申请日2016.10.14
公开(公告)日2017.01.11
IPC分类号C02F11/12; C02F11/02; C02F11/00
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种提高生物质污泥干度的方法。向生物质污泥中投加植物粉碎材料和纤维素泥进行生物质污泥调质，然后加入聚丙烯酰胺阳离子溶液混合后进行生物质污泥絮凝，最后进行螺旋式脱水，即得。本发明的生物质污泥的处理方法针对污泥中纤维含量低或没有时，需降低单螺旋压榨脱水机运行频率提高出泥干度，众所周知，秸秆轻灰是作为下脚料处理，利用植物粉碎结构和性能，将絮凝后的污泥更易聚在一起，并增加预脱水后污泥在单螺旋压榨脱水机中摩擦力。
权利要求书
1.一种提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤如下：
(1)向生物质污泥中投加植物粉碎材料和纤维素泥进行生物质污泥调质;
(2)然后加入聚丙烯酰胺阳离子溶液混合后进行生物质污泥絮凝;
(3)最后进行螺旋式脱水，即得。
2.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(1)中所述的生物质污泥的水含量为80-99wt%。
3.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(1)中所述的植物粉碎材料为玉米秆、小麦秆、大麦秆、谷物秆、芦苇秆、亚麻茎、杂草、谷物壳、麦糠、豆类秸秆、棉花秆或薯类秧中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(1)中所述的植物粉碎材料的添加量为10-600kg，以每吨绝干泥的重量计。
5.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(1)中所述的植物粉碎材料的水分小于30wt%。
6.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(1)中所述的纤维素泥中纤维素含量为40-60wt%，水含量为30-50wt%，灰分含量为1-10wt%。
7.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(1)中所述的纤维素泥的添加量为10-100kg，以每吨绝干泥的重量计。
8.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(2)中所述的聚丙烯酰胺阳离子溶液的浓度为0.05-0.2wt%。
9.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(2)中所述的聚丙烯酰胺阳离子溶液与生物质污泥的体积比为0.1-0.3：1。
10.根据权利要求1所述的提高生物质污泥干度的方法，其特征在于步骤(3)中所述的螺旋式脱水是先双螺旋预脱水，再单螺旋压榨脱水。
说明书
提高生物质污泥干度的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种提高生物质污泥干度的方法。
背景技术
在生物质资源综合利用以及造纸等产业中产生大量的污泥，这些污泥的存在给生态环境带来巨大负担。为此，国家也出台了一系列政策、规划来推动和促进我国污泥处理技术和工艺的产业化和市场化。污泥处理将越来越受到重视，在政策推动下有望进入快速增长阶段。
通常，污泥的处理包括沉淀、重力浓缩、脱水、干燥等处理。之后，将干燥的污泥进一步进行无害化处理。在浓缩脱水以使污泥减量化方面，据统计，约80%的污泥通过浓缩脱水进行处理，达到一定程度的减量化。其中，污泥机械脱水，例如通过螺旋压榨脱水机的脱水是目前浓缩脱水实现减量化的最主要的技术手段。
然而，在通过螺旋式生物质污泥脱水机浓缩脱水的工艺中，存在以下缺点：①减小螺旋式生物质污泥脱水机运行频率提高出泥干度，往往达不到工艺指标35%，干度只能提高到30%;②运行频率的降低，导致螺旋式生物质污泥脱水机运行效率差，不能满足正常生产;③出泥干度低于35%时，运行车辆装卸污泥时易产生污水并滴洒在路面，造成工作环境卫生差。因此，现有技术中仍然存在出泥干度低、处理成本高、效率低下等不足，不能满足节能性经济日益发展的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高生物质污泥干度的方法，用植物粉碎材料和纤维素泥投加到未脱水污泥中，用于提高未脱水污泥中的纤维含量，可有效提高污泥脱水后的干度及设备运行效率。
本发明所述的提高生物质污泥干度的方法，步骤如下：
(1)向生物质污泥中投加植物粉碎材料和纤维素泥进行生物质污泥调质;
(2)然后加入聚丙烯酰胺阳离子溶液混合后进行生物质污泥絮凝;
(3)最后进行螺旋式脱水，即得。
步骤(1)中所述的生物质污泥的水含量为80-99wt%。
步骤(1)中所述的植物粉碎材料为玉米秆、小麦秆、大麦秆、谷物秆、芦苇秆、亚麻茎、杂草、谷物壳、麦糠、豆类秸秆、棉花秆或薯类秧中的一种或几种。
步骤(1)中所述的植物粉碎材料的添加量为10-600kg，以每吨绝干泥的重量计。
步骤(1)中所述的植物粉碎材料的水分小于30wt%。
步骤(1)中所述的纤维素泥中纤维素含量为40-60wt%，水含量为30-50wt%，灰分含量为1-10wt%。
步骤(1)中所述的纤维素泥的添加量为10-100kg，以每吨绝干泥的重量计。
步骤(2)中所述的聚丙烯酰胺阳离子溶液的浓度为0.05-0.2wt%。
步骤(2)中所述的聚丙烯酰胺阳离子溶液与生物质污泥的体积比为0.1-0.3：1。
步骤(3)中所述的螺旋式脱水是先双螺旋预脱水，再单螺旋压榨脱水。
在长期的工作实践中，本发明人发现，螺旋式生物质污泥脱水机浓缩脱水效率低下的主要原因在于，目前的污泥中纤维含量较低甚至没有，使得污泥与机器之间的摩擦较小，从而螺旋式生物质污泥脱水机的运行频率降低，且不能很好的提高出泥干度。本发明人进一步发现，用植物粉碎材料和纤维素泥投加到未脱水污泥中，用于提高未脱水污泥中的纤维含量，可有效提高污泥脱水后的干度及设备运行效率。
所述的生物质污泥是指在生物质资源处理后得到的由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，其主要特性是含水率高(通常为80%至99%)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离。污水处理工艺三个阶段，预处理阶段在一沉池产生初级污泥，生化处理阶段在二沉池产生剩余活性污泥，深度处理阶段在三沉池产生化学污泥。这些污泥主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。
所述的生物质污泥包括原污泥、经沉淀的污泥或生化处理后的污泥。另外，生物质污泥优选上述污泥经过生化处理得到的污泥。本发明的生物质污泥通常具有80wt%以上至99wt%以下的水分，基于污泥的总重量。本领域已知，作为污泥的固体成分含量及组成会因原料来源及处理方式不同而不同，但这些含量及组成不会影响本发明技术方案的实施及本发明效果的实现。
所述的初级污泥是指半纤维素液中悬浮物在一沉池(或初沉池)沉淀产生的污泥，主要由木质纤维组成(纤维素、半纤维素和木质素)，有机C(碳)含量大约在40%，C/N(碳/氮)比的中值在300左右，总氮含量为0.002%～0.5%(干重)。
所述的剩余活性污泥是指半纤维素液在生化处理阶段发生厌氧反应产生的厌氧活性污泥(本文中有时也称作“颗粒污泥”)和好氧反应产生的好氧活性污泥，主要由有机物组成(微生物群体、微生物代谢产物、不能被微生物降解的有机物)，N、P(氮、磷)含量较高。
所述的化学污泥是指生化处理后的废水利用化学方法去除不易被生物降解的污染物时产生的污泥，主要由无机物组成(铁盐、无机碳)，因为在深度处理中通常要加入净水剂(主要成分聚合硫酸铁)或芬顿试剂(主要成分含硫酸亚铁、双氧水)，以促进污染物的化学反应。
所述的纤维素泥为三素分离后得到的富含有机物的污泥。木质素原液含有的固形物(细小纤维素，即碎浆)在三级分离中加入氢氧化钙沉淀过滤压榨，得到纤维素泥饼;半纤维液含有的固形物(细小纤维素，即碎浆)在废水处理系统经过微滤机过滤，得到纤维素滤渣。纤维素泥饼和纤维素滤渣混合后，即为纤维素泥。
从资源综合利用的角度，所述的植物粉碎材料优选秸秆切割处理时作为下脚料的秸秆轻灰。秸秆轻灰为粒径长度小于10mm的颗粒状碎末，大小形状不一，长期以来被作为废料处理，或者即使被回收也只是用作颗粒饲料或用于进一步处理加工为肥料，完全没有从综合利用的角度将其投加到污泥中用于提高污泥干度。因此，本发明具有预料不到的效果。
植物粉碎材料的水分小于30wt%，例如，小于25wt%、20wt%或者10wt%，甚至更低例如，5wt%、3wt%或1wt%。作为植物粉碎材料的形状没有特别限定，可为短杆状、片状、粒状、粉末，或者这些形状的组合等。在颗粒的情况下，其平均粒径小于20mm，优选小于10mm，更优选小于8mm，还优选小于6mm，例如5mm、3mm等。如果平均粒径过大，则不利于污泥的挤出。这是因为纤维材料过长不利于纤维通过脱水机，造成机器功耗过大。另一方面，如果颗粒的平均粒径过小，不能形成足够的摩擦力，对于运行频率的降低以及出泥干度的提高是不利的。优选的，所述颗粒的平均粒径为4mm至10mm，且最长粒径为30mm以下。
在单螺旋压榨脱水之后得到的生物质污泥干度大于35wt%。
本领域技术人员会因生物质污泥各组成及其含量的不同而适当调整植物粉碎材料和纤维素泥的添加量，其添加量是基于每吨绝干泥的重量而进行的。该添加量(或投加量)是根据污泥调制池的污泥(即从浓缩池进入调制池的污泥)浓度计算的，污泥浓度就是污泥中固体物的含量。绝干泥是污泥在电热恒温鼓风干燥箱105℃下烘干时间>2h后所得的固体物。
初沉池沉淀步骤用于污泥的自由沉淀，沉淀时间为1小时以上至2.5小时以下。二沉池沉淀步骤用于污泥的成层沉淀和压缩沉淀，沉淀时间通常为2小时以上至5小时以下，优选3小时以上至4小时，例如3.5小时。污泥浓缩池沉淀步骤用于重力沉降的方式浓缩污水处理系统产生的各种污泥，并通过污泥泵送到污泥脱水系统。调质浓缩步骤用于使生物质污泥混合均匀，保证污泥脱水系统的连续稳定运行。絮凝步骤在絮凝罐中将生物质污泥和聚丙烯酰胺阳离子溶液混合、搅拌产生絮凝。
使用双螺旋预浓缩机对絮凝后污泥预脱水使之出泥干度>10%。使用单螺旋压榨脱水机来对预脱水后污泥进一步提高干度，确保污泥脱水系统运出的污泥干度>32%，优选>35%。
通过单螺旋压榨脱水机，例如单轴螺旋压榨脱水机或双轴螺旋压榨脱水机进行螺旋压榨脱水步骤。螺旋压榨脱水机可使用目前市场上销售的任何螺旋压榨脱水机。当出泥干度<32%，向污泥调质池中加入植物粉碎材料，例如秸秆轻灰，搅拌10至100分钟，优选30分钟混合均匀，投加量根据出泥干度进行调整(每吨绝干污泥中秸秆轻灰重量含量为10%至20%，例如16%)。启动污泥脱水输送泵和加药泵，污泥送入絮凝罐，经过絮凝后进入双螺旋浓缩机，随后进入单螺旋压榨脱水机，单螺旋压榨脱水机运行频率通常需要>30Hz。
从运行效果来看秸秆轻灰按一定比例加入污泥调质池，没有影响污泥絮凝效果，对双螺旋预浓缩机预脱水同样没有影响，能够有效增加污泥中纤维含量，提高污泥在单螺旋压榨脱水机中摩擦力。从而保证污泥脱水系统高效稳定运行，外运的污泥干度>32%，避免装卸污泥时产生污水滴洒在路面影响环境卫生。秸秆轻灰本身是下脚料处理，现作为提高污泥干度使用，减少单独处理费用。
聚丙烯酰胺阳离子溶液浓度0.05-0.2wt%，添加量由生产运行情况(未脱水污泥浓度、未脱水污泥中纤维含量)来决定，通常聚丙烯酰胺阳离子溶液浓度在0.2wt%情况下，未脱水污泥与聚丙烯酰胺阳离子溶液添加量体积比1:0.1-0.3。另外一般聚丙烯酰胺阳离子固体添加量基于每吨绝干泥5kg-15kg;未脱水污泥中纤维含量高，相对用量低;未脱水污泥浓度低，相对用量低。聚丙烯酰胺阳离子溶液可采用本领域内通常使用的溶液。例如，江苏富淼科技股份有限公司生产的型号为：瑞力水清3810DF的产品等。
在单螺旋压榨脱水之后得到的生物质污泥干度大于32wt%。在现有技术中，减小单螺旋压榨脱水机运行频率提高出泥干度，往往达不到工艺指标35wt%，干度只能提高到25wt%。本发明的方法得到的生物质污泥干度大于35wt%。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的生物质污泥的处理方法针对污泥中纤维含量低或没有时，需降低单螺旋压榨脱水机运行频率提高出泥干度，众所周知，秸秆轻灰是作为下脚料处理，利用植物粉碎结构和性能，将絮凝后的污泥更易聚在一起，并增加预脱水后污泥在单螺旋压榨脱水机中摩擦力。由于污泥与机器之间的摩擦力增加，因此单螺旋压榨脱水机运行频率也应加大，一是预防污泥与轴抱死，二是增加机器运行效率。
现利用纤维素泥纤维含量高和粘性大特点，将其加入到未脱水污泥中，这样合理利用，不仅有效提高污泥絮凝效果，降低了市场价格昂贵的絮凝剂(聚丙烯酰胺)药品用量，而且减少单独处理费用。另外，使最终脱水后的生物质污泥，用于制备生物质燃料时，更有利于成型，同时热值明显增加。