CN109485230B

CN109485230B - 一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺

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Publication number: CN109485230B
Application number: CN201811532911.3A
Authority: CN
Inventors: 周振; 吴炜; 杨家哲; 王凯冲; 叶小芳; 孙东奇; 袁瑶; 赵晓丹
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: CN109485230A

Abstract

本发明涉及一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺，包括以下步骤：(1)取污水处理厂的剩余污泥进行粘度测定，得到污泥粘度标准区间；(2)基于步骤(1)得到的污泥粘度标准区间，对待处理填埋污泥进行稀释，再测定其粘度，使得稀释后的填埋污泥的粘度处于污泥粘度标准区间内，并小于污泥粘度标准区间的最大值；(3)往稀释完成后的填埋污泥中加入化学调理剂，调理，然后，脱水，得到含水率低于60％的深度脱水预处理污泥，并回收污泥脱水液用于填埋污泥稀释。与现有技术相比，本发明通过将污泥粘度作为填埋污泥稀释程度的基准，有效减少脱水液的产生并使得药剂效果得到最大发挥，填补了填埋污泥调理前的预处理技术领域的空白。

Description

一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺

技术领域

本发明属于污泥填埋场的污泥处理技术领域，涉及一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺。

背景技术

目前，污泥的无害化、稳定化、减量化及资源化处理处置技术被广泛地研究。污泥应急填埋作为一种最终处置手段，能暂时解决剩余污泥脱水后的去向问题。然而，随着污泥填埋场进入矿化期以及大量新生污泥的产生，填埋污泥的开采和减量处理成为急需解决的问题。填埋场开采意味着高填埋龄的矿化污泥成为新的研究对象，改进相应的污泥调理技术使高填埋龄污泥适合于二次填埋或焚烧是解决问题的关键。

污泥调理脱水能有效减少污泥体积并削减运输和处置费用。由于污泥亲水性强、脱水困难，需要采用化学、物理或热工方法进行调理，其中化学调理法因其效果显著、操作简单，被各大污水处理厂广泛使用。目前，国内外针对填埋污泥的化学调理技术鲜有报道，而且污泥填埋前在调理和脱水方式存在差异，导致填埋污泥泥质差异很大，在填埋污泥调理前需要对其进行泥性分析以确定合适的调理手段。

污泥填埋场经过长期封场，填埋污泥泥性相比填入时产生了巨大的变化。污泥在长期厌氧状态下发生溶胞并且排气孔的雨水灌入，一般填埋龄10年的污泥会减量七分之一，减量部分转化为污泥填埋场的上清液。在对填埋龄为10年的污泥进行泥性分析发现其有机质含量降到30％左右，含水率在80％左右，呈稀泥状且不成形，难以达到《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T 23485-2009)标准中用于混合填埋的指标要求(污泥含水率≤60％)。对填埋污泥采用一般的污泥深度脱水调理技术(石灰-三氯化铁体系)，就需要对其进行稀释以保证投加药剂能够均匀混合并充分反应。

因此，填埋污泥脱水调理前需关注其稀释程度问题。在基于干基污泥(mg/gDS)的相同投药量下，压滤出的填埋污泥泥饼的含水率随着浓度的减少而增大(如附图2所示)，表现出较差的调理效果。说明稀释过度的填埋污泥会导致药剂效果也被稀释，同时还产生过多的污泥脱水液，增加了处理负担。而稀释程度不足的填埋污泥则会导致药剂投加量增多，并且药剂无法均匀混合，调理效果也会变差。由于上述泥性的差异，填埋污泥的稀释程度以一般污水厂深度脱水前的污泥浓度为基准会导致稀释过度，从而出现调理效果不佳，脱水液处理负担加重等一系列问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺，通过将污泥粘度作为填埋污泥稀释程度的基准，使得填埋污泥在处理过程中更便于输送，药剂混合调理也更充分有效，有效减少脱水液的产生并使得药剂效果得到最大发挥，填补了填埋污泥调理前的预处理技术领域的空白。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺，包括以下步骤：

(1)取污水处理厂的剩余污泥进行粘度测定，得到污泥粘度标准区间，此时由于所采用剩余污泥的种类以及测定时间等条件的影响，得到的剩余污泥的粘度会是；

(2)基于步骤(1)得到的污泥粘度标准区间，对待处理填埋污泥进行稀释，再测定其粘度，使得稀释后的填埋污泥的粘度处于污泥粘度标准区间内，并小于污泥粘度标准区间的最大值；

(3)往步骤(2)所得稀释完成后的填埋污泥中加入化学调理剂，调理，然后，脱水，得到含水率低于60％的深度脱水预处理污泥，并回收污泥脱水液用于步骤(2)中的填埋污泥稀释。

进一步的，步骤(2)中，待处理填埋污泥的含水率为65～95％。

进一步的，步骤(3)中，所述的化学调理剂为溶胞试剂与骨架构建体组成的复合调理剂。

更进一步的，步骤(3)中，所述的溶胞试剂为三氯化铁、芬顿试剂、聚硅硫酸铁或次氯酸钠中的一种或者几种。

更进一步的，步骤(3)中，所述的骨架构建体为石灰、粉煤灰或污泥焚烧灰中的一种或者几种。

进一步的，步骤(3)中，所有化学调理剂必须为溶液或配成溶液，且化学调理剂溶液的粘度小于污泥粘度标准区间的最小值，以确保调理后污泥粘度符合混合输送的要求。

进一步的，步骤(4)中，脱水为采用板框压滤的方式进行。

不同污水处理厂因污水处理工艺的差异导致产生了不同粘度的剩余污泥，采用的污泥输送泵和污泥脱水机也各有差异。污水厂因其处理条件相对稳定，所产生的剩余污泥性质也变化不大，其污泥调理脱水的混合搅拌参数，调理药剂配方浓度等条件在不断调试的过程中，逐渐适应自产的剩余污泥性质。从化学调理的角度出发，在不大幅改变其他调理脱水的条件下，将稀释填埋污泥的粘度调整至污水厂剩余污泥的一个粘度区间范围内，使得稀释填埋污泥能够最大程度在流变学特性上接近污水厂的剩余污泥。填埋污泥稀释后粘度若小于粘度区间，则会产生过多脱水液，药剂效果也会被稀释；若稀释后粘度若大于粘度区间，则会使污泥难以输送，调理药剂难以均匀混合和反应，造成实际脱水效率低下。在粘度上与剩余污泥相近的稀释填埋污泥在调理剂均匀混合与污泥输送等方面会更加适应污水厂的实际生产条件。

本发明在实际进行填埋污泥稀释过程中发现，高浓度的稀释后填埋污泥(浓度在70～100g/L)和一般污水厂深度脱水调理前的污泥(即剩余污泥，浓度在20～50g/L)呈现出基本相同的流动状态。分析其原因，可能因在于长时间的厌氧稳定化导致填埋污泥本身和污泥液的有机质含量降低，大量亲水性强的胞外聚合物降解矿化导致污泥整体的粘度下降，所以理论上无需稀释到和一般污水厂深度脱水污泥一致的浓度就可以进行调理剂的投加。基于上述原理，本发明创造性的将流变学指标中的粘度应用于填埋场污泥的调理前预处理中，对污泥调理前的污泥流变学特征进行量化并用于填埋场污泥的稀释程度判断中，从而解决了调理药剂投加混匀的问题，填补了填埋污泥调理在预处理技术上的空白。

国内外大部分污泥填埋场仍处于封闭稳定化阶段，在未来陆续会有污泥填埋场因达到年限或者土地利用等原因需要开挖，届时会产生大量急需处理的填埋污泥。与现有技术一般填埋污泥稀释措施相比，本发明具有以下优点：

(1)基于粘度测定选择合适的填埋污泥稀释倍数能够有效避免稀释过度后造成的药剂调理效果稀释，提高药剂利用率的同时保证污泥压滤后的含水率达到相应的处置要求。

(2)基于粘度测定选择合适的填埋污泥稀释倍数，并回用脱水液进行稀释，既能够有效避免稀释过度，又能实现脱水液回用，大大减少脱水后的废水处理量。

(3)通过粘度指标来解决药剂的充分混合同时也能应用于其他污水厂填埋污泥的处理，能适应不同类型填埋污泥的稀释预处理，克服了传统污泥调理凭借经验进行药剂投加的局限性。

附图说明

图1为本发明的处理流程图；

图2是在固定调理药剂投加量下，污泥稀释程度与调理后泥饼含水率的关系；

图3为不同稀释程度的填埋污泥粘度与污水厂调理前剩余污泥粘度区间的关系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1所示的一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺，包括以下步骤：

步骤(2)中，待处理填埋污泥的含水率为65～95％。

步骤(3)中，所述的化学调理剂为溶胞试剂与骨架构建体组成的复合调理剂，所述的溶胞试剂为三氯化铁、芬顿试剂、聚硅硫酸铁或次氯酸钠中的一种或者几种，所述的骨架构建体为石灰、粉煤灰或污泥焚烧灰中的一种或者几种。化学调理剂的种类和投加量可以通过响应面法或者正交试验法进行优化确定。

步骤(3)中，所有化学调理剂必须为溶液或配成溶液，且化学调理剂溶液的粘度小于污泥粘度标准区间的最小值。

步骤(4)中，脱水为采用板框压滤的方式进行。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。

以下实施例中如无特别说明，则表明所采用的为本领域的常用技术手段。

实施例1

参见图1所示流程，将含水率为81.2％的填埋污泥稀释，得到浓度为135、125、115、105、95、85、75、65、55、45、35、25和15g/L的稀释污泥。对上述浓度的稀释填埋污泥进行粘度测定得到一条粘度曲线，对产生该填埋污泥的污水厂的剩余污泥(浓度为52.1g/L)进行粘度测定得到一个粘度变化区间，粘度区间与粘度曲线的关系如图3所示。如图3所示，粘度区间与稀释填埋污泥的粘度曲线重合部分处，可以知道而参见上述实施例，同样将填埋污泥分别稀释至浓度为50.6g/L和123.4g/L后也以石灰投加为污泥干基的9.9％，三氯化铁投加为污泥干基的4.6％进行处理后压滤，得到的污泥含水率分别为67.9％和80.4％，说明了稀释过度的情况下(50g/L)，相同投药量下的药剂效果被稀释，而稀释不足的情况下，药剂投加后混合不均，反应不充分导致了泥饼含水率高。

，稀释后浓度为95g/L的填埋污泥的粘度在该厂剩余污泥的粘度区间范围内，可以进行调理药剂的投加。通过响应面设计对石灰/三氯化铁组成的化学调理剂的投加量进行优化后，得到石灰投加为污泥干基的9.9％，三氯化铁投加为污泥干基的4.6％，处理后再进行压滤，得到的泥饼含水率为54.9％。

实施例2

参照实施例1的处理过程，通过对浓度不同的稀释填埋污泥进行相同投加量下的石灰和三氯化铁投加实验来研究稀释过度后对压滤泥饼含水率的影响。对浓度为90、80、70、60、50和40g/L的稀释填埋污泥进行基于污泥干基的相同调理药剂投加(石灰12％、三氯化铁5.5％)后进行压滤实验，其结果如图2所示。由图2可知，相同的药剂投加量下，稀释填污泥浓度为90g/L时，调理脱水后泥饼含水率为46.9％。随着稀释程度的增加，泥饼含水率不断升高。当稀释浓度降低为40g/L时，调理脱水后的泥饼含水率为52.8％。说明相同投加量的调理药剂效果随着污泥稀释倍数的增加也被稀释，从而调理效果变差。进一步说明合适的稀释倍数不仅能后提高稀释填埋污泥的调理效果，还能减少脱水液的处理负担。

实施例3

按图1的工艺流程对填埋污泥进行预处理。用污泥脱水液对0.57吨的含水率为80.8±0.7％的填埋污泥进行稀释，稀释到体积1m³后的填埋污泥含水率为90.6±0.3％。对稀释填埋污泥进行调理药剂投加(按污泥干基投加的石灰为9.9％，三氯化铁为4.6％)后，通过板框压滤机进行污泥深度脱水，得到泥饼以及0.7±0.01m³的污泥脱水液。其中有0.43m³用于填埋污泥的稀释，剩余脱水液进入污水厂的渗滤液处理系统中进行处理，如此循环回用脱水液稀释填埋污泥5次并测定调理后的泥饼含水率。由表1可知，在相同的药剂投加量下，随着脱水液循环回用次数增加，泥饼含水率整体呈降低趋势，平均泥饼含水率为56.6±0.5％。说明污泥脱水液可以用于循环回用稀释填埋污泥，且调理脱水后的泥饼含水率均小于60％。

表1

实施例4

与实施例1相比，绝大部分相同，除了本实施例中：填埋污泥的含水率为65％。

实施例5

与实施例1相比，绝大部分相同，除了本实施例中：填埋污泥的含水率为95％。

以上各实施例中，所用的化学调理试剂中，溶胞试剂和骨架构建体可以在以下种类中任意组合替换并得到最优投加量，如溶胞试剂可以为三氯化铁、芬顿试剂、聚硅硫酸铁或次氯酸钠中的一种或者几种，骨架构建体为石灰、粉煤灰或污泥焚烧灰中的一种或者几种。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取产生待处理填埋污泥的污水处理厂的剩余污泥进行粘度测定，得到污泥粘度标准区间；

（2）基于步骤（1）得到的污泥粘度标准区间，对待处理填埋污泥进行稀释，再测定其粘度，使得稀释后的填埋污泥的粘度处于污泥粘度标准区间内，并小于污泥粘度标准区间的最大值；

（3）往步骤（2）所得稀释完成后的填埋污泥中加入化学调理剂，调理，然后，脱水，得到含水率低于60%的深度脱水预处理污泥，并回收污泥脱水液用于步骤（2）中的填埋污泥稀释；

步骤（2）中，待处理填埋污泥的含水率为65 ~ 95 %；

步骤（3）中，所述的化学调理剂为溶胞试剂与骨架构建体组成的复合调理剂；

步骤（3）中，所述的溶胞试剂为三氯化铁、芬顿试剂、聚硅硫酸铁或次氯酸钠中的一种或者几种；

步骤（3）中，所述的骨架构建体为石灰、粉煤灰或污泥焚烧灰中的一种或者几种。

2.根据权利要求1所述的一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺，其特征在于，步骤（3）中，化学调理剂为溶液，且其粘度小于污泥粘度标准区间的最小值。

3.根据权利要求1所述的一种填埋污泥的深度脱水预处理工艺，其特征在于，步骤（3）中，脱水为采用板框压滤的方式进行。