申请日2016.09.05
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14
摘要
本发明涉及污水污泥处理技术领域，具体涉及一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，步骤(A)：啤酒厂生产废水经集水井收集、污水处理系统处理得到净化水和啤酒污泥;步骤(B)：将啤酒污泥与啤酒废液在浓缩池混合形成浓缩污泥;步骤(C)：将浓缩污泥经絮凝、浓缩分离出一级污泥和一级废水;步骤(D)：将一级污泥进行化学改性得到改性污泥;步骤(E)：将改性污泥在叠螺机中压滤脱水制得二级污泥和二级废水;步骤(F)：将一级废水、二级废水回流到集水井，与生产废水混合继续进入污水处理系统处理，直至达标排放。本发明的啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，能协同处理啤酒污泥和啤酒废液，废水循环处理、成本低。
摘要附图
权利要求书
1.一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤(A)：啤酒厂生产废水经集水井收集、污水处理系统处理得到净化水和啤酒污泥;
步骤(B)：将啤酒污泥与啤酒废液在浓缩池混合形成浓缩污泥;
步骤(C)：将浓缩污泥经絮凝、浓缩分离出一级污泥和一级废水;
步骤(D)：将一级污泥进行化学改性得到改性污泥;
步骤(E)：将改性污泥在叠螺机中压滤脱水制得二级污泥和二级废水;
步骤(F)：将一级废水、二级废水回流到集水井，与生产废水混合继续进入污水处理系统处理，直至达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述啤酒污泥的含水率为97%—99%，所述啤酒废液的含水率为96%—98%，pH≈4.5。
3.根据权利要求1所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述啤酒废液中硅藻土的密度1.9-2.3g/cm3，堆密度0.34-0.65g/cm3，比表面积40-65m/g，孔体积0.45-0.98m，吸水率是自身体积的2-4倍，熔点1650℃-1750℃。
4.根据权利要求1所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述絮凝剂使用1‰-2‰浓度的阳离子聚丙烯酰氨絮凝剂，固体阳离子聚丙烯酰氨与浓缩污泥的质量比例为1:15000-20000。
5.根据权利要求1所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述化学改性包括酸化、氧化破壁和骨架塑造;所述酸化具体为加入酸，酸化搅拌5-10min;所述氧化具体为加入铁盐搅拌5-8min，再加入氧化剂搅拌10-20min;所述骨架塑造具体为加入碱性无机物搅拌2-10min。
6.根据权利要求5所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述化学改性使用酸、铁盐、氧化剂、碱性无机物和一级污泥的质量分数比为(1.5-4.5)：(0.8-1.6)：(0.5-1.5)：(1-2)：(1000-1200)。
7.根据权利要求5所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述酸为硫酸、草酸、柠檬酸中的一种或二种以上的混合物。
8.根据权利要求6所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述铁盐为聚合硫酸铁或三氯化铁。
9.根据权利要求6所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述氧化剂为高铁酸钾、双氧水、过硫酸铵中的一种。
10.根据权利要求6所述的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，其特征在于：所述碱性无机物为氢氧化钙、复合碱、粉煤灰中的一种或二种以上的混合物。
说明书
一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法
技术领域
本发明涉及污水污泥处理技术领域，具体涉及一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法。
背景技术
污泥是污水处理过程中的产物，一般城镇污水处理厂排放的处理后污泥(即脱水污泥)为含水量75～85%的半固体状物质，主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体及絮凝所用药剂等组成，是一种复杂混合物。脱水污泥中富集了污水中的有机物、盐和大量的磷、氮等物质以及病毒微生物、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质，如果未经处理只采用简单的填埋方式，不仅占用大量土地，而且随着渗滤液的渗透和细菌在空气中的散播，对生态环境造成相当大的危害。
现阶段，我国对污泥的处置主要还是以污泥脱水稳定后再填埋的方式为主，随着全社会对生态环境要求的提高，国家相继出台了相关法律法规，鼓励和支持污泥处理技术升级和创新，全面推行污泥无害化、资源化的处理处置方式。根据国家规范标准要求，对混合填埋处理的污泥，含水率要求低于60%;而对土壤改良、园林绿化、农用及建材等其它资源化利用方面的污泥，含水率要求更低。
在污泥处理过程中，最大限度的降低污泥含水率是检验污泥处理效果的重要指标之一，也是污泥资源利用的基础。因此，污泥脱水是污泥处理过程中最为重要且难度最大的一个环节。
污泥复杂的组分及特性造成其具有很高的含水量和很强的亲水性。除了广泛分布在污泥颗粒间的间隙水外，污泥中的水分还有很大一部分是由毛细结合水、表面吸附水和内部水所构成。这部分束缚水是由污泥颗粒表面特性和污泥团的结构所决定的，具有很强的持水性，难以用常规的污泥调理和机械脱水方式排出。因此，对污泥特性进行科学有效的调理，降低束缚水的影响，改变污泥比阻、可压缩性、水力特性等指标，可有效的提高可释放的自由水比例，若没有控制好调整的含水率与药剂的用量时，会严重影响化学改性的效果，同时也浪费药剂，增加脱水成本，因此在有限的成本下对污水污泥进行脱水净化处理十分困难。
中国发明专利申请公开号201510354803.1提供了一种市政污泥深度脱水系列组合药剂及其应用方法，作为污泥深度脱水调理药剂，应用于城市污水处理厂污泥深度脱水工艺。此方法只使用化学药剂进行脱水，使用化学药剂的量十分多，处理成本高，而且脱水程度不高。
中国发明专利申请公开号201510320879.2公开了一种污泥脱水固化一体化处理方法。通过将待处理的污水厂浓缩池的污泥加入混合反应器中，然后向其中加入脱水药剂、固化药剂，经搅拌反应后，进行机械脱水，得到脱水固化的污泥。污水厂浓缩池污泥的含水率高达98%，此时使用化学药剂进行改性，会严重浪费化学药剂同时改性效果差。
污泥调质方法主要有化学法、物理法和生物法。传统的物理法使用机械将改性好的污泥进行机械脱水，根据改性技术和使用机械的不同，压滤后的污泥含水率可得到有效的下降，如使用袋式机、离心机或叠螺机可降低到80%以下，如使用板框机、高压钢带压滤机可降低到40%—60%;传统的化学法是通过加入氧化剂、混凝剂、絮凝剂、助滤剂等化学药剂的方式，改变污泥脱水特性使之容易脱水，生物法耐需要培养特定的生物菌群，再将生物菌群投入需要治理的水中，利用生物菌群的生理反应，使污水净化，但前期研究培养生物菌群的投入大，时间长，培养出的生物菌群的生存环境苛刻，不易使用，所以以上的方法均不能应用于实际中，故有必要研发一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种脱水率高、废水循环处理、成本低、能协同处理啤酒污泥和啤酒废液的深度脱水处理方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，包括下列步骤：
步骤(A)：生产废水经集水井收集、污水处理系统净化得到净化水达标排放和啤酒污泥;
步骤(B)：将啤酒污泥与啤酒废液混合形成浓缩污泥;
步骤(C)：将浓缩污泥经絮凝、浓缩分离出一级污泥和一级废水;
步骤(D)：将一级污泥进行化学改性得到改性污泥;
步骤(E)：将改性污泥在叠螺机中压滤脱水制得二级污泥和二级废水;
步骤(F)：将一级废水、二级废水回流到集水井，与生产废水混合并经污水系统处理后达标排放。
所述啤酒污泥为污水系统调节池底泥、二沉池底泥的总称，含水率在97%—99%之间。啤酒生产中大多采用硅藻土进行啤酒过滤。所述啤酒废液为啤酒生产中过滤环节产生的硅藻土废液，含水率在96%—98%之间，pH≈4.5，传统的工艺需要单独增加一个程序进行废液的净化，但本发明的处理方法能够在处理啤酒污泥时协同处理啤酒废液，既节省成本又能达到净化处理啤酒废液的效果。经过本发明的处理方法既能够得到排放达标的净化水，又能够得到可进行肥料处理的泥饼，泥饼的含水量低，能够方便地使用汽车进行外运处理，处理方便，同时也十分适用于后续的肥料的制备，进一步利用资源。
所述絮凝剂使用1‰-2‰浓度的阳离子聚丙烯酰氨絮凝剂，固体阳离子聚丙烯酰氨絮凝剂与浓缩污泥的质量比例为1:15000-20000，现场配制浓度一般为1‰-2‰。阳离子聚丙烯酰氨是线型高分子化合物，它具有多种活泼的吸附的基团，能够有效地与水体中的细小物质、胶体或色素等发生絮凝，形成带负电荷的大胶体，以便后续的压缩脱水。市售阳离子聚丙烯酰氨价格在25000-40000元/吨，使用本发明方法将含水率98%的浓缩污泥处理成80%污泥吨成本7.5-12.5元。
所述化学改性包括酸化、氧化和骨架塑造;所述酸化具体为加入酸，酸化搅拌5-10min;所述氧化具体为加入铁盐搅拌5-8min，再加入氧化剂搅拌10-20min;所述骨架塑造具体为加入碱性无机物搅拌2-10min。所述化学改性使用酸、铁盐、氧化剂、碱性无机物和一级污泥的质量分数比为(1.5-4.5)：(0.8-1.6)：(0.5-1.5)：(1-2)：(1000-1200);酸化步骤有两个作用，一是为后续氧化剂的氧化反应提供适宜的反应的环境，二是酸性环境下微生物细胞更容易破碎，一部分比例的微生物细胞可以借此释放束缚水;优选地使用98%的浓硫酸进行酸化，市售的浓硫酸价格在500-1000元/吨，使用本发明方法将含水率98%的啤酒废液处理成80%的啤酒废液需要3-9元。氧化步骤是本发明中最关键的步骤，首先加入铁盐作为催化剂，铁盐有两大作用，一是可以作为后续氧化反应的催化剂，提高氧化自由基的产生速率和反应速率，二是铁盐可以比较好的破坏掉PAM胶体结构，将大胶团结构打碎成小胶团结构，增加后续氧化反应的反应基点数目，优选地使用40%的三氯化铁，市售的价格在1000-1200元/吨，使用本发明方法将含水率98%的啤酒废液处理成80%的啤酒废液需要4-8元;其次是加入强氧化剂，通过搅拌让强氧化剂在上述的反应条件下发生氧化反应，破坏掉原有的胶团结构和微生物细胞结构，从而释放出大部分的束缚水。优选地使用市售的双氧水，价格在1000-1200元/吨，使用本发明方法将含水率98%的啤酒废液处理成80%的啤酒废液需要1.2-3.6元;骨架塑造是本发明的收尾阶段，此阶段有两个阶段，一是回调pH，二是塑造骨架结构;之前两个步骤反应pH在4~5之间，需要后续添加碱性无机物回调pH至5.5~6左右，使水质的pH接近自然水的pH，减少废水对自然环境的影响;前端反应结束后，污泥形成十分细小的碎屑，后续板框压滤不易透水和快速泥水分离，加入大颗粒无机物质可帮助形成泥饼骨架和构筑透水通道，加速污泥与水的分离，提高脱水率，优选地使用复合碱，价格在1200-1400元/吨，使用本发明方法将含水率98%的啤酒废液处理成80%的啤酒废液需要2.4-4.8元。通过严格控制化学改性中的酸、铁盐、氧化剂、碱性无机物和一级污泥的使用量和搅拌时间，能使废水中的固体物质和水分离得更彻底。本发明的处理方法有效地结合机械脱水和化学改性，能够针对性地对不同含水量的废水进行脱水处理，脱水效果高效;在化学改性前严格控制浓缩污泥的含水率在88%-90%，能保持化学药剂在具有大量固废的液体中混合均匀，使化学改性的药效发挥到最好效果，同时节省化学药剂的使用，阳离子聚丙烯酰氨为本发明方法中成本最高的化学药剂，过度使用，会导致成本增高，本发明在叠螺机进行叠螺压缩时，针对性地控制含水率在96%--98%再添加1‰-2‰浓度的阳离子聚丙烯酰氨，能使阳离子聚丙烯酰氨发挥出最大的絮凝效果，在有效地絮凝的同时节省量的使用，从而节省成本。
所述酸为硫酸、草酸、柠檬酸中的一种或二种以上的混合物，加入酸使废液的pH发生变化，污泥中胞外聚合物水解、微生物细胞瓦解，污泥水分分布发生变化，一部分间隙水从絮体中或细胞内部被释放出来，从而提高可脱水程度，能在较短时间内达到很好的脱水效果，硫酸使用95%质量浓度的硫酸，硫酸是一种最活泼的二元无机强酸，在水中氢离子可以完全电离，使液体充满氢离子，酸性快速增加;草酸的酸性比醋酸强10000 倍，是有机酸中的强酸，广泛存在于植物源食品中，环保没有毒性，其一级电离常数Ka1=5.9×10^-2 ，二级电离常数Ka2=6.4×10^-5，能很好地使液体变酸;柠檬酸是一种重要的有机酸，有很强的酸味，易溶于水，是一种三羧酸类化合物，是一种较强的有机酸，有3个H+可以电离，三者单独或混合使用均可使液体变酸，对污泥酸化，使污泥中胞外聚合物水解、微生物细胞瓦解。
所述铁盐为聚合硫酸铁或三氯化铁，铁盐主要作为絮凝剂，其铁离子水解形成胶体羟基聚合物或氢氧化物沉淀，通过静电粘附、网捕等作用改变大颗粒污泥的稳定性，卷扫小颗粒污泥形成有一定承载力的絮体颗粒，其中聚合硫酸铁的絮凝机理主要是利用它在水解过程中产生的多核配合物对污水中的溶胶的强烈吸附，通过黏结、架桥、交联等促进微粒聚集而产生絮凝，降低废水的浊度、色度，去除多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物(汞、镉、铅)和放射性物质等，还可以去除磷、硫等，聚合硫酸铁对pH为7左右的液体的絮凝能力最强;其中三氯化铁极易溶于水，使水中的三价铁离子发生水解发生氢氧化铁胶体，氢氧化铁经由过程扫集，等于水中的其他悬浮物配合发生沉淀，到达净化水的方针，三氯化铁的很低，而且能有用的沉淀水中的硫化物，而且可以很好地将水脱色，除臭，杀菌处置。优选地，使用聚合硫酸铁与三氯化铁按质量分数比为(1.5-3.5)：(0.1-1.5)的混合物。
所述氧化剂为高铁酸钾、双氧水、过硫酸铵中的一种，高铁酸钾氧化将原水中的大分子有机物氧化成小分子有机物，与此同时生成部分新生态的水合氧化铁，这些水合氧化铁由于其无定形状态和较小的粒径而具有很强的吸附能力，这就说明在总铁投量一定的情况下，高铁酸钾预氧化比单独混凝时对磷酸根的去除有一定的强化作用;双氧水是最环保的强氧化剂，使用体积浓度为3%的市售的双氧水，氧化后被还原成水和氧化，产物无毒没污染，同时亚铁离子与过氧化氢组成芬顿试剂，它能生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。过硫酸铵氧化的二级反应十分彻底，能很好地破坏掉原有的胶团结构和微生物细胞结构，氧化效果好。
所述碱性无机物为氢氧化钙、复合碱、粉煤灰中的一种或二种以上的混合物。复合碱主要包括Ca(OH)2、活性白泥、硅藻土、活性碳、饱和碱固体，粉煤灰主要包括SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2，粉煤灰中SiO2、Al2O3和CaO都具有多孔结构，能有效地吸收胶团结构或微生物结构破碎后产生的细小物质，形成大颗粒，从而产生架桥现象，填积成泥饼骨架，形成构筑透水通道，有利于后续泥饼的脱落。Ca(OH)2微溶于水，溶于水后为碱性，既能起到调节液体酸碱的作用，也能起到吸收细小物质的作用，增加固液分离效果，提高脱水率。
所述硅藻土的密度1.9-2.3g/cm3，堆密度0.34-0.65g/cm3，比表面积40-65m/g，孔体积0.45-0.98m，吸水率是自身体积的2-4倍，熔点1650℃-1750℃。在电子显微镜下可以观察到特殊的多孔结构，很好地吸附细小物质，形成架桥，构筑出透水通道，有利于脱水同时压滤形成泥饼后有利于泥饼的脱落。
本发明的有益效果：
(1)本发明的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，能够将啤酒污泥进行高度浓缩，同时能协同处理啤酒废液污泥，实现操作流程自动化，可连续运行，实际操作性强;
(2)本发明的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，使用机械法与化学法结合，机械法使用克服传统带式压滤机技术和离心机脱水的缺点，使用叠螺机浓缩压滤技术，化学法使用三步法处理：酸化、氧化、骨架塑造，酸化有效地释放微生物中的束缚水，氧化有效地破坏掉PAM胶体结构，破坏掉原有的胶团结构和微生物细胞结构，增加后续氧化反应的反应基点数目，同时释放出大部分的束缚水，骨架塑造能够帮助废水中的大颗粒形成泥饼骨架和构筑透水通道，促进固液分离，提高脱水率;
(3)本发明的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，将絮凝与机械压缩结合起来，能够有效地增加机械压缩脱水的脱水率;
(4)本发明的一种啤酒污泥协同啤酒废液深度脱水处理方法，分步两次脱水，针对不同的含水率使用不同的脱水方法及化学试剂，能够有效地降低污泥中的含水率。