余活性污泥产生量也急剧增加。剩余活性污泥是污水处理过程中的必然产物，其成分复杂，由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物组成，除了含有大量的水分外，还含有难降解有机物、挥发性物质、重金属和盐类，以及病原体和寄生虫卵等，必须及时处理与处置，避免造成二次污染。
剩余污泥含水率高，体积大。为了减少污泥的体积，污泥脱水是关键。由于污泥的高亲水性，在脱水之前需要对污泥进行调理。目前常用的污泥调理方法有化学法和物理法两种。热处理、冻融和超声等物理调理虽然效果好，但是需要增加构筑物，设备易腐蚀、不经济，较少被实际工程采用。化学药剂调理在污水厂中最为常用，如石灰、铝盐、铁盐、有机高分子混凝剂和生石灰等，通过与污泥颗粒电荷中和、压缩双电层，降低斥力作用起到改善污泥脱水性能的作用，不过也存在用药量大成本高等问题。污泥中的水分包括间隙水、毛细水、附着水和内部水。其中间隙水和毛细水都能通过物理方法分离出来，而黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于内部的内部水，约占污泥中水分的10%，普通的污泥脱水方法无法将其分离。此外，一些研究表明，污泥胞外聚合物(EPS) 在很大程度上影响着污泥絮体结构，沉降性能和脱水性能。EPS 作为生物聚集体如生物膜、污泥絮体、污泥混合液的主要成分，主要由蛋白质、多糖、核酸、脂类、腐殖酸及其它细胞外部多聚物组成，是一种吸附在胶体颗粒上的聚合高分子电解质，包含了羟基、氨基和磷酸盐等功能团。根 据 其 分 布 位 置不 同，可 分 为 松 散 型(LB-EPS) 和紧密结合型(TB-EPS) 两部分。TB-EPS 位于细胞体表面，与细胞壁紧密结合；而 LB-EPS 分布在 TB-EPS 外部，结构松散，密度较小，具有流变特性。污泥的胞外聚合物和细胞壁的破解工艺能使结合水和内部水释放出来，从而提高脱水效率，降低污泥干化能耗。
污泥干化可使污泥含水率进一步降低，不仅大大降低污泥的体积还可避免因微生物作用而发霉和发臭，使污泥处于稳定状态。传统干化工艺可使污泥含水率降至约20%左右。干化工艺除了最简单的日晒外，常用的是热干燥技术。但干化过程热能消耗较高，运行费用较高。
余权，项文娟，冯志翔等（能源工程，2013年第2期，63-66）报道了“基于深度脱水的污泥干化焚烧工艺”，介绍了污泥调质机械压滤深度脱水后入炉焚烧的污泥处置工艺，与现有几种污泥处置工艺能耗比较表明深度脱水污泥干化工艺能耗低、系统简单，同时结合该工艺的实际运行情况，详细总结了深度脱水前后污泥成分和形状的变化，最后对深度脱水后污泥循环流化床焚烧系统及主要技术经济指标进行了分析，为同类湿污泥处理提供借鉴和参考。但未对污泥进行破壁预处理会增大脱水压力和焚烧能耗。
CN205152029U公开了一种污泥低温干化系统，其特征在于，包括带式干化机、干燥风机、冷却风机、空气加热器和物料冷却器；带式干化机具有干燥区和冷却区，干燥区通过管路连接干燥风机和空气加热器，再接入干燥区形成干燥空气回路，冷却区通过管路连接冷却风机和物料冷却器，再接入冷却区形成冷却空气回路；带式干化机还通过管路连接外排风机，外排风机出口连接气－气热回收交换器，热回收交换器的入口引入环境空气进行预热后接入干燥风机的上游管路，通过选用经济型的低温带式干化技术，使得干化所需的热耗减少，从而大幅度降低干化的热耗成本，使干化的运行费用下降至经济合理的水平。但该发明并未对污泥进行预处理，干化效率受限。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种剩余活性污泥干化处理工艺。该工艺采用药剂调理和机械破壁技术提高污泥脱水率；多层网带式低温干化箱不需要热源，温度低且粉尘量低，可避免爆炸隐患，能充分的进行对流接触并使污泥分散，脱水阻力小。
本发明提供一种剩余活性污泥干化处理工艺，所述处理工艺包括如下步骤：
（1）将剩余活性污泥送入电解槽中，然后向电解槽中加入处理剂，在10～20mA/cm2，200～500HZ下处理1～2h，所述处理剂包括聚醚改性三硅氧烷、乙二胺四乙酸和助剂，所述助剂为多氧霉素和/或尼可霉素；
（2）将步骤（1）处理后的污泥送入污泥脱水机进行脱水，得到脱水泥饼和污水，所述污水送去污水厂进一步处理；
（3）将步骤（2）所得的脱水泥饼送入成型机挤成条状，然后通过输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱干化，得到含水率小于15%的干化污泥。
本发明工艺中，步骤（3）所得干化污泥可进一步资源化处理或焚烧，干化过程产生的尾气由引风机引入尾气装置处理后排空，所述尾气处理装置可以为超重力尾气处理装置。
本发明工艺中，步骤（1）中所述助剂的加入量与步骤（1）中所述的剩余活性污泥固含物的重量比为1:1000～1:100；步骤（1）中所述聚醚改性三硅氧烷加入量与步骤（1）中所述的剩余活性污泥固含物的重量比为1:500～1:50，步骤（1）中所述的乙二胺四乙酸的加入量与步骤（1）中所述的剩余活性污泥固含物的重量比为1:500～1:20，所述乙二胺四乙酸的浓度为10~20%。
本发明工艺中，步骤（2）所述污泥脱水机可以是离心脱水机、板框压滤机、叠式污泥脱水机、带式压滤机中的一种或几种。
本发明工艺中，步骤（3）所述破壁脱水后的污泥经成型机挤成条状，所述条状污泥的直径为3-6mm。
本发明工艺中，步骤（3）所述成型后的污泥经输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱，所述干化箱内置多层可独立、且水平转动的网带，为载气与污泥提供能够充分接触的空间，污泥在网带上水平运动，与垂直流动的空气形成错流，空气能够从污泥中穿越过去，形成良好的对流接触干燥条件，能够提高脱水效率，促进污泥快速脱水。当成型后的污泥自上而下经过层层网带时便经过了干化处理。该干化箱通过空气泵将空气经太阳能加热器加热后引作干化箱的低温干化载气，温度≥60℃，湿度＜10%，载气量500-1000m3/h，污泥在箱内停留时间约为1～5h。
与现有技术相比，本发明处理工艺具有如下特点：
1、本发明工艺中所用的多组分复配得到的处理剂能够抑制微生物细胞壁的合成，使细胞壁变薄或失去完整性，造成细胞膜暴露，最后由于渗透压差导致原生质渗漏。处理剂能不断进入到微生物细胞壁的双磷脂分子层中，使细胞壁的体积不断增大，最终破裂，细胞内含物释放出来。可以破坏蛋白质的非共价键从而使蛋白质变性，并丧失天然构象和功能。能去除活性污泥微生物细胞壁中的脂多糖结构稳定所需的Ca2+，使脂多糖解体，细胞壁结构遭到破坏。三者的协同作用能够加剧细胞壁的溶解，导致细胞壁破裂。
2、电解能促进污泥紧密粘附胞外聚合物(TB-EPS)剥落，剥落的TB-EPS中,部分被转化为溶解性胞外聚合物(S-EPS)和松散粘附层胞外聚合物(LB-EPS)，部分EPS被分解为氨基酸和脂肪酸等小分子物质。处理剂和电解协同作用能有效的加快胞外聚合物的分解和细胞壁的破裂，释放表面吸附水和内部结合水。从而增大脱水效率，减少干化能耗。
3、本发明中破壁脱水后的污泥通过挤条机剂成条状。通过挤条成形，有利于分散和均布污泥，减小污泥内水分脱除阻力。
4、本发明中的干化箱通过空气泵将空气经太阳能加热器加热后引作干化箱的低温干化载气。该干化箱内置多层可独立、且水平转动的网带结构，为载气与污泥提供能够充分接触的空间。污泥在网带上水平运动，与垂直流动的空气形成错流，空气能够从污泥中穿越过去，形成良好的对流接触干燥条件，能够提高脱水效率，形成快速脱水机制。当成型后的污泥自上而下经过层层网带时便经过了干化处理。该干化箱无需引入其他热源，能耗低，低温处理不会引起粉尘爆炸等危险，污泥组分挥发少。干化后污泥含水率降至15%以下。
附图说明
图1是本发明的剩余活性污泥干化处理工艺流程示意图。
其中，1-剩余活性污泥，2-污泥泵，3-电解槽，4-处理剂，5-污泥脱水机，6-成型机，7-多层网带式低温干化箱，8-干化污泥，9-太阳能加热器，10-空气，11-引风机，12-超重力尾气处理装置， 13-污水，14-污水处理厂，15-泥饼，16-尾气。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不因此限制本发明。
如图1所示本发明是通过如下工艺过程实现的：剩余活性污泥1通过污泥泵2泵入电解槽3中，与处理剂4混合后进行污泥破壁处理，破壁后的污泥进入污泥脱水机5进行脱水处理，得到泥饼15和污水13，其中污水13排入污水处理场14进行后续处理，脱水后的泥饼15送入成型机6挤成条状，再通过输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱7进行低温干化处理，多层网带式低温干化箱7通过空气泵将空气10经太阳能加热器9加热后，作为干化箱的低温干化载气，干化过程产生的尾气16由引风机11引入超重力尾气处理装置12处理后排空，干化后的污泥8可用作进一步资源化处理或焚烧。
以某污水处理场剩余污泥为例说明本发明具体实施例。将200kg该种含水率为98.2%的剩余污泥加入到电解槽中，向其中加入0.5%TS污泥的聚醚改性三硅氧烷和0.5%TS污泥的浓度为10%的乙二胺四乙酸，并加入0.2%TS污泥的多氧霉素后，在20mA/cm2，300HZ下作用1h，破壁后污泥进行离心脱水，原泥及脱水后污泥各含量如下表，将污水排入污水处理场生化单元进行进一步处理，脱水后泥饼进入压滤机压制成5mm条状污泥经输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱，载气经太阳能管加热至60℃，箱内湿度为8%，载气量500m3/h，污泥在箱内停留时间为2h，干燥后污泥含水率降至13.3%。
表1污泥性质分析表
Figure 432690DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处为处理剂为1%TS污泥的聚醚改性三硅氧烷和0.1%TS污泥的浓度为15%的乙二胺四乙酸，并加入0.2%TS污泥的多氧霉素和尼可霉素，破壁脱水后污泥性质如下表2，最终干燥后的剩余污泥含水率降至10.2%。
表2污泥性质分析表
Figure 412147DEST_PATH_IMAGE002
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处为将太阳能多层网带式低温干化箱进气温度、载气量及箱内停留时间进行调整。脱水后泥饼进入压滤机压制成3mm条状污泥经输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱，载气经太阳能管加热至70℃，箱内湿度为5%，载气量800m3/h，污泥在箱内停留时间为4h，干燥后污泥含水率降至12.7%。
对比例1
所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，所选处理工艺同实施例1，但是所用处理剂中没有加入聚醚改性三硅氧烷，即向200kg该种含水率为98.2%的剩余污泥中加入0.5%TS污泥的浓度为10%的乙二胺四乙酸，并加入0.2%TS污泥的多氧霉素后，在20mA/cm2，300HZ下作用1h，破壁后污泥进行离心脱水，脱水后污泥滤饼性质如下表3，经过实施例1的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至28.14%。
表3污泥性质分析表
Figure 316518DEST_PATH_IMAGE003
对比例2
所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，所选处理工艺同实施例1，但是所用处理剂中没有加入多氧霉素，即向其中加入0.5%TS污泥的聚醚改性三硅氧烷和0.5%TS污泥的浓度为10%的乙二胺四乙酸，在20mA/cm2，300HZ下作用1h，脱水后污泥滤饼性质如下表4，经过实施例1的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至26.14%。
表4污泥性质分析表
Figure 242886DEST_PATH_IMAGE004
对比例3
所选污泥组成同实施例1的剩余污泥原料，所选处理工艺同实施例1，但是所用处理剂中没有加入乙二胺四乙酸，即向其中加入0.5%TS污泥的聚醚改性三硅氧烷，并加入0.2%TS污泥的多氧霉素后，在20mA/cm2，300HZ下作用1h，脱水后污泥滤饼性质如下表5，经过实施例1的工艺处理后，干燥后的剩余污泥含水率降至24.96%。
表5污泥性质分析表
Figure 588417DEST_PATH_IMAGE005

Claims (11)

1.一种剩余活性污泥干化处理工艺，所述处理工艺包括如下步骤：
（1）将剩余活性污泥送入电解槽中，然后向电解槽中加入处理剂，在10～20mA/cm2，200～500HZ下处理1～2h，所述处理剂包括聚醚改性三硅氧烷、乙二胺四乙酸和助剂，所述助剂为多氧霉素和/或尼可霉素；
（2）将步骤（1）处理后的污泥送入污泥脱水机进行脱水，得到脱水泥饼和污水，所述污水送去污水厂进一步处理；
（3）将步骤（2）所得的脱水泥饼送入成型机挤成条状，然后通过输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱干化，得到含水率小于15%的干化污泥。
2.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（3）所得干化污泥进一步资源化处理或焚烧，干化过程产生的尾气由引风机引入尾气装置处理后排空。
3.按照权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述尾气处理装置为超重力尾气处理装置。
4.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（1）所述助剂的加入量与步骤（1）中所述的剩余活性污泥固含物的重量比为1:1000～1:100。
5.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（1）所述聚醚改性三硅氧烷加入量与步骤（1）中所述的剩余活性污泥固含物的重量比为1:500～1:50。
6.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（1）所述的乙二胺四乙酸的加入量与步骤（1）中所述的剩余活性污泥固含物的重量比为1:500～1:20。
7.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（1）所述乙二胺四乙酸的浓度为10~20wt%。
8.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（2）所述污泥脱水机是离心脱水机、板框压滤机、叠式污泥脱水机、带式压滤机中的一种或几种。
9.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（3）破壁脱水后的污泥经成型机挤成条状，所述条状污泥的直径为3-6mm。
10.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤（3）成型后的污泥经输送带进入太阳能多层网带式低温干化箱，所述干化箱内置多层可独立、且水平转动的网带。
11.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述干化箱通过空气泵将空气经太阳能加热器加热后引作干化箱的低温干化载气，温度≥60℃，湿度＜10%，载气量500-1000m3/h，污泥在箱内停留时间为1～5h。
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