CN113003913A - 一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法及设备，向待脱水的浓缩市政污泥中掺入絮凝剂，混匀后泵入压滤机进行初步脱水，得到脱水污泥和污泥水一；将脱水污泥进行选择性氧化处理，使得氧化处理后的污泥的流动值满足泵送要求后进行压榨过滤，得到干泥饼和污泥水二。优点：无需对污水厂进行较大的改动，将带式压滤机和板框压滤机组合在一个工艺中，两者的优点均可发挥，功效匹配；浓缩污泥经带式压滤脱水属于连续性运行，体量大幅减少，减量化效率极高，可为后续板框压滤脱水减轻负荷；选择性氧化降解可以促进结合水转化为自由水，流动性增加，无需加水即可满足泵送进入板框机滤室的要求，进样的时间短，布泥均匀。

Description

一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法及设备，属于污泥减量化处理技术领域。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，城市污水的排放量持续增加，水处理设施建设力度加大，导致水处理过程中的必然产物——剩余污泥的产生量不断增加。据《住房城乡建设部关于2016年第一季度全国城镇污水处理设施建设和运行情况的通报》数据显示，截至2016年3月底，全国城镇累计建成污水处理厂3910座，污水处理能力达1.67亿m3/d。截止2017年6月底全国城镇累计建成运行污水处理厂4063 座，污水处理能力达1.78 亿m³/日。其中，全国设市城市建成运行污水处理厂共计2327 座，形成污水处理能力1.48 亿m³/日；全国已有1470 个县城（占县城总数的94.2%）建有污水处理厂，累计建成污水处理厂1736座，形成污水处理能力0.31 亿m³/日。到2020年底，我国将实现城镇污水处理设施全覆盖，城市污水处理率达到95%。水处理量的提高必然带来污泥量增大，污水处理本质上是污染物质在水中降解转化后迁移至污泥中的过程，且行业内仍存留“重水轻泥”思想。到2020年底，地级及以上城市污泥无害化处置率达到90%，其他城市达到75%；县城力争达到60%；重点镇提高5个百分点，初步实现建制镇污泥统筹集中处理处置。污。根据国家统计局公布的《2015年国民经济和社会发展统计公报》显示，预计2020年，我国的市政污泥产量将达到6000-9000万吨，因此污水厂剩余污泥的减量化就成为一个焦点。

剩余污泥的减量化的核心就是“脱水”，剩余污泥产生后含水率高达96-98%，为类似绒毛分支与絮网状结构，含有大量亲水性有机质，极难脱水。目前，较成熟的污泥脱水技术主要是将剩余污泥经铁盐、铝盐、PAM等絮凝剂或经电解质调理后进入板框压滤机、离心脱水机或带式压滤机等设备进行脱水，含水率降至80-85%，几乎无法达到60%以下；此外，还有热调理、冻融循环和超声调理等方式，但由于剩余污泥的主要成分仍为水且要求迅速完成脱水，使得这些调理手段难以推广。近年来，逐渐出现了在剩余污泥中添加铁离子和石灰或粉煤灰等脱水方法，并经过大型高压板框压滤可将污泥含水率降至60%以下，但缺点是处理量大且脱水后污泥量增大明显，始终无法摆脱通过加入干物质来调整含水率的嫌疑，并没有实现真正意义上的深度脱水，只有能够达到降低含水率和减容的双重效果才可以称为深度脱水。甚至出现针对含水率为80-85%的脱水污泥重新加入大量水稀释至95%左右，再加大量的絮凝剂和石灰、粉煤灰等材料泵入板框压滤机进行高压压滤。

市政污水厂内产生剩余污泥，一般会经过简单浓缩，含水率达到95%左右，其后进入机械脱水操作。从含水率从95%降至60%以下，分别经历了两个完全不同的阶段：1.“过滤阶段”，含水率由95%降至80-85%，其本质是“水中取泥”，主要脱除对象是自由水，脱水压力小、时间短、速度快；2.“压榨阶段”，含水率由80-85%降至60%以下，其本质是“泥中取水”，主要脱出对象是结合水，脱水压力大、时间长、速度慢。而目前的脱水工艺基本是带式压滤机（离心脱水机）或板框压滤机的单独使用，带式压滤机只能将含水率降至80-85%，而板框压滤机处理量小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法及设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，包括：

向待脱水的浓缩市政污泥中掺入絮凝剂，混匀后初步脱水，得到脱水污泥和污泥水一；

将脱水污泥进行选择性氧化处理，使得氧化处理后的污泥的流动值满足泵送要求后进行压榨过滤，得到干泥饼和污泥水二。

进一步的，所述脱水污泥的含水率处于80-85%之间；所述干泥饼的含水率处于45-55 %呈硬土状。

进一步的，满足泵送要求的污泥的流动值为4.5-6.0cm。

进一步的，氧化处理后的污泥的泵送的压力为0.4-0.8 MPa，泵送时间20-40 min，泵送管道内径大于74 mm；所述压榨过滤的压榨压力为1.0-1.8 MPa，持续时间为20-40min。

进一步的，所述方法还包括：

将所述污泥水一和污泥水二混合后集中返回污水处理系统处理至达标排放。

一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的设备，包括：依次连接的初步脱水模块、氧化处理模块、泵送模块和压榨模块；

所述初步脱水模块，用于向待脱水的浓缩污泥中掺入絮凝剂，混匀后泵入压滤机进行初步脱水，得到脱水污泥和污泥水一；

所述氧化处理模块，用于将脱水污泥进行选择性氧化处理，使得氧化处理后的污泥的流动值满足泵送要求；

所述泵送模块，用于将氧化处理后的污泥泵送至压榨模块；

所述压榨模块，用于对泵送模块泵送的污泥进行压榨过滤，得到干泥饼和污泥水二。

进一步的，所述初步脱水模块包括：絮凝剂加药装置和带式压滤机，或絮凝剂加药装置和离心脱水机；

所述絮凝剂加药装置，用于向待脱水的浓缩污泥中按比例掺入絮凝剂，混合后泵入带式压滤机或者离心脱水机进行初步脱水，得到含水率为80-85%之间的脱水污泥和污泥水一。

进一步的，所述氧化处理模块包括：螺杆输泥器、选择性氧化剂加压装置、双轴搅拌器和浆式混匀罐；

所述螺杆输泥器和选择性氧化剂加压装，分别用于将初步脱水模块得到的脱水污泥和选择性氧化剂输送到双轴搅拌器进行混合，双轴搅拌器边搅拌边往前推送，直至污泥进入浆式混匀罐中，浆式混匀罐底部设置出泥口，出泥口用于输出污泥流动值为4.5-6.0cm的污泥。

进一步的，所述泵送模块采用高压隔膜泵或高压柱塞泵或高压螺杆泵将氧化处理模块处理后的污泥输送至压榨模块；

所述泵送模块的泵送压力为0.4-0.8 MPa，泵送时间20-40 min，泵送管道内径大于74 mm。

进一步的，所述压榨模块包括：压榨泵、板框压榨机；

所述板框压榨机，用于将泵送模块输入的污泥输入到板框压榨机的滤室中，并通过压榨泵进一步深度脱水，得到含水率为45-55 %呈硬土状的干泥饼和污泥水二。

本发明所达到的有益效果：

1）无需对污水厂进行较大的改动，将带式压滤机和板框压滤机组合在一个工艺中，两者的优点均可发挥，功效匹配；

2）浓缩污泥经带式压滤脱水属于连续性运行，体量大幅减少，减量化效率极高，可为后续板框压滤脱水减轻负荷；

3）选择性氧化降解可以促进结合水转化为自由水，流动性增加，无需加水即可满足泵送进入板框机滤室的要求，进样的时间短，布泥均匀；

4）选择性氧化降解可以促进结合水转化为自由水，在相对较低压力下（1.0-1.8MPa）即可在板框压滤机中促进更多的水分快速排出，含水率降至45-55%,减量化达到80-90%；

5）选择性氧化剂的添加量少，废水产生量少，水处理负荷低。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图；

图2是本发明的设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，包括：

步骤一、通过污泥泵抽取市政污水厂产生的浓缩污泥，通过加药装置按比例掺入絮凝剂，混匀后泵入带式压滤机进行快速地初步脱水，大幅降低体积，并得到脱水污泥和污泥水一；

步骤二、将步骤一得到的脱水污泥用螺旋输泥器进行输送，经选择性氧化预处理后，水分得以转化且流动度满足泵送要求后进入板框压滤机的滤室中，最终在压榨压力下进一步深度脱水得到干泥饼和污泥水二。

所述脱水污泥的含水率处于80-85%之间；所述干泥饼的含水率处于45-55 %呈硬土状。

所述水分得以转化为结合水转化成自由水，转化率处于20-40%。

所述流动值是按日本建设省JHS A 313-1992《引气砂浆和引气灰浆的试验方法》进行测定，脱水污泥在不加水的情况下，流动值由4.0 cm提高至4.5-6.0 cm。

所述泵送的压力为0.4-0.8 MPa，泵送时间20-40 min，泵送管道内径大于74 mm；所述压榨过滤的压榨压力为1.0-1.8 MPa，持续时间为20-40 min。

所述污泥水一和污泥水二混合后集中返回污水处理系统处理至达标排放。

如图2所示，相应的本发明还提供一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的设备，包括：依次连接的初步脱水模块、氧化处理模块、泵送模块和压榨模块；

所述初步脱水模块（模块1），用于向待脱水的浓缩污泥中掺入絮凝剂，混匀后泵入压滤机进行初步脱水，得到脱水污泥和污泥水一；

所述氧化处理模块（模块2），用于将脱水污泥进行选择性氧化处理，使得氧化处理后的污泥的流动值满足泵送要求；

所述泵送模块（模块3），用于将氧化处理后的污泥泵送至压榨模块；

所述压榨模块（模块4），用于进行压榨过滤，得到干泥饼和污泥水二。

所述初步脱水模块包括：絮凝剂加药装置和带式压滤机，或絮凝剂加药装置和离心脱水机；

所述絮凝剂加药装置，用于向待脱水的浓缩污泥中按比例掺入絮凝剂，混合后泵入带式压滤机或者离心脱水机进行快速地初步脱水，得到含水率为80-85%之间的脱水污泥和污泥水一。

所述氧化处理模块包括：螺杆输泥器、选择性氧化剂加压装置、双轴搅拌器和浆式混匀罐；

所述螺杆输泥器和选择性氧化剂加压装，分别用于将初步脱水模块得到的脱水污泥和选择性氧化剂输送到双轴搅拌器进行混合，双轴搅拌器边搅拌边往前推送，直至污泥进入浆式混匀罐中，浆式混匀罐底部设置出泥口，出泥口用于输出污泥流动值为4.5-6.0cm的污泥。

所述泵送模块采用高压隔膜泵或高压柱塞泵或高压螺杆泵将氧化处理模块处理后的污泥输送至压榨模块；

所述泵送模块的泵送压力为0.4-0.8 MPa，泵送时间20-40 min，泵送管道内径大于74 mm。

所述压榨模块包括：压榨泵、板框压榨机；

所述板框压榨机，用于将泵送模块输入的污泥输入到板框压榨机的滤室中，并通过压榨泵进一步深度脱水，得到含水率为45-55 %呈硬土状的干泥饼和污泥水二。

实施例一

一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，由以下步骤组成：

步骤一：某小型乡镇污水厂污水处理量0.4万m³/日，浓缩污泥排放量20 t/d，含水率为94-96%。利用污泥泵抽取剩余污泥，同时加入2 ‰的PAM，混匀后输入带式压滤机进行初步脱水得到脱水污泥，处理速率为4 t/h，排放脱水污的泥量为0.9-1.1 t/h，含水率为82-84%，污泥水1排放3 t/h。

步骤二：利用螺旋传送器将脱水污泥输送进入双轴搅拌器，搅拌速率为0.1 t/min，同时往双轴搅拌器掺入选择性氧化剂。选择性氧化剂掺加方式：先通过螺旋传输器掺入6 kg/min的催化剂（浓度27.5%），后通过喷淋方式注入4.4 L/min的选择性氧化剂，边混匀促进氧化反应边往前推送，直至进入浆式混匀罐中继续搅拌混匀，搅拌速率为20 r/min，停留时间18 min，搅拌罐容积为2m³，底部设置出口管，管内径74 mm。。

步骤三：采用气动隔膜泵连接出口管吸取经反应完全后的脱水污泥，泵入板框压滤机滤室，泵送时间为20-30 min，泵送压力0.4 MPa。

步骤四：泵送完成后，开启板框机的压榨程序。板框总容积为0.9 m³，滤布总面积60 m²，压榨压力1.0 MPa，持续时间30 min，压榨完成后的干泥饼含水率降至55-58%，排放量为2.2 t/d，污泥水2排放为量为0.48-0.5 t/批。

步骤五：步骤二和步骤六所产生的污泥水1和污泥水2总排放量为17.5 t/d，统一收集排放进入污水厂的进水口处理达标后排放。

实施例二

一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，由以下步骤组成：

步骤一：某大型城市污水厂污水处理量10万m³/d，浓缩污泥产生量500 t/d，含水率为95.8%。利用污泥泵抽取剩余污泥，同时加入3.0 ‰的PAM发生絮凝反应后泵入带式压滤机进行初步脱水得到脱水污泥，含水率降为为81%，处理速率为50 t/h，排放脱水污泥量为12.8 t/h，，污泥水1排放37.2t/h。

步骤二：利用螺旋传送器将脱水污泥平行输送进入两台双轴搅拌器，合计搅拌速率为2 t/min，同时再往两台双轴搅拌器中掺入选择性氧化剂。掺加方式：先通过螺旋传输器掺入70 kg/min的催化剂，后通过喷淋方式注入52 L/min的选择性氧化剂（浓度28%），边混匀促进氧化反应边往前推送，进入两个并列的浆式混匀罐中继续搅拌混匀促进反应，搅拌速率为20 r/min，停留时间20 min，每个搅拌罐容积为25 m³，底部设置出口管，管内径250 mm。

步骤三：分别采用两台柱塞泵连接两个浆式混匀罐的出口管，吸取经反应完全后的脱水污泥，并泵入两台并列板框机滤室，泵送时间为20-30 min，泵送压力0.6 MPa。

步骤六：泵送完成后，开启板框机的压榨程序，板框总容积为20 m³，滤布总面积600m²，压榨压力1.8 MPa，持续时间30min，压榨完成后干泥饼含水率降至48-53%，排放污泥水2为15.5 t/批，干泥饼排放量为45 t/d。

步骤七：步骤二和步骤六所产生的污泥水1和污泥水2总排放量为460 t/d，统一收集排放进入污水厂的进水口处理达标后排放。

本发明本发明尊重浓缩污泥至干泥饼的脱水规律（含水率从95%降至45-55%），将带式压滤机与板框压滤机串联运行，先将剩余污泥絮凝后通过带式压滤机迅速将大量自由水脱除得到脱水污泥，污泥体量减少至1/4以下。再通过选择性氧化剂预处理后结合水转化为自由水，同时流动性得以改善，泵入板框机中可以在较时间内将含水率降至45-55%，既对我国每年产生的近2.4亿吨含污水厂污泥的高效率深度脱水具有重要的价值，又促进泥饼的后续处理处置。

1）无需对污水厂进行较大的改动，将带式压滤机和板框压滤机组合在一个工艺中，两者的优点均可发挥，功效匹配；

2）浓缩污泥经带式压滤脱水属于连续性运行，体量大幅减少，减量化效率极高，可为后续板框压滤脱水减轻负荷；

3）选择性氧化降解可以促进结合水转化为自由水，流动性增加，无需加水即可满足泵送进入板框机滤室的要求，进样的时间短，布泥均匀；

4）选择性氧化降解可以促进结合水转化为自由水，在相对较低压力下（1.0-1.8MPa）即可在板框压滤机中促进更多的水分快速排出，含水率降至45-55%,减量化达到80-90%；

5）选择性氧化剂的添加量少，废水产生量少，水处理负荷低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，包括：

向待脱水的浓缩市政污泥中掺入絮凝剂，混匀后初步脱水，得到脱水污泥和污泥水一；

将脱水污泥进行选择性氧化处理，使得氧化处理后的污泥的流动值满足泵送要求后进行压榨过滤，得到干泥饼和污泥水二。

2. 根据权利要求1所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，所述脱水污泥的含水率处于80-85%之间；所述干泥饼的含水率处于45-55 %呈硬土状。

3.根据权利要求1所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，满足泵送要求的污泥的流动值为4.5-6.0cm。

4. 根据权利要求1所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，氧化处理后的污泥的泵送的压力为0.4-0.8 MPa，泵送时间20-40 min，泵送管道内径大于74 mm；所述压榨过滤的压榨压力为1.0-1.8 MPa，持续时间为20-40 min。

5.根据权利要求1所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述污泥水一和污泥水二混合后集中返回污水处理系统处理至达标排放。

6.一种针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的设备，其特征在于，包括：依次连接的初步脱水模块、氧化处理模块、泵送模块和压榨模块；

所述初步脱水模块，用于向待脱水的浓缩污泥中掺入絮凝剂，混匀后泵入压滤机进行初步脱水，得到脱水污泥和污泥水一；

所述氧化处理模块，用于将脱水污泥进行选择性氧化处理，使得氧化处理后的污泥的流动值满足泵送要求；

所述泵送模块，用于将氧化处理后的污泥泵送至压榨模块；

所述压榨模块，用于对泵送模块泵送的污泥进行压榨过滤，得到干泥饼和污泥水二。

7.根据权利要求6所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，所述初步脱水模块包括：絮凝剂加药装置和带式压滤机，或絮凝剂加药装置和离心脱水机；

所述絮凝剂加药装置，用于向待脱水的浓缩污泥中按比例掺入絮凝剂，混合后泵入带式压滤机或者离心脱水机进行初步脱水，得到含水率为80-85%之间的脱水污泥和污泥水一。

8.根据权利要求6所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，所述氧化处理模块包括：螺杆输泥器、选择性氧化剂加压装置、双轴搅拌器和浆式混匀罐；

所述螺杆输泥器和选择性氧化剂加压装，分别用于将初步脱水模块得到的脱水污泥和选择性氧化剂输送到双轴搅拌器进行混合，双轴搅拌器边搅拌边往前推送，直至污泥进入浆式混匀罐中，浆式混匀罐底部设置出泥口，出泥口用于输出污泥流动值为4.5-6.0cm的污泥。

9.根据权利要求6所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，所述泵送模块采用高压隔膜泵或高压柱塞泵或高压螺杆泵将氧化处理模块处理后的污泥输送至压榨模块；

所述泵送模块的泵送压力为0.4-0.8 MPa，泵送时间20-40 min，泵送管道内径大于74mm。

10.根据权利要求6所述的针对市政污泥进行二段一体化深度脱水的方法，其特征在于，所述压榨模块包括：压榨泵、板框压榨机；

所述板框压榨机，用于将泵送模块输入的污泥输入到板框压榨机的滤室中，并通过压榨泵进一步深度脱水，得到含水率为45-55 %呈硬土状的干泥饼和污泥水二。

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