CN109928598A - 基于空气介质循环的污泥深度干化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于空气介质循环的污泥深度干化方法及系统。系统包括污泥调理脱水装置、污泥粉化干化装置和干燥器。通过在含水率为90％‑95％的剩余污泥中加入适量碱‑骨架构建体复合调理剂，搅拌5～15min，对剩余污泥进行调理，然后将调理后的剩余污泥进行脱水形成含水率为45～60％的半干泥饼；然后将半干泥饼进行粉化破碎成为粒径10～200μm的污泥粉粒，通入干燥空气对污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时生成含湿空气。再将含湿空气干燥后循环利用，并将失效的干燥剂作为碱‑骨架构建体复合调理剂。本发明具有污泥深度干化且废气产生量低、干燥剂利用率高等优点。

Description

基于空气介质循环的污泥深度干化方法及系统
技术领域
本发明涉及基于空气介质循环的污泥深度干化方法及系统，尤其涉及一种剩余污泥深度脱水的方法及工艺系统，属于环保技术领域的污水处理厂剩余污泥处理子领域。
背景技术
随着我国社会和城市化的发展，城市污水的产生量在不断增长，相应的污水处理设施的数量也随之增加，污水处理后的副产物——剩余污泥的产生量也越来越大。截止2017年，我国剩余污泥年产量已超过4000万吨，而无害化处理率不足10％。如何妥善处理处置这些源源不断产生、数量日益庞大的污泥已成为我国环境保护方面亟待解决的问题。
国内大部分污水处理厂产生的剩余污泥，其含水率一般在80％以上。污泥脱水是其处理过程中的关键步骤。而污泥难以深度脱水的特点，已成为限制污泥无害化、资源化处理的瓶颈问题。
目前，污泥脱水干化的主要工艺有太阳能干燥、热干化、调理-压滤脱水等。其中太阳能干燥工艺利用太阳能的热效应，可将污泥含水率降至10％以下，达到深度干化的目的，但是由于其占地面积达、处理周期长、受天气变化影响大，较难广泛应用。热干化技术是通过直接加热或间接加热的方式将污泥中水分蒸发去除，污泥含水率可降至40％以下，而进一步降低含水率则所需将能耗大幅上升；调理-压滤脱水技术是剩余污泥经过调理剂改性处理，提高污泥脱水性能，再经过压滤机压榨脱水，污泥含水率可降至60％。以上工艺能够快速脱除污泥中的水分，但是脱水程度有限，较难实现污泥的深度干化(含水率≤20％)。
因此，进一步降低热干化或机械脱水工艺产生的半干污泥的含水率，快速高效的实现剩余污泥的深度干化，是目前的发展方向。
发明内容
本发明旨在提供一种基于空气介质循环的污泥深度干化方法及系统，通过污泥调理脱水—半干污泥粉化干化的两段式工艺的有机结合，实现了污泥的深度干化。此外，一方面利用空气循环减少废气产生量，另一方面将失效干燥剂用作碱-骨架构建体复合调理剂，提高了污泥干化处理的经济性。
本发明通过以下技术方案实现：
基于空气介质循环的污泥深度干化方法，所述方法包括：
通过在含水率为90％-95％的剩余污泥中加入适量碱-骨架构建体复合调理剂，搅拌5～15min，对剩余污泥进行调理，然后将调理后的剩余污泥进行脱水形成含水率为45％～60％的半干泥饼；以及
将半干泥饼进行粉化破碎成为粒径为10～200μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气对污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时生成含湿空气，所述含湿空气夹带着污泥干粉；以及
将污泥干粉和含湿空气进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。
作为进一步优化的技术方案，所述方法还包括：
通过在含水率为90％-95％的剩余污泥中加入适量碱-骨架构建体复合调理剂，搅拌5-15min，对剩余污泥进行调理；在调理后的剩余污泥中加入适量混凝剂，并搅拌10～15min使其成为混凝污泥，然后将混凝污泥进行脱水形成含水率为45-60％的半干泥饼。
上述方法还包括：
分离后的含湿空气进入干燥器，通过干燥剂脱除水分，重新作为干燥空气循环使用；
干燥器中用于含湿空气脱除水分的干燥剂失活后成为失活干燥剂，作为碱-骨架构建体复合调理剂。
上述技术方案中，所述碱-骨架构建体复合调理剂的加入量为所述剩余污泥干重的10％～20％。
上述技术方案中，在含水率为90％-95％的剩余污泥中加入适量碱-骨架构建体复合调理剂，以200～400r/min的转速搅拌5～15min。
上述技术方案中，所述混凝剂的加入量为所述剩余污泥干重的1％～4％，且所述混凝剂选用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁中的任一种或多种混合物。
上述技术方案中，所述干燥剂选用CaO-CaCO3、CaO-MgCO3、CaO-MgO中的任一种或多种混合物。
上述技术方案中，通入干燥空气，以1000-3000r/min的搅拌强度搅拌10-25min对污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时生成含湿空气。
上述技术方案中，所述干燥空气湿度为20％～50％、温度为10℃～60℃。
上述技术方案中，所述干燥空气循环使用的次数为3～8次。
基于空气介质循环的污泥深度干化系统，包括污泥调理脱水装置、污泥粉化干化装置和干燥器；所述污泥调理脱水装置与所述粉化干化装置之间有污泥输送装置连接；所述污泥调理脱水装置包括调节池和压滤机，所述调节池设有搅拌器；所述调节池和压滤机之间设有管道连接；所述污泥粉化干化装置和所述干燥器之间分别设有干燥空气管路和含湿空气管路相连。
本发明具有以下优点及有益效果：通过污泥调理脱水—半干污泥粉化干化的两段式工艺的有机结合，实现了污泥的深度干化；干化效果提高，将污泥干化的经济含水率由40％大幅降至20％以下；干化介质(干燥空气)循环，减小了最终尾气的排放量，减小废气净化压力；干燥剂可用作碱-骨架构建体复合调理剂，进行再利用，提高了污泥干化处理的经济性。
附图说明
图1为本发明所涉及的基于空气介质循环的污泥深度干化系统示意图。
图中：1–污泥调理脱水装置；11–调节池；12–压滤机；13–搅拌器；2–污泥粉化干化装置；3–干燥器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，基于空气介质循环的污泥深度干化系统，包括污泥调理脱水装置1、污泥粉化干化装置2和干燥器3。污泥调理脱水装置1与粉化干化装置2之间有污泥输送装置连接。污泥调理脱水装置1包括调节池11和压滤机12，调节池11设有搅拌器13。调节池11和压滤机12之间设有管道连接。污泥粉化干化装置2和干燥器3之间分别设有干燥空气管路和含湿空气管路相连。污泥粉化干化装置2包括连通的粉化室、干化室和气粉分离室，粉化室设有进料装置。污泥粉化干化装置2的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置；干化室设有进气口通入干燥空气。
将含水率为90％-95％的剩余污泥给入调节池11，在剩余污泥中加入适量碱-骨架构建体复合调理剂，碱-骨架构建体复合调理剂的加入量为剩余污泥干重的10％～20％。搅拌器13以200～400r/min的转速搅拌5～15min，对剩余污泥进行调理，然后将调理后的剩余污泥送入压滤机12进行脱水，形成含水率为45-60％的半干泥饼。
此时，作为进一步优化的技术方案，还可以在调理后的剩余污泥中加入适量混凝剂，混凝剂的加入量为所述剩余污泥干重的1％～4％，且混凝剂选用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁中的任一种或多种混合物。调节搅拌器13的速度为150-300r/min搅拌10～15min使其成为混凝污泥，然后将混凝污泥送入压滤机12进行脱水，形成含水率为45-60％的半干泥饼。
将半干泥饼通过进料装置送入污泥粉化干化装置2，首先在粉化室内通过螺旋搅拌装置对半干泥饼进行粉化破碎，使其成为粒径为10～200μm的污泥粉粒，以增大接触面积。然后通过进气口通入干燥空气，干燥空气湿度为20％～50％、温度为10℃～60℃。螺旋搅拌装置以1000-3000r/min的搅拌强度搅拌污泥粉粒10-25min，从而强化干燥空气与污泥粉粒的接触和反应程度，对污泥粉粒进行干化，使污泥粉粒含水率降至10％-30％，得到污泥干粉，同时生成含湿空气，含湿空气夹带着污泥干粉，需要进行分离。
将污泥干粉和含湿空气进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。分离后的含湿空气进入干燥器3，通过干燥剂脱除水分。干燥剂选用CaO-CaCO3、CaO-MgCO3、CaO-MgO中的任一种或多种混合物。除去水分的空气重新作为干燥空气再回到污泥粉化干化装置2循环使用。通常干燥空气循环使用的次数为3～8次。经过3～8次循环使用的空气作为废气净化处理后排放。
干燥器中用于含湿空气脱除水分的干燥剂失活后成为失活干燥剂，作为碱-骨架构建体复合调理剂。而系统启动时，则直接采用干燥剂成为初始的碱-骨架构建体复合调理剂。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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.基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法包括：
通过在含水率为90％-95％的剩余污泥中加入适量碱-骨架构建体复合调理剂，搅拌5～15min，对剩余污泥进行调理，然后将调理后的剩余污泥进行脱水形成含水率为45-60％的半干泥饼；以及
将半干泥饼进行粉化破碎成为粒径为10～200μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气对污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时生成含湿空气，所述含湿空气夹带着污泥干粉；以及
将污泥干粉和含湿空气进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。
2.根据权利要求1所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过在含水率为90％-95％的剩余污泥中加入适量碱-骨架构建体复合调理剂，搅拌5-15min，对剩余污泥进行调理；在调理后的剩余污泥中加入适量混凝剂，并搅拌10～15min使其成为混凝污泥，然后将混凝污泥进行脱水形成含水率为45-60％的半干泥饼。
3.根据权利要求1或2所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：
分离后的含湿空气进入干燥器，通过干燥剂脱除水分，重新作为干燥空气循环使用；
干燥器中用于含湿空气脱除水分的干燥剂失活后成为失活干燥剂，作为碱-骨架构建体复合调理剂。
4.根据权利要求1或2所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述碱-骨架构建体复合调理剂的加入量为所述剩余污泥干重的10％～20％。
5.根据权利要求2所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述混凝剂的加入量为所述剩余污泥干重的1％～4％，且所述混凝剂选用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁中的任一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述干燥剂选用CaO-CaCO3、CaO-MgCO3、CaO-MgO中的任一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，通入干燥空气，以1000-3000r/min的搅拌强度搅拌10-25min对污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时生成含湿空气。
8.根据权利要求1或7所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述干燥空气湿度为20％～50％、温度为10℃～60℃。
9.根据权利要求1或7所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述干燥空气循环使用的次数为3～8次。
10.基于空气介质循环的污泥深度干化系统，能够用于实施如权利要求1至9任一项所述的基于空气介质循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述系统包括污泥调理脱水装置(1)、污泥粉化干化装置(2)和干燥器(3)；所述污泥调理脱水装置(1)与所述粉化干化装置(2)之间有污泥输送装置连接；所述污泥调理脱水装置(1)包括调节池(11)和压滤机(12)，所述调节池(11)设有搅拌器(13)；所述调节池(11)和压滤机(12)之间设有管道连接；所述污泥粉化干化装置(2)和所述干燥器(3)之间分别设有干燥空气管路和含湿空气管路相连。
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