CN116177781A - 城市生活污水污泥综合处理的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水污泥处理技术领域，具体涉及一种城市生活污水污泥综合处理的方法及设备，主要包括格栅除杂处理、污泥快速搅拌、旋流搅拌、污水污泥充分氧化沉淀、加入助滤剂、深度压滤脱水和污泥资源化利用的步骤，该方法能将污水净化，达到排放或农田灌溉标准，节约水资源，污泥不结块，容易干燥，采用该方法对污水污泥进行处理，整个过程避免了高分子絮凝剂聚丙烯酰胺或其它药剂加入出现污泥“粘膜包水”的状态，更突出的是污泥容易析出和快速压滤脱水，使一次压滤的污泥的含水率降低到50‑60%，去除了污泥的粘性，脱水成本低，效率高，解决了目前污泥含水量高和粘性大，难以过滤和干燥以及使农田容易板结的难题。

Description

城市生活污水污泥综合处理的方法及设备

技术领域

本发明涉及环保污水污泥处理技术领域，具体涉及一种城市生活污水污泥综合处理的方法及设备。

背景技术

随着我国城市现代化建设的发展，除了城市扩展以外，农村人口也不断进入城镇居住，生活污水处理和排放也就成为大小城市的突出问题，而生活污水绝大部分是机关单位、学校、医院、部队、饭店、居民的生活污水，此外，也许还可能有个别厂企处理尚不达标（COD约400mg/L）的工业废水，也排到污水处理厂来再处理（或者稀释）后，一并排放。因此，进入污水厂处理的污水污泥，成份比较复杂，既含有有机物质、无机物质，也含有重金属、化学物质，还会有病菌病毒、有害物质等等。据测算，平均每个城市居民24小时正常生活污水量排放量为200-300升，这些生活污水还夹带大量污泥，每万吨生活污水就有7-8吨干污泥需要处理，下雨天雨水夹带的污泥浆更多，而城市污水处理厂需要将污水处理到可排放江湖（或灌溉）用水的指标以外，污泥的出路也是一个亟待处理的难题。将城市污水进行净化处理，使之达到再利用的目的，可节省大量的水资源。城市污水处理厂，承担着城市中绝大部分污水（主要是生活污水)的处理重担，污水夹带的污泥也必须加以处理。

纵观目前国内城市生活污水污泥采用的方法有很多种，大体上可以分为以下几大类：物理法、化学法和生物法或者互相结合法，物理法一般是用过滤、沉淀、气浮等方式处理污水，过滤、沉淀法具有分离时间短、装置简单、处理量大等优点，但对处理设备性能要求较高，投资费用和运行费用都较高，过滤的污泥需要专门的工具进行定期清理，否则会堵塞滤网；气浮法的处理效率与进料位置、进气量、液面高度、气浮剂用量等操作条件密切相关，操作管理复杂，而且只能处理混浊的废水，不能处理高泥浆和含有毒化学物质以及浓度高的废水；化学法一般是通过加入特定的化学试剂，例如絮凝剂、络合剂或酸碱处理剂，将水中有毒的元素处理，具有基建投资少、工艺简单、操作容易、能耗低、对气温的变化适应性强，但缺点也是比较单一，成本高，不能处理含量复杂的高浓度的有机废水，尤其是对废水中小分子有机物的去除率更低，往往需要和其它处理方法结合使用，废水才能达标排放；生物法比较成熟、可靠的处理工艺之一，在生物处理方法中，又以活性污泥法应用最广，效果较佳。采用活性污泥法工艺处理生活污水，具有出水水质较好，系统运行比较稳定，处理效率较高等明显优点，但同时也具有一定的局限性：需要处理场地的面积较大，投资费用很高，而且系统对冲击负荷（污水的污染物负荷突然成倍放大或变小）的适应性较差，产生大量的剩余污泥需要及时进行处理等，更有一个突出的值得提高重视的严重现象，就是生物法处理城市污水污泥过程中，含水量高（很多需要加入大量木糠和其它填充料）的问题难以解决。

关于城市污水脱除污泥的机械设备，目前主要包括以下三种类型:1、螺旋污水脱泥设备通过螺旋挤压的方式压缩污泥； 2、脱水离心机的污泥脱水设备利用离心力对污泥进行脱水；3、真空过滤污泥脱水设备，通过自动控制，连续运行脱水污泥；4、真空带式过滤机；5、板框压滤机。我们分析它们的优缺点，首先，级联螺旋设备优点是可以很好的将污泥中的固相与液相分离，不干净的水会通过过滤网，流出，螺旋压榨对污泥进行压缩，缺点是设备造价较高，场地占用面积较大。脱水离心机在脱水离心机设备中，污泥进入带有旋转轴的转鼓，并保持半转，速度增加。在离心力的作用下，污泥和水因比重不同而被极化，最后污泥被留下，水被排除在设备之外，缺点是离心机造价也高，日常维护也比较麻烦，离心机机需要经常清洗。真空过滤设备，可以自动控制，连续运行，效率高，缺点是液需要经常清洗，而且这个机器体积庞大，清理起来比较麻烦，操作流程也比较复杂。真空带式过滤机，污泥通过线上的真空带在移动过程将污泥利用真空的手段将污水过滤，速度较快，缺点是需要专门的真空设备，在污水污泥处理量较大的时候投资几千万一套。板框压滤机，板框压滤机通过框架和滤布将物料和水分离，根据物料颗粒决定滤布的目数，目前仅仅应用在食品加工，板框压滤机由于其结构上的限制，对污泥处理的缺点是只能到达含水量70%左右。

此外，目前城市污水处理厂最常见的方法是，大都采用高分子絮凝剂聚丙烯酰胺，它有使用简单、快捷有效等优点，但是，它的分离过程，是以其高分子粘膜包住水中的泥土或污染物分子，尤如包水的胶丸粘合在一起形成胶态集团，迅速沉淀成污泥析出。正由于其“粘膜包水”难压破难过滤的致命负作用，导致污泥脱水效率极差，滤渣—污泥的含水率高达70—80%，给污泥加工资源化利用造成极大困难，水分太大没有办法加工使用，堆置干燥吧，表层似乎干了里面还像糖心蛋，根本不能用，还臭气扰民造成再次污染。加热烘干吧，消耗大量能源更不合算。所以，污泥脱水难题简直成了不可逾越的鸿沟。

我们检索到相关的部分文献如下：

1、中国专利，一种城市污泥脱水回收利用装置,申请号：CN202010640136.4, 公开(公告)号：CN112010524A；发明(设计)人：高超，申请人：高超；摘要：本发明涉及一种回收利用装置，尤其涉及一种城市污泥脱水回收利用装置。本发明要解决的技术问题是：提供一种可以方便将脱水后的污泥取出、可以自动进行污泥添加进行脱水的城市污泥脱水回收利用装置。一种城市污泥脱水回收利用装置，包括有：支架；脱水容器，安装在支架上，用于污泥脱水；挤压组件，安装在脱水容器上，通过挤压方式进行脱水；放料组件，安装在挤压组件上，通过滑动方式进行污泥放料。本发明通过脱水容器与挤压组件的配合，不仅可以对污泥进行脱水，同时脱水后的污泥还可以自动放出，设备使用非常方便，通过放料组件，在对污泥进行脱水时，可以停止落下污泥，在污泥脱水完毕后，可以自动的将污泥放下。

2、中国专利，一种城市污泥深度脱水除臭用板框压滤机,申请号：CN201921264054.3, 公开(公告)号：CN210384988U；发明(设计)人：崔斌，申请人：四川印合创新环保科技有限公司；摘要：本实用新型涉及环境保护技术领域，且公开了一种城市污泥深度脱水除臭用板框压滤机，包括固定座、第一垫块和第二垫块。该城市污泥深度脱水除臭用板框压滤机，通过设置粉碎箱和水泵，污泥在进入压滤机之前会经过粉碎箱，粉碎箱内部的筛板会阻拦大小会堵塞滤板的泥团，伺服电机启动带动转轴转动，同时转轴外侧的旋管转动带动切割刀片旋转，对大块的泥团进行切割与搅拌，污泥中的水经过压滤机挤压后会落到下方的水箱内，过滤完成后右侧电磁阀关闭，左侧电磁阀开启，水泵抽取水箱内的水对整个装置的管道进行残留淤泥的清理与疏通，疏通完毕后右侧电磁阀开启，左侧电磁阀关闭，使装置可正常工作，达到了防堵塞的效果。

3、中国专利，申请号：201410361603.4，发明名称：一种污水处理的方法，专利权人：蒙自矿冶有限责任公司，地址：云南省红河哈尼族彝族自治州蒙自市天马路 66 号，摘要：一种污水处理的方法，属于环保冶金技术领域。污水的预处理过程 ：首先将污酸和污水中和，将中和后的处理液送综合渣库经物理沉降后将上清液虹吸，然后经混凝沉淀、降低上清液硬度后送往浓密机沉淀并经压滤机压滤得到压滤渣和压滤液，压滤渣返回综合渣库；污水的深度处理：将得到的压滤液经电解氧化、电解还原、电解絮凝和电解气浮电化学工艺处理后得到电化学处理液 ；电化学处理液经气浮去除水中悬浮物、再经锰砂过滤、活性炭吸附后得到滤液 ；滤液经膜系统进行处理得到合格排出水质，其中膜系统包括纳滤、高压反渗透、低压反渗透三组。该方法浓密机废渣量减小，清理周期延长，成本减少，同时延长了处理液的沉降时间，水体浊度减小。

4、中国专利，一种城市污泥脱水干化一体化装置，申请号： CN201620184126.3，公开(公告)号：CN205556429U，发明(设计)人，阮佳骥 ；袁鹏飞 ；周桃红，申请人，湖北加德科技股份有限公司，摘要：本实用新型涉及一种城市污泥脱水干化一体化装置，包括机罩、机头和机座，机头与机座之间设有主梁，主梁末端设有止推板，机罩底部安装泥斗，止推板与机头之间安装滤板，所述泥斗位于滤板下方，所述滤板侧部安装余热母管进口管，滤板顶部安装余热母管出口管，滤板内部布设余热支管，所述滤板一侧排水口设抽压系统。本实用新型所提供的城市污泥脱水干化一体化装置有效解决了现有板框式压滤机对污泥脱水率较低的情况，有效简化了污泥深度脱水工艺流程，实现一体化污泥深度脱水。

5、中国专利，智能油泥沙及城市污泥脱水炉,申请号：CN202022393081.X, 公开(公告)号：CN213446797U；发明(设计)人：邵建新；邵英铭；葛枫萍，申请人：东营市万睿环保科技有限公司；摘要：本实用新型公开了一种智能油泥沙及城市污泥脱水炉，包括多层炉壁、脱水器及减速电机；所述多层炉壁由外到内依次分为保温层、热水层、导热油层及蒸汽层，热水层、导热油层及蒸汽层均为夹套层；所述脱水器包括第一脱水器、第二脱水器、第三脱水器及第四脱水器，每个脱水器均包括前后连为一体的小径脱水段和大径脱水段，小径脱水段内部设有小径轴绞龙，大径脱水段设有外套层，大径脱水段内部设有大径轴绞龙，小径轴与大径轴的轴心一致。本实用新型脱水较彻底，有效减少了运输成本，并为后续干化裂解创造有利条件；实现智能化控制，多个脱水器同时工作，脱水效率高；安全性好；热能有效利用；具有良好推广价值。

7、中国专利，一种生物质滤料多级挤碾式城市污泥脱水机,申请号：CN202022431185.5, 公开(公告)号：CN213537680U；发明(设计)人：陈坚；马骏；吴宏；申请人：沈阳燃料设备制造安装有限公司；摘要：一种生物质滤料多级挤碾式城市污泥脱水机。其包括壳体以及支撑壳体的支架，所述壳体的前段为进料区、后段为滤水区，进料区的前端设有挤压装置，进料区设有进料口，滤水区的末端设有出料口，滤水区的壳壁上设有滤水孔，滤水区的壳体外侧套有集水仓，集水仓的下方设有出水口，还包括分犁头，分犁头通过支撑架安装在滤水区内。本实用新型对十分难脱水的污泥实现了高效快速脱水，脱水后的干污泥热值比单纯干污泥提高了很多，对污泥的下一步资源化利用特别是能源化利用奠定了很好的基础，其环保效益、社会效益和经济效益都十分显著。

8、中国专利，一种城市污泥深度脱水的调质剂的制备方法,申请号：CN202010284895.1, 公开(公告)号：CN111675479A,曾祥霖；戴晓晔；曾坤祥；发明(设计)人：申请人：珠海科创环境资源有限公司,摘要：本发明公开了一种城市污泥深度脱水的调质剂的制备方法，包括盐酸溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠、聚丙烯酰胺、氯化钠，第一步检测污泥pH值，pH>5时，加入盐酸溶液，pH<5时，加入氢氧化钠溶液，pH＝5时，加入盐酸溶液或氢氧化钠溶液，第二步，加入碳酸钠，第三步，加入聚丙烯酰胺，第四步，加入氯化钠，所述第一步盐酸溶液、氢氧化钠溶液均添加至少量过量，城市污泥深度脱水的调质剂的制备方法，解决了常用的调质剂为以生石灰或改性后生石灰为主，混入少量的铁盐、铝盐、聚丙烯酰胺，但投入药剂量大、成本高、增加污泥干重，环保性差的问题。

9、中国专利，一种城市污泥深度脱水的方法,申请号：CN201610135493.9, 公开(公告)号：CN105693065A；发明(设计)人：李海波；杨兰芳；王博；申请人：湖北加德科技股份有限公司；摘要：本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种城市污泥深度脱水的方法。该方法包括步骤：将脱水污泥的含固率调整到1％～4％；加入氯化铁溶液，调整污泥的pH；加入硫酸亚铁溶液和双氧水溶液进行芬顿反应。该方法既能有效改善污泥脱水性能，同时又不明显增加污泥干物质，不改变污泥性质，而且还不妨碍污泥后续处置及资源化利用的污泥调理方法。

10、中国专利，一种城市污泥深度脱水固化方法,申请号：CN201910528284.4, 公开(公告)号：CN110395878A；发明(设计)人：胡芳；季光明；程润喜；申请人：路德环境科技股份有限公司；摘要：本发明涉及一种城市污泥深度脱水固化方法，所述固化方法需要添加固化调理剂，包括以下步骤：1)将市政污泥加水搅拌、混匀，加水量占污泥干重的质量百分含量为8％～10％，得到污泥泥浆；2)向步骤1)制得的污泥泥浆中添加生石灰和粉煤灰，搅拌，然后添加铁盐，搅拌，制成糊状浆液；3)将步骤2)制得的糊状浆液打入板框压滤机中进行压滤，至含水率降至50％以下，得到含水率50％以下的泥饼。本发明不但成本较低，对污泥的脱水效果好，脱水后的泥饼呈硬塑性，固化效果好，还能对污泥起到灭菌、除臭的效果。

11、中国专利，一种城市污泥深度脱水干燥机,申请号：CN201922187754.3, 公开(公告)号：CN211620328U；发明(设计)人：孙继鲁；鄢海峰；申请人：山东鸿丰泰环保科技有限公司；摘要：本实用新型提供一种城市污泥深度脱水干燥机，包括脱水机本体，所述脱水机本体的底端固定连接有支撑柱，且脱水机本体的一侧开设有排料管，脱水机本体的底端开设有排水口，且脱水机本体的内部嵌合有第一传送带，排水口的底端固定连接有过滤网，且过滤网的底端连接有集水槽，集水槽的内部固定连接有潜水泵，其潜水泵的一侧固定连接有水管；本实用新型中，通过电动机可以带动着第二传送带移动，通过气缸，可以推动着第二传送带向下移动，通过第二传送带挤压着第一传送带，可以将其第一传送带表面传送的淤泥进行挤压脱水，且通过气缸带动着第二传送带调节高度，可以调节第二传送带的挤压力，使其污泥脱水的效果更好、更干燥。

12、中国专利，污泥深度脱水与资源化利用处置工艺,申请号：CN201210177324.3,公开(公告)号：CN102730916A；发明(设计)人：朱士圣；朱忠贤；刘政艳，申请人：南京国能环保有限公司；摘要：污泥深度脱水与资源化处置工艺，从电厂煤粉锅炉的汽轮机抽取250℃的余热蒸汽，该蒸汽由管道经减温减压器调节至温度210±15℃，压力0.4±0.1MPa后送入污泥深度脱水机；将含水率80～85%的城市湿污泥送入湿污泥储存池，将污泥含水率深度脱水降至40±4%，粒径为1～6毫米的污泥颗粒；深度脱水后的污泥颗粒收集进入脱水污泥储料仓存放；脱水污泥内储料仓内的深度脱水污泥颗粒通过料仓底部的闸板阀由脱水污泥皮带输送系统送至电厂锅炉输煤系统，与燃煤混合后经磨煤机进入电厂煤粉锅炉在1200℃下焚烧发电；本发明有效利用原有电厂煤粉锅炉、输煤、燃烧、脱硫设施，整个工艺设备简单，投资少，运行稳定，无二次污染产生。

上述我们在文献中了解目前的污水净化的过程污泥脱水方法有加入一些有机、无机凝集剂或消毒剂、也有通过调整污水的酸碱度，使得污泥净化并容易沉淀下来；有的虽然对污水处理后，污水污染指标去除率高，但是这些工艺过程中并没有提到对污水处理过程中产生的滤渣（污泥）该如何处理的问题，因此还是会产生大量的剩余污泥需要进行处理，而处理污泥的过程中也会存在污泥难脱水的问题。在脱水机械方面，有的需要烘干设备干燥污泥；有的提到采用复杂的机械或需要高压或反渗透设备对城市污泥进行脱水回收，占用很大场地，投资数千万元直至数亿元，污泥含水量高，一次脱水率仅有70%左右，加热方法消耗能源高，这就使得大部分工艺和设备满足不了目前城市生活污水污泥的处理。因此，开发出一种既对污水起到很好处理效果使其降解彻底，效率高，又能降低产生的污泥的含水率，不会出现废渣“粘膜包水”的状态的污水处理方法，降低污水处理厂的成本是处理污水的必由之路。

发明内容

本发明的目的在于针对现有城市污水处理工艺中存在的“降解难彻底”和“污泥难脱水”等问题提供一种城市污水污泥综合处理及回收淤泥的方法及设备。该方法工艺合理，设备简单，造价低，不使用高分子絮凝剂聚丙烯酰胺，能够将污水净化，达到国家标准，可以去除污泥粘性，提高污泥脱水率、适用于旱地和水田作物作为有机肥原料使用，可以避免农田产生板结。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种城市生活污水污泥综合处理的方法，其特征在于，步骤如下：

（1）格栅除杂处理，将城市污水进行格栅除杂处理，去除树叶以及粗大颗粒垃圾，使污水初步净化；

（2）快速搅拌，将含有细小污泥的污水进行快速搅拌，加入适量无机凝集剂和消毒剂，污水在快速搅拌中剧烈翻滚，使污水充分接触氧气和无机凝集剂及消毒剂；杀灭病菌，污泥容易凝集下来；

（3）旋流搅拌，污水在旋流搅拌中离心，增加足够动能并充分氧化，使得部分污泥容易分离；

（4）一次沉降，一次沉降阶段慢速搅拌，并去除表面悬浮物；

（5）二次沉降，使污泥完全静置沉降，水质达到排放标准，或者作为农田灌溉水；

（6）污泥储存，将上述（2）、（3）、（4）、（5）步骤分离出来的污泥加入助滤剂，降低污泥的粘性，放到存储罐中保存；

（7）深度压滤脱水，将存储罐的污泥，采用深度压滤脱水的方法，将污泥一次压滤到含水量为50-60%%；

（8）污泥进行厌氧发酵10-25天，自然干燥到含水量为20%以内，得到有机土壤，或者加入适量营养成分，如氮磷钾或根据需要土壤和庄稼的需求加入钙、铁、镁、锌、铜、硒等元素，制成复合肥和有机肥；

上述污水污泥处理整个过程不允许加入有机絮凝剂聚丙烯酰胺或形成“粘膜包水”包裹的有机物，因为有的有机絮凝剂会使得污泥表面粘性增大，在压滤过程会堵塞滤网网孔，也会使得滤泥难以干燥。

上述第（2）步加入的无机凝集剂为聚合铝盐、聚合铁盐、钙盐、镁盐、活化硅酸的水解中间产物：包括聚合氯化铝、聚合硫酸铁，聚硅酸铁、活性碳酸钙、膨润土、硅藻土其中的一种或多种混合物；所述的无机凝集剂加入量为3-5g/ 100立方米污水，所述的消毒剂包括含氯化合物，三氯异氰脲酸、次氯酸钠、二氧化氯的其中一种；加入量为1-10g/100立方米污水。

本发明所述的城市生活污水污泥综合处理的方法，还在于在旋流搅拌后一次沉降前，加入活性剂，所述的活性剂为微生物菌剂，选用芽孢杆菌属菌和EM菌，其中芽孢杆菌属菌包括芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌菌种比例为芽孢杆菌：解淀粉芽孢杆菌：苏云金芽孢杆菌：EM菌=1:0.5:0.1:0.5，菌种加入量为0.1-0.3g/100立方米污水,菌种的有效活菌数达到0.1-1亿/克。加入微生物菌剂的原因是第一次刚开始运行设备的时候污水污泥可能存在净化能力不好，或者不慎混入医疗废水，导致有害细菌（如粪大肠杆菌，某些传染性病菌）超标的情况，或者二次沉降后的水质没有达到国家标准的时候都应该及时检验，加入活性剂，确保万无一失。

上述第（5）步加入的助滤剂为植物生物质锅炉排出的炉灰或焙烧土、碎红砖粉末，加入量为干污泥的3-5%；炉灰与焙烧土的重量比为1:3-5；所述的焙烧土、碎红砖粉末需要打成80目以下；加入的炉灰或焙烧土、碎红砖粉末能够使得污泥的黏度大大降低。也能够使得目前很多建筑垃圾（碎红砖）得到充分的利用。本发明污泥中不需要加入木糠或谷壳，因为谷壳和木糠是宝贵的资源；也不能加入煤灰，因为煤灰会硬化土壤颗粒，降低土壤透水性，加入对污泥作为肥料也会有影响。

以下阐述加入的草木灰、焙烧土、碎红砖粉末的作用：

草木灰，草木灰的主要成分是碳酸钾（K₂CO₃），草木灰肥料因草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以是凡植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有。其中含量最多的是钾元素，一般含钾6～12%，其中90%是水溶性的，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5～3%；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。不同植物的灰分，其养分含量不同，在等钾量施用草木灰时，肥效好于化学钾肥。所以，它是一种来源广泛、成本低廉、养分齐全、肥效明显的无机农家肥。可以使用燃烧生物质的锅炉灰，如甘蔗糖厂的炉灰、农家烧秸秆的炉灰，草木灰比较干燥，没有那么大的黏性，能够使得污泥变得容易滤干。

焙烧土，焙烧粘土时（包括膨润土、高岭土、砂质土、氧化铝尾矿、硅藻土等），当烧土达到一定温度后，砂粘土会变成象砖块一样，具有相同高的抗剪强度和防水性，因为粉土中所含的粘土颗粒在脱水情况下就会变硬。据有文献报道研究，将高温焙烧前后的膨润土进行了研究，其扫描电镜照片在扫描电镜下可观察到膨润土原土和450℃焙烧土均呈现出巷边结构的片状体，这些片状体构成许多小孔隙，它们为膨润土吸附水体中的污染物提供了有利的通道和空隙，在不同温度下焙烧天然膨润土，可以先后失去表面吸附水、层间水和结构水，减小水膜对有机物污染物质的吸附阻力，使膨润土的吸附性能显著增加。400-450℃焙烧膨润土，既驱除了结构通道中的表面水，又不致破坏结构骨架和卷边构造，提高了吸附性能，所以本发明将粉碎焙烧土掺到污泥的时候，就会使得黏土起到抗滑和疏松作用。

红砖粉末是普通黏土砖，（包括烧红砖过程的废砖块，建筑物拆除以后的砖块），普通黏土砖它的主要主要原料为粉质或沙质黏土，成分是氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化铝等。其作用原理与焙烧土相同。

本发明一次压滤的污泥的含水率就能够降低到50-60%，甚至低于50%；而且草木灰、焙烧土、碎红砖粉末成本低，来源广，效果非常好！（传统未加入本发明助滤剂的时候压滤后的滤泥含水率为70%以上），60%以下的低水分就能够使得运输污泥不会一路运输，一路滴水，在进行厌氧发酵或好氧发酵时也能够加快其干燥速率。

以上所述的深度压滤脱水的步骤是污泥在加入助滤剂的条件下采用液压方式对若干个压滤部件、滤网和压缩弹簧进行压缩，将污泥一次性压成含水量50-60%的滤饼。这种深度压滤脱水不同于一般的板框压滤方法，而是对板框压滤机的大改进，例如背景技术检索到的文献1就是采用板框压滤方法，它是通过脱水容器与挤压组件的配合，压滤以后，污泥含水量依然为65-70%的污泥浆，这样高的含水率如同上述所说，直接运输会加大运输成本，就地厌氧发酵则会使污泥水分难以挥发，本发明增加了压缩弹簧及附属装置以后就可以使污泥的含水率达到50%左右。

本发明所述的城市生活污水污泥综合处理设备，是根据上述工艺进行改进的，它包括依次相连的格栅除杂池、快速搅拌池、旋流搅拌、二级沉降池、污泥储存罐、深度压滤脱水机，所述的格栅除杂池上部设有迷宫式格栅板，顶部有粗垃圾分离器，底部有滤网，和泥浆出口管，所述的快速搅拌池安装有搅拌器，底部有泥浆出口，所述的旋流搅拌上部是旋流隔板，污水由外向内沿着旋流隔板流向中心，底部有泥浆出口，所述的二级沉降池上部有刮板清除器，清除污水表面的浮渣，底部有泥浆出口，以上所有的设备泥浆出口由泥浆泵统一收集输送到污泥存储罐，然后打到深度压滤脱水机，将泥水分离。

本发明所述的深度压滤脱水机是在基于现有板框压滤机的重大改进，深度压滤脱水机包括压滤机框架（1）、液压机（7）以及若干个依次排列的压滤部件（2），压滤部件（2）由滤网架（15）和滤网（14）构成，滤网架（15）上方设有上横杆（11），滤网架（15）通过吊架（12）挂成一排在上横杆（11），吊架（12）中间设有滚轮（13），滤网架（15）之间由上至下排列安装有若干个压缩弹簧（3），每个滤网架（15）之间有滤网（14），滤网（14）中间有泥浆通孔（16），液压机（7）能够通过压缩弹簧（3）将压滤部件（2）压紧使泥浆进行深度脱水。

深度压滤脱水机所述的滤网架（15）采用高分子材料，滤网（14）的过滤孔为100-120目。与现有技术进行比较，本发明采用助滤剂为植物生物质锅炉排出的炉灰或焙烧土、碎红砖粉末，加入量为干污泥的3-5%，使用100-120目的滤网的情况下，污泥一次性就可以压成含水量50-60%的滤饼。如果不加助滤剂，压滤机没有压缩弹簧，不可能将泥浆含水量压缩得到如此低。

本发明的有益效果为：

本发明是一种城市生活污水污泥综合处理的方法及设备，其工艺和设备每一步都密切相关，格栅除杂处理、污泥快速搅拌、旋流搅拌、污泥充分氧化沉淀、加入助滤剂、深度压滤脱水和污泥资源化利用的步骤，不是参考文献与现有技术结合就可以做到的，也不是仅仅取决于其中的一个单独的工艺步骤就可以实现本发明的效果，它是本发明人每一步都多次试验，从加入无机凝集剂、活性剂和消毒剂，到使用草木灰、焙烧土、碎红砖粉末的每个步骤都进行精心设计，经过反复实践，使得工艺结合设备，真正能够优化现有的条件，较低的成本就可以达到将污水污泥净化处理的目的，造福子孙后代。

以下阐述各个工艺步骤的作用：

1、格栅除杂处理，城市污水进入污水处理厂的时候，会夹带树叶、塑料袋、各种粗颗粒垃圾，由于前期进行格栅除杂处理，就可以使得消除杂物，这是城市污水必不可少的第一道工序。

2、污泥快速搅拌，将含有细小污泥的污水进行快速搅拌，加入适量无机凝集剂和消毒剂，污水在快速搅拌中剧烈翻滚，使污水充分接触氧气和无机凝集剂、活性剂和消毒剂，混合无机凝集剂能够将污水污泥在下一工艺设备中沉淀，（不会形成膜包泥水的颗粒），消毒剂能够去除臭味和病菌，活性剂能够进行生物降解。

3、旋流搅拌，污水在旋流搅拌中离心，增加足够动能将部分污泥容易分离出来。

4、深度压滤脱水，本发明采用的弹性压滤装置与传统压滤机相比，传统的板框压滤机的压滤腔的容积是固定的，其压滤压力是通过污泥输送泵的输送压力来决定的；而效果较好的隔膜压滤机是在污泥输送压滤后对压滤腔通过空气隔膜进行二次压滤，由于隔膜的位移小，膜板使用寿命短，更换频繁，费用高。采用本发明的弹性压滤装置压滤后的污泥含水率比隔膜压滤机压滤后的污泥含水率低20%以下，二次压滤完全靠压紧液压机的油缸二次压紧，弹性压滤板收缩来压迫滤室中的污泥，压滤过程机械耗能低，时间短，操作使用方便，性能稳定，寿命长。通过弹性压滤板的设计应用，使得压滤的压滤腔的容易可被进一步压缩，腔体中污泥的水分被进一步挤出，更好地提高了污泥脱水效果，较好的解决了传统压滤机压力低，脱水效果差等缺点。本发明试制的弹性深度压滤装置每台仅仅200万元左右，与文献1所采用普通板框压滤机价格差不多，但是文献1压滤以后的污泥含水率75%；文献2所采用的城市污泥深度脱水除臭用板框压滤机初步估算大约需要1000万元，并且压滤以后的污泥含水率超过65%，可见本发明比文献1和文献2具有突出的实质性特点和显著的进步。

5、由于本发明处理整个过程避免了高分子絮凝剂聚丙烯酰胺或其它药剂加入出现污泥“粘膜包水”的状态，污水污泥排放或农田灌溉标准，节约水资源，污泥不结块，容易干燥，采用该方法对污水污泥进行处理，更突出的是污泥容易析出和快速压滤脱水，使一次压滤的污泥的含水率降低到50-60%，去除了污泥的粘性，脱水成本低，处理量大，效率高，根据申请人计算，采用新工艺和新设备以后，每吨湿污泥处理成本仅为140元；相对于过去采用绞龙结构的设备每吨污泥处理成本为200元；采用污泥焚烧，每吨污泥处理成本为260元；还解决了目前污泥含水量高和粘性大，难以过滤和干燥以及使农田容易板结的难题。

6、本发明第（2）步加入的无机凝集剂包括聚合铝盐、聚合铁盐、钙盐、镁盐、活化硅酸的水解中间产物：聚合氯化铝、聚合硫酸铁，聚硅酸铁、膨润土、硅藻土其中的一种或混合物；所述的消毒剂，加入量为3-5g/100立方米污水，所述的消毒剂包括含氯化合物，如三氯异氰脲酸、次氯酸钠、二氧化氯的其中一种；加入量为0.5-1 g/100立方米污水。

7、本发明加入的活性剂，选用芽孢杆菌属菌，优选芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌和EM菌；加入微生物菌剂及进行生物化学反应，芽孢杆菌属细菌来源广泛，在当地农业研究所就可以买到。

加入芽孢杆菌属产生的抗菌物质能防治多种植物病害，已有一些芽孢杆菌生防菌株得到商品化或得到有限商品化生产应用许可。苏云金芽孢杆菌形成过程中可以产生一种伴孢晶体，它已成为世界上产量最大的微生物杀虫剂。侧孢短芽孢杆菌的一些菌株也能产生晶体蛋白及酶类物质，对于无脊椎生物具有毒性作用。芽孢杆菌具有解磷、解钾、固氮等生物活性，有利于提高作物产量，而且芽孢杆菌抗逆性好，巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、固氮芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌等被广泛用于生产生物肥料。芽孢杆菌产生的抗菌物质对畜禽具有促生长、保健和治疗疾病的作用，属无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性的一类环保型制剂。芽孢杆菌产生的抗菌肽的杀菌机制非常独特，病原菌不易对抗菌肽产生耐药性，因而抗菌肽作为一种新型饲料添加剂，是目前饲料业的一个新的研发方向，芽孢杆菌用于处理工业废水和降解环境中的有毒物质，如多环芳烃、石油、有机磷农药、有机氯农药。多黏类芽孢杆菌产生的胞外多糖和胞外蛋白，可用作处理污水。EM菌是一种治污的微生物菌群，其作用文献有较多介绍，此处不用再详细论述。芽孢杆菌与EM菌混合能够加强生物降解作用，当城市污水混入医院或化工厂的有害物质时，芽孢杆菌与EM菌产生的抗菌物质一般具有广泛的抑菌谱，能杀伤包括耐药菌株在内的细菌、某些真菌、寄生虫、部分病毒以及肿瘤细胞等，并且有结合脂多糖、中和内毒素等作用，因此引起了科学家和医务工作者的广泛关注。芽孢杆菌制备的微生态制剂在治疗肠道菌群失调症、治疗念珠菌感染、预防疮面感染等医疗过程中发挥了重要的作用。

8、本发明的方法适用性强，不仅可以应用于新建项目的污水治理和对不达标的装置进行达标改造和完善，而且可应用于有机污水（造纸、酒精、淀粉、制糖、制药、酿酒等）、无机污水（冶炼、化工、石油、印染、生活污水、医疗机构污水及垃圾渗滤液，更适用于工业园区多行业、多领域、多种类工业污水的混合集中综合治理。

以下表一是本发明与其它设备的使用比较：

表一

表一的表格说明：

第一栏中，本发明的方法及设备是在第二栏的广西河池市某污水处理厂停产以后开工后建设的，第三栏是普通板框压滤机是试制的样机，未加有弹簧组的设备。

广西河池市某污水处理厂2020年投资建设，投资2000万元，采用绞龙结构加挤压方法，结果污泥含水率达到70%，污水加入聚丙稀酰胺，压滤的污泥15天厌氧发酵以后水份还有30%，以后污泥加有30%的木糠，作为农田使用发现土壤还有轻度板结，之后由于木糠原料不足，无法运行下去，2021年2月已停产，2021年3月开始试验本发明的污水污泥工艺及设备，污水不再加入聚丙稀酰胺，污泥加有少量助滤剂：草木灰、焙烧土或红砖粉末，效果大有改观。

本发明污水污泥处理效果

对采用本发明的方法和设备进行处理污水得到的排放出水进行检测，排放出水的水质优于《污水综合排放标准》（GB18918-2002）中规定的城镇污水处理厂处理排放的一级标准，达到回用水的指标；深度压滤脱水机污泥出口重金属符合（GB24188-2009）标准，具体如下表2所示：

表2

附图说明

图1是本发明城市生活污水污泥综合处理方法的工艺流程图；

图2是本发明深度压滤脱水设备的结构示意图；

图3是图2中深度压滤脱水设备压滤部件的细化结构图；

图4是图2中深度压滤脱水设备过滤网的结构示意图；

图5是深度压滤脱水设备试制样机照片；

图6是广西某污水处理厂的车间现场照片（局部）；

图7是试验本发明设备生产的污泥在广西某地试验种植水稻的照片，2022年晚稻，（右边是每亩施用污泥200kg，发现施用后水稻分蘖多，稻穗长，亩产600kg；左边是对照组，未施用污泥，产量为亩产400kg）。

图中序号与对应的部件名称：（图2、图3、图4）

1、压滤机框架，2、压滤部件，3，压缩弹簧，4、污泥输送管，5、污泥加压泵，6、压力表，7、液压机，8、污水接水盘，9、污泥池，10、水泵，11、上横杆，12、吊架，13、滚珠轴承，14、滤网，15、滤网架，16、泥浆通孔。

图中工艺叙述：

从图1了解到，本发明的工艺过程如下：城市污水（夹带污泥）进入依次相连的格栅除杂池、快速搅拌池、旋流搅拌、二级沉降池、污泥储存罐、深度压滤脱水机，所述的格栅除杂池上部设有迷宫式格栅板，顶部有粗垃圾分离器，底部有滤网，和泥浆出口管，所述的快速搅拌池安装有搅拌器，底部有泥浆出口，所述的旋流搅拌上部是旋流隔板，污水由外向内沿着旋流隔板流向中心，底部有泥浆出口，所述的二级沉降池上部有刮板清除器，清除污水表面的浮渣，底部有泥浆出口，以上所有的设备泥浆出口由泥浆泵统一收集输送到污泥存储罐，然后打到深度压滤脱水机，将泥水分离。

图中设备结构叙述：

从图2、图3、图4看到，所述的深度压滤脱水机包括压滤机框架1、液压机7以及若干个依次排列的压滤部件2，压滤部件2由滤网架15和滤网14构成，滤网架15上方设有上横杆11，滤网架15通过吊架12挂成一排在上横杆11，吊架12中间设有滚轮13，滤网架15之间由上至下排列安装有若干个压缩弹簧3，每个滤网架15之间有滤网14，滤网14中间有泥浆通孔16，液压机7能够通过压缩弹簧3将压滤部件2压紧使泥浆进行深度脱水。

所述的滤网架15采用高分子材料，滤网14的过滤孔为100-120目。

深度压滤脱水机工作过程：运行时从存储罐输出污泥，通过污泥输送管4和污泥加压泵5进入深度压滤脱水的压滤机的泥浆通孔16、污水从滤网中间流出到污水接水盘8，开动液压机7将压滤部件2之间的压缩弹簧3压紧，将泥浆压成滤饼，从滤网下方落入污泥池9。

具体实施方式

实施例1

城市生活污水污泥综合处理的方法，工艺过程如下：（1）格栅除杂处理，将城市污水进行格栅除杂处理，去除树叶以及粗大颗粒垃圾，使污水初步净化；（2）快速搅拌，将含有细小污泥的污水进行快速搅拌，加入无机凝集剂聚合氯化铝，加入量为3g/100立方米污水；消毒剂三氯异氰脲酸，加入量为3g/100立方米污水，注意不能加入聚丙烯酰胺絮凝剂。污水在快速搅拌中剧烈翻滚，使污水充分接触氧气和无机凝集剂,消毒剂；杀灭病菌，污泥容易凝集下来；（3）旋流搅拌，污水在旋流搅拌中离心，增加足够动能并充分氧化，使得部分污泥容易分离；然后在进入一次沉降的污水管前，加入微生物菌种，它们是：普通芽孢杆菌:解淀粉芽孢杆菌:苏云金芽孢杆菌:EM菌=1:0.5:0.1:0.5，菌种加入量为0.1-0.3g/100立方米污水,菌种的有效活菌数达到0.1-1亿/克。（4）一次沉降，一次沉降阶段慢速搅拌，并去除表面悬浮物；（5）二次沉降，使污泥完全静置沉降，水质达到（GB18918-2002）排放标准，作为农田灌溉水；（6）污泥储存，将上述（2）、（3）、（4）、（5）步骤分离出来的污泥加入助滤剂，为糖厂烧甘蔗渣的炉灰和碎红砖粉末，炉灰和碎红砖粉末的比例为1:5，加入重量为干污泥的3-5%，以降低污泥的粘性，放到存储罐中保存；所述的碎红砖粉末使用前需要打成80目以下。（7）深度压滤脱水，将存储罐的污泥，采用深度压滤脱水的方法，将污泥一次压滤到含水量为50-60%。污泥压滤脱水设备采用图2、图3、图4的深度压滤脱水机；（8）污泥进行厌氧发酵15-25天，自然干燥到含水量为20%以内，得到有机土壤，2022年晚稻插秧前施入水稻田中，见图7。

实施例2

城市生活污水污泥综合处理的方法，工艺过程如下：（1）格栅除杂处理，将城市污水进行格栅除杂处理，去除树叶以及粗大颗粒垃圾，使污水初步净化；（2）快速搅拌，将含有细小污泥的污水进行快速搅拌，加入无机凝集剂聚合硫酸铁，加入量为5g/100立方米污水；消毒剂次氯酸钠，加入量为5g/100立方米污水，污水在快速搅拌中剧烈翻滚，使污水充分接触氧气和无机凝集剂,消毒剂；杀灭病菌，污泥容易凝集下来；注意不能加入聚丙烯酰胺絮凝剂。（3）旋流搅拌，污水在旋流搅拌中离心，增加足够动能并充分氧化，使得部分污泥容易分离；然后在进入一次沉降的污水管前，根据污水出口测定的有害菌情况，如果超标则加入微生物菌种，它们是：普通芽孢杆菌:解淀粉芽孢杆菌:苏云金芽孢杆菌:EM菌=1:0.5:0.1:0.5，菌种加入量为0.1-0.3g/100立方米污水,菌种的有效活菌数达到0.1-1亿/克。（4）一次沉降，一次沉降阶段慢速搅拌，并去除表面悬浮物；（5）二次沉降，使污泥完全静置沉降，水质达到（GB18918-2002）排放标准，作为农田灌溉水；（6）污泥储存，将上述（2）、（3）、（4）、（5）步骤分离出来的污泥加入助滤剂，为生物质锅炉的炉灰和焙烧土粉末，炉灰和焙烧土的比例为加入重量为干污泥的3-5%,降低污泥的粘性，放到存储罐中保存；所述的焙烧土使用前需要打成80目以下。（7）深度压滤脱水，将存储罐的污泥，采用图2、图3、图4的深度压滤脱水机；将污泥一次压滤到含水量为50-60%。（8）污泥进行厌氧发酵15-25天，自然干燥到含水量为20%以内，得到有机土壤，2022年5月施入种植豆角的地中，每亩施用200kg，与对照组增加产量达到普通豆角的20%。

实施例3

城市生活污水污泥综合处理的方法，工艺过程如下：（1）格栅除杂处理，将城市污水进行格栅除杂处理，去除树叶以及粗大颗粒垃圾，使污水初步净化；（2）快速搅拌，将含有细小污泥的污水进行快速搅拌，加入无机凝集剂聚合氯化铝加400℃烧过的膨润土；（聚合氯化铝：烧过的膨润土比例为1:1）加入量为5g/100立方米污水；消毒剂二氧化氯，加入量为5g/100立方米污水，污水在快速搅拌中剧烈翻滚，使污水充分接触氧气和无机凝集剂,消毒剂；杀灭病菌，污泥容易凝集下来；注意不能加入聚丙烯酰胺絮凝剂。（3）旋流搅拌，污水在旋流搅拌中离心，增加足够动能并充分氧化，使得部分污泥容易分离；然后在进入一次沉降的污水管前，根据污水出口测定的有害菌情况，如果超标则加入微生物菌种，它是：普通芽孢杆菌；（4）一次沉降，一次沉降阶段慢速搅拌，并去除表面悬浮物；（5）二次沉降，使污泥完全静置沉降，水质达到（GB18918-2002）排放标准，作为农田灌溉水；（6）污泥储存，将上述（2）、（3）、（4）、（5）步骤分离出来的污泥加入助滤剂，为生物质锅炉的炉灰和红砖粉末，炉灰和红砖粉末的比例为1:4，加入重量为干污泥的3-5%,所述的碎红砖粉末使用前需要打成80目以下，以降低污泥的粘性，放到存储罐中保存；（7）深度压滤脱水，将存储罐的污泥，采用图2、图3、图4的深度压滤脱水机；将污泥一次压滤到含水量为50-60%。（8）污泥进行厌氧发酵15-25天，自然干燥到含水量为20%以内，得到有机土壤，2022年5月施入玉米种植地，每亩施用200kg，与对照组增加产量达到普通玉米的20%。

本发明的实施例仅仅是发明内容的一部分，发明内容的工艺和设备都是反反复复进行试验的结果，因为工艺的改进与设备的设计都不是通过简单想象就可以实现的。

Claims (8)

1.一种城市生活污水污泥综合处理的方法，其特征在于，步骤如下：

（1）格栅除杂处理，将城市污水进行格栅除杂处理，去除树叶以及粗大颗粒垃圾，使污水初步净化；

（2）快速搅拌，将含有细小污泥的污水进行快速搅拌，加入适量无机凝集剂和消毒剂，污水在快速搅拌中剧烈翻滚，使污水充分接触氧气和无机凝集剂及消毒剂；杀灭病菌，污泥容易凝集下来；

（3）旋流搅拌，污水在旋流搅拌中离心，增加足够动能并充分氧化，使得部分污泥容易分离；

（4）一次沉降，一次沉降阶段慢速搅拌，并去除表面悬浮物；

（5）二次沉降，使污泥完全静置沉降，水质达到排放标准，或者作为农田灌溉水；

（6）污泥储存，将上述（2）、（3）、（4）、（5）步骤分离出来的污泥加入助滤剂，降低污泥的粘性，放到存储罐中保存；

（7）深度压滤脱水，将存储罐的污泥，采用深度压滤脱水的方法，将污泥一次压滤到含水量为50-60%；

（8）污泥进行厌氧发酵15-25天，自然干燥到含水量为20%以内，得到有机土壤，或者加入适量营养成分，制成有机肥；

上述污水污泥处理整个过程不允许加入有机絮凝剂聚丙烯酰胺或形成“粘膜包水”包裹的有机物。

2.根据权利要求1所述的城市生活污水污泥综合处理的方法，其特征在于，第（2）步加入的无机凝集剂为聚合铝盐、聚合铁盐、钙盐、镁盐、活化硅酸的水解中间产物：包括聚合氯化铝、聚合硫酸铁，聚硅酸铁、活性碳酸钙、膨润土、硅藻土其中的一种或多种混合物；所述的无机凝集剂加入量为3-5g/100立方米污水，所述的消毒剂包括含氯化合物：三氯异氰脲酸、次氯酸钠、二氧化氯的其中一种；加入量为1-10g/100立方米污水。

3.根据权利要求1所述的城市生活污水污泥综合处理的方法，其特征在于，第（6）步加入的助滤剂为植物生物质锅炉排出的炉灰或焙烧土、碎红砖粉末，加入重量为干污泥的3-5%；所述的焙烧土、碎红砖粉末需要打成80目以下。

4.根据权利要求1所述的城市生活污水污泥综合处理的方法，其特征在于，深度压滤脱水的步骤是污泥在加入助滤剂的条件下采用液压方式对若干个压滤部件、滤网和压缩弹簧进行压缩，将污泥一次性压成含水量50-60%的滤饼。

5.一种城市生活污水污泥综合处理设备，其特征在于，包括依次相连的格栅除杂池、快速搅拌池、旋流搅拌、二级沉降池、污泥储存罐、深度压滤脱水机，所述的格栅除杂池上部设有迷宫式格栅板，顶部有粗垃圾分离器，底部有滤网，和泥浆出口管，所述的快速搅拌池安装有搅拌器，底部有泥浆出口，所述的旋流搅拌上部是旋流隔板，污水由外向内沿着旋流隔板流向中心，底部有泥浆出口，所述的二级沉降池上部有刮板清除器，清除污水表面的浮渣，底部有泥浆出口，以上所有的设备泥浆出口由泥浆泵统一收集输送到污泥存储罐，然后打到深度压滤脱水机，将泥水分离。

6.根据权利要求5所述的城市生活污水污泥综合处理设备，其特征在于，所述的深度压滤脱水机包括压滤机框架（1）、液压机（7）以及若干个依次排列的压滤部件（2），压滤部件（2）由滤网架（15）和滤网（14）构成，滤网架（15）上方设有上横杆（11），滤网架（15）通过吊架（12）挂成一排在上横杆（11），吊架（12）中间设有滚轮（13），滤网架（15）之间由上至下排列安装有若干个压缩弹簧（3），每个滤网架（15）之间有滤网（14），滤网（14）中间有泥浆通孔（16），液压机（7）能够通过压缩弹簧（3）将压滤部件（2）压紧使泥浆进行深度脱水。

7.根据权利要求5所述的城市生活污水污泥综合处理设备，其特征在于，所述的滤网架（15）采用高分子材料，滤网（14）的过滤孔为100-120目。

8.根据权利要求1所述的城市生活污水污泥综合处理的方法，其特征在于，在旋流搅拌后一次沉降前，还加入活性剂，所述的活性剂为微生物菌剂，选用芽孢杆菌属菌和EM菌，其中芽孢杆菌属菌包括芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌菌种比例为芽孢杆菌：解淀粉芽孢杆菌：苏云金芽孢杆菌：EM菌=1:0.5:0.1:0.5，菌种加入量为0.1-0.3g/100立方米污水,菌种的有效活菌数达到0.1-1亿/克。

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