一種剩餘汙泥的深度處理方法
2023-08-03 21:27:06 1
一種剩餘汙泥的深度處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種剩餘汙泥的深度處理方法，屬於汙泥處理領域。本發明通過汙泥調配、預處理、高溫厭氧消化、深度脫水等步驟對汙水處理過程中產生的剩餘汙泥進行脫水深度處理，脫水後的汙泥含固率可達40％-50％，實現了汙泥的減量化、穩定化、無害化和資源化。
【專利說明】一種剩餘汙泥的深度處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種汙泥的處理方法，具體涉及一種剩餘汙泥的深度處理方法，屬於 汙泥處理領域。
【背景技術】
[0002] 汙泥是汙水處理的最終產物，汙染物集中度高，成分比較複雜，有機質含量高，親 水性強，比表面積大，脫水難度大，機械脫水效率低。目前，我國城市汙水處理廠的汙泥有 80%以上未得到有效處置。大部分汙水處理廠只是通過添加化學藥劑（PAM等）對汙泥調 質再進行機械脫水，但是單純使用化學藥劑只能提高汙泥的脫水速度，無法提高脫水程度， 最終汙泥的含水率仍舊高達80 %。這種脫水汙泥仍然為固液混合狀態，糊狀，不便於輸送和 堆放；體積又相對龐大，有機物含量高，易腐敗，嚴重影響了後續的汙泥處置；而且存在各 種致病菌和寄生蟲卵，部分汙泥中重金屬含量超標，極易造成環境汙染，威脅生態平衡。
[0003] 近年來，汙泥的深度脫水工藝逐漸興起，即採用物理方法（微波、超聲、加熱等）或 化學方法（添加各種無機或有機的調理劑）對剩餘汙泥進行預處理，再輔以隔膜壓濾機為 代表的板框壓濾類機械脫水設備來提高汙泥的脫水效率，降低濾餅的含水率。深度脫水工 藝雖然能大幅提高汙泥的含固率，但是存在調理劑用量大，藥劑消耗佔汙泥幹固體重量的 25% -30% ;汙泥中的有機物含量仍偏高，穩定性不好，重金屬和致病菌依舊存在，給後續的 汙泥處置造成一定限制。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種剩餘汙泥的深度處理方法，該深度處理方法包括汙泥調 配、預處理、高溫厭氧消化、深度脫水四個步驟，其能夠顯著提高汙泥的含固率，實現汙泥的 減量化、穩定化、無害化和資源化。
[0005] 為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
[0006] -種剩餘汙泥的深度處理方法，其包括汙泥調配、預處理、高溫厭氧消化、深度脫 水四個步驟。其中所述剩餘汙泥的深度處理方法具體包括如下步驟：
[0007] (1)汙泥調配：在汙泥調配罐中，將高含固率的脫水汙泥與剩餘汙泥按一定比例 進行混合使得混合後汙泥的含固率為6% -12%。脫水汙泥與剩餘汙泥進行混合調理後，達 到合適的汙泥含固率範圍，處於該含固率範圍的汙泥更有利於進行後續處理。
[0008] 其中，所述的高含固率的脫水汙泥為機械脫水之後的剩餘汙泥，其含固率為 14% -23%，所述的剩餘汙泥為城鎮汙水處理後剩餘汙泥、工業汙水處理後剩餘汙泥、廢水 生物處理過程中剩餘汙泥或其組合，其含固率一般為1% -2%，此時混合時高含固率的脫 水汙泥與剩餘汙泥的質量混合比為1 :(1-2)，兩種汙泥的混合方式優選為機械攪拌；混合 後汙泥的含固率為6% -12%，優選為8% -10%。
[0009] (2)預處理：將步驟（1)的混合汙泥加入到超聲波處理裝置進行超聲處理，超聲處 理之後進入加熱裝置進行熱處理。
[0010] 其中，所述超聲波處理中超聲處理頻率為20-40kHz，優選為28kHz ;處理時間為 10-60min，優選為20-30min ;所述的加熱裝置為換熱器，熱處理溫度為55-70°C，優選為 60°C ;熱處理時間為l_3h，優選為2h。 toon] 超聲所產生的高溫、高壓以及超高速射流產生的剪切力和衝擊波能夠破壞汙泥絮 體結構和汙泥中微生物細胞壁，使酶和其它有機質從細胞內溶出，改善汙泥的水解環境，使 未被擊破的微生物細胞對消化環境失去承受能力，能夠很快被厭氧微生物消耗掉，從而加 速汙泥的消化過程；採用較低的超聲頻率（不超過40kHz)，可以獲得高效的汙泥分解效果， 更有利於後續汙泥脫水。
[0012] 與高溫熱水解相比較，低溫熱處理容易實現而且安全係數高，既能夠實現部分破 壞汙泥微生物的細胞壁的目的，又不會抑制產甲烷菌的生物活性，熱處理使得原來為微生 物細胞壁所包裹的有機物釋放到胞外的水環境中，加速了汙泥的水解酸化，縮短了汙泥在 厭氧消化反應器中的停留時間，提高了甲烷產率，而且能耗較低，無需專門進行冷卻降溫， 操作簡便。
[0013] (3)高溫厭氧消化：步驟（2)預處理後的汙泥進入高溫厭氧消化罐進行厭氧消化。
[0014] 其中，所述的消化溫度為50°C -60°C，優選為55°C ±2°C;pH控制在6. 5-7. 5,優選 為7. 0-7. 5 ;所述的消化時間為7-12d，優選為8-10d。
[0015] 汙泥厭氧消化經歷水解酸化、產氫產乙酸及產甲烷3個階段，經過超聲波與熱處 理聯合作用後的汙泥，水解酸化效率極大提高，水相中的有機物含量會在較短時間內大大 增加，從而縮短厭氧消化的停留時間，並能大幅提高沼氣的產生量。
[0016] (4)深度脫水：步驟（3)消化後的汙泥進入壓濾機進行深度脫水。
[0017] 上述步驟中，壓濾機為板框壓濾機，優選高壓隔膜壓濾機，進泥壓力為 0· 2-0. 3MPa，在1. 5-2. OMPa的壓力下保壓30-40min，再在2. 0-2. 5MPa的壓力下擠壓 10-20min，脫水後的汙泥含固率可達40 % -50 %。
[0018] 汙泥經過超聲波、加熱預處理和高溫厭氧消化後，脫水性能顯著提高，採用板框壓 濾機擠壓後即可得到含固率可達40% -50%的汙泥，該汙泥為固態，體積小，便於輸送和堆 放，有機物含量低，對環境汙染小。
[0019] 本發明與現有技術相比，所取得的有益效果是：
[0020] 1、本發明通過將高含固量的脫水汙泥與低含固量的剩餘汙泥進行混合調配以達 到合適的汙泥含固率範圍，其可以顯著降低後續汙泥的處理負擔，提高汙泥處理效率。
[0021] 2、脫水汙泥與剩餘汙泥進行混合調理後，以8% -10%含固率的汙泥進行厭氧消 化，較傳統4%含固率汙泥的厭氧消化，可以減少厭氧消化罐體積，降低建造成本和運行管 理成本。
[0022] 3、本發明中較低頻率的超聲處理和低溫熱處理的聯合使用，大大縮短了汙泥在厭 氧消化反應器中的停留時間，並可提高厭氧消化過程中的沼氣產量，強化厭氧消化效率。汙 泥高溫厭氧消化產生的沼氣可以作為熱處理的能源，能夠降低運行成本，節能降耗。
[0023] 4、汙泥經高溫厭氧消化後，有機物含量明顯降低，病原菌基本消除，重金屬固化， 汙泥穩定化程度高，脫水性能也得到顯著提高，有利於後續的深度脫水。
[0024] 5、深度脫水的藥劑消耗僅佔汙泥幹固體重量的0. 5% -0. 6%，與傳統工藝的藥劑 消耗量25% -30%相比，藥劑成本大幅降低。
[0025] 6、處理後汙泥的含固率大幅提高，減量化效果明顯，實現了減量化、穩定化、無害 化和資源化，有利於後續的汙泥處置，如堆肥農用、焚燒發電等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明對剩餘汙泥深度處理方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 圖1為本發明對剩餘汙泥深度處理方法的工藝流程圖。由圖1可以看出，本發明 所述的剩餘汙泥深度處理方法包括下述步驟：將脫水汙泥和剩餘汙泥在汙泥調配罐混合均 勻後，然後依次經過超生處理裝置、熱處理裝置、高溫厭氧消化裝置、高壓隔膜壓濾機處理 即處理完成，得到的脫水泥餅的含固率為40% -50%。處理過程中產生的沼氣可以循環用 於熱處理裝置。以下將通過具體實施例進一步說明本發明，但本領域技術人員應該理解，本 發明具體實施例並不以任何方式限制本發明。在本發明基礎上任何等同替換均落入本發明 的保護範圍之內。
[0028] 實施例1
[0029] 1.汙泥調配：將脫水汙泥（取自山東新時代藥業有限公司汙水處理站汙泥脫水 間，含固率14%，pH為6. 8,固體中有機成分佔53%)與剩餘汙泥（山東新時代藥業有限公 司汙水處理站汙泥濃縮池，含固率2%，pH為6. 9,固體中有機成分佔57% )按照重量比1 : 1投加到汙泥調配罐，經機械攪拌充分混合後得到混合汙泥（含固率8%，pH為6. 8,固體中 有機成分佔54% )。
[0030] 2.預處理：混合汙泥先經過超聲波處理裝置，超聲處理頻率為40kHz，處理時間為 lOmin ;隨後進入熱處理裝置，熱處理溫度為55°C，處理時間為3. Oh。
[0031] 3.高溫厭氧消化：預處理後的汙泥進入高溫厭氧消化罐，消化溫度控制在50°C， pH控制在7. 5左右，固體停留時間為10d。
[0032] 4.深度脫水：採用高壓隔膜壓濾機對消化汙泥進行深度脫水，進泥壓力為 0· 2MPa，在1. 5MPa的壓力下保壓40min，再在2. OMPa的壓力下隔膜擠壓20min，脫水後的汙 泥含固率為42%。
[0033] 實施例2
[0034] 1.汙泥調配：將脫水汙泥（山東新時代藥業有限公司汙水處理站汙泥脫水間，含 固率19%，pH為6. 7,固體中有機成分佔55% )與剩餘汙泥（山東新時代藥業有限公司汙 水處理站汙泥濃縮池，含固率1%，pH為6. 9,固體中有機成分佔58% )按照重量比1 :1投 加到汙泥調配罐，經機械攪拌充分混合後得到混合汙泥（含固率10%，pH為6. 8,固體中有 機成分佔55% )。
[0035] 2.預處理：混合汙泥先經過超聲波處理裝置，超聲處理頻率為20kHz，處理時間為 60min ;隨後進入熱處理裝置，熱處理溫度為70°C，處理時間為1. Oh。
[0036] 3.高溫厭氧消化：預處理後的汙泥進入高溫厭氧消化罐，消化溫度控制在60°C， pH控制在7. 0左右，固體停留時間為8d。
[0037] 4.深度脫水：採用高壓隔膜壓濾機對消化汙泥進行深度脫水，進泥壓力為 0· 3MPa，在2. OMPa的壓力下保壓30min，再在2. 5MPa的壓力下隔膜擠壓10min，脫水後的汙 泥含固率為48%。
[0038] 實施例3
[0039] 1.汙泥調配：將原料汙泥（取自山東新時代藥業有限公司汙水處理站汙泥脫水 間，含固率23%，pH為7.0,固體中有機成分佔56%)與剩餘汙泥（山東新時代藥業有限公 司汙水處理站汙泥濃縮池，含固率2%，pH為6. 9,固體中有機成分佔61% )按照重量比1 : 2投加到汙泥調配罐，經機械攪拌充分混合後得到混合汙泥（含固率9%，pH為6. 9,固體中 有機成分佔57% )。
[0040] 2.預處理：混合汙泥先經過超聲波處理裝置，超聲處理頻率為28kHz，處理時間為 30min ;隨後進入熱處理裝置，熱處理溫度為60°C，處理時間為2h。
[0041] 3.高溫厭氧消化：預處理後的汙泥進入高溫厭氧消化罐，消化溫度控制在55°C， pH控制在7. 0左右，固體停留時間為9d。
[0042] 4.深度脫水：採用高壓隔膜壓濾機對消化汙泥進行深度脫水，進泥壓力為 0· 2MPa，在1. 6MPa的壓力下保壓30min，再在2. 3MPa的壓力下隔膜擠壓15min，脫水後的汙 泥含固率為45%。
【權利要求】
1. 一種剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，其包括如下步驟： (1) 汙泥調配； (2) 預處理； (3) 高溫厭氧消化； (4) 深度脫水。
2. 如權利要求1所述的剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，其包括如下步驟： (1) 汙泥調配：將含固率為14% -23%的高含固率脫水汙泥和剩餘汙泥進行混合，使得 混合後汙泥的含固率為6% -12% ; (2) 預處理：將步驟（1)中混合後汙泥進行超聲處理，其中超聲處理的頻率為 20-40kHz，超聲處理時間為10-60min，超聲處理完成後將混合後汙泥進行熱處理，其中熱處 理溫度為55-70°C，熱處理時間為l_3h ; (3) 高溫厭氧消化：將經步驟（2)處理後的汙泥進行高溫厭氧消化，控制消化溫度為 50°C -60°C，pH 控制在 6. 5-7. 5,消化時間為 7-12d ; (4) 深度脫水：使用板框壓濾機將經步驟（3)消化處理後汙泥進行板框壓濾，其中進泥 壓力為0· 2-0. 3MPa，控制板框壓力為1. 5-2. OMPa並保壓30-40min，然後控制板框壓力為 2. 0-2. 5MPa 並保壓 10-20min。
3. 如權利要求2所述的剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，所述步驟（1)中混合 後汙泥的含固率為8% -10%。
4. 如權利要求2所述的剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，所述步驟（2)中超聲 處理頻率為28kHz，超聲處理時間為20-30min ;所述熱處理溫度為60°C，熱處理時間為2h。
5. 如權利要求2所述的剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，所述步驟（3)中，所述 的消化溫度為55°C ±2°C，pH控制在7. 0-7. 5,消化時間為8-10d。
6. 如權利要求2所述的剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，所述步驟（4)中，所述 板框壓濾機為高壓隔膜壓濾機。
7. 如權利要求2的剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，所述剩餘汙泥的含固率為 1-2%，所述高含固率脫水汙泥和剩餘汙泥的質量混合比為1 :(1-2)。
8. 如權利要求7所述的剩餘汙泥的深度處理方法，其特徵在於，所述的剩餘汙泥為城 鎮汙水處理後剩餘汙泥、工業汙水處理後剩餘汙泥、廢水生物處理過程中剩餘汙泥或其組 合，所述脫水汙泥為機械脫水後的剩餘汙泥。
【文檔編號】C02F11/18GK104098238SQ201410336164
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】蘇建文, 鄭浩, 王彩冬, 閆超, 時永輝 申請人:山東新時代藥業有限公司