申请日2016.05.06
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14; C02F11/00
摘要
本发明属于污泥处理处置技术领域，涉及一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法。本发明提供一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，对一次脱水污泥先进行连续深度脱水处理后，再进行太阳能干化处理，所述连续深度脱水处理包括污泥改性和压榨脱水处理过程。本发明还进一步提供一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥系统。本发明提供的一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，可广泛应用于污水处理厂一次脱水污泥的脱水处理，使一次脱水污泥含水率从75~85%降至30~40%，最终实现污泥的减量化、无害化、资源化利用。
权利要求书
1.一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，对一次脱水污泥先进行连续深度脱水处理后，再进行太阳能干化处理，所述连续深度脱水处理包括污泥改性和压榨脱水处理过程。
2.根据权利要求1所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，其特征在于，所述连续深度脱水处理，具体包括以下步骤：
1)污泥改性：将一次脱水污泥输入污泥改性混合机中，加入复合改性剂进行改性反应;
2)压榨脱水：将步骤1)中改性后的污泥输入污泥脱水机中进行压榨脱水。
3.根据权利要求2所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，其特征在于，所述连续深度脱水处理，包括以下条件中任一项或多项：
Ⅰ)所述复合改性剂的总投加质量为污泥质量的1-8%;
Ⅱ)所述改性反应的反应时间为1～5min;
Ⅲ)所述压榨脱水的条件为：滤带压榨压力：0.1～0.6Mpa;压榨脱水时间：1～7min。
4.根据权利要求1所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，其特征在于，所述太阳能干化处理，具体包括以下步骤：
A)将经连续深度脱水处理后的污泥，输入太阳能干化床的进泥端，由污泥摊铺装置进行摊铺处理;
B)步骤A)中经摊铺处理后的污泥，由污泥翻抛机进行翻抛处理后，由太阳能干化床的出泥端输出。
5.根据权利要求4所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，其特征在于，步骤A)中，所述摊铺处理，具体包括以下步骤：
A1)将污泥输入所述污泥摊铺装置的储泥料仓内，通过双螺旋卸料机输出至太阳能干化床的床体，进行摊铺;
A2)将步骤A1)中的储泥料仓，在污泥摊铺电机的带动下沿导向杆进行纵向往复运动。
6.根据权利要求5所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，其特征在于，所述摊铺处理，包括以下条件中任一项或多项：
ⅰ)所述摊铺的泥层厚度为20～30cm;
ⅱ)所述纵向往复运动的运行速率为20-50cm/min。
7.根据权利要求4所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，其特征在于，步骤B)中，所述翻抛处理，是经摊铺处理后的污泥，在太阳能辐射下，由设置在所述污泥翻抛机的连接杆上的双壳铲刀对污泥进行翻抛、前移，所述污泥翻抛机在污泥翻抛机电机带动下通过行走轮沿横向导轨进行往复运动。
8.根据权利要求7所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，其特征在于，所述翻抛处理，包括以下条件中任一项或多项：
B1)所述翻抛的时间为7-10day;
B2)所述双壳铲刀的翻抛转速为1000-3000rpm;
B3)所述沿横向导轨的往复运动的运行速率为0.15-0.3m/min。
9.一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥系统，其特征在于，包括经输送机依次连接的污泥改性混合机、污泥脱水机、太阳能干化床。
10.根据权利要求9所述的连续深度脱水和太阳能协同干化污泥系统，其特征在于，所述太阳能干化床包括有支架、薄膜、污泥摊铺装置、污泥翻抛机、含水率在线测定仪、横向导轨、床体;所述薄膜铺设在所述支架外部，所述污泥摊铺装置、污泥翻抛机、含水率在线测定仪、横向导轨设置在所述支架内部;所述污泥摊铺装置设置在太阳能干化床的进泥端，所述含水率在线测定仪设置在太阳能干化床的出泥端，所述污泥摊铺装置与含水率在线测定仪之间的床体上铺设有横向导轨，所述污泥翻抛机位于所述横向导轨上方。
说明书
一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法
技术领域
本发明属于污泥处理处置技术领域，涉及一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法。
背景技术
随着我国各地污水处理厂的大量兴建和投运，污水处理率大幅提高，污泥产量亦同步增加。以含水率80%计，截至2012年底全国年污泥总产量已突破3000万吨。按照预测，到2020年污泥量将突破年6000万吨。污水厂污泥中富集了污水中所含的有机物、重金属、致病微生物等有毒有害物质，具有更大的生物毒性。另一方面，2015年4月发布的“水十条”进一步规定推进污泥处理处置：“污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置，禁止处理处置不达标的污泥进入耕地;非法污泥堆放点一律予以取缔;现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上”。由于填埋场的减少、环保意识的提高、环境标准的日益严格等各方面的原因，污泥的减量化、无害化处理处置已成为全球性的问题。
目前，国内大部分污水处理厂脱水后污泥含水率为80%左右，污泥体积大、运输极不方便，这给污泥的最终处置(包括填埋、焚烧、建材利用、土地利用等)带来极大困难。另一方面，我国《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)规定，城市污水厂污泥只有在处理后含水率降到60%以下，才可进入填埋场。因此，对一次脱水污泥进行深度脱水处理，实现污泥的减量化、稳定化、资源化利用已迫在眉睫。
目前，应用较广的污泥深度脱水技术主要有高压板框隔膜式压滤、高压板框厢式压滤、太阳能干化等。国内“化学调质+高压板框式污泥深度脱水工艺”的处理流程分为两类。其一是，“机械浓缩+化学调质+高压板框压滤”。其二是，“一次脱水+稀释+化学调质+高压板框压滤”。高压板框压滤深度脱水技术须将一次脱水污泥再调成含水率为95%左右的污泥(或投加PAM和机械浓缩将湿污泥含水率降低至95%)，其能使一次脱水污泥含水率降至60%以下，但该工艺存在设备占地面积大、系统复杂、压榨时间较长、不能连续出料、场地要求高(需设平台抬高)、氯化铁腐蚀等缺点。
中国专利CN200710181080.5提供了一种活性污泥太阳能干化装置，通过高压吹散机进行干湿污泥的混合及摊铺、通过改进型手扶拖拉机进行污泥的翻抛，实现污泥的太阳能干化;但其利用高压吹散机进行污泥的摊铺，存在污泥摊铺不均匀、能耗大的问题，其利用改进型手扶拖拉机进行污泥的翻抛，不能连续自动运行且无干化污泥收集装置。中国专利CN200920067632.4提供了利用太阳能干化污泥的系统，其先通过保温棚收集太阳能，然后通过太阳能集热风道将热量输送到污泥干化回转窑中实现污泥的干化，但其存在着利用太阳能的效率有限、能耗较大、处理能力有限等问题。上述太阳能干化装置均存在着干燥时间长、占地面积大、干化效果不稳定等缺陷，究其主要原因是进入太阳能干化床的污泥未改性且初始含水率较高，影响了太阳能干化床的处理效果。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，充分利用连续深度脱水和太阳能干化优势对一次脱水污泥进行脱水，实现污泥的减量化、无害化、资源化利用。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，对一次脱水污泥先进行连续深度脱水处理后，再进行太阳能干化处理，所述连续深度脱水处理包括污泥改性和压榨脱水处理过程。
优选地，所述一次脱水污泥是指污水处理厂经过一级脱水后含水率为80±1%的污泥。
优选地，所述连续深度脱水是指将一次脱水污泥进一步脱水至含水率为50-60%。
优选地，所述连续深度脱水处理，具体包括以下步骤：
1)污泥改性：将一次脱水污泥输入污泥改性混合机中，加入复合改性剂进行改性反应;
2)压榨脱水：将步骤1)中改性后的污泥输入污泥脱水机中进行压榨脱水。
更优选地，步骤1)中，所述污泥改性混合机为专利号为ZL201320555506X的一种用于污泥处理的混合传输装置。所述装置由驱动机构、进料口、加药口、观察口、出料口、搅拌轴、搅拌桨和横截面为W形的筒体构成;筒体内的搅拌轴中段设有搅拌桨，两端设有旋转方向相反的前螺旋叶片和后螺旋叶片，螺距均为5～20cm;搅拌桨由桨叶、桨叶柄组成，通过螺母及垫片将搅拌桨与搅拌轴固定连接，桨叶与搅拌轴的夹角可调。
更优选地，步骤1)中，所述复合改性剂为上海申耀环保工程有限公司生产的TJSMA型复合改性剂。所述复合改性剂能够破坏一次脱水污泥细胞壁，改变污泥颗粒结构，使污泥颗粒化、空隙率增加，有利于后续压榨脱水阶段的污泥分布和脱水。
更优选地，步骤1)中，所述复合改性剂的总投加质量为污泥质量的1-8%。进一步优选地，所述复合改性剂的总投加质量为污泥质量的2-5%。
更优选地，步骤1)中，所述改性反应的反应时间为1～5min。进一步优选地，所述改性反应的反应时间为2～4min。
更优选地，步骤1)中，所述污泥改性混合机的功率为4-7.5kW。
更优选地，步骤1)中，所述一次脱水污泥输入污泥改性混合机是将一次脱水污泥由一次脱水污泥储存仓经刮板输送机、一次脱水污泥缓存仓，输入污泥改性混合机。
更优选地，步骤2)中，所述污泥脱水机为带式污泥脱水机。具体地，所述污泥脱水机为上海申耀环保工程有限公司生产的TJSD-2.0型带式污泥脱水机。
更优选地，步骤2)中，所述污泥脱水机的滤带为聚酯或尼龙材质的斜纹编织的滤带。
更优选地，步骤2)中，所述压榨脱水的条件为：滤带压榨压力：0.1～0.6Mpa;压榨脱水时间：1～7min。进一步优选地，所述压榨脱水的条件为：滤带压榨压力：0.2～0.5Mpa;压榨脱水时间：3～5min。所述改性污泥经过压榨脱水后，含水率降低到50～60%，脱水效果显著，经压榨脱水的污泥基本无臭、呈固态、性质稳定、遇水不还原、易粉碎。
更优选地，步骤2)中，所述改性后的污泥输入污泥脱水机是将改性后的污泥由污泥改性混合机经皮带输送机输入污泥脱水机。
更优选地，步骤2)中，所述压榨脱水后的污泥由污泥脱水机经皮带输送机输入脱水污泥缓存仓。
更优选地，步骤2)中，所述压榨脱水后的污泥形成5～10mm多孔隙薄片状。
优选地，所述太阳能干化处理，具体包括以下步骤：
A)将经连续深度脱水处理后的污泥，输入太阳能干化床的进泥端，由污泥摊铺装置进行摊铺处理;
B)步骤A)中经摊铺处理后的污泥，由污泥翻抛机进行翻抛处理后，由太阳能干化床的出泥端输出。
更优选地，步骤A)中，所述经连续深度脱水处理后的污泥，由脱水污泥缓存仓经无轴螺旋输送机输入太阳能干化床。
更优选地，步骤A)中，所述摊铺处理，具体包括以下步骤：
A1)将污泥输入所述污泥摊铺装置的储泥料仓内，通过双螺旋卸料机输出至太阳能干化床的床体，进行摊铺;
A2)将步骤A1)中的储泥料仓，在污泥摊铺电机的带动下沿导向杆进行纵向往复运动。
进一步优选地，步骤A1)中，所述摊铺的泥层厚度为20～30cm。
进一步优选地，步骤A2)中，所述纵向往复运动的运行速率为20-50cm/min。所述纵向往复运动保持持续运行。
更优选地，步骤B)中，所述污泥翻抛机为桥式污泥翻抛机。
更优选地，步骤B)中，所述翻抛处理，是将经摊铺处理后的污泥，在太阳能辐射下，由设置在所述污泥翻抛机的连接杆上的双壳铲刀对污泥进行翻抛、前移，所述污泥翻抛机在污泥翻抛机电机带动下通过行走轮沿横向导轨进行往复运动。
进一步优选地，步骤B)中，所述床体位于太阳能干化床内部的底部地面。
进一步优选地，步骤B)中，所述双壳铲刀为S型。
进一步优选地，步骤B)中，所述翻抛的时间为7-10day。
进一步优选地，步骤B)中，所述双壳铲刀的翻抛转速为1000-3000rpm。
进一步优选地，步骤B)中，所述沿横向导轨的往复运动的运行速率为0.15-0.3m/min。所述沿横向导轨的往复运动保持持续运行。
更优选地，步骤B)中，所述经翻抛处理后的污泥，在出泥端通过无轴螺旋输送机输出太阳能干化床。
更优选地，步骤B)中，所述太阳能干化床的出泥端设置有含水率在线测定仪。所述含水率在线测定仪能够测定经太阳能干化处理后污泥的含水率。
本发明第二方面提供一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥系统，包括经输送机依次连接的污泥改性混合机、污泥脱水机、太阳能干化床。
优选地，所述输送机选自刮板输送机、皮带输送机、无轴螺旋输送机中的任意一种或多种组合。
优选地，所述污泥改性混合机为专利号为ZL201320555506X的一种用于污泥处理的混合传输装置。所述装置由驱动机构、进料口、加药口、观察口、出料口、搅拌轴、搅拌桨和横截面为W形的筒体构成;筒体内的搅拌轴中段设有搅拌桨，两端设有旋转方向相反的前螺旋叶片和后螺旋叶片，螺距均为5～20cm;搅拌桨由桨叶、桨叶柄组成，通过螺母及垫片将搅拌桨与搅拌轴固定连接，桨叶与搅拌轴的夹角可调。
优选地，所述污泥改性混合机的进泥端经输送机依次与一次脱水污泥缓存仓、一次脱水污泥储存仓相连接。更优选地，所述输送机为刮板输送机。
优选地，所述污泥脱水机为带式污泥脱水机。具体地，所述污泥脱水机为上海申耀环保工程有限公司生产的TJSD-2.0型带式污泥脱水机。
优选地，所述污泥脱水机的进泥端经输送机与污泥改性混合机的出泥端相连接，所述污泥脱水机的出泥端经输送机与脱水污泥缓存仓相连接。更优选地，所述输送机为皮带输送机。
优选地，所述太阳能干化床包括有支架、薄膜、污泥摊铺装置、污泥翻抛机、含水率在线测定仪、横向导轨、床体;所述薄膜铺设在所述支架外部，所述污泥摊铺装置、污泥翻抛机、含水率在线测定仪、横向导轨设置在所述支架内部;所述污泥摊铺装置设置在太阳能干化床的进泥端，所述含水率在线测定仪设置在太阳能干化床的出泥端，所述污泥摊铺装置与含水率在线测定仪之间的床体上铺设有横向导轨，所述污泥翻抛机位于所述横向导轨上方。
更优选地，所述污泥翻抛机与横向导轨之间运动式连接。所述运动式连接是指污泥翻抛机通过污泥翻抛机两端设置的行走轮，在污泥翻抛机电机带动下沿横向导轨进行往复运动。
优选地，所述床体位于太阳能干化床内部的底部地面。
优选地，所述太阳能干化床的长度为80～120m，宽度为10～12m。
优选地，所述薄膜为透明塑料薄膜。所述薄膜的塑料材质为PP、PE、PVC等。
优选地，所述支架与薄膜之间的结构为市售透明暖房结构。
优选地，所述支架的顶部设有天窗。
优选地，所述支架的顶部设有鼓风机。所述鼓风机固定在太阳能干化床的支架顶部。
优选地，所述污泥摊铺装置包括有储泥料仓、双螺旋卸料机、导向杆、污泥摊铺电机，所述导向杆两端分别固定在支架的两侧，所述污泥摊铺电机固定设置在导向杆上，所述储泥料仓设置在导向杆上方，所述双螺旋卸料机设置在所述储泥料仓的下方。
更优选地，所述储泥料仓与所述导向杆之间运动式连接。所述运动式连接是指储泥料仓在污泥摊铺电机的带动下沿导向杆进行纵向往复运动。
优选地，所述污泥翻抛机为桥式污泥翻抛机。所述污泥翻抛机在太阳能干化床内对污泥进行连续性翻抛处理。
优选地，所述污泥翻抛机包括有连接杆、双壳铲刀、污泥翻抛机电机，所述连接杆贯穿所述污泥翻抛仓的两端，所述污泥翻抛机电机固定设置在所述连接杆上，所述双壳铲刀的轴心固定设置在所述连接杆上，所述连接杆两端设置有行走轮。
更优选地，所述双壳铲刀为S型。
优选地，所述横向导轨的两端分别设置限位开关。
所述含水率在线测定仪能够通过测定出泥端污泥的含水率，控制污泥翻抛机沿横向导轨进行往复运动的行走速度，进而控制污泥在干化床内的停留时间。
优选地，所述太阳能干化床的进泥端经输送机与脱水污泥缓存仓相连接，所述太阳能干化床的出泥端经输送机输出。更优选地，所述输送机为无轴螺旋输送机。
如上所述，本发明提供的一种连续深度脱水和太阳能协同干化污泥方法，将含水率为75～85%的一次脱水污泥输入污泥改性装置中，在复合污泥改性剂的作用下，一次脱水污泥的胞内结合水转化为自由水，一次脱水污泥得以“颗粒化”、“孔隙率增加”，改性后的一次脱水污泥进入连续脱水机，在脱水机高压、密集作用力作用下污泥含水率降为50～60%;然后，脱水后的污泥进入太阳能干化床，在环保、经济的太阳能作用下，污泥含水率进一步降至30～40%。具有以下优点：
(1)本发明在一次污泥连续脱水处理时采用由液体固化剂和粉末改性剂组成的污泥复合改性剂进行污泥改性，其总投加量为污泥质量的1～8%，优选为2～5%，且自身不含有害物质并能束缚污泥中的重金属，使得一次脱水污泥“颗粒化”、“空隙率增加”，污泥在压榨脱水阶段的分布和脱水效果得到极大提高。
(2)本发明采用连续污泥脱水压滤系统，反复、多次高压压榨改性污泥，使压榨污泥形成5～10mm多孔隙薄片状，压榨脱水后的污泥含水率可以降低到50～60%，且基本无臭、呈固态、性质稳定、遇水不还原、易粉碎，为后续太阳能干化创造了有利条件。
(3)本发明利用太阳能干化脱水后的污泥，经济、高效、对环境友好，太阳能干化床利用污泥摊铺装置和桥式污泥翻抛机进行污泥的自动摊铺、翻滚、运输、收集，可实现连续自动运行，为污泥的后续处置和资源化利用创造了更为有利的条件。
(4)本发明利用太阳能干化使污泥含水率由50～60%降低到30～40%，在保证处理效果的同时可大大减小污泥干化床的面积及污泥在干化床内的停留时间，节约投资及运行成本。
(5)本发明采用的太阳能干化床通过在线含水率测定仪与桥式污泥翻抛机联动，自动控制污泥翻抛机的行走速度、进而控制污泥在干化床内的停留时间，保证干化后出泥的含水率为30～40%，既避免了污泥含水率过高影响其后续的资源化利用，又避免了因污泥含水率过低造成的粉尘问题和对设备的磨损问题。
(6)本发明采用连续脱水和太阳能协同干燥干化污泥，采用逐级干化的方式，经济、高效，可使一次脱水污泥含水率从75～85%降至30～40%，实现污泥减量60～80%，为污泥的后续处置创造了有利条件。