CN112142152B - 一种沼液固液分离处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种沼液固液分离处理方法，采用调理剂使沼液中部分极性不溶性物质由固液相转移至有机相，进而降低沼液原有胶体体系的稳定性，提高污泥的固液分离性能。进一步，对所述调理剂进行有效回收及循环利用。包括如下步骤：将沼液与调理剂混合，搅拌萃取反应；通过机械离心进行沼液固液分离；实现离心后上清液、沼渣中调理剂的有效回收，进而在提高沼渣含固率、降低出水SS的同时完成调理剂的循环利用。最终可实现出水SS低于600mg/L，溶剂回收率大于90％，泥饼含水率低于60％。本方法降低了传统沼液固液分离工艺对混凝/絮凝调理药剂的消耗，也降低了沼渣焚烧处理过程中的能量消耗，具有重要的社会环境效益与广阔的市场应用前景。

Description

一种沼液固液分离处理方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及调理剂循环利用的沼液高效固液分离处理技术方法。
背景技术
沼液是有机餐厨垃圾发酵处理的必然产物，其携带有大量病原菌、重金属及毒害性有机污染物，如不妥善处置，将会造成严重的环境污染的风险。随着国家垃圾分类政策的大力推进，湿垃圾被单独收集，由于其易腐败、高含水的特点，已经不可能再像从前一样同其他垃圾一同被送到填埋场简单填埋，或者送进垃圾焚烧厂焚烧。因此，大量产生的湿垃圾对我国环境污染防治及社会资源的可持续利用构成了严峻挑战，发酵技术因此被广泛地运用于易腐败物质降解，高含水物质减容等领域，与此同时，高浓度有机物还能被降解成清洁的沼气资源，但随发酵产生沼液悬浮固体含量过高，会加大后续沼液的生物段处理负荷，如MBR膜池的膜堵塞、出水SS过高、二沉池负荷高等。由于技术、资金等因素的限制，我国有机餐厨垃圾沼液高效固液分离仍然是水污染控制领域的薄弱环节，大量投加的不可回收的混/絮凝剂成为了污水厂调理沼液的主要方法，由此造成的二次污染不仅严重威胁了沼液处理厂附近的环境质量，而且还与当今社会生态文明发展理念相悖，因此，安全、高效、节能、低成本的沼液高效固液分离处理技术仍然是环境质量提升的必然要求，成为水污染控制技术主流的发展趋势。
有机餐厨垃圾沼液组成的成分极度复杂，有机质含量通常占总固体含量的80-95wt.％，且有机组分具有高度的亲水性和持水性，使得沼液呈胶体状的絮体结构，固液分离性能极差，因此，如何高效、低耗地提高沼液固液分离效率是提高我国沼液固液分离处理处置技术水平的关键环节。
目前，以聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚丙烯酰胺(PAM)为代表的混凝剂、絮凝剂仍是广泛使用的沼液混/絮凝调理剂，其通过电性中和与吸附架桥作用改变沼液固体颗粒的表面电性与聚集状态，使得沼液中稳定存在的胶体体系失稳，失稳胶体颗粒聚集，进一步形成大絮体聚沉，但采用上述传统调理剂后，再进行机械离心，出水SS仅能降低至6000～8000mg/L。再者，焚烧因其减量化、稳定化、能源化效益显著而逐渐已成为我国固废终处置的发展方向，但聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)的投加向污泥中引入大量氯离子，加剧了沼渣焚烧工艺中的二噁英生成风险，Fe3+的引入则会造成沼液处理设备的腐蚀，上述缺陷严重限制了传统混/絮凝调理剂在沼液固液分离+焚烧工艺中的可持续推广应用。另外，对于沼液固液分离工艺而言，生石灰作为混凝调理药剂而得以广泛使用，但投加量通常达污泥湿重的10-15wt.％，投加量高、增容比大、调节沼液pH值至碱性等均成为了传统混凝调理剂制约沼液后续资源化利用与处理效率的主要因素。因此，在兼顾沼液高效固液分离的前提下，若能实现沼液高效固液分离调理剂的循环回收利用，对于提高沼液处理处置技术水平具有重要意义，同时也具有广阔的市场应用前景与良好的社会环境效益。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，目的是提供一种新型调理剂可循环有机餐厨垃圾沼液高效固液分离处理方法，该处理方法具有不消耗固液分离调理剂、低能耗沼液高效固液分离、工艺流程简单易行等特点。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种沼液固液分离处理方法，采用调理剂使沼液中部分极性不溶性物质由固液相转移至有机相，进而降低沼液原有胶体体系的稳定性，提高污泥的固液分离性能。
进一步，对所述调理剂进行有效回收及循环利用。
所述的沼液固液分离处理方法，包括如下步骤：
(1)将沼液与调理剂混合，搅拌萃取反应，使沼液中部分极性不溶性物质由固液相转移至有机相；
(2)通过机械离心进行沼液固液分离；
(3)实现离心后上清液、沼渣中调理剂的有效回收，进而在提高沼渣含固率、降低出水SS的同时完成调理剂的循环利用。
优选地，所述沼液为有机餐厨垃圾发酵产生的沼液。
优选地，所述沼液的含水率为95-97.5％。
优选地，所述调理剂为极性低沸点有机溶剂，更优选地，为乙腈、丙酮。
优选地，所述调理剂与污泥的混合质量比为0.1～0.5:1。
优选地，步骤(1)中，萃取搅拌时长5～30min。
优选地，步骤(2)中，机械离心的转速为为1500～4500rpm，离心时间1～15min。
优选地，步骤(3)中，从离心后上清液中减压蒸馏回收溶剂，操作温度40～80℃，真空度为0.05～0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度8～18℃。
优选地，步骤(3)中，从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收溶剂，操作温度40～80℃，真空度为0.05～0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度10～20℃。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明的处理方法简单易行，且无需消耗沼液混/絮凝调理剂、无需沼液预处理工艺过程，可以克服传统沼液固液分离-焚烧工艺药剂投加量大、沼液增容比高、固液分离效率低、干化能耗高等缺点，不仅减少大量沼液混/絮凝调理剂投加可能产生的二次环境污染风险，而且还可以高效降低沼渣含水率、大幅降低出水SS；最终可实现溶剂回收率大于90％，泥饼含水率低于30％，出水SS低于600mg/L。另外，本发明的沼液高效固液分离处理过程完成后，蒸馏回收的溶剂可重复利用，均降低了固液分离物耗和工艺运行成本，因此，本发明的处理方法具有较高的社会环境效益、经济效益和广阔的市场应用前景。
附图说明
图1是本发明一种实施例所提供新型调理剂可循环有机餐厨垃圾沼液高效固液分离处理技术的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种新型调理剂可循环有机餐厨垃圾沼液高效固液分离处理技术方法，通过将沼液与极性低沸点有机溶剂例如乙腈、丙酮混合，搅拌萃取反应一定时长，使沼液中部分极性不溶物质由固液相界面转移至有机相，进而降低沼液胶体体系稳定性、提高沼液的固液分离性能；然后，通过机械离心方式进行沼液固液分离，分别利用减压蒸馏和减压蒸发实现离心后上清液、沼渣中溶剂的有效回收，从而在显著提高沼渣含固率、降低出水SS的同时完成溶剂型污沼液高效固液分离调理剂的循环利用。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1——上海市某餐厨垃圾处理厂沼液的高效固液分离处理
(1)将初始含水率97.5％的沼液与乙腈混合，混合质量比为1:1，萃取搅拌5min；
(2)采用机械离心方式进行固液分离，离心转速为4500rpm，离心时长1min；
(3)从离心后上清液中减压蒸馏回收溶剂，操作温度80℃，真空度为0.05MPa，溶剂蒸气冷凝温度8℃；从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收溶剂，操作温度80℃，真空度为0.05MPa，溶剂蒸气冷凝温度8℃。
(4)最终沼渣中溶剂回收率为87.5％、上清液中溶剂回收率为92.2％，回收溶剂后沼渣最终含水率为32％，出水SS为200mg/L。
实施例2——上海市某餐厨垃圾处理厂沼液的高效固液分离处理
(1)将初始含水率97.5％的沼液与乙腈混合，混合质量比为0.5:1，萃取搅拌15min；
(2)采用机械离心方式进行固液分离，离心转速为2500rpm，离心时长10min；
(3)从离心后上清液中减压蒸馏回收溶剂，操作温度70℃，真空度为0.07MPa，溶剂蒸气冷凝温度14℃；从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收溶剂，操作温度70℃，真空度为0.07MPa，溶剂蒸气冷凝温度14℃。
(4)最终沼渣中溶剂回收率为91.3％、上清液中溶剂回收率为97.1％，回收溶剂后沼渣最终含水率为46％，出水SS为400mg/L。
实施例3——上海市某餐厨垃圾处理厂沼液的高效固液分离处理
(1)将初始含水率95％的沼液与乙腈混合，混合质量比为0.1:1，萃取搅拌30min；
(2)采用机械离心方式进行固液分离，离心转速为1500rpm，离心时长15min；
(3)从离心后上清液中减压蒸馏回收溶剂，操作温度80℃，真空度为0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度18℃；从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收溶剂，操作温度80℃，真空度为0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度18℃。
(4)最终沼渣中溶剂回收率为89.2％、上清液中溶剂回收率为101.1％(这是因为回收过程中也有水分的蒸发，导致回收溶剂的总质量高于加入溶剂的质量)，回收溶剂后沼渣最终含水率为45.7％，出水SS为500mg/L。
实施例4——上海市某餐厨垃圾处理厂沼液的高效固液分离处理
(1)将初始含水率95％的沼液与丙酮混合，混合质量比为1:1，萃取搅拌5min；
(2)采用机械离心方式进行固液分离，离心转速为4500rpm，离心时长1min；；
(3)从离心后上清液中减压蒸馏回收溶剂，操作温度60℃，真空度为0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度10℃；从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收溶剂，操作温度60℃，真空度为0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度10℃。
(4)最终沼渣中溶剂回收率为98.5％、上清液中溶剂回收率为92.4％，回收溶剂后沼渣最终含水率为55.5％，出水SS为400mg/L。
实施例5——上海市某餐厨垃圾处理厂沼液的高效固液分离处理
(1)将初始含水率97.5％的沼液与丙酮混合，混合质量比为0.5:1，萃取搅拌15min；
(2)采用机械离心方式进行固液分离，离心转速为2500rpm，离心时长8min；
(3)从离心后上清液中减压蒸馏回收溶剂，操作温度40℃，真空度为0.05MPa，溶剂蒸气冷凝温度8℃；从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收溶剂，操作温度40℃，真空度为0.05MPa，溶剂蒸气冷凝温度8℃。
(4)最终沼渣中溶剂回收率为95.4％、上清液中溶剂回收率为96.7％，回收溶剂后沼渣最终含水率为56.1％，出水SS为470mg/L。
实施例6——上海市某餐厨垃圾处理厂沼液的高效固液分离处理
(1)将初始含水率95％的沼液与丙酮混合，混合质量比为0.2:1，萃取搅拌30min；
(2)采用机械离心方式进行固液分离，离心转速为1500rpm，离心时长15min；
(3)从离心后上清液中减压蒸馏回收溶剂，操作温度50℃，真空度为0.07MPa，溶剂蒸气冷凝温度17℃；从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收溶剂，操作温度50℃，真空度为0.07MPa，溶剂蒸气冷凝温度17℃。
(4)最终沼渣中溶剂回收率为96.2％、上清液中溶剂回收率为94.7％，回收溶剂后沼渣最终含水率为54.6％，出水SS为570mg/L。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的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原理，不脱离本发明的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 (7)

1.一种沼液固液分离处理方法，其特征在于：采用调理剂使沼液中部分极性不溶性物质由固液相转移至有机相，进而降低沼液原有胶体体系的稳定性，提高污泥的固液分离性能；
所述调理剂为极性低沸点有机溶剂；
所述极性低沸点有机溶剂为乙腈；
所述沼液为有机餐厨垃圾发酵产生的沼液；
所述的沼液固液分离处理方法包括如下步骤：
(1)将沼液与调理剂混合，搅拌萃取反应，使沼液中部分极性不溶性物质由固液相转移至有机相；
(2)通过机械离心进行沼液固液分离；
(3)实现离心后上清液、沼渣中调理剂的有效回收，进而在提高沼渣含固率、降低出水SS的同时完成调理剂的循环利用；
步骤(3)中，从离心后上清液中减压蒸馏回收调理剂，操作温度40～80℃，真空度为0.05～0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度8～18℃。
2.根据权利要求1所述的沼液固液分离处理方法，其特征在于：对所述调理剂进行有效回收及循环利用。
3.根据权利要求1所述的沼液固液分离处理方法，其特征在于：所述沼液的含水率为95-97.5％。
4.根据权利要求1所述的沼液固液分离处理方法，其特征在于：所述调理剂与沼液的混合质量比为1:(0.1～1)。
5.根据权利要求3所述的沼液固液分离处理方法，其特征在于：步骤(1)中，萃取搅拌时长5～30min。
6.根据权利要求1所述的沼液固液分离处理方法，其特征在于：步骤(2)中，机械离心的转速为1500～4500rpm，离心时间1～15min。
7.根据权利要求1所述的沼液固液分离处理方法，其特征在于：步骤(3)中，从固液分离所得沼渣中减压蒸发回收调理剂，操作温度40～80℃，真空度为0.05～0.08MPa，溶剂蒸气冷凝温度8～18℃。
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