CN114772892A - 一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污泥处理技术领域,具体涉及一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法。该方法将空气压滤技术与骨架网相结合,在滤布上添加刚性较好的骨架网,当空气压滤作用于污泥时,骨架网对污泥进行切割分裂,可以辅助使污泥产生大量裂痕,此时压强降低,将空气加热后用热空气继续过滤,热空气可以迅速吹扫污泥滤饼内部,使污泥快速脱水,无需添加调理剂、絮凝剂等即可达到显著脱水的效果;并且,骨架网造价低、非常便于回收利用,极大地降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域。更具体地,涉及一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法。
背景技术
城市污水处理厂污泥的处理、处置遵循“减量化”、“稳定化”、“无害化”、“资源化”的原则。因此,目前对于污泥处理的再利用方式主要有农用、制砖、土地改良、混合填埋、园林绿化等,各类处置方案都有其相对应的国家标准。而污泥中的水分含量一般占污泥重量的95%以上,要想实现污泥的“稳定化”、“无害化”、“资源化”,就必须先实现污泥的“减量化”,即必须先对污泥进行脱水处理。
机械脱水是目前应用最多、最广泛的脱水方式,主要通过机械设备对污泥施加机械压力,使污泥内的水分脱离,包括带式压滤、板框压滤等方法。普通的带式压滤机由于其能达到的压力较小,脱水效果难以满足要求,因此已经较少应用。板框式压滤机在污泥脱水中是应用较为广泛的,可以将污泥脱水至65%左右,但是为了保证良好的脱水效果,在运行过程中往往需要加压到1.2MPa以上,能耗较大。为了提高脱水效果,中国专利申请CN110092562A公开了一种污泥板框压滤脱水方法,该方法向待处理污泥中添加二价铁离子盐类和聚丙烯酰胺作为调理剂,再进行板框压榨脱水,通过调理剂使污泥絮体结构发生改变,降低比阻,才能达到提高脱水性能的效果,成本较高。
因此,迫切需要提供一种在较低压力条件下、快速高效的污泥脱水方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有污泥脱水方法所需压力较高能耗大、脱水效果有限需要调理剂辅助成本高的缺陷和不足,提供一种较低压力条件下、快速高效的,热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
空气压滤技术常用于食品加工行业,具有机械压滤不具备的优越性。但是空气压滤在污泥脱水中应用较少,这是因为高压空气的产生往往对空气压缩机以及压滤机装置的要求较高,普通的空气压缩机往往只能产生0.4~0.8MPa的空气压力,而市政污泥中含有大量有机物质,粘性较高,空气压滤技术所产生的较小压力难以对污泥进行脱水,脱水效果较差。
为了解决上述问题,本发明提供了一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法,包括以下步骤:
将骨架网置于滤布上,用空气压滤技术过滤污泥(易脱离的自由水不断被排出,污泥逐渐由流态转变为固态,污泥含水率降至80%左右),当压滤机内的压强降低时(骨架网与污泥交界处的连结不再稳固,在低压空气的作用下,大量裂隙从交界处开始产生并向中心蔓延,污泥形成的泥饼整体被分割破坏,形成大量的裂痕,造成压强降低),将空气加热后用热空气继续过滤(热空气透过污泥的裂痕,与污泥内部充分接触并且带出大量污泥内部的水分),得泥饼。
本发明方法在自由水压滤脱除过程中,只开启空气压缩机,关闭空气加热装置,使压滤机内的空气压力逐渐变至低压状态,此时污泥在空气压力的作用下过滤,使较易脱除的自由水不断透过滤布排出压滤机,污泥逐渐由流态变为固态,污泥泥饼逐渐成形,同时由于污泥含水率仍然较高,污泥紧贴于骨架网上,二者间不会形成间隙,这一步主要是排出污泥自由水使泥饼成型。在污泥自由水基本排出后,污泥泥饼基本成型,此时骨架网开始发挥作用,骨架网的网格结构将泥饼分割成一个个小块,由于骨架网与污泥并非一个整体,在泥饼含水率较高时,凭借污泥的粘性可以附着于骨架网上,但当污泥含水率下降,骨架网与泥饼间的连结不再牢固,在低压空气的作用下,骨架网与泥饼的交界处容易被低压空气突破,从而使交界处快速产生大量裂隙,污泥被分割破坏。此时开启空气加热装置,使空气压缩机泵送的空气加热后再进入压滤机中,裂隙的存在使得压滤机内的热空气可以与更深处的污泥进行接触,且骨架网的导热性能使得热空气的热量可以传递至污泥滤饼中,一部分热空气带走泥饼内部的大量水分排出压滤机,一部分空气触底后向横向扩张,加速骨架网周围裂隙的扩张,形成良性循环,使得污泥滤饼含水率迅速下降。
进一步地,所述过滤污泥时,空气压力为0.4~0.8MPa;优选地,所述过滤污泥时,空气压力为0.6~0.8MPa;更优选地,所述过滤污泥时,空气压力为0.6MPa。若空气压力过低,会导致污泥中自由水排出较慢,加长了污泥脱水的处理时间;若空气压力过高,则会导致能源的浪费,且会大大提升对装置的要求。
更进一步地,所述骨架网包括铁丝网、不锈钢网、陶瓷网等具有一定刚性的网状结构。
进一步地,所述骨架网的孔径为4~10mm;优选地,所述骨架网的孔径为6~8mm;更优选地,所述骨架网的孔径为7mm。
更进一步地,所述骨架网的孔数为36~225个;优选地,所述骨架网的孔数为56~100个;更优选地,所述骨架网的孔数为75个。
进一步地,所述骨架网的经络粗细为0.8~2mm;优选地,所述骨架网的经络粗细为1~1.5mm;更优选地,所述骨架网的经络粗细为1.25mm。
若骨架网孔径太大,则小孔数量太少,这会导致污泥滤饼分割状态较差,滤饼中存在的骨架较少,相应骨架网经络与污泥滤饼的接触面减少,这不利于密集裂隙的形成和热传导。相反,若骨架网孔径太小,小孔数量太多,则容易堵塞,这反而不利于自由水的脱除以及后续脱水,因为本发明中的骨架网并非作为过滤介质而存在,骨架网的作用在于作为“骨架”而分割污泥滤饼。而若骨架网经络太细,则骨架网很难发挥其骨架支撑和分割作用,若骨架网经络太粗,则会造成骨架网的造价增多,同时骨架网挤占空间会使污泥厚度增加,不利于污泥脱水。因此,在选用骨架网时,需要考虑合适的骨架网孔径、小孔数量和经络粗细,才能保证骨架网不会阻碍污泥脱水,而是有利于快速形成足够多的裂隙且不造成资源的浪费。
更进一步地,所述热空气的温度为30~40℃;优选地,所述热空气的温度为35~40℃;更优选地,所述热空气的温度为35℃。
进一步地,所述热空气继续过滤的时间为30~90min;优选地,所述热空气继续过滤的时间为60~90min;更优选地,所述热空气继续过滤的时间为60min。
若热空气吹扫的温度太高,吹扫时间太长,则会对能源造成大量浪费,且对于污泥的脱水效果也不会有显著的提升;相反吹扫时间太短,则会使热空气吹扫对污泥脱水的效果增益减少。
本发明具有以下有益效果:
本发明方法将空气压滤技术与骨架网相结合,在滤布上添加刚性较好的骨架网,当空气压滤作用于污泥时,骨架网对污泥进行切割分裂,可以辅助使污泥产生大量裂痕,此时压强降低,将空气加热后用热空气继续过滤,热空气可以迅速吹扫污泥滤饼内部,使污泥快速脱水,无需添加调理剂、絮凝剂等即可达到显著脱水的效果;并且,骨架网造价低、非常便于回收利用,极大地降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法的流程示意图。
图2为本发明低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法中污泥脱水示意图。
图3为本发明低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法中污泥脱水前后示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
本发明所进行的具体实施方式中所用活性污泥取自广州市沥滘污水处理厂(污水处理量为50万立方米/日,采用改良A2/O工艺,日处理量达5×105m3)污泥浓缩池,原污泥样品采集后立刻转移至实验室,经24h自然沉淀后,倾去上清液,置于4℃冰箱中备用,污泥含水率96.68%。
除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法
所述低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法包括以下步骤(流程参示意图参见图1):
S1、将孔径为7mm、孔数量为75个、铁丝经络粗细为1.25mm的铁丝网置于滤布之上,向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.6MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,说明污泥滤饼上生成的裂隙已经较多(污泥脱水示意图参见图2),此时开启空气加热装置,设定温度为35℃,60min后关闭所有装置,取出泥饼(污泥脱水前后示意图参见图3)。
污泥脱水方法效果评价:以步骤S1开始到步骤S2结束的时间(T0)表征污泥自由水脱除以及污泥滤饼裂隙形成的快慢,以污泥脱水的总时间(T)表征污泥脱水的效率,以污泥滤饼的最终含水率以及污泥减重率表征脱水效果。
本实施例中,T0为40min,T为100min,污泥滤饼含水率57.12%,污泥减重92.26%。
实施例2一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法
所述低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法包括以下步骤:
S1、将孔径为4mm、孔数量为225个、铁丝经络粗细为0.8mm的铁丝网置于滤布之上,向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.6MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,说明污泥滤饼上生成的裂隙已经较多,此时开启空气加热装置,设定温度为35℃,60min后关闭所有装置,取出泥饼。
污泥脱水方法效果评价参考实施例1。
本实施例中,T0为45min,T为105min,污泥滤饼含水率58.34%,污泥减重92.03%。
实施例3一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法
所述低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法包括以下步骤:
S1、将孔径为6mm、孔数量为100个、铁丝经络粗细为1.25mm的铁丝网置于滤布之上,向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.8MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,说明污泥滤饼上生成的裂隙已经较多,此时开启空气加热装置,设定温度为35℃,60min后关闭所有装置,取出泥饼。
污泥脱水方法效果评价参考实施例1。
本实施例中,T0为35min,T为95min,污泥滤饼含水率57.03%,污泥减重92.27%。
虽然提高压滤空气压力可以稍微降低自由水脱除时间,但对污泥滤饼最终含水率的影响并不大;并且增加压力却会使得成本上升较多,因此从实际应用的角度来说,并非压力越大则越好。
实施例4一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法
所述低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法包括以下步骤:
S1、将孔径为6mm、孔数量为100个、铁丝经络粗细为1.25mm的铁丝网置于滤布之上,向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.6MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,说明污泥滤饼上生成的裂隙已经较多,此时开启空气加热装置,设定温度为35℃,30min后关闭所有装置,取出泥饼。
污泥脱水方法效果评价参考实施例1。
本实施例中,T0为40min,T为70min,污泥滤饼含水率60.56%,污泥减重91.58%。
需要说明的是,由于当污泥滤饼含水率降至70%以下时,污泥中的水分质量大大减少,污泥由流态转为固态,由于此时污泥内的自由水已基本滤除,滤饼内残留的水分已不多,但都为较难脱除的结合水,此时少许水分的脱除也是显著的进步。
对比例1一种污泥脱水方法
所述污泥脱水方法包括以下步骤:
S1、向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.6MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,说明污泥滤饼上生成的裂隙已经较多,此时开启空气加热装置,设定温度为35℃,60min后关闭所有装置,取出泥饼。
与实施例1不同之处在于,对比例1污泥脱水方法不添加铁丝网,其他参数及操作参考实施例1。
污泥脱水方法效果评价参考实施例1。
本对比例中,T0为60min,T为120min,污泥滤饼含水率66.12%,污泥减重90.20%。
可见,在进行空气压滤吹扫污泥脱水时,即使在相同的空气压力条件下,不添加合适的铁丝网作为分割材料的话会使T0和污泥滤饼含水率大幅增加,这是因为即使排除自由水的时间相差无几,但没有铁丝网,空气突破泥饼表面形成裂隙的难度和所需的时间都大幅增加,而且即便形成了裂隙,往往只有少数几条,无法像添加了铁丝网那样形成密布的细小裂隙,这会对后续吹扫造成巨大影响进而影响污泥滤饼的脱水。
对比例2一种污泥脱水方法
所述污泥脱水方法包括以下步骤:
S1、将孔径为7mm、孔数量为75个、铁丝经络粗细为1.25mm的铁丝网置于滤布之上,向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.2MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,开启空气加热装置,设定温度为35℃,60min后关闭所有装置,取出泥饼。
与实施例1不同之处在于,对比例2污泥脱水方法步骤S2中使压滤机内的空气压力维持在0.2MPa,其他参数及操作参考实施例1。
污泥脱水方法效果评价参考实施例1。
本对比例中,T0为80min,T为140min,污泥滤饼含水率65.48%,污泥减重90.38%。
可见,若压滤时空气压力过低,不仅会导致污泥自由水脱除时间过长,还会影响污泥滤饼裂隙的产生,因为过低的空气压力难以对滤饼产生有效的冲击,这会使污泥脱水的时间变长,并且对污泥脱水效果影响较大。
对比例3一种污泥脱水方法
所述污泥脱水方法包括以下步骤:
S1、将孔径为2mm、孔数量为900个、铁丝经络粗细为0.5mm的铁丝网置于滤布之上,向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.6MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,开启空气加热装置,设定温度为35℃,60min后关闭所有装置,取出泥饼。
与实施例1不同之处在于,对比例3污泥脱水方法步骤S1中采用孔径小、孔数量多、铁丝经络粗细细的铁丝网,其他参数及操作参考实施例1。
污泥脱水方法效果评价参考实施例1。
本对比例中,T0为75min,T为135min,污泥滤饼含水率66.85%,污泥减重89.98%。
可见,当铁丝网孔径过小、小孔数量过多时,铁丝网会在一定程度上阻碍污泥过滤,这会使得污泥中的自由水难以排出,当铁丝经络过细时,铁丝在污泥滤饼中难以发挥其骨架支撑作用而分割污泥滤饼,滤饼上裂隙产生的速度和规模受到的增益较小,这会显著增长污泥脱水处理时间和脱水效果。
对比例4一种污泥脱水方法
所述污泥脱水方法包括以下步骤:
S1、将孔径为7mm、孔数量为75个、铁丝经络粗细为1.25mm的铁丝网置于滤布之上,向压滤机内倒入100g搅拌均匀的污泥;
S2、打开空气压缩机,调节阀门,使压滤机内的空气压力维持在0.6MPa,开始过滤污泥;
S3、当压滤机内的压强迅速下降时,开始计时,60min后关闭所有装置,取出泥饼。
与实施例1不同之处在于,对比例4污泥脱水方法步骤S3中不对吹扫空气进行加热,其他参数及操作参考实施例1。
污泥脱水方法效果评价参考实施例1。
本对比例中,T0为40min,T为100min,污泥滤饼含水率61.57%,污泥减重91.36%。
可见,当不对吹扫空气径向加热时,没有热空气为污泥滤饼内部提供热量,滤饼中水分的脱除速度减慢,导致污泥整体脱水效果不理想。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低压热空气分割式压滤吹扫的污泥脱水方法,其特征在于,包括以下步骤:
将骨架网置于滤布上,用空气压滤技术过滤污泥,当压滤机内的压强降低时,将空气加热后用热空气继续过滤,得泥饼。
2.根据权利要求1所述污泥脱水方法,其特征在于,所述过滤污泥时,空气压力为0.4~0.8MPa。
3.根据权利要求2所述污泥脱水方法,其特征在于,所述过滤污泥时,空气压力为0.6~0.8MPa。
4.根据权利要求1所述污泥脱水方法,其特征在于,所述骨架网包括铁丝网、不锈钢网、陶瓷网。
5.根据权利要求4所述污泥脱水方法,其特征在于,所述骨架网的孔径为4~10mm。
6.根据权利要求5所述污泥脱水方法,其特征在于,所述骨架网的孔数为36~225个。
7.根据权利要求6所述污泥脱水方法,其特征在于,所述骨架网的经络粗细为0.8~2mm。
8.根据权利要求1所述污泥脱水方法,其特征在于,所述热空气的温度为30~40℃。
9.根据权利要求8所述污泥脱水方法,其特征在于,所述热空气的温度为35~40℃。
10.根据权利要求9所述污泥脱水方法,其特征在于,所述热空气继续过滤的时间为30~90min。
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2022
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