CN115010340B

CN115010340B - 一种污泥脱水干化堆肥一体化装置及污泥处理方法

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Publication number: CN115010340B
Application number: CN202210539839.7A
Authority: CN
Inventors: 张兴桥; 陈林华; 方国土; 胡永超; 武志强
Original assignee: Chengbang Ecological Environment Co ltd
Current assignee: Chengbang Ecological Environment Co ltd
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2042-05-17
Also published as: CN115010340A

Abstract

本发明公开了一种污泥脱水干化堆肥一体化装置及污泥处理方法，装置包括依次设置的多级脱水单元、多级干化单元、多级加药单元、发酵单元及位于多级脱水单元、多级干化单元及多级加药单元下方的传送单元；多级脱水单元包括外壳体以及设置在外壳体内的多级转盘式脱水机构；多级干化单元包括若干个干化室，干化室内设有加热装置；多级加药单元包括若干个加药室；发酵单元包括设置有污泥进料口、污泥出料口、进风口、出风口和搅拌装置的发酵罐体。本发明通过多级脱水单元、干化单元、加药单元与发酵单元联用，可以在确保污泥脱水干化效率的同时，实现其污泥干化后的减量化、稳定化、无害化要求。

Description

一种污泥脱水干化堆肥一体化装置及污泥处理方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其是涉及一种污泥脱水干化堆肥一体化装置及污泥处理方法。

背景技术

现在污水处理厂每天产生大量污泥，污水处理厂的污泥是在城市生活污水和工业废水进行净化处理过程中产生的沉淀物质，是一种固液混合物，在没有外力作用下，其固液比例相对稳定，含水量可达95％以上，经脱水后，含水量在70-80％。根据污水处理的工艺，污泥可以分为初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余的活性污泥以及消化污泥等。未经适当处理的污泥进入环境后，直接会给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了严重威胁。

目前，污泥处置方法通常包括浓缩、调理、脱水、稳定和干燥，并采用各种物理、化学和生物技术对污泥进行处理，例如卫生填埋、焚烧、土地利用和用作建筑材料等。尽管上述污泥处理处置方法大部分在我国得到了应用，但由于污泥很难脱水，因此现有的方法均无法集污泥的干化和无害化于一体。如何在确保污泥脱水干化效率的同时，实现污泥干化后的减量化、稳定化、无害化要求，为本领域近年来一直迫切解决的技术难题。

发明内容

为了克服现有技术的上述问题，本发明提供一种污泥脱水干化堆肥一体化装置及污泥处理方法，通过多级脱水单元、干化单元、加药单元与发酵单元联用，可以在确保污泥脱水干化效率的同时，实现其污泥干化后的减量化、稳定化、无害化要求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种污泥脱水干化堆肥一体化装置，包括依次设置的多级脱水单元、多级干化单元、多级加药单元、发酵单元及位于多级脱水单元、多级干化单元及多级加药单元下方的传送单元；所述的多级脱水单元包括外壳体以及设置在外壳体内的多级转盘式脱水机构；所述多级转盘式脱水机构包括沿外壳体轴向设置的转轴以及套设在转轴上的若干个脱水转盘；所述的转轴顶端伸出外壳体外并与第一驱动电机连接；所述外壳体的顶部设有进料口，底部设有出料口和出水口，出料口位于传送单元上方；所述的多级干化单元包括若干个干化室，所述的干化室内设有加热装置；所述的多级加药单元包括若干个加药室，所述的加药室顶部设有加药口；所述的发酵单元包括发酵罐体，所述的发酵罐体的顶部分别设有污泥进料口和出风口，发酵罐体的底部分别设有污泥出料口和进风口；所述的污泥进料口和传送单元的一端通过管路连接，所述的污泥出料口处设有开关；所述的进风口通过管路与鼓风装置连接，所述的出风口通过管路与抽气装置连接；所述的发酵罐体内设有与第二驱动电机连接的搅拌装置。

目前，使用堆肥法对污泥进行处理面临的最大问题是污泥脱水不彻底，难以满足堆肥要求。为了提升污泥的干化效率，使干化后的污泥可以满足堆肥要求，本发明采用多级脱水和干化单元对污泥进行干化。本发明中的装置对污泥进行处理时，待处理污泥先进入多级脱水单元，通过转轴带动多级转盘式脱水机构旋转，通过转盘式脱水机构与外壳体内壁间的挤压作用，对污泥进行脱水；脱水后的污泥经传送单元输送至多级干化单元中，对污泥进行加热干化。经过多级脱水和多级干化后，可有效对污泥进行脱水干化，解决了初始污泥含水量过高的问题，增强了后续的堆肥效益；且多级脱水单元中使用转盘式脱水机构进行机械脱水，不产生二次污染；干化室中使用加热装置对污泥进行加热脱水干化，可解决冬季堆肥温度过低的问题。

干化后的污泥经传送单元输送至多级加药单元，多级加药单元中设置多个不同加药室和加药口，可满足多级加药需求，可通过各加药室向污泥中添加污泥堆肥必备的基础物质及根据肥料所需的具体性质选择性加入需要的特定原料；且通过传送单元运输，可以使加药更加均匀。加药后的污泥经传送单元送入发酵单元中进行发酵，发酵后得到的污泥堆肥是一种很好的土壤改良剂。当堆肥被用于农田，可以增加有机质，改善土壤结构，减少肥料的使用量，并且可以减轻土壤的潜在侵蚀，实现了污泥的无害化处理。

本发明中的装置通过传送单元依次将多级脱水单元、多级干化单元、多级加药单元和发酵单元连接，集污泥脱水、干化、加药、堆肥于一体，实现全自动污泥运输，在确保污泥脱水干化效率的同时，可实现其污泥干化后的减量化、稳定化、无害化要求。

作为优选，所述的多级转盘式脱水机构中，包括三个套设在转轴上的脱水转盘；所述的脱水转盘呈中空的圆柱体结构。

作为优选，所述的多级干化单元中包括依次设置的一级干化室、二级干化室和三级干化室，一级和二级干化室的加热装置包括设置在干化室顶部的加热片以及设置在干化室侧壁的加热控温层，所述的加热控温层包括内层和外层以及设置在内层和外层之间的螺旋电炉丝；三级干化室内的加热装置为设置在干化室顶部的烘干灯。本发明的多级干化单元中设置三个干化室，前两个干化室中通过四周的螺旋电炉丝及顶部的加热片对污泥进行加热干化，加热效率高，污泥受热均匀，确保污泥的脱水效率；进入三级干化室后再采用烘干灯对污泥进行进一步干化，确保了污泥的含水率可以达到堆肥所需要求，以增强后续的堆肥效益。

作为优选，所述的螺旋电炉丝外套设有陶瓷绝缘套管；内层和外层之间填充有石棉。在螺旋电炉丝外套设陶瓷绝缘套管，可以防止产生电路短路等安全问题；填充石棉可起到保温作用，有利于对干化室内温度的调控。

作为优选，所述的多级加药单元中包括依次设置的一级加药室、二级加药室和三级加药室。

作为优选，所述的发酵罐体包括外罐体和内罐体，外罐体和内罐体之间设有螺旋电炉丝，螺旋电炉丝外套设有陶瓷绝缘套管；内罐体和外罐体之间填充有石棉。发酵罐体采用双层罐体结构，并在其之间设置螺旋电炉丝，可通过螺旋电炉丝对发酵罐体进行加热，解决了冬季堆肥温度过低的问题，提高污泥堆肥产品肥效，缩短堆肥周期。

本发明还提供了一种使用上述的污泥脱水干化堆肥一体化装置的污泥处理方法，包括如下步骤：

(1)将待处理污泥加入多级脱水单元中进行脱水；

(2)脱水后的污泥经传送单元传送至多级干化单元，依次经过各干化室进行干化；

(3)干化后的污泥经传送单元传送至多级加药单元，经过各加药室时加入堆肥添加剂；

(4)加药完成后的污泥经传送单元传送至发酵单元中进行发酵。

作为优选，步骤(1)中的待处理污泥为经过调理后的二沉池污泥，调理方法为：

A)将二沉池污泥过滤后投入曝气池，用水稀释后静态培养1～2天，污泥与水的质量比为1:8～12；

B)用培养液换水，进行连续流培养一周；所述的培养液的组分包括基本元素组分、无机盐组分及微量元素溶液；基本元素组分包括900～1100mg/L CO(NH₂)₂及0.5～1.5mg/LKH₂PO₄；所述的无机盐组分包括：5～15mg/L NaH₂PO₄·2H₂O，55～60mg/L MgSO₄·7H₂O及800～900mg/L NaHCO₃；

所述的微量元素溶液在培养液中的添加量为10～20mL/L，微量元素溶液的组分包括：5～10mg/L EDTA-Na₂·2H₂O，1～2mg/L FeCl₃·6H₂O，0.15～0.25mg/L ZnSO₄·7H₂O，0.1～0.2mg/L CoCl₂·6H₂O，0.1～0.2mg/L MnCl₂·4H₂O，0.1～0.2mg/L CuSO₄·5H₂O，0.2～0.25mg/L Na₂MoO₄·2H₂O，0.1～0.2mg/L NiCl₂·6H₂O，0.05～0.1mg/L H₃BO₃，0.1～0.2mg/L KI，5～15mg/L CaCl₂，15～25mg/L MgSO₄。

初始的二沉池污泥一般以聚集成团的絮凝体形成存在，因此很难脱除絮凝体内部的水分。本发明采用特定的方法和培养液对二沉池污泥进行调理后，可提升污泥活性并使其由团状的絮凝体变为松散的悬浮结构，使絮凝体内部的水分释放，大大提升了污泥的脱水性能，从而经过本发明的脱水和干化后，可满足堆肥要求。

作为优选，步骤B)中的培养液pH为6.8～7.3，连续流培养时溶解氧控制在1.8～2.2mg/L。

作为优选，步骤(2)中各干化室的温度为30～90℃；步骤(3)中添加的堆肥添加剂包括尿素和松木屑，尿素与污泥的质量比为1:1～2；添加的松木屑与污泥的质量比为1:1～2；步骤(4)中的发酵时间为30～40天。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的装置集污泥脱水、干化、加药、堆肥于一体，实现全自动污泥运输，在确保污泥脱水干化效率的同时，可实现其污泥干化后的“减量化、稳定化、无害化”要求；

(2)采用特定的方法和培养液对二沉池污泥进行调理后，可提升污泥活性并使其由团状的絮凝体变为松散的悬浮结构，大大提升了污泥的脱水性能，使其可满足堆肥要求。

附图说明

图1是本发明中的装置的连接结构示意图。

图中：1多级脱水单元、101外壳体、102转轴、103脱水转盘、104第一驱动电机、105进料口、106出料口、107出水口、2多级干化单元、201一级干化室、202二级干化室、203三级干化室、204加热片、205加热控温层、206螺旋电炉丝、207烘干灯、3多级加药单元、301一级加药室、302二级加药室、303三级加药室、304加药口、4发酵单元、401发酵罐体、402污泥进料口、403污泥出料口、404进风口、405出风口、406开关、407鼓风装置、408抽气装置、409搅拌装置、410第二驱动电机、5传送单元。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明各实施例中使用的一种污泥脱水干化堆肥一体化装置，包括依次设置的多级脱水单元1、多级干化单元2、多级加药单元3、发酵单元4及位于多级脱水单元、多级干化单元及多级加药单元下方的传送单元5；传送单元包括七段从左至右依次连接的传送带。

多级脱水单元包括外壳体101以及设置在外壳体内的多级转盘式脱水机构；多级转盘式脱水机构包括沿外壳体轴向设置的转轴102以及套设在转轴上的三个脱水转盘103，脱水转盘呈中空的圆柱体结构；转轴顶端伸出外壳体外并与第一驱动电机104连接；外壳体的顶部设有进料口105，底部设有出料口106和出水口107，出料口位于第一段水平传送带上方。

多级干化单元包括从左至右依次设置的一级干化室201、二级干化室202和三级干化室203，三个干化室内分别设有加热装置；一级和二级干化室的加热装置包括设置在干化室顶部的加热片204以及设置在干化室侧壁的加热控温层205，加热控温层包括内层和外层以及设置在内层和外层之间的螺旋电炉丝206，螺旋电炉丝外套设有陶瓷绝缘套管，内层和外层之间填充有石棉；三级干化室内的加热装置为设置在干化室顶部的烘干灯207；多级干化单元位于第三段水平传送带上方，第一段传送带和第三段传送带通过第二段倾斜传送带连接。

多级加药单元包括从左至右依次设置的一级加药室301、二级加药室302和三级加药室303，三个加药室顶部分别设有加药口304；多级加药单元位于第五段水平传送带上方，第三段传送带和第五段传送带通过第四段倾斜传送带连接。

发酵单元包括发酵罐体401，发酵罐体包括外罐体和内罐体，外罐体和内罐体之间设有螺旋电炉丝，螺旋电炉丝外套设有陶瓷绝缘套管，内罐体和外罐体之间填充有石棉；发酵罐体的顶部分别设有污泥进料口402和出风口405，发酵罐体的底部分别设有污泥出料口403和进风口404；污泥进料口和第七段传送带的右端通过管路连接，第五段传送带和第七段传送带通过第六段倾斜传送带连接；污泥出料口处设有开关406；进风口通过管路与鼓风装置407连接，出风口通过管路与抽气装置408连接；发酵罐体内设有与第二驱动电机410连接的搅拌装置409。

实施例1：

一种使用上述装置的污泥处理方法，包括如下步骤：

(1)对萧山钱江污水处理厂二沉池污泥进行调理，调理方法为：

A)将二沉池污泥过滤后投入曝气池，用自来水稀释后静态培养2天，污泥与自来水的质量比为1:10；

B)用培养液换水，进行连续流培养7天；培养方法为：每次换水后静态培养24h，然后排水后再次进水；培养时溶解氧控制在1.8～2.2mg/L；使用的培养液的组分包括基本元素组分、无机盐组分及微量元素溶液，:调节培养液pH至7.0；

基本元素组分包括1000mg/L CO(NH₂)₂及1mg/L KH₂PO₄；

无机盐组分包括：10mg/L NaH₂PO₄·2H₂O，58.6mg/L MgSO₄·7H₂O及840mg/LNaHCO₃；微量元素溶液在培养液中的添加量为15mL/L，微量元素溶液的组分包括：10mg/LEDTA-Na₂·2H₂O，1.5mg/L FeCl₃·6H₂O，0.2mg/L ZnSO₄·7H₂O，0.15mg/L CoCl₂·6H₂O，0.15mg/L MnCl₂·4H₂O，0.15mg/L CuSO₄·5H₂O，0.22mg/L Na₂MoO₄·2H₂O，0.15mg/LNiCl₂·6H₂O，0.05mg/L H₃BO₃，0.15mg/L KI，10mg/L CaCl₂，20mg/L MgSO₄；

(2)将调理后的污泥过滤后加入多级脱水单元中进行脱水，脱水时第一驱动电机的功率为2000W；

(3)脱水后的污泥经传送单元传送至多级干化单元，三个干化室的温度控制在90℃，每个干化室干化时间1h；

(4)干化后的污泥经传送单元传送至多级加药单元，在一级加药室加入与污泥的质量比为1:1的尿素，在第二加药室加入与污泥的质量比为1:1的松木屑；

(5)加药完成后的污泥经传送单元传送至发酵罐体中进行发酵，污泥进入发酵罐体后启动搅拌装置搅拌30分钟后，静置发酵，每天早晚进行进风与出风，重复30天后，打开开关，从污泥出料口出料，进行装袋。

实施例2：

一种使用上述装置的污泥处理方法，包括如下步骤：

(1)对萧山钱江污水处理厂二沉池污泥进行调理，调理方法同实施例1；

(4)干化后的污泥经传送单元传送至多级加药单元，在一级加药室加入与污泥的质量比为0.5:1的尿素，在第二加药室加入与污泥的质量比为0.5:1的松木屑；

对比例1：

一种使用上述装置的污泥处理方法，包括如下步骤：

(4)干化后的污泥经传送单元传送至多级加药单元，在一级加药室加入与污泥的质量比为0.1:1的尿素，在第二加药室加入与污泥的质量比为0.1:1的松木屑；

对比例2：

一种使用上述装置的污泥处理方法，包括如下步骤：

(1)将萧山钱江污水处理厂二沉池污泥过滤后加入多级脱水单元中进行脱水，脱水时第一驱动电机的功率为2000W；

(2)脱水后的污泥经传送单元传送至多级干化单元，三个干化室的温度控制在90℃，每个干化室干化时间1h；

(3)干化后的污泥经传送单元传送至多级加药单元，在一级加药室加入与污泥的质量比为0.5:1的尿素，在第二加药室加入与污泥的质量比为0.5:1的松木屑；

(4)加药完成后的污泥经传送单元传送至发酵罐体中进行发酵，污泥进入发酵罐体后启动搅拌装置搅拌30分钟后，静置发酵，每天早晚进行进风与出风，重复30天后，打开开关，从污泥出料口出料，进行装袋。

对上述实施例和对比例中进入脱水单元前的污泥的初始含水率及进入发酵罐体前的污泥最终含水率、污泥浓度等性质进行测试，结果如表1中所示。

表1：污泥性能测试结果。

	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					污泥初始含水率(wt％)	95	95	95	97
污泥最终含水率(wt％)	63	64	66	72
					污泥MLSS(g/m³)	4260	2850	650	3640
污泥MLVSS(g/m³)	2860	1764	328	2147
					污泥含氮量(mg/kg)	1500	760	184	1430
污泥全碳含量(mg/kg)	1350	942	231	1280

从表1中可以看出，实施例1和2中采用本发明中的装置和方法，可以有效对二沉池污泥进行脱水，使污泥含水率下降至65％以下，满足堆肥要求，可以集污泥脱水、干化、加药、堆肥于一体，实现对污泥干化后的减量化、稳定化和无害化。

而对比例1中减少加药单元中的尿素和松木屑添加量，污泥的含氮量和全碳含量与实施例中相比显著降低，不利于后续堆肥；对比例2中不对二沉池污泥进行调理，污泥干化后的脱水率与实施例中相比显著降低，干化后的污泥含水率过高，不满足堆肥要求。

Claims

1.一种污泥脱水干化堆肥一体化处理方法，其特征是，使用的污泥脱水干化堆肥一体化装置包括依次设置的多级脱水单元、多级干化单元、多级加药单元、发酵单元及位于多级脱水单元、多级干化单元及多级加药单元下方的传送单元；

所述的多级脱水单元包括外壳体（101）以及设置在外壳体内的多级转盘式脱水机构；所述多级转盘式脱水机构包括沿外壳体轴向设置的转轴（102）以及套设在转轴上的若干个脱水转盘（103）；所述的转轴顶端伸出外壳体外并与第一驱动电机（104）连接；所述外壳体的顶部设有进料口（105），底部设有出料口（106）和出水口（107），出料口位于传送单元上方；

所述的多级干化单元中包括依次设置的一级干化室（201）、二级干化室（202）和三级干化室（203），一级和二级干化室的加热装置包括设置在干化室顶部的加热片（204）以及设置在干化室侧壁的加热控温层（205），所述的加热控温层包括内层和外层以及设置在内层和外层之间的螺旋电炉丝（206）；三级干化室内的加热装置为设置在干化室顶部的烘干灯（207）；所述的螺旋电炉丝外套设有陶瓷绝缘套管；内层和外层之间填充有石棉；

所述的多级加药单元包括若干个加药室，所述的加药室顶部设有加药口（304）；

所述的发酵单元包括发酵罐体（401），所述的发酵罐体的顶部分别设有污泥进料口（402）和出风口（405），发酵罐体的底部分别设有污泥出料口（403）和进风口（404）；所述的污泥进料口和传送单元的一端通过管路连接，所述的污泥出料口处设有开关（406）；所述的进风口通过管路与鼓风装置（407）连接，所述的出风口通过管路与抽气装置（408）连接；所述的发酵罐体内设有与第二驱动电机（410）连接的搅拌装置（409）；

污泥脱水干化堆肥一体化处理方法包括如下步骤：

（1）将待处理污泥加入多级脱水单元中进行脱水；

（2）脱水后的污泥经传送单元传送至多级干化单元，依次经过各干化室进行干化；各干化室的温度为30~90℃；

（3）干化后的污泥经传送单元传送至多级加药单元，经过各加药室时加入堆肥添加剂；堆肥添加剂包括尿素和松木屑，尿素与污泥的质量比为1:1~2；添加的松木屑与污泥的质量比为1:1~2；

（4）加药完成后的污泥经传送单元传送至发酵单元中进行发酵；发酵时间为30~40天；

步骤（1）中的待处理污泥为经过调理后的二沉池污泥，调理方法为：

A）将二沉池污泥过滤后投入曝气池，用水稀释后静态培养1~2天，污泥与水的质量比为1:8~12；

B）用培养液换水，进行连续流培养一周；所述的培养液的组分包括基本元素组分、无机盐组分及微量元素溶液；基本元素组分包括900~1100mg/L CO(NH₂)₂及0.5~1.5mg/LKH₂PO₄；所述的无机盐组分包括：5~15mg/L NaH₂PO₄·2H₂O，55~60mg/L MgSO₄·7H₂O及800~900 mg/L NaHCO₃；

所述的微量元素溶液在培养液中的添加量为10~20mL/L，微量元素溶液的组分包括：5~10mg/L EDTA-Na₂·2H₂O，1~2mg/L FeCl₃·6H₂O，0.15~0.25mg/L ZnSO₄·7H₂O，0.1~0.2mg/LCoCl₂·6H₂O，0.1~0.2mg/L MnCl₂·4H₂O，0.1~0.2mg/L CuSO₄·5H₂O，0.2~0.25mg/LNa₂MoO₄·2H₂O，0.1~0.2mg/L NiCl₂·6H₂O，0.05~0.1 mg/L H₃BO₃，0.1~0.2mg/L KI，5~15mg/L CaCl₂，15~25mg/L MgSO₄。

2.根据权利要求1所述的污泥脱水干化堆肥一体化处理方法，其特征是，步骤B）中的培养液pH为6.8~7.3，连续流培养时溶解氧控制在1.8~2.2mg/L。

3.根据权利要求1所述的污泥脱水干化堆肥一体化处理方法，其特征是，所述的多级转盘式脱水机构中，包括三个套设在转轴上的脱水转盘；所述的脱水转盘呈中空的圆柱体结构。

4.根据权利要求1所述的污泥脱水干化堆肥一体化处理方法，其特征是，所述的多级加药单元中包括依次设置的一级加药室（301）、二级加药室（302）和三级加药室（303）。

5.根据权利要求1所述的污泥脱水干化堆肥一体化处理方法，其特征是，所述的发酵罐体包括外罐体和内罐体，外罐体和内罐体之间设有螺旋电炉丝，螺旋电炉丝外套设有陶瓷绝缘套管；内罐体和外罐体之间填充有石棉。