CN113045161A - 一种污泥的深度脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥的深度脱水方法，包括以下步骤：(1)破壁反应：选取污泥置于破壁反应单元中，在破壁反应单元中加入强氧化剂和三聚磷酸钠在搅拌条件下进行氧化、水解、螯合、乳化、分散等破壁反应；(2)混凝反应：将步骤(1)破壁反应后的污泥进入混凝反应单元中，投加混凝剂进行搅拌反应，然后进入储泥单元；(3)脱水：将储泥单元中的污泥，进行机械脱水，然后放料即可。该方法可使污泥内部的结合水变成自由水，使污泥中的水分更容易通过机械脱除，成本低，脱水率高。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥的深度脱水方法。
背景技术
我国目前污水处理总量大约2亿吨/天，产生湿污泥量约为20万吨/天(含水率80％的湿污泥)，产量惊人。其中得到妥善处理处置的部分比例很低，现状非常不乐观，据相关数据显示，我国每年产生的大量污泥中，约3000万吨污泥没有得到妥善安置。
国家环保总局提高了要求。执行标准为《环境保护部办公厅文件环办[2010]157号》，文件中要求：加强污泥环境风险防范。鼓励在安全、环保和经济的前提下，回收和利用污泥中的能源和资源。污泥产生、运输、贮存、处理处置的全过程应当遵守国家和地方相关污染控制标准及技术规范。污水处理厂以贮存(即不处理处置)为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至含水率50％以下。
目前我国污泥处置方式五花八门。根据2010年2月环保部公布的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》，污泥的处理主要指污泥的浓缩和脱水等预处理方式，污泥的处置主要指污泥的土地利用和焚烧等方式。该指南基本包括了我国现有的所有污泥处理处置方式，但在当今环境条件下，实际执行过程中仍面临相当大的问题。主要是处理处置成本高，技术落后，不能深度脱水，破坏土地和水源，危害环境。
在发布的《中国污泥处理处置市场分析报告》中，给出的市政污泥处理处置全成本区间在150～500元/吨，平均成本在300元/吨，折合到污水处理费中约合0.3元/吨(按每万吨水产生10吨含水率80％的污泥)，实际目前市场上的污泥处理处置成本在300～600之间，政府处理处置污泥成本的心理价位在100～200之间；石化油泥处理处置费用更是高达数千元/吨。高成本、低脱水率已经严重制约着污泥资源化利用，大量污泥的不当处理处置，已经对生态环境会造成严重的威胁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥的深度脱水处理方法，该方法可使污泥内部的结合水变成自由水，使污泥中的水分更容易通过机械脱除，成本低，脱水率高。
本发明的上述目的可以通过如下技术方案来实现：一种污泥的深度脱水方法，包括以下步骤：
(1)破壁反应：选取污泥置于破壁反应单元中，在破壁反应单元中加入强氧化剂和三聚磷酸钠在搅拌条件下进行破壁反应；
(2)混凝反应：将步骤(1)破壁反应后的污泥进入混凝反应单元中，投加混凝剂进行搅拌反应，然后进入储泥单元；
(3)脱水：将储泥单元中的污泥，进行机械脱水，然后放料即可。
本发明方法是以破解污泥内部结合水为研究方向，在常温状态下，打破固液相界面的电位平衡，使污泥内部的结合水变成自由水，使之水分更容易被机械力挤压分离出来，达到降低污泥含水率的目的。
在上述污泥的深度脱水方法中：
在步骤(1)中，强氧化剂的选择过程中，可以是O3，也可以是H2O2，或者是其它种类的强氧化剂；也可以是两种或以上的强氧化剂混合使用。
优选的，步骤(1)中所述的强氧化剂为臭氧和/或H2O2，所述强氧化剂的加入量为0.5％～5％，以污泥绝干量的总质量计算。
优选的，所述强氧化剂的质量百分含量为5％～95％。
更佳的，所述强氧化剂的质量百分含量为30％～90％.
本发明在待处理的污泥中加入一定量的O3或者H2O2等强氧化剂，可以实现污泥菌胶团结构和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量结构水、吸包水和晶胞水变成间隙水。
优选的，步骤(1)中所述三聚磷酸钠的加入量为0.5％～3％，以污泥绝干量的总质量计算。
优选的，所述三聚磷酸钠的质量百分含量为5％～50％。
更佳的，所述三聚磷酸钠的质量百分含量为10％～30％。
本发明在待处理的污泥中加入一定量的三聚磷酸钠进行螯合、乳化、分散等反应，并配合强氧化剂的作用，迅速打破固液相界面的电位平衡，实现污泥中其它形式的结合水变成自由水，更利于水分的后续挤压。
优选的，步骤(1)中破壁反应的时间为0.5～4小时。
优选的，步骤(1)中破壁反应中搅拌的转速一般为30～300r/min。
本发明在常温状态下，通过在步骤(1)的破壁反应单元(比如破壁反应池)中投加臭氧或者H2O2等强氧化剂进行氧化破膜预处理，再通过投加三聚磷酸钠进行螯合、乳化反应，进而使污泥中的结合水变成自由水，有利于污泥中水分的去除。
在步骤(2)中，混凝剂的选择过程中，可以是铁盐，也可以是铝盐，或者是其它种类的混凝剂；也可以是两种或以上的混凝剂混合使用。
优选的，步骤(2)中所述的混凝剂包括铁盐混凝剂和/或铝盐混凝剂，所述混凝剂的加入量为2％～10％，以污泥绝干量的总质量计算。
优选的，所述混凝剂的质量百分含量为5～15％。
优选的，所述铁盐混凝剂为聚合硫酸铁溶液；所述铝盐混凝剂为聚合硫酸铝溶液。铁盐或铝盐也可以采用三氯化铁或三氯化氯等形式的混凝剂。
进一步的，根据需要，所述混凝剂还包括有机混凝剂，所述有机混凝剂为聚丙烯酰胺溶液。
优选的，步骤(2)中混凝反应的时间为10～30min，搅拌的转速一般为30～300r/min。在上述步骤(1)中的破壁反应完成后，在步骤(2)的混凝反应单元(比如混凝反应池)中加入一定量的铁盐或铝盐等混凝剂，通过一系列的水解、混凝聚沉反应，形成不可逆转的凝结硬化壳，使污泥颗粒具备一定的水稳定性和强度稳定性。
在步骤(3)中，机械脱水时采用板框式压滤机，最好是带有一定压力的压滤机。
优选的，步骤(3)中机械脱水时采用板框压滤机进行压滤脱水，在1.2MPa～3.0MPa的压力完成挤压脱水。
优选的，步骤(1)～步骤(3)中的反应均在常温下进行(这里指的常温为一般温度或室温，一般为25℃)。
优选的，步骤(3)中放料后污泥含水率降至50％以下。
本发明污泥的高效脱水方法中，发明人在大量的实践探索中发现：不同泥质，强氧化剂、三聚磷酸钠和混凝剂的投加比例不一样，可通过电位计自动控制不同药剂的投加量，药剂投放比例范围为强氧化剂0.5％～5％、三聚磷酸钠0.5％～3％、混凝剂2％～10％(按污泥绝干量的总质量计算)；其中污泥可以是无水处理厂出来的污泥、印染污泥、糖业污泥、造纸污泥、食品加工污泥、电镀污泥、含油污泥等等。
因此，本发明中的污泥的深度脱水方法，是在常温状态下，在臭氧或者H2O2等强氧化剂、三聚磷酸钠和铁盐或铝盐等混凝剂的相互作用下，实现污泥菌胶团结构和菌胞膜的氧化破解，打破污泥内部结合水的固液相表面的电位平衡，使污泥中大量结构水、吸包水和晶胞水等结合水变成自由水(间隙水等)，通过一系列的氧化、水解、螯合、乳化、分散、混凝聚沉等反应，形成不可逆转的凝结硬化壳，使污泥颗粒具备一定的水稳定性和强度稳定性。聚沉后的污泥经板框压滤机脱水(可以是一次脱水)至含水率50％以下，实现污泥处理的减量化、稳定化和无害化。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)高脱水效率，在常温常态条件下将含水率90％～99.9％的剩余污泥深度脱水至含水率50％以下；
(2)脱水后的泥饼具有高效挥发特性，自然通风放置24小时，可挥发40％以上的水分；
(3)病毒体及菌落消亡，污泥臭度下降到1°以下(消臭时间在10min以内)，达到污泥安全处理处置环保标准；
(4)不添加Ca2+、Cl-等影响污泥热值的药剂，脱水后保持污泥原有干基热值，生活污水产生的污泥干基中有机质均在35％～65％，对应的热量值在1800大卡～3600大卡，而有些工业污泥干基中有机质更高，例如石化油泥的干基有机质高达70％以上，热量高达4000大卡-7000大卡，可作为火电厂或水泥厂、砖厂等的燃料替代物，具有广泛的应用前景；
(5)能将铜、锌、镍、铬、镉、铅、砷、汞等重金属离子有效固化在泥饼里，在酸性、碱性、中性条件下作浸出实验，固化率达到90％以上；
(6)解决了深度脱水运行成本过高的问题，解决污泥资源化综合利用成本过高(导致利用率低下的主因)的难题，脱水至含水率50％以下的电耗低于40kw.h/t泥(按含水率80％折算)，药耗为25-115kg/t泥(按绝干泥量计算)，处理成本仅为同等效果传统工艺技术的1/5-1/2。
附图说明
以下通过附图对本发明作进一步说明。
图1为实施例1-10中污泥的深度脱水方法的工艺流程简图。
具体实施方式
下面通过具体实施案例对本发明做进一步详细说明。
实施例1广东阳东经济开发区污水处理厂含水率约98％的剩余污泥
抽取30t含水率约为98％的剩余污泥至破壁反应池中，通过臭氧发生器投加强氧化剂O3，搅拌反应2小时，O3投加量为3.5kg，O3浓度约为90％。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液30kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铁溶液120kg于混凝反应池中，搅拌反应30分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为150m2；进泥时间为1个小时，在1.6MPa的压力下挤压2个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表1：
表1实施例1处理前后各项指标对比
日期：2019/05/06
实施例2广东阳东经济开发区污水处理厂含水率约98％的剩余污泥。
抽取24t含水率约为98％的剩余污泥至破壁反应池中，通过臭氧发生器投加强氧化剂O3，搅拌反应1.5小时，O3投加量为3kg，O3浓度约为90％。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液24kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铁溶液96kg于混凝反应池中，搅拌反应30分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为120m2；进泥时间为1个小时，在3.0MPa的压力下挤压2个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表2：
表2实施例2处理前后各项指标对比
日期：2019/05/07
实施例3广东阳东经济开发区污水处理厂含水率约98％的剩余污泥。
抽取24t含水率约为98％的剩余污泥至破壁反应池中，投加浓度为30％的强氧化剂H2O216kg，搅拌反应1.5小时。
在投加H2O2的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液24kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铝溶液96kg于混凝反应池中，搅拌反应30分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为120m2；进泥时间为1个小时，在1.6MPa的压力下挤压2个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表3：
表3实施例3处理前后各项指标对比
日期：2019/05/08
实施例4阳江市污水处理厂含水率约80％的市政污泥。
拉取2.4t含水率约为80％的阳江市污水处理厂市政污泥送至破壁反应池中，往破壁反应池中放自来水5.6t，稀释至含水率为96％。
往破壁反应池中投加浓度为90％的强氧化剂O33kg，搅拌反应1.5小时。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液24kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铝溶液96kg于混凝反应池中，搅拌反应30分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为120m2；进泥时间为1个小时，在2.0MPa的压力下挤压2个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表4：
表4实施例4处理前后各项指标对比
日期：2019/05/20
实施例5东莞某印染厂含水率约80％的印染污泥。
拉取2.4t含水率约为80％的东莞某印染厂印染污泥送至破壁反应池中，往破壁反应池中放自来水5.6t，返溶至含水率为96％的污泥。
往破壁反应池中投加浓度为90％的强氧化剂O3 6kg，搅拌反应3小时。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液48kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铁溶液150kg于混凝反应池中，搅拌反应30分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为120m2；进泥时间为1个小时，在2.5MPa的压力下挤压2个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表5：
表5实施例5处理前后各项指标对比
日期：2019/06/05
实施例6广西贵港某糖厂含水率约80％的糖业污泥。
拉取2.4t含水率约为80％的贵港某糖厂的污泥送至破壁反应池中，往破壁反应池中放自来水9.6t，稀释至含水率为96％。
往破壁反应池中投加浓度为90％的强氧化剂O36kg及浓度为30％的H2O2 48kg，搅拌反应4小时。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液48kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铝溶液240kg及浓度为0.1％的PAM溶液(有机混凝剂，根据情况搭配使用)48kg于混凝反应池中，搅拌反应30分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为120m2；进泥时间为1个小时，在3.0MPa的压力下挤压4个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表6：
表6实施例6处理前后各项指标对比
日期：2019/06/16
实施案7新疆某油田含水率约96％的含油污泥。
寄取100kg含水率约为96％的新疆某油田的含油污泥送至破壁反应池中，往破壁反应池中投加浓度为90％的强氧化剂O30.1kg及浓度为30％的H2O20.4kg，搅拌反应0.5小时。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液1.2kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池，投加浓度为10％的聚合硫酸铁溶液2.4kg及浓度为0.1％的PAM溶液0.1kg于混凝反应池中，搅拌反应10分钟，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为4m2；进泥时间为1个小时，在3.0MPa的压力下挤压4个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表7：
表7实施例7处理前后各项指标对比
日期：2020/07/21
实施例8清远某纸业公司含水率约98％的造纸污泥。
运取200kg含水率约为98％的清远某纸业公司的造纸污泥送至破壁反应池中，往破壁反应池中投加浓度为90％的强氧化剂O30.09kg，搅拌反应0.5小时。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液0.4kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铁溶液2.4kg于混凝反应池中，搅拌反应10分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为4m2；进泥时间为1个小时，在2.0MPa的压力下挤压3个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表8：
表8实施例8处理前后各项指标对比
日期：2020/08/15
实施例9深圳某电镀工业城含水率约98％的电镀污泥。
运取200kg含水率约为98％的深圳某电镀工业城的电镀污泥送至破壁反应池中，往破壁反应池中投加浓度为90％的强氧化剂O30.05kg，搅拌反应0.5小时。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液0.5kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铁溶液1.2kg于混凝反应池中，搅拌反应10分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为4m2；进泥时间为1个小时，在1.6MPa的压力下挤压3个小时，然后卸压放料，如图1所示。
该批次检测结果如下表9：
表9实施例9处理前后各项指标对比
日期：2020/09/05
实施例10阳江喜之郎公司含水率约98％的食品加工污泥。
运取200kg含水率约为98％的阳江喜之郎公司的食品加工污泥送至破壁反应池中，往破壁反应池中投加浓度为90％的强氧化剂O30.1kg，搅拌反应0.5小时。
在投加O3的同时，投加浓度为10％的三聚磷酸钠溶液1kg于破壁反应池中。
破壁反应完成后，污泥进入混凝反应池中，投加浓度为10％的聚合硫酸铁溶液4kg于混凝反应池中，搅拌反应10分钟后，置于储泥池中。
储存于储泥池中的污泥通过气动隔膜泵抽进板框压滤机进行压滤脱水，板框压滤机过滤面积为4m2；进泥时间为1个小时，在2.5MPa的压力下挤压3个小时，然后卸压放料。测得泥饼含水率约为39.8％的干泥饼，如图1所示。
该批次检测结果如下表10：
表10实施例10处理前后各项指标对比
日期：2020/10/23
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种污泥的深度脱水方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)破壁反应：选取污泥置于破壁反应单元中，在破壁反应单元中加入强氧化剂和三聚磷酸钠在搅拌条件下进行破壁反应；
(2)混凝反应：将步骤(1)破壁反应后的污泥进入混凝反应单元中，投加混凝剂进行搅拌反应，然后进入储泥单元；
(3)脱水：将储泥单元中的污泥，进行机械脱水，然后放料即可。
2.根据权利要求1所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(1)中所述的强氧化剂为臭氧和/或H2O2，所述强氧化剂的加入量为0.5％～5％，以污泥绝干量的总质量计算。
3.根据权利要求1所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(1)中所述三聚磷酸钠的加入量为0.5％～3％，以污泥绝干量的总质量计算。
4.根据权利要求1所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(1)中破壁反应的时间为0.5～4小时。
5.根据权利要求1所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(2)中所述的混凝剂包括铁盐混凝剂或铝盐混凝剂，所述混凝剂的加入量为2％～10％，以污泥绝干量的总质量计算。
6.根据权利要求5所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(2)中所述的混凝剂还包括有机混凝剂，所述有机混凝剂为聚丙烯酰胺溶液。
7.根据权利要求1所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(2)中混凝反应的时间为10～30min，搅拌速度为30～300r/min。
8.根据权利要求1所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(3)中机械脱水时采用板框压滤机进行压滤脱水，在1.2MPa～3.0MPa的压力完成挤压脱水。
9.根据权利要求1所述的污泥的深度脱水方法，其特征在于：步骤(1)～步骤(3)中的反应均在常温下进行，步骤(3)中放料后污泥含水率降至50％以下。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115196844A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-10-18 | 山鹰国际控股股份公司 | 一种从造纸污泥中提取氮磷营养盐的方法 |
Citations (5)
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| JP2004160330A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Terunaito:Kk | 汚泥処理方法 |
| CN102464440A (zh) * | 2010-11-05 | 2012-05-23 | 广东溢达纺织有限公司 | 一种将物化生化混合污泥减量的方法 |
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2021
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