一種汙泥的處理方法與流程

2023-05-20 14:56:51 2

本發明屬於環保技術領域，具體涉及一種汙泥的處理方法。

背景技術：

汙泥是汙水處理後的產物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體汙泥等組成的極其複雜的非均質體。汙泥的主要特性是含水率高(可高達99％以上)，有機物含量高，容易腐化發臭，並且顆粒較細，比重較小，呈膠狀液態。它是介於液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運輸，但它很難通過沉降進行固液分離。表面處理廢物(汙泥)顧名思義，其主要來源為金屬表面處理及熱加工企業生產過程中產生的汙泥，汙泥主要物質為磷酸鈣和碳酸鈣。

聚丙烯醯胺(PAM)作為一種線狀的有機高分子聚合物，一種高分子水處理絮凝劑產品，可以吸附水中的懸浮顆粒，在顆粒之間起連結架橋作用，使細顆粒形成比較大的絮團，並且加快了沉澱的速度。這一過程稱之為絮凝，因其中良好的絮凝效果PAM作為水處理的絮凝劑並且被廣泛用於汙水處理。

對於汙泥的處理如專利號為CN1369442A的中國專利公開了一種酸性廢水高密度汙泥處理工藝，該工藝由第一反應器、第二反應器、曝氣池、沉澱池、壓濾機等設備系統組成。採用汙泥回流，向其中投加中和劑技術，使中和劑吸附於汙泥載體表面，再利用這一載體中和廢水，使廢水中的多金屬離子形成大粒徑的金屬氫氧化物沉澱，提高了汙泥沉澱效率和汙泥的含固率，減少汙泥脫水時間，降低廢水處理費用，適合多行業廣泛使用。該工藝僅僅是處理了廢水中的汙染環境的金屬離子，改善汙泥脫水性，提高了處理效率，以期達到環保的排放標準，但對於廢水、汙泥中的有益成分沒有進行綜合利用，生產過程中產生大量的廢液，浪費資源，不利於工業化大規模生產。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種汙泥的處理方法，該方法操作簡單、處理方便、成本低，適用於工業化大規模生產。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種汙泥的處理方法，它包括以下步驟：

S1.配漿：將汙泥加入配漿槽中，加入水攪拌分散形成漿料，漿料經沉降分離得汙泥渣和沉降清液，沉降清液返回至配漿槽循環利用；

S2.中和：將稀磷酸和汙泥渣緩慢加入中和槽中進行中和反應得到固液混合物，所述稀磷酸和汙泥渣的質量比為1:1～3；其中，中和反應的時間為在常溫下加料1～3h後繼續反應0.5～1.5h；

S3.養晶：將步驟S2所得固液混合物送入養晶槽，並加入氧化鈣進行反應，調節pH值為6.0～7.0，得到磷酸氫鈣料漿，其中，反應的時間為在常溫下加料1～3h後繼續反應0.5～1.5h，所述氧化鈣和固液混合物的重量比為1:15～25；

S4.一級絮凝沉降：將步驟S3所得磷酸氫鈣料漿送入一級沉降槽，並加入絮凝劑緩慢攪拌形成絮團，沉降1.5～2.5h，得到磷酸氫鈣濃漿，上層清液備用；

S5.壓濾：將步驟S4所得磷酸氫鈣濃漿泵入壓濾機製成磷酸氫鈣濾餅，濾液備用，收集濾餅上的固體，得到肥料級磷酸氫鈣產品；

S6.深度脫磷：在常溫下將步驟S4所得上層清液和S5所得濾液送入深度脫磷槽中，並加入氧化鈣進行反應0.3～1.0h，調節pH值為10.0～11.0，得到磷酸鈣料漿，所述氧化鈣的投加量為1:8～14；

S7.二級絮凝沉降：將步驟S6所得磷酸鈣料漿送入二級沉降槽，並加入絮凝劑緩慢攪拌形成絮團，沉降1.5～2.5h，得到磷酸鈣濃漿，壓濾後所得固體為磷酸鈣，濾液返回配漿槽；

S8.產品混合：將步驟S5所得肥料級磷酸氫鈣產品和S7所得磷酸鈣送入打散器中混合，即為磷酸鹽混合物。

進一步地，步驟S1所述沉降分離採用臥螺機進行分離，所述臥螺機的轉速為2800～3200rad/min。

進一步地，步驟S2中所述稀磷酸的含水率為80～95％。

進一步地，步驟S4中所述絮凝劑為聚丙烯醯胺，投加量為0.10～0.15kg/m3。

進一步地，步驟S5中所述壓濾機0.6～1.0MPa，濾布孔徑為320目。

進一步地，步驟S7中所述絮凝劑為聚丙烯醯胺，投加量為0.02～0.08kg/m3。

本發明採用取間歇反應的方式。

在中和步驟中：原料汙泥因為壓濾、包裝運輸等原因變得密實，為了中和反應更加充分，先將汙泥配漿再經臥螺機分離從而形成鬆散、均勻利於反應的汙泥渣。分離出的清水循環使用而不必添加新鮮水，同時通過控制臥螺機轉速從而保持出渣水分與原料汙泥水分一致。汙泥漿料通過臥螺機後，渣料直接加入一段中和槽，沉降清液返回汙泥配漿槽循環使用而不再需要加入新鮮水。

來自臥螺機的汙泥渣緩慢加入一段中和槽與原料稀酸混合反應；反應將產生少量CO2氣體，由於生成量很少產生的熱量可忽略不計，且CO2氣體的逸出也不至於攜帶液體(或攜帶量極少，滿足相關要求)。

反應原理：是指汙泥緩慢加入一段中和槽，在均勻混合的條件下汙泥先溶解於酸中。主要反應式如下：

CaCO3+H+→CO2+H2O

式中，R—表示金屬雜質；

_n—表示金屬離子價態。

隨著汙泥持續加入，料漿pH逐漸升高，重新析出沉澱，反應式如下：

式中，R—表示金屬雜質；

n—表示金屬離子價態。

在養晶步驟中：一段中和後的料漿打入養晶槽，與氧化鈣混合繼續反應至pH＝6.0～7.0，將酸中的五氧化二磷轉化為磷酸氫鈣，同時經過養晶使結晶顆粒粗大以加快沉降、過濾。

主要反應式如下：

式中，R—表示金屬雜質；

n—表示金屬離子價態。

在深度脫磷步驟中：經沉降和壓濾得到的清液因磷含量較高(P＝76mg/L)，需進一步中和脫磷才能達到排放要求；因此，往深度脫磷槽中緩慢加入氧化鈣，中和pH＝10.0～11.0，含少量固體的料漿同樣添加絮凝劑後進入沉降槽沉降。

反應式如下：

本發明具有以下優點：本發明提供的汙泥的處理方法，採用配漿+中和+養晶+一級絮凝沉降+壓濾+深度脫磷+二級絮凝沉降+產品混合的工藝流程，可以處理金屬表面廢物及熱加工企業生產過程中產生的汙泥，得到肥料級磷酸鹽，在節省資源的同時變廢為寶，既保護了自然生態環境，同時增加了效益；該方法增加了配漿預處理，提高汙泥與稀酸主要成分之間化學反應速率；新增加鹼養晶工序，停留時間較長，提高磷酸鹽等產品獲取及提高沉降效果；一級絮凝沉降、二級絮凝沉降分別添加少量絮凝劑，提高沉降效果以及分段加鹼促進金屬氫氧化物沉降。該方法工藝簡單、操作方便，成本低，適合工業化大生產。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的描述，本發明的保護範圍不局限於以下所述。

實施例1：一種汙泥的處理方法，它包括以下步驟：

S1.配漿：將汙泥加入配漿槽中，加入水攪拌分散形成漿料，漿料經沉降分離得汙泥渣和沉降清液，沉降清液返回至配漿槽循環利用，所述沉降分離採用臥螺機進行分離，所述臥螺機的轉速為2800rad/min。

S2.中和：將含水率為80％的稀磷酸和汙泥渣緩慢加入中和槽中進行中和反應得到固液混合物，所述稀磷酸和汙泥渣的質量比為1:1；其中，中和反應的時間為在常溫下加料1h後繼續反應0.5h；

S3.養晶：將步驟S2所得固液混合物送入養晶槽，並加入氧化鈣進行反應，調節pH值為6.0，得到磷酸氫鈣料漿，其中，反應的時間為在常溫下加料1h後繼續反應0.5h，所述氧化鈣和固液混合物的重量比為1:15；

S4.一級絮凝沉降：將步驟S3所得磷酸氫鈣料漿送入一級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降1.5h，得到磷酸氫鈣濃漿，上層清液備用，所述聚丙烯醯胺投加量為0.10kg/m3；

S5.壓濾：將步驟S4所得磷酸氫鈣濃漿泵入壓濾機製成磷酸氫鈣濾餅，濾液備用，收集濾餅上的固體，得到肥料級磷酸氫鈣產品，所述壓濾機壓力為0.6MPa，濾布孔徑為320目；

S6.深度脫磷：在常溫下將步驟S4所得上層清液和S5所得濾液送入深度脫磷槽中，並加入氧化鈣進行反應0.3h，調節pH值為10.0，得到磷酸鈣料漿，所述氧化鈣的投加量為1:8；

S7.二級絮凝沉降：將步驟S6所得磷酸鈣料漿送入二級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降1.5h，得到磷酸鈣濃漿，壓濾後所得固體為磷酸鈣，濾液返回配漿槽，所述聚丙烯醯胺投加量為0.02kg/m3；

S8.產品混合：將步驟S5所得肥料級磷酸氫鈣產品和S7所得磷酸鈣送入打散器中混合，即為磷酸鹽混合物。

實施例2：一種汙泥的處理方法，它包括以下步驟：

S1.配漿：將汙泥加入配漿槽中，加入水攪拌分散形成漿料，漿料經沉降分離得汙泥渣和沉降清液，沉降清液返回至配漿槽循環利用，所述沉降分離採用臥螺機進行分離，所述臥螺機的轉速為3200rad/min。

S2.中和：將含水率為95％的稀磷酸和汙泥渣緩慢加入中和槽中進行中和反應得到固液混合物，所述稀磷酸和汙泥渣的質量比為1:3；其中，中和反應的時間為在常溫下加料3h後繼續反應1.5h；

S3.養晶：將步驟S2所得固液混合物送入養晶槽，並加入氧化鈣進行反應，調節pH值為7.0，得到磷酸氫鈣料漿，其中，反應的時間為在常溫下加料3h後繼續反應1.5h，所述氧化鈣和固液混合物的重量比為1:25；

S4.一級絮凝沉降：將步驟S3所得磷酸氫鈣料漿送入一級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降2.5h，得到磷酸氫鈣濃漿，上層清液備用，所述聚丙烯醯胺投加量為0.15kg/m3；

S5.壓濾：將步驟S4所得磷酸氫鈣濃漿泵入壓濾機製成磷酸氫鈣濾餅，濾液備用，收集濾餅上的固體，得到肥料級磷酸氫鈣產品，所述壓濾機壓力為1.0MPa，濾布孔徑為320目；

S6.深度脫磷：在常溫下將步驟S4所得上層清液和S5所得濾液送入深度脫磷槽中，並加入氧化鈣進行反應1.0h，調節pH值為11.0，得到磷酸鈣料漿，所述氧化鈣的投加量為1:14；

S7.二級絮凝沉降：將步驟S6所得磷酸鈣料漿送入二級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降2.5h，得到磷酸鈣濃漿，壓濾後所得固體為磷酸鈣，濾液返回配漿槽，所述聚丙烯醯胺投加量為0.08kg/m3；

S8.產品混合：將步驟S5所得肥料級磷酸氫鈣產品和S7所得磷酸鈣送入打散器中混合，即為磷酸鹽混合物。

實施例3：一種汙泥的處理方法，它包括以下步驟：

S1.配漿：將汙泥加入配漿槽中，加入水攪拌分散形成漿料，漿料經沉降分離得汙泥渣和沉降清液，沉降清液返回至配漿槽循環利用，所述沉降分離採用臥螺機進行分離，所述臥螺機的轉速為3200rad/min。

S2.中和：將含水率為90％的稀磷酸和汙泥渣緩慢加入中和槽中進行中和反應得到固液混合物，所述稀磷酸和汙泥渣的質量比為1:2；其中，中和反應的時間為在常溫下加料2h後繼續反應1h；

S3.養晶：將步驟S2所得固液混合物送入養晶槽，並加入氧化鈣進行反應，調節pH值為6.5，得到磷酸氫鈣料漿，其中，反應的時間為在常溫下加料2h後繼續反應1h，所述氧化鈣和固液混合物的重量比為1:18；

S4.一級絮凝沉降：將步驟S3所得磷酸氫鈣料漿送入一級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降2h，得到磷酸氫鈣濃漿，上層清液備用，所述聚丙烯醯胺投加量為0.13kg/m3；

S5.壓濾：將步驟S4所得磷酸氫鈣濃漿泵入壓濾機製成磷酸氫鈣濾餅，濾液備用，收集濾餅上的固體，得到肥料級磷酸氫鈣產品，所述壓濾機壓力為0.7MPa，濾布孔徑為320目；

S6.深度脫磷：在常溫下將步驟S4所得上層清液和S5所得濾液送入深度脫磷槽中，並加入氧化鈣進行反應0.6h，調節pH值為10.5，得到磷酸鈣料漿，所述氧化鈣的投加量為1:10；

S7.二級絮凝沉降：將步驟S6所得磷酸鈣料漿送入二級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降2h，得到磷酸鈣濃漿，壓濾後所得固體為磷酸鈣，濾液返回配漿槽，所述聚丙烯醯胺投加量為0.05kg/m3；

S8.產品混合：將步驟S5所得肥料級磷酸氫鈣產品和S7所得磷酸鈣送入打散器中混合，即為磷酸鹽混合物。

實施例4：一種汙泥的處理方法，它包括以下步驟：

S1.配漿：將汙泥加入配漿槽中，加入水攪拌分散形成漿料，漿料經沉降分離得汙泥渣和沉降清液，沉降清液返回至配漿槽循環利用，所述沉降分離採用臥螺機進行分離，所述臥螺機的轉速為2900rad/min；

S2.中和：將含水率為85％的稀磷酸和汙泥渣緩慢加入中和槽中進行中和反應得到固液混合物，所述稀磷酸和汙泥渣的質量比為1:1；其中，中和反應的時間為在常溫下加料1.5h後繼續反應0.8h；

S3.養晶：將步驟S2所得固液混合物送入養晶槽，並加入氧化鈣進行反應，調節pH值為6.8，得到磷酸氫鈣料漿，其中，反應的時間為在常溫下加料1.5h後繼續反應1.2h，所述氧化鈣和固液混合物的重量比為1:20；

S4.一級絮凝沉降：將步驟S3所得磷酸氫鈣料漿送入一級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降1.8h，得到磷酸氫鈣濃漿，上層清液備用，所述聚丙烯醯胺投加量為0.11kg/m3；

S5.壓濾：將步驟S4所得磷酸氫鈣濃漿泵入壓濾機製成磷酸氫鈣濾餅，濾液備用，收集濾餅上的固體，得到肥料級磷酸氫鈣產品，所述壓濾機壓力為0.8MPa，濾布孔徑為320目；

S6.深度脫磷：在常溫下將步驟S4所得上層清液和S5所得濾液送入深度脫磷槽中，並加入氧化鈣進行反應0.8h，調節pH值為10.8，得到磷酸鈣料漿，所述氧化鈣的投加量為1:12；

S7.二級絮凝沉降：將步驟S6所得磷酸鈣料漿送入二級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降2.2h，得到磷酸鈣濃漿，壓濾後所得固體為磷酸鈣，濾液返回配漿槽，所述聚丙烯醯胺投加量為0.07kg/m3；

S8.產品混合：將步驟S5所得肥料級磷酸氫鈣產品和S7所得磷酸鈣送入打散器中混合，即為磷酸鹽混合物。

實施例5：一種汙泥的處理方法，它包括以下步驟：

S1.配漿：將汙泥加入配漿槽中，加入水攪拌分散形成漿料，漿料經沉降分離得汙泥渣和沉降清液，沉降清液返回至配漿槽循環利用，所述沉降分離採用臥螺機進行分離，所述臥螺機的轉速為3100rad/min；

S2.中和：將含水率為82％的稀磷酸和汙泥渣緩慢加入中和槽中進行中和反應得到固液混合物，所述稀磷酸和汙泥渣的質量比為1:2；其中，中和反應的時間為在常溫下加料2.5h後繼續反應1.2h；

S3.養晶：將步驟S2所得固液混合物送入養晶槽，並加入氧化鈣進行反應，調節pH值為6.2，得到磷酸氫鈣料漿，其中，反應的時間為在常溫下加料2.5h後繼續反應0.9h，所述氧化鈣和固液混合物的重量比為1:22；

S4.一級絮凝沉降：將步驟S3所得磷酸氫鈣料漿送入一級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降2.3h，得到磷酸氫鈣濃漿，上層清液備用，所述聚丙烯醯胺投加量為0.14kg/m3；

S5.壓濾：將步驟S4所得磷酸氫鈣濃漿泵入壓濾機製成磷酸氫鈣濾餅，濾液備用，收集濾餅上的固體，得到肥料級磷酸氫鈣產品，所述壓濾機壓力為0.7MPa，濾布孔徑為320目；

S6.深度脫磷：在常溫下將步驟S4所得上層清液和S5所得濾液送入深度脫磷槽中，並加入氧化鈣進行反應0.7h，調節pH值為10.7，得到磷酸鈣料漿，所述氧化鈣的投加量為1:13；

S7.二級絮凝沉降：將步驟S6所得磷酸鈣料漿送入二級沉降槽，並加入聚丙烯醯胺緩慢攪拌形成絮團，沉降1.8h，得到磷酸鈣濃漿，壓濾後所得固體為磷酸鈣，濾液返回配漿槽，所述聚丙烯醯胺投加量為0.07kg/m3；

S8.產品混合：將步驟S5所得肥料級磷酸氫鈣產品和S7所得磷酸鈣送入打散器中混合，即為磷酸鹽混合物。

上述實施例中採用的汙泥主要來源為金屬表面處理及熱加工企業生產過程中產生的汙泥，具體成分詳見表1：

表1：汙泥原料組成