申请日2017.01.05
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F11/00; C02F11/10; C02F11/12
摘要
本发明属于污泥处理领域，具体是一种新型污泥预处理方法。其步骤为：(1)固液分离：将待处理的污泥进行固液分离，脱水;(2)轰爆处理：将步骤(1)所得物料放入密闭压力容器中，通入高压蒸汽，保持1.0～2.5MPa气压4～15min，在60～75ms内释放物料和蒸汽并泄压至常压，然后将物料转出容器;(3)二次固液分离：将步骤(2)所得物料再次进行固液分离，使污泥中溶解的重金属随液体被分离带走。本发明的污泥预处理方法具有生产工艺简单、产出物状态稳定、安全无二次污染的优点，能够实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化，为后续进一步资源化利用创造了有利条件，同时投资少、效率高、能耗低、易于普及推广。
权利要求书
1.一种新型污泥预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)固液分离：将待处理的污泥进行固液分离，脱水;
(2)轰爆处理：将步骤(1)所得物料放入密闭压力容器中，通入高压蒸汽，保持1.0～2.5MPa气压4～15min，在60～75ms内释放物料和蒸汽并泄压至常压，然后将物料转出容器;
(3)二次固液分离：将步骤(2)所得物料再次进行固液分离，使污泥中溶解的重金属随液体被分离带走。
2.根据权利要求1所述一种新型污泥预处理方法，其特征在于，所述步骤(1)的固液分离采用螺旋挤压分离或者离心分离。
3.根据权利要求1所述一种新型污泥预处理方法，其特征在于，所述步骤(2)的高压蒸汽为饱和水蒸气或者过饱和水蒸气。
4.根据权利要求1所述一种新型污泥预处理方法，其特征在于，所述步骤(3)的固液分离采用螺旋挤压分离或者离心分离。
说明书
一种新型污泥预处理方法
技术领域
本发明属于污泥处理的技术领域，具体是一种新型污泥预处理方法。
背景技术
我国人口数量庞大，随着进一步城镇化、工业化的发展，城市居民生活以及工业生产用水量更加巨大，污水的排放也日益增加，污水处理量也随之上升。作为污水处理必然产生的“衍生品”--污泥产量也随之年年攀升，据了解，2015年我国仅市政污泥产量就达3500万吨，这还不包括江河湖等水域中的污泥。而当前污泥的处理处置在包括技术储备、运营成本、政府资助等方面的综合能力严重不足与巨大的污泥处理处置需求存在尖锐的供需矛盾，这一矛盾正带动污泥处理处置行业快速发展。
据分析，污泥是一种恶臭、易腐烂、含有大量的致病细菌、病毒、寄生虫以及各种对人体极其有害的重金属、持久性有机物污染物质，同时也是富含有机质、氮、磷、钾的营养物质，还是一种内含大量能量的能源物质。如不加处理直接进入大自然会极其严重地破坏自然生态和环境，对人类的健康甚至生命构成严重威胁。如何进行污泥处理处置并加以有效利用已经成为人们极为关注的问题。
实践证明，污泥处理处置的最终目的是实现污泥“减量化、稳定化、无害化”和“资源化利用”，在此原则下才能选择经济性较好的技术路线。其中污泥处理(sludgetreatment) 通常是指对污泥进行浓缩、调质、脱水、稳定、干化或焚烧等减量化、稳定化、无害化的加工过程。
目前，主流的可行的污泥处理技术路线(涵盖西方95%以上)主要有“深度脱水后填埋”、“干化后焚烧再灰渣填埋或建材利用”、“好氧发酵后土地利用”、“厌氧消化后土地利用”，虽各有优点，但都存在着效率低成本高的缺陷，给投资运营带来很大困扰。
由于填埋侵占大量土地、处理费用日益提高、以及随着环保标准的提高和回收利用政策的实施，填埋法已不是可持续发展的途径。污泥作为农田肥是一种较好的出路，但污泥中的积累的重金属和有机污染物将会使该应用受到一定的限制。污泥焚烧处理具有其它处理方法所不具备的一些优点，如减容量大、有机物热分解彻底等，但需消耗辅助加热能源，并且燃烧会造成二次污染。
目前主要的污泥无害化、稳定化处理方法主要有三种：热水解法、热水解与厌氧消化组合法、部分湿式氧化法。其中热水解法是将污泥和水混合后置于60℃～250℃环境温度下水解反应数十秒到数小时，让微生物细胞壁破裂，糖类、脂肪、蛋白质和纤维素发生水解反应，从而达到提高污泥脱水的目的，但是仅仅热水解，会让水中溶解的挥发性以及热水解产生的有机气体溢出，导致出泥不稳定易变质;热水解与厌氧结合法解决了热水解出泥不稳定的问题，还能产生甲烷等能源气体，但是由于国内的污泥有机物含量较国外低很多，产气量以及系统运行效果方面较差，且规模庞大投资巨大，只适用大型污水厂的污泥处理，适用性受到限制;部分湿式氧化法，在10～30min的时间里，环境温度160℃～220℃条件下使部分有机质产生氧化反应，氧化过程产生的有机酸能够溶解、脱除重金属，并通过添加助剂实现污泥的资源化利用，但是部分湿式氧化法存在分离液浊度大、管道和设备堵塞严重、重金属脱除效率低等缺陷。
目前有大规模产业化应用的且比较成功的当属污泥热水解技术，污泥热水解即对污泥进行加温以使污泥中的部分细胞物质水解、从大分子转化为小分子物质，从而便于后序污泥的消化处理。
但是现有的污泥热水解技术效果仍然不理想。主要是这些污泥热水解工艺的温度较低、时间短，污泥中的某些有机成分如脂肪、糖类、纤维以及絮凝剂聚丙烯酰胺等很多类有机物根本达不到水解的条件，无法完全水解;为此人们在水解后增加了高温氧化处理，然后进行固液分离处理得到有机肥的基料;氧化处理中较高的温度和压力使得能耗水平和设备要求成倍提高，对压力反应容器的设计、制作要求更高，运行成本上升，管理难度加大。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种污泥预处理方法，将“轰爆处理”技术引入到污泥预处理当中，彻底解决了现有污泥处理技术各种疑难问题，为后续进一步资源化利用创造了很好的条件。
本发明提供的技术方案是：
一种新型污泥预处理方法，包括以下步骤：
(1)固液分离：将待处理的污泥进行固液分离，脱水;
(2)轰爆处理：将步骤(1)所得物料置入密闭压力容器中，通入高压蒸汽，保持1.0～2.5MPa气压4～15min，在60-75ms内释放物料和蒸汽并泄压至常压，然后将物料转出容器;
(3)二次固液分离：将步骤(2)所得物料再次进行固液分离，使污泥中溶解的重金属随废液被分离带走。
本发明的创新之处在于创造性的采用“轰爆处理”技术来处理污泥，并且取得了意想不到的良好技术效果。
所谓“轰爆处理”处理技术，在技术本质上分两个阶段：
在第一阶段，通入密闭容器高压蒸汽，保持1.0～2.5MPa的高压4～15min，对应的高温约在70℃～230℃，使其中的污泥首先被高温蒸汽汽相蒸煮，物料细胞内的水分温度升高，并发生等多种热化学反应，让污泥中的细菌、病毒、寄生虫等生物体细胞壁破裂，糖类、脂肪、蛋白质和纤维素和其他有机污染物发生热水解反应，使生物体中的木质纤维素结构软化和部分降解，能够放大下一阶段爆破过程的效果。
第二阶段，通过在近似爆破的接近于零的极短时间内使污泥从高压恢复至大气压，使得渗进生物组织内部的高温高压蒸汽分子瞬时释放完毕，产生的爆破冲击波作用于生物质微孔组织结构，蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而实现用较少的能量将原料按目的分解。
在这一过程中，污泥中极其有害的重金属也被水解产生的有机酸溶解，然后通过固液分离的方法脱除，从而实现污泥中重金属的无害化治理。
污泥预处理所得废液可进一步无害化处理，如闪蒸等固化处理。
预处理后的污泥可进一步资源化利用，如经过进一步好氧发酵或厌氧发酵可以得到有机肥的基料、土壤改良基质和能源气体等有益资源，从而实现污泥处理的无害化、资源化、减量化以及安全无二次污染。
本发明的进一步优化或/和改进有：
优选方案之一，所述步骤(1)的固液分离采用螺旋挤压分离或者离心分离。
优选方案之二，所述步骤(2)的高压蒸汽为饱和水蒸气或者过饱和水蒸气。
优选方案之三，所述步骤(3)的固液分离采用螺旋挤压分离或者离心分离。
实施本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供的一种新型污泥预处理方法，具有生产工艺简单、产出物状态稳定、安全无二次污染的优点，成功地实现了污泥处理的减量化、无害化、资源化，同时具有投资少、效率高、能耗低、易于普及推广的优点。
下面结合实施例详细说明本发明的技术方案。