CN110372144B - 皮革厂污水、污泥清洁处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及皮革厂污水、污泥清洁处理方法和装置，提供了一种皮革厂污水、污泥清洁处理方法，该方法包括以下步骤：(A)综合污水预处理；(B)污水沉降分离；(C)污水生化处理；(D)制革污泥预处理；(E)块状污泥旋流自转干化；(F)污泥颗粒气流加速度分选；(G)污泥颗粒二次旋流干化；(H)干化污泥颗粒造粒气化；以及(I)脉动气体冷却与循环。还提供了一种皮革厂污水、污泥清洁处理装置。
Description
技术领域
本公开属于污水污泥处理领域，涉及一种皮革厂污水、污泥清洁处理方法和装置。
背景技术
近二十年来，制革行业的发展突飞猛进，已成为我国轻工行业中的支柱产业。随着制革工业的快速发展，我国正在成为全球制革生产大国以及制革贸易最活跃、最有发展潜力的市场之一。然而，制革行业在不断实现经济增长的同时，也带来了一系列的环境问题。制革工艺中将产生大量污水污泥，每加工1t(吨)原料皮(以牛皮计)要排放60～120t污水，每300t废水会生产1t污泥(含水率70重量％)，“皮革行业‘十二五’规划指导意见(2011-2015年)”中提到，“十一五”期间全国规模以上的制革企业基本建有配套的废水处理系统，且尾水排放基本达到要求，但是对污泥的处理处置长期处于不规范状态。所以在皮革厂污水污泥处理工艺中，如何同步处理好污水污泥，实现包括制革污泥在内的固体废弃物无害化处理，将制约着皮革行业的发展。
中国专利申请CN102730912 A公开了一种污水污泥一体化处理方法，先将污泥配成泥水混合液；将颗粒较大的纤维杂质用滚筒筛加以分离，得到分离混合液；将颗粒较粗和密度较大的泥沙用水力旋流器离心沉降进行分离去除无机颗粒，得到二次分离混合液；用铁碳微电解处理设备用过滤柱进行铁碳微电解处理，同时通入臭氧，使有机物去除率达到15-20％，得到初级净化混合液；用超声波对初级净化混合液进行处理得到二级净化混合液；用高温厌氧消化去除二级净化混合液中的有机物质总量的30-40％，得到三级精华混合液；用曝气生物池作处理去除有机物总量的35-45％，得到四级净化混合液。该工艺能有效去除污泥中有机物，但没能将污泥中有机物转换成可以利用的资源，实现污泥减排和资源化处理。
中国专利CN205874171U公开了一种污泥资源化处理装置，将高效污泥脱水减量技术和装置应用于对污水的预处理，从而改变传统脱水工艺中存在的脱水极限，对污泥中难处理的表面吸附水和微生物细胞膜中的内部结合水进行了改性，极大地降低了泥饼的含水率，从而提高了单位设备的处理效率。但需要利用高频电场对干馏腔内的污泥进行加热脱水，温度达1000℃以上，能耗高。
中国专利CN104058559 B公开了一种污水处理方法及污水处理系统，利用污水污泥处理一体装置实现了厌氧好氧生物流化、过滤储水的功能，采用模块化设计，工厂化生产，操作控制简单，处理费用低。但最终污水达标排放，污泥被拦截压滤成污泥饼，仍需要后续处理，没有实现产物的清洁。
因此，本领域迫切需要开发出一种高效、节能、工艺流程简单的皮革厂污水、污泥清洁处理方法和装置，并进一步实现污泥处理的无害化、减量化、资源化。
发明内容
本公开提供了一种新颖的皮革厂污水、污泥清洁处理方法和装置，解决了现有技术中存在的问题。
本发明所要解决的一个技术问题是：处理后废水、废固、废气排放量高；本发明提供的皮革厂污水、污泥清洁处理方法将皮革厂提供的综合废水一体化处置，污水经生化处理后达标排放，污泥经旋流自转脱水后气化分解，排放物为水、干化炉灰、一氧化碳和氢气，均可以作为资源利用，解决了现有的污泥排放量高的问题，产物清洁无污染，实现了减排的设计目标。
本发明所要解决的另一个技术问题是：污泥处理工艺能耗高；本发明的污泥脱水干化原理在于通过污泥颗粒在旋流力场中公转产生的剪切力脱除颗粒表层水和颗粒间毛细水，通过污泥颗粒高速自转产生的离心力脱除污泥颗粒内部孔隙的水分，只需将气流温度控制在60℃左右以降低污泥表面和内部孔隙内水的粘度，从而提高了脱水效率，能耗低。
本发明所要解决的另一个技术问题是：污泥污水处理量低；污泥污水处理工艺的处理量由后续的污泥处理工艺制约，本发明可以通过设置多组旋流自转脱水器来提高污泥处理量。
一方面，本公开提供了一种皮革厂污水、污泥清洁处理方法，该方法包括以下步骤：
(A)综合污水预处理：将制革废水过滤和预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水进行曝气处理，分离出的污泥进行重力沉降浓缩；
(B)污水沉降分离：向步骤(A)中经曝气处理后的污水中加入絮凝剂后进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入厌氧/好氧池消化分解；
(C)污水生化处理：将步骤(B)中经厌氧好氧消化分解的污水沉降，沉降后的上清液去除有机物后达标排放，剩余污泥返回厌氧/好氧池；
(D)制革污泥预处理：将步骤(A)和(B)中经重力沉降浓缩的污泥进行板框压滤和破碎，形成块状污泥；
(E)块状污泥旋流自转干化：对步骤(D)中得到的块状污泥进行旋流自转脱水干化，以脱除污泥内水分，形成含水率不同的污泥颗粒；
(F)污泥颗粒气流加速度分选：利用含水率不同进而密度不同导致的污泥颗粒在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，对步骤(E)中得到的污泥颗粒进行分选；
(G)污泥颗粒二次旋流干化：对步骤(F)中分选后的污泥颗粒进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥中的水分；
(H)干化污泥颗粒造粒气化：将步骤(G)中二次旋流干化后的污泥颗粒造粒后进行气化处理得到一氧化碳和氢气；以及
(I)脉动气体冷却与循环：将步骤(G)中二次旋流干化后排放的废气进行冷却，将携带的水聚结并回收，得到的纯净气体循环利用。
在一个优选的实施方式中，在步骤(A)中，预处理过程包括将制革废水通过格栅过滤，除去粒径在10mm以上的杂质后，送入预沉池，实现污泥和污水的初步分离。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(B)中，向步骤(A)中经曝气处理后的污水中加入絮凝剂后送入初沉池进行沉降，分离出的污泥送入重力沉降池进行重力沉降浓缩，其中，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺和聚氯化铝。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(C)中，将步骤(B)中经厌氧好氧消化分解的污水送入二沉池进行沉降，沉降后的上清液送入序批式活性污泥池去除有机物后达标排放。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(D)中，将步骤(A)和(B)中经重力沉降浓缩的污泥送入板框压滤机进行板框压滤，实现污泥和游离态水分的分离，然后送入污泥破碎机破碎，形成块状污泥。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(E)中，干化过程在旋流场中进行，通过污泥颗粒在旋流力场中公转产生的剪切力脱除污泥颗粒表层水和颗粒间毛细水，通过污泥颗粒自转产生的离心力脱除污泥颗粒内部孔隙的水分，实现污泥脱水；
在步骤(F)中，密度不同的污泥颗粒在脉动气流场中具有不同的加速度，进而产生不同的位移和运动轨迹，由此实现高、低含水率污泥颗粒的分选，保证进行二次旋流的污泥颗粒的含水率低于20重量％；
在步骤(G)中，对步骤(F)中分选后的污泥颗粒进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥中的水分，干化后污泥的含水率在10重量％以下。
在另一个优选的实施方式中，所述步骤(E)、(F)和(G)均在脉动气流下进行，气流温度为室温到80℃，气流为氮气流。
另一方面，本公开提供了一种皮革厂污水、污泥清洁处理装置，该装置包括：格栅和与之连接的预沉池，以及分别与预沉池连接的曝气池和重力沉降池，用于进行步骤(A)综合污水预处理：将制革废水过滤和预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水进行曝气处理，分离出的污泥进行重力沉降浓缩；
与曝气池连接的初沉池，以及与初沉池连接的厌氧/好氧池，用于进行步骤(B)污水沉降分离：向步骤(A)中经曝气处理后的污水中加入絮凝剂后进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入厌氧/好氧池消化分解；
与厌氧/好氧池连接的二沉池，用于进行步骤(C)污水生化处理：将步骤(B)中经厌氧好氧消化分解的污水沉降，沉降后的上清液去除有机物后达标排放，剩余污泥返回厌氧/好氧池；
与重力沉降池连接的板框压滤机和污泥破碎机，用于进行步骤(D)制革污泥预处理：将步骤(A)和(B)中经重力沉降浓缩的污泥进行板框压滤和破碎，形成块状污泥；
与污泥破碎机连接的旋流自转脱水器，用于进行步骤(E)块状污泥旋流自转干化：对步骤(D)中得到的块状污泥进行旋流自转脱水干化，以脱除污泥内水分，形成含水率不同的污泥颗粒；步骤(F)污泥颗粒气流加速度分选：利用含水率不同进而密度不同导致的污泥颗粒在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，对步骤(E)中得到的污泥颗粒进行分选；以及步骤(G)污泥颗粒二次旋流干化：对步骤(F)中分选后的污泥颗粒进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥中的水分；
与旋流自转脱水器连接的造粒机和与造粒机连接的气化炉，用于进行步骤(H)干化污泥颗粒造粒气化：将步骤(G)中二次旋流干化后的污泥颗粒造粒后进行气化处理得到一氧化碳和氢气；以及
与旋流自转脱水器连接的水气分离器，用于进行步骤(I)脉动气体冷却与循环：将步骤(G)中二次旋流干化后排放的废气进行冷却，将携带的水聚结并回收，得到的纯净气体循环利用。
在一个优选的实施方式中，该装置还包括：与旋流自转脱水器连接的脉动气流发生器和管道加热器，用于产生正余弦波形的室温到80℃的脉动气流；以及与二沉池连接的序批式活性污泥池，用于将二沉池沉降后的经厌氧好氧消化分解的污水的上清液去除有机物后达标排放。
在另一个优选的实施方式中，所述旋流自转脱水器包括两个旋流分离器和一个气流加速度分选器，污泥颗粒先经过一级旋流分离器干化脱水，再经过气流加速度分选器分选，分选后含水率低于15重量％的颗粒再进入二级旋流分离器干化脱水；所述旋流自转脱水器可并联多组。
有益效果：
本发明的方法和装置的主要优点在于：
(1)处理后废水、废固、废气排放量低。本发明提供的皮革厂污水、污泥清洁处理方法将皮革厂提供的综合废水一体化处置，污水经生化处理后达标排放，污泥经旋流自转脱水后气化分解，排放物为水、干化炉灰、一氧化碳和氢气，均可以作为资源利用，解决了现有的污泥排放量高的问题，产物清洁无污染，实现了减排的设计目标。
(2)污泥处理工艺能耗低。本发明的污泥脱水干化原理在于通过污泥颗粒在旋流力场中公转产生的剪切力脱除颗粒表层水和颗粒间毛细水，通过污泥颗粒高速自转产生的离心力脱除污泥颗粒内部孔隙的水分，只需将气流温度控制在60℃左右以降低污泥表面和内部孔隙内水的粘度，从而提高了脱水效率，能耗低。
(3)污泥污水处理量低。污泥污水处理工艺的处理量主要由后续的污泥处理工艺制约，本发明可以通过设置多组旋流自转脱水器来提高污泥处理量。
附图说明
附图是用以提供对本发明的进一步理解的，它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是根据本发明的一个优选实施方式的皮革厂污水、污泥清洁处理工艺流程图。
图2是本发明的一个优选实施方式的制革污泥资源化处理的能耗图。
具体实施方式
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，现有污泥处理工艺处理后污泥含水率高的原因在于，通过提高温度来蒸发水分的处理工艺容易除去污泥颗粒表层水和颗粒间的毛细水，而污泥颗粒内部的水较难脱除；而在旋流场中，颗粒高速自转产生的离心力可以脱除颗粒内部的水，使得处理后的污泥含水率低，便于后续的处理和利用。
基于上述研究及发现，本发明开发了一种皮革厂污水、污泥清洁处理方法和装置，具有高效、环保、节能、工艺流程简单等优点，从而有效解决了现有技术中存在的问题。
在本公开的第一方面，提供了一种皮革厂污水、污泥清洁处理方法，该方法包括以下步骤：
(A)综合污水预处理：制革废水经格栅过滤后进入预沉池，以将污水污泥初步分离，污水进入曝气池曝气处理，污泥进入重力沉降池沉降浓缩；
(B)污水沉降分离：向曝气后的污水中加入絮凝剂后送入初沉池沉降，分离出的污泥送入重力沉降池沉降浓缩，剩余污水送入A/O(厌氧/好氧)池消化分解；
(C)污水生化处理：A/O池消化后的污水进入二沉池沉降，分离出的污泥回流入A/O池，污水送入SBR(序批式活性污泥)池去除有机物后达标排放；
(D)制革污泥预处理：制革污泥经过重力沉降池沉降浓缩后进行板框压滤以初步脱水，接着破碎以形成块状污泥；
(E)块状污泥旋流自转干化：对块状污泥进行旋流自转脱水干化，深度脱除污泥内水分，形成含水率不同的污泥颗粒；
(F)污泥颗粒气流加速度分选：利用含水率不同进而密度不同导致的污泥颗粒在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，实现污泥颗粒的高效分选；
(G)污泥颗粒二次旋流干化：对分选后的污泥颗粒进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥水分；
(H)干化污泥颗粒造粒气化：二次旋流干化后的污泥颗粒造粒后进行气化处理得到一氧化碳和氢气，利用制革污泥含有机物的特性得到能源化产品，实现污泥资源化处理；以及
(I)脉动气体冷却与循环：对旋流后的排放的废气进行冷却，将携带的水聚结并回收，得到的纯净气体返回系统循环利用。
在本公开中，步骤(A)中的预处理过程包括将污泥通过格栅过滤，除去粒径在10mm以上的杂质后，送入预沉池，实现污泥和污水的初步分离，进而分别进行处理。
在本公开中，在步骤(B)中，向污水中加入絮凝剂，进一步分离污水中的污泥，并送入重力沉降池，剩余污水送入A/O池消化分解，其中，絮凝剂选自PAM(聚丙烯酰胺)和PAC(聚氯化铝)。
在本公开中，在步骤(C)中，剩余污水经厌氧好氧消化后送入二沉池沉降，沉降后上清液送入SBR池去除有机物，测试达标后排放，剩余污泥返回到A/O池。
在本公开中，在步骤(E)中，干化过程在旋流场中进行，通过污泥颗粒在旋流力场中公转产生的剪切力脱除颗粒表层水和颗粒间毛细水，通过污泥颗粒高速自转产生的离心力脱除污泥颗粒内部孔隙的水分，实现污泥高效脱水。
在本公开中，在步骤(F)中，密度不同的污泥颗粒在脉动气流中具有不同的加速度，进而产生不同的位移和运动轨迹，由此可以实现高、低含水率污泥颗粒的分选，保证进入二级旋流器的污泥含水率小于20重量％。
在本公开中，在步骤(G)中，分选后的污泥颗粒进入二级旋流器进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥中水分，干化后污泥的含水率在10重量％以下。
在本公开中，步骤(E)、(F)、(G)均在脉动气流下进行，用以降低污泥表面和内部孔隙内水的粘度，强化旋流脱水，气流温度为室温到80℃，包括室温到40℃、40-60℃或60-80℃；为避免粉尘爆炸，所述气流为氮气流。
在本公开中，在步骤(H)中，将干化完毕的污泥造粒后通入气化炉，以将污泥中的有机物分解为一氧化碳和氢气并收集。
在本公开的第二方面，提供了一种皮革厂污水、污泥清洁处理装置，该装置包括：
格栅和与之连接的预沉池，以及分别与预沉池连接的曝气池和重力沉降池，用于进行上述步骤(A)；
与曝气池连接的初沉池，以及与初沉池连接的厌氧/好氧池，用于进行上述步骤(B)；
与厌氧/好氧池连接的二沉池，用于进行上述步骤(C)；
与重力沉降池连接的板框压滤机和污泥破碎机，用于进行上述步骤(D)；
与污泥破碎机连接的旋流自转脱水器，用于进行上述步骤(E)-(G)；
与旋流自转脱水器连接的造粒机和与造粒机连接的气化炉，用于进行上述步骤(H)；以及
与旋流自转脱水器连接的水气分离器，用于进行上述步骤(I)。
在本公开中，该装置还包括：与旋流自转脱水器连接的脉动气流发生器和管道加热器，用于产生正余弦波形的室温到80℃的脉动气流；以及与二沉池连接的序批式活性污泥池，用于将二沉池沉降后的经厌氧好氧消化分解的污水的上清液去除有机物后达标排放。
在本公开中，所述旋流自转脱水器包括两个旋流分离器和一个气流加速度分选器，污泥颗粒先经过一级旋流分离器干化脱水，再经过气流加速度分选器分选，分选后含水率低于15重量％的颗粒再进入二级旋流分离器干化脱水。
在本公开中，所述旋流自转脱水器可并联多组。
在本公开中，所述脉动气流发生器为变频脉动阀等能调控管道气流流量成正余弦函数波形的流量调节控制器。
在本公开中，所述管道加热器将脉动气流加热至例如60℃，用以降低污泥表面和内部孔隙内水的粘度，强化旋流脱水。
在本公开中，所述水气分离器对从旋流自转脱水器收集的气体进行冷却，使气体中携带的水聚结析出并回收，得到纯净的氮气返回系统循环利用。
以下参看附图。
图1是根据本发明的一个优选实施方式的皮革厂污水、污泥清洁处理工艺流程图。如图1所示，综合污水经格栅1过滤除去粒径在10mm以上的杂质后，送入预沉池2预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水送入曝气池3，加入硫酸亚铁进行曝气处理，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩；经曝气处理后的污水加入絮凝剂PAM和PAC后送入初沉池4、5进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入A/O池6，加入纯碱进行消化分解；经厌氧好氧消化分解的污水送入二沉池7进行沉降，沉降后的上清液(水)送入序批式活性污泥池8去除有机物后达标排放，剩余污泥返回A/O池；来自重力沉降池9的污泥经过板框压滤机10压滤后，进入污泥破碎机11破碎为粒径为1mm左右的粒状污泥，同时，氮气依次通过脉动气流发生器12和管道加热器13，产生正余弦波形的60℃左右的脉动气流，将粒状污泥输送至并联的旋流自转脱水器14、15，在旋流自转脱水器内，污泥先经过一级旋流器和分选柱，含水率低于40重量％的污泥颗粒由分选柱溢流口进入二级旋流器，在二级旋流器内脱水至含水率小于等于10重量％时，污泥由底流口排出，运入造粒机16，造粒后的污泥颗粒进入气化炉17，有机质被分解为一氧化碳(CO)和氢气(H2)，由排气口收集，污泥完全干化，干化污泥由出灰口收集；二级旋流器溢流进入水气分离器18聚结、干燥，由底流口收集聚结水，由溢流口将气流送入脉动气流发生器12循环利用。
图2是本发明的一个优选实施方式的制革污泥资源化处理的能耗图。如图2所示，通过蒸发实现脱水干化的工艺(蒸发干化)，需要温度高于水的沸点，水在蒸发过程中发生相变，相变耗能(汽化潜热)2260KJ/Kg；通过旋流自转公转耦合振荡来实现脱水干化(旋流干化)，水不产生相变，在60℃时，能耗为146.6KJ/Kg，大大降低了干化能耗。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
实施例1：
1.76万吨/年制革污泥资源化处理装置处理制革污水处理工艺中重力沉降池的底层污泥含水率为95重量％，温度为20℃，按照本发明方法和装置进行污泥脱水干化、气化分解处理，其具体运作过程及效果描述如下：
1.工艺规模
如下表1所示：
表1系统各部分的工艺规模及最大承受冲击能力
| 各部分名称 | 额定处理能力 | 最大承受冲击能力 |
| 板框压滤脱水 | 2.8t/h块状污泥 | 5.6t/h块状污泥 |
| 污泥破碎 | 2.2t/h块状污泥 | 4.4t/h块状污泥 |
| 旋流自转脱水干化 | 1.1t/h粒状污泥 | 2.2t/h粒状污泥 |
| 有机质气化分解 | 1.1t/h粒状污泥 | 2.2t/h粒状污泥 |
| 气流脉动循环 | 1000m<sup>3</sup>/h脉动氮气 | 2000m<sup>3</sup>/h脉动氮气 |
| 水气分离 | 0.94t/h聚结水 | 1.88t/h聚结水 |
2.实施过程
参照本发明方法实施，具体如下(参照图1)：
综合污水经格栅1过滤除去粒径在10mm以上的杂质后，送入预沉池2预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水送入曝气池3，加入硫酸亚铁进行曝气处理，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩；经曝气处理后的污水加入絮凝剂PAM和PAC后送入初沉池4、5进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入A/O池6，加入纯碱进行消化分解；经厌氧好氧消化分解的污水送入二沉池7进行沉降，沉降后的上清液(水)送入序批式活性污泥池8去除有机物后达标排放，剩余污泥返回A/O池；来自重力沉降池9的污泥经过板框压滤机10压滤后，进入污泥破碎机11破碎为粒径为1mm左右的粒状污泥，污泥含水率初步降为90重量％；同时，氮气依次通过脉动气流发生器12和管道加热器13，产生正余弦波形的40℃左右的脉动气流，将粒状污泥输送至并联的旋流自转脱水器14、15，在旋流自转脱水器内，污泥先经过一级旋流器和分选柱，含水率低于20重量％的污泥颗粒由分选柱溢流口进入二级旋流器，在二级旋流器内脱水至含水率小于等于10重量％时，污泥由底流口排出，运入造粒机16，造粒后的污泥颗粒进入气化炉17，有机质被分解为一氧化碳(CO)和氢气(H2)，由排气口收集，污泥完全干化，干化污泥由出灰口收集，实现污泥资源化处理；二级旋流器溢流进入水气分离器18聚结、干燥，由底流口收集聚结水，由溢流口将气流送入脉动气流发生器12循环利用。
3.实施效果
重力沉降池污泥含水率为95重量％，经过室温至40℃旋流自转干化后，污泥含水率降至32重量％，经过气化炉分解后，体积降为原体积的25％。
下表2示出了室温至40℃污泥干化效果。
表2室温至40℃污泥干化效果
实施例2：
1.76万吨/年制革污泥资源化处理装置处理制革污水处理工艺中重力沉降池的底层污泥含水率为95重量％，温度为20℃，按照本发明方法和装置进行污泥脱水干化、气化分解处理，其具体运作过程及效果描述如下：
1.工艺规模
如下表3所示：
表3系统各部分的工艺规模及最大承受冲击能力
2.实施过程
参照本发明方法实施，具体如下(参照图1)：
综合污水经格栅1过滤除去粒径在10mm以上的杂质后，送入预沉池2预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水送入曝气池3，加入硫酸亚铁进行曝气处理，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩；经曝气处理后的污水加入絮凝剂PAM和PAC后送入初沉池4、5进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入A/O池6，加入纯碱进行消化分解；经厌氧好氧消化分解的污水送入二沉池7进行沉降，沉降后的上清液(水)送入序批式活性污泥池8去除有机物后达标排放，剩余污泥返回A/O池；来自重力沉降池9的污泥经过板框压滤机10压滤后，进入污泥破碎机11破碎为粒径为1mm左右的粒状污泥，污泥含水率初步降为重量90％；同时，氮气依次通过脉动气流发生器12和管道加热器13，产生正余弦波形的40-60℃左右的脉动气流，将粒状污泥输送至并联的旋流自转脱水器14、15，在旋流自转脱水器内，污泥先经过一级旋流器和分选柱，含水率低于20重量％的污泥颗粒由分选柱溢流口进入二级旋流器，在二级旋流器内脱水至含水率小于等于10重量％时，污泥由底流口排出，运入造粒机16，造粒后的污泥颗粒进入气化炉17，有机质被分解为一氧化碳(CO)和氢气(H2)，由排气口收集，污泥完全干化，干化污泥由出灰口收集，实现污泥资源化处理；二级旋流器溢流进入水气分离器18聚结、干燥，由底流口收集聚结水，由溢流口将气流送入脉动气流发生器12循环利用。
3.实施效果
重力沉降池污泥含水率为95重量％，经过40-60℃旋流自转干化后，污泥含水率降至32重量％，经过气化炉分解后，体积降为原体积的10％。
下表4示出了40-60℃污泥干化效果。
表4 40-60℃污泥干化效果
实施例3：
1.76万吨/年制革污泥资源化处理装置处理制革污水处理工艺中重力沉降池的底层污泥含水率为95重量％，温度为20℃，按照本发明方法和装置进行污泥脱水干化、气化分解处理，其具体运作过程及效果描述如下：
1.工艺规模
如下表5所示：
表5系统各部分的工艺规模及最大承受冲击能力
2.实施过程
参照本发明方法实施，具体如下(参照图1)：
综合污水经格栅1过滤除去粒径在10mm以上的杂质后，送入预沉池2预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水送入曝气池3，加入硫酸亚铁进行曝气处理，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩；经曝气处理后的污水加入絮凝剂PAM和PAC后送入初沉池4、5进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥送入重力沉降池9进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入A/O池6，加入纯碱进行消化分解；经厌氧好氧消化分解的污水送入二沉池7进行沉降，沉降后的上清液(水)送入序批式活性污泥池8去除有机物后达标排放，剩余污泥返回A/O池；来自重力沉降池9的污泥经过板框压滤机10压滤后，进入污泥破碎机11破碎为粒径为1mm左右的粒状污泥，污泥含水率初步降为90重量％；同时，氮气依次通过脉动气流发生器12和管道加热器13，产生正余弦波形的60-80℃左右的脉动气流，将粒状污泥输送至并联的旋流自转脱水器14、15，在旋流自转脱水器内，污泥先经过一级旋流器和分选柱，含水率低于20重量％的污泥颗粒由分选柱溢流口进入二级旋流器，在二级旋流器内脱水至含水率小于等于10重量％时，污泥由底流口排出，运入造粒机16，造粒后的污泥颗粒进入气化炉17，有机质被分解为一氧化碳(CO)和氢气(H2)，由排气口收集，污泥完全干化，干化污泥由出灰口收集，实现污泥资源化处理；二级旋流器溢流进入水气分离器18聚结、干燥，由底流口收集聚结水，由溢流口将气流送入脉动气流发生器12循环利用。
3.实施效果
重力沉降池污泥含水率为95重量％，经过60-80℃旋流自转干化后，污泥含水率降至32重量％，经过气化炉分解后，体积降为原体积的5％。
下表6示出了60-80℃污泥干化效果。
表6 60-80℃污泥干化效果
上述所列的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依据本发明申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种皮革厂污水、污泥清洁处理方法，该方法包括以下步骤：
（A）综合污水预处理：将制革废水过滤和预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水进行曝气处理，分离出的污泥进行重力沉降浓缩；
（B）污水沉降分离：向步骤（A）中经曝气处理后的污水中加入絮凝剂后进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入厌氧/好氧池消化分解；
（C）污水生化处理：将步骤（B）中经厌氧好氧消化分解的污水沉降，沉降后的上清液去除有机物后达标排放，剩余污泥返回厌氧/好氧池，其中，经厌氧好氧消化分解的污水送入二沉池进行沉降，沉降后的上清液送入与二沉池连接的序批式活性污泥池去除有机物后达标排放；
（D）制革污泥预处理：将步骤（A）和（B）中经重力沉降浓缩的污泥进行板框压滤和破碎，形成块状污泥；
（E）块状污泥旋流自转干化：对步骤（D）中得到的块状污泥进行旋流自转脱水干化，以脱除污泥内水分，形成含水率不同的污泥颗粒；
（F）污泥颗粒气流加速度分选：利用含水率不同进而密度不同导致的污泥颗粒在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，对步骤（E）中得到的污泥颗粒进行分选；
（G）污泥颗粒二次旋流干化：对步骤（F）中分选后的含水率低于40重量%的污泥颗粒进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥中的水分，干化后污泥的含水率低于15重量%；
（H）干化污泥颗粒造粒气化：将步骤（G）中二次旋流干化后的污泥颗粒造粒后进行气化处理得到一氧化碳和氢气；以及
（I）脉动气体冷却与循环：将步骤（G）中二次旋流干化后排放的废气进行冷却，将携带的水聚结并回收，得到的纯净气体循环利用，
其中，所述步骤（E）、（F）和（G）均在脉动气流下进行，气流温度为40-80℃，气流为氮气流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（A）中，预处理过程包括将制革废水通过格栅过滤，除去粒径在10mm以上的杂质后，送入预沉池，实现污泥和污水的初步分离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（B）中，向步骤（A）中经曝气处理后的污水中加入絮凝剂后送入初沉池进行沉降，分离出的污泥送入重力沉降池进行重力沉降浓缩，其中，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺和聚氯化铝。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（D）中，将步骤（A）和（B）中经重力沉降浓缩的污泥送入板框压滤机进行板框压滤，实现污泥和游离态水分的分离，然后送入污泥破碎机破碎，形成块状污泥。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（E）中，干化过程在旋流场中进行，通过污泥颗粒在旋流力场中公转产生的剪切力脱除污泥颗粒表层水和颗粒间毛细水，通过污泥颗粒自转产生的离心力脱除污泥颗粒内部孔隙的水分，实现污泥脱水；
在步骤（F）中，密度不同的污泥颗粒在脉动气流场中具有不同的加速度，进而产生不同的位移和运动轨迹，由此实现高、低含水率污泥颗粒的分选，保证进行二次旋流的污泥颗粒的含水率低于20重量%；
在步骤（G）中，对步骤（F）中分选后的污泥颗粒进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥中的水分，干化后污泥的含水率在10重量%以下。
6.一种皮革厂污水、污泥清洁处理装置，该装置包括：格栅（1）和与之连接的预沉池（2），以及分别与预沉池（2）连接的曝气池（3）和重力沉降池（9），用于进行步骤（A）综合污水预处理：将制革废水过滤和预沉降，以将其中的污水和污泥初步分离，分离出的污水进行曝气处理，分离出的污泥进行重力沉降浓缩；
与曝气池（3）依次连接的初沉池一（4）和初沉池二（5），以及与初沉池二（5）连接的厌氧/好氧池（6），用于进行步骤（B）污水沉降分离：向步骤（A）中经曝气处理后的污水中加入絮凝剂后进行沉降，以将其中的污水和污泥进一步分离，分离出的污泥进行重力沉降浓缩，分离出的污水送入厌氧/好氧池消化分解；
与厌氧/好氧池（6）连接的二沉池（7），用于进行步骤（C）污水生化处理：将步骤（B）中经厌氧好氧消化分解的污水沉降，沉降后的上清液去除有机物后达标排放，剩余污泥返回厌氧/好氧池，其中，经厌氧好氧消化分解的污水送入二沉池（7）进行沉降，沉降后的上清液送入与二沉池（7）连接的序批式活性污泥池（8）去除有机物后达标排放；
与重力沉降池（9）连接的板框压滤机（10）和污泥破碎机（11），用于进行步骤（D）制革污泥预处理：将步骤（A）和（B）中经重力沉降浓缩的污泥进行板框压滤和破碎，形成块状污泥；
与污泥破碎机（11）连接的并联的旋流自转脱水器一（14）和旋流自转脱水器二（15），用于进行步骤（E）块状污泥旋流自转干化：对步骤（D）中得到的块状污泥进行旋流自转脱水干化，以脱除污泥内水分，形成含水率不同的污泥颗粒；步骤（F）污泥颗粒气流加速度分选：利用含水率不同进而密度不同导致的污泥颗粒在脉动气流场中总体脉动位移方向不同的运动学规律，对步骤（E）中得到的污泥颗粒进行分选；以及步骤（G）污泥颗粒二次旋流干化：对步骤（F）中分选后的污泥颗粒进行二次旋流干化，以进一步脱除污泥中的水分；
与旋流自转脱水器一（14）和旋流自转脱水器二（15）连接的造粒机（16）和与造粒机（16）连接的气化炉（17），用于进行步骤（H）干化污泥颗粒造粒气化：将步骤（G）中二次旋流干化后的污泥颗粒造粒后进行气化处理得到一氧化碳和氢气；以及
与旋流自转脱水器一（14）和旋流自转脱水器二（15）连接的水气分离器（18），用于进行步骤（I）脉动气体冷却与循环：将步骤（G）中二次旋流干化后排放的废气进行冷却，将携带的水聚结并回收，得到的纯净气体循环利用，
其中，该装置还包括：与旋流自转脱水器一（14）和旋流自转脱水器二（15）连接的脉动气流发生器（12）和管道加热器（13），用于产生正余弦波形的40-80℃的脉动气流。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述旋流自转脱水器包括两个旋流分离器和一个气流加速度分选器，污泥颗粒先经过一级旋流分离器干化脱水，再经过气流加速度分选器分选，分选后含水率低于15重量%的颗粒再进入二级旋流分离器干化脱水。
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