CN112194337A - 一种分段式的污泥高效干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及一种分段式的污泥高效干燥方法：对含水率较高的污泥进行预处理，使污泥的含水率下降至25％～35％，此为第一阶段；将预处理后的污泥浸渍于有机液态化学发泡剂中并分散充分，抽滤得到浸渍后的污泥，对浸渍后的污泥进行加热处理，此为第二阶段，其中，有机液态化学发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯，加热温度100～120℃，加热时间20～40分钟。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及一种分段式的污泥高效干燥方法。
背景技术
污泥的处理已经成为日益受关注的环境问题，其中，对污泥进行焚烧可以有效减少污泥体积，并且焚烧产生的热量还可以作为能源进行利用，例如将污泥用于发电燃料。
污水处理过程中所产生的污泥含水率较高，需要先对其进行干燥再作为发电燃料使用。加热烘干是干燥的常用手段，但是为了使污泥中含水率下降至一个较低的数值，往往需要较长的热烘时间、较高的热烘温度，其中一个重要原因在于：附在污泥上的水根据其所处位置的不同可分为空隙水、吸附水和毛细水，空隙水比较容易去除，而吸附水和毛细水进入到污泥基质的内部较深处，更难被排出。
高温长时间的热烘对设备及电量都是不小的消耗。后来也出现了一些比如在热烘过程中对污泥进行翻滚、振动、切割等增加污泥受热面积的措施，但这些措施对热烘效率的提高也有限，而且还增加了设备的复杂程度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种分段式的污泥高效干燥方法，对含水率较高的污泥进行预处理，使污泥的含水率下降至25％～35％，此为第一阶段；将预处理后的污泥浸渍于有机液态化学发泡剂中并分散充分，抽滤得到浸渍后的污泥，对浸渍后的污泥进行加热处理，此为第二阶段，
第一阶段的预处理更多的是除去污泥上的空隙水，预处理操作可以是低温加热，也可以是自然风干等，由于空隙水不难除去，因此对预处理阶段对工艺、设备的要求并不高；而本申请主要是为了提出一种对污泥中去除难度较大的吸附水和毛细水进行有效、快速去除的方法，其中，所用的有机液态化学发泡剂选择偶氮二甲酸二异丙酯，
浸渍时，预处理后的污泥与有机液态化学发泡剂之间的用量比为0.2～0.5g/mL，为了促进污泥于有机液态化学发泡剂中的分散程度，本方案中对浸渍体系进行搅拌，
对浸渍后的污泥进行加热处理的操作中，污泥的布料厚度为15～30mm，加热温度为100～120℃，加热时间为20～40分钟，
本方案将预处理后的污泥浸渍于偶氮二甲酸二异丙酯中，部分偶氮二甲酸二异丙酯会进入到污泥的内部孔洞中，经过第二阶段的抽滤后，偶氮二甲酸二异丙酯依然大量留在孔洞中，此时升温加热使偶氮二甲酸二异丙酯受热发生分解，偶氮二甲酸二异丙酯本身是以液态的形式进入孔洞的(液态时的分子体积可基本忽略不计)，而一分子的偶氮二甲酸二异丙酯在孔洞内受热分解生成好几个气体分子(氮气、二氧化碳等)，从而将孔洞有效胀大，使原本被吸附在该孔洞中的水分子在受热气化的状态下快速、顺利地脱离了孔洞，因此在偶氮二甲酸二异丙酯参与后，加热时间明显缩短，节省用电消耗；而偶氮二甲酸二异丙酯自身受热后也是整体分解成气体，因此也基本都从被胀开的孔洞中溢出脱离，避免残留，
另一方面，虽然浸渍时偶氮二甲酸二异丙酯的用量会相对多一些，但是经过第二阶段的抽滤后，真正与污泥滤饼一起受热而分解掉的偶氮二甲酸二异丙酯的量实际很少，被抽滤分离出去的绝大部分偶氮二甲酸二异丙酯可以被回收利用，因此成本可以得到有效控制，
本方案中最终的目标是要将污泥干燥至含水率在10％以下，因为含水率在10％以下时，即使污泥中含有活性菌，一般也不会被激活，同时污泥也不容易受到空气中细菌的入侵、繁殖，因此污泥便于保存、运输；同时含水率10％及以下的污泥热量高，更适用于发电或烧水泥等污泥回收利用领域，
而通过本方案中特别是第二阶段的措施，完全可以将经历第一阶段后含水率为25％～35％的污泥进一步除水至含水率为10％以下，因此在第一阶段时没有必要将污泥的含水率控制得太低(如接近10％)，这也有助于减少第一阶段的除水压力。
具体实施方式
本申请中各“含水率”的测试方法均为：取10cm3左右的污泥置于坩埚中(坩埚本身的重量为W)，称量污泥和坩埚的总重量为W1，再将坩埚置于120℃的烘箱中热处理24小时后，取出坩埚并放入干燥器中自然冷却至常温(25℃，下同)，称量此时的污泥和坩埚的总重量为W2，含水率＝(W1－W2)÷(W2－W)×100％。
实施例1
(1)第一阶段：对初始含水率为75％～80％的污泥粉碎后铺设为25mm厚，推入到温度为65℃的烘房(热风循环式烘房，下同)内热烘8小时后，冷却至常温，污泥的含水率降为28.7％，备用；
(2)第二阶段：常温下，取步骤(1)中得到的含水率为28.7％的污泥300重量份浸渍于1000重量份的偶氮二甲酸二异丙酯中，并以240转/分钟的转速对所得的浸渍体系搅拌45分钟后，对所得的浸渍体系进行抽滤，得到浸渍后的污泥(同时得到的滤液为952.7重量份，可回收再用)，
(3)将步骤(2)中得到的浸渍后的污泥铺设为25mm厚，送入到温度为105℃的烘房中热烘35分钟，将污泥推出烘房并自然冷却至常温，所得的污泥含水率为7.3％。
实施例2
(1)第一阶段：同实施例1步骤(1)；
(2)第二阶段：常温下，取步骤(1)中得到的污泥200重量份浸渍于800重量份的偶氮二甲酸二异丙酯中，并以300转/分钟的转速对所得的浸渍体系搅拌40分钟后，对所得的浸渍体系进行抽滤，得到浸渍后的污泥(同时得到的滤液为770.6重量份，可回收再用)，
(3)将步骤(2)中得到的浸渍后的污泥铺设为25mm厚，送入到温度为115℃的烘房中热烘32分钟，将污泥推出烘房并自然冷却至常温，所得的污泥含水率为6.9％。
实施例3
(1)第一阶段：同实施例1步骤(1)；
(2)第二阶段：常温下，取步骤(1)中得到的污泥400重量份浸渍于1200重量份的偶氮二甲酸二异丙酯中，并以200转/分钟的转速对所得的浸渍体系搅拌60分钟后，对所得的浸渍体系进行抽滤，得到浸渍后的污泥(同时得到的滤液为1126.4重量份，可回收再用)，
(3)将步骤(2)中得到的浸渍后的污泥铺设为25mm厚，送入到温度为110℃的烘房中热烘40分钟，将污泥推出烘房并自然冷却至常温，所得的污泥含水率为5.7％。
对比实施例1
预处理后的污泥未于偶氮二甲酸二异丙酯中浸渍分散，而是直接进入105℃的烘房进行热烘，其余操作均同实施例1：
将实施例1步骤(1)中得到的含水率为28.7％的污泥铺设为25mm厚，送入到温度为105℃的烘房中热烘35分钟，将污泥推出烘房并自然冷却至常温，所得的污泥含水率为22.4％；
继续送入到温度为105℃的烘房中再次热烘35分钟，推出烘房后自然冷却至常温，污泥含水率降为17.6％；
继续送入到温度为105℃的烘房中第三次热烘35分钟，推出烘房后自然冷却至常温，污泥含水率降为12.7％。
可见，在偶氮二甲酸二异丙酯未介入的情况下，同样的热烘条件使污泥的含水率下降得十分有限，即便成倍增加热烘时间后，除水效果依然远不如实施例1理想。
对比实施例2
采用“正丙醇”替代“偶氮二甲酸二异丙酯”对预处理后的污泥浸渍，其余操作均同实施例1：
取实施例1步骤(1)中得到的含水率为28.7％的污泥300重量份浸渍于1000重量份的正丙醇中，并以240转/分钟的转速对所得的浸渍体系搅拌45分钟后，对所得的浸渍体系进行抽滤，得到浸渍后的污泥；将浸渍后的污泥铺设为25mm厚，送入到温度为105℃的烘房中热烘35分钟，将污泥推出烘房并自然冷却至常温，所得的污泥含水率为27.9％。
对此，申请人认为原因在于：浸渍时，虽然正丙醇同偶氮二甲酸二异丙酯一样，会部分进入到污泥的内部孔洞中，但是在后续的热烘过程中，一分子的正丙醇只能气化得到一分子的气体，而不会像化学发泡剂偶氮二甲酸二异丙酯那样分解成多个气体分子，因此气化时无法有效地将孔洞胀大，这是热烘时未能产生类似于实施例1中的效果的主要原因；
相反，由于此时孔洞无法被有效胀大，导致浸渍时进入到孔洞中的正丙醇分子受热后也不易溢出孔洞，这部分正丙醇的存在，也体现在了含水率的测试数据上，所以最终的含水率测试数据相比于对比实施例1(首次105℃热烘后的含水率数据“22.4％”)反而上升了。
Claims (5)
1.一种分段式的污泥高效干燥方法，其特征在于：所述的方法为，对含水率较高的污泥进行预处理，将预处理后的污泥浸渍于有机液态化学发泡剂中并分散充分，抽滤得到浸渍后的污泥，对浸渍后的污泥进行加热处理。
2.如权利要求1所述的分段式的污泥高效干燥方法，其特征在于：所述的有机液态化学发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯。
3.如权利要求2所述的分段式的污泥高效干燥方法，其特征在于：浸渍时，预处理后的污泥与偶氮二甲酸二异丙酯之间的用量比为0.2～0.5g/mL。
4.如权利要求1所述的分段式的污泥高效干燥方法，其特征在于：所述的加热处理的操作中，所述污泥的布料厚度为15～30mm，加热温度为100～120℃，加热时间为20～40分钟。
5.如权利要求1所述的分段式的污泥高效干燥方法，其特征在于：所述的预处理为，将污泥的含水率下降至25％～35％。
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