申请日2015.12.31
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号C02F11/00; C02F11/06; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种气体氧化污水污泥多级脱水方法，基于包括如下结构装置，包括活性气体发生器(1)、螺旋过滤装置(2)、氧化筒体(3)，所述的螺旋过滤装置(2)包括螺旋轴(2.1)、螺旋叶片(2.2)和螺旋筒体(2.3)，所述的螺旋轴(2.1)安装于螺旋筒体(2.3)内，所述的螺旋叶片(2.2)设置在螺旋轴(2.1)上并排布于螺旋轴(2.1)与螺旋筒体内壁之间，所述的螺旋轴(2.1)为中空，其端部入口与活性气体发生器相连通，并在螺旋轴壁上设有供活性气体通入的通气孔，所述的螺旋筒体(2.3)的末端与氧化筒体(3)相连接。本发明适用范围广、能耗低、利于污泥减量化、处理后的污泥含水率低。
摘要附图
权利要求书
1.一种气体氧化污水污泥多级脱水方法，基于污水污泥多级脱水装置，包括活性气体发生器(1)、螺旋过滤装置(2)和氧化筒体(3)，其特征在于：所述的螺旋过滤装置(2)包括螺旋轴(2.1)、螺旋叶片(2.2)和螺旋筒体(2.3)，所述的螺旋轴(2.1)安装于螺旋筒体(2.3)内，所述的螺旋叶片(2.2)设置在螺旋轴(2.1)上并排布于螺旋轴(2.1)与螺旋筒体(2.3)内壁之间，所述的螺旋轴(2.1)为中空，其端部入口与活性气体发生器(1)相连通，并在螺旋轴壁上设有供活性气体通入的通气孔，所述的螺旋筒体(2.3)的末端与氧化筒体(3)相连接，所述螺旋轴(2.1)延伸至所述氧化筒体(3)内;
活性气体发生器向螺旋轴中通入活性空气，污水污泥进入螺旋过滤装置，在螺旋过滤装置的前段中，污水污泥在其自身重力作用下脱水;螺旋轴旋转，带动污水污泥向前进给，在螺旋过滤装置的后段中，污水污泥在螺旋叶片与螺旋筒体之间挤压，以实现螺旋脱水;
经螺旋脱水后的污水污泥进入氧化筒体，在活性空气的作用下进一步充分氧化。
2.根据权利要求1所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：所述螺旋筒体(2.3)与氧化筒体(3)的连接口处设有背板(6)，所述的背板(6)在弹性元件(7)的作用下抵住所述连接口，在螺旋轴(2.1)上安装有定位板(8)，所述的背板(6)套设于螺旋轴(2.1)上，所述的弹性元件(7)一端连接在定位板(8)上，另一端连接在背板(6)上。
3.根据权利要求1或2所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：所述螺旋轴(2.1)的后段为变径设置，自前往后其轴径逐步变大;所述螺旋叶片(2.2)的后段为变距结构，自前往后其叶片间距逐步减小。
4.根据权利要求1所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：在延伸入氧化筒体(3)内的螺旋轴部分设置有气体主管(9)，所述的气体主管(9)上排布有气体支管(10)，所述的气体主管(9)与螺旋轴(2.1)内相连通，所述的气体主管(9)垂直于螺旋轴(2.1)，所述的氧化筒体(3)为圆筒形。
5.根据权利要求1所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：所述的螺旋轴(2.1)及螺旋叶片(2.2)为两套，两根螺旋轴(2.1)并行排列，螺旋叶片(2.2)互相交错嵌入，其中一个螺旋轴(2.1)上的螺旋叶片(2.2)嵌入到另外一个螺旋轴(2.1)的螺旋叶片(2.2)之间的槽中。
6.根据权利要求2所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：螺旋轴(2.1)上设置的螺旋叶片(2.2)为中空的双层叶片，螺旋叶片(2.2)的中空部分与螺旋轴(2.1)相连通，且设有与螺旋轴(2.1)上开设的通气孔相对应的孔。
7.根据权利要求5所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：所述的多级脱水装置还包括用于带动螺旋轴旋转的螺旋轴驱动装置，所述的螺旋驱动装置包括电机(12)、驱动齿轮(13)、主动齿轮(14)、换向齿轮(15)、从动齿轮(16)，电机(12)为变频电机，电机转速可根据需要进行调节;所述的主动齿轮(14)与从动轮齿(16)轮齿轮数相等，所述的驱动齿轮(13)和从动齿轮(16)分别用于驱动两个螺旋轴。
8.根据权利要求2或6所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：所述的活性气体发生器(1)产生的活性气体为臭氧，每克污泥悬浮固体至少需要30毫克臭氧，在设备内反应时间在30-60分钟。
9.根据权利要求1所述的气体氧化污水污泥多级脱水方法，其特征在于：氧化筒体(3)的上端设置有气体净化器(11)，氧化后的混合气体最后从气体净化器中排出。
说明书
气体氧化污水污泥多级脱水方法
技术领域
本发明涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种气体氧化污水污泥多级脱水方法。
背景技术
截止2015年，我国污泥量达到4000万吨(80%含水率)，预计到2020年将达到6000万吨，如此巨大的污泥如不能得到妥善解决，将为环境带来重大影响，也成为人们生产生活的一大负担。由于污泥的高含水、脱水难、富含有机质、易腐败、产恶臭;含有病原微生物和重金属等污染物，使得污泥的处置和处理非常麻烦。
根据我国《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》，城镇污泥处理处置要遵循稳定化、减量化、无害化、资源化的原则，对污泥含水率要求降到60%以下再做最终处置。特别是按国家“十三五”规划要求更加严格。当前污泥处理处置技术路线众多，包括厌氧消化、热水解+厌氧消化、生物堆肥、污泥烧砖、脱水+填埋、热干化+焚烧、水泥协同焚烧、碳化等，含水率高是污泥处理的困难所在，污泥减量化是其他“四化”的基础。不管是何种处置方式，降低污泥含水率，对污泥进行减量化处理都是最大、最基本的前提，污泥深度脱水是污泥后续处理处置的关键，也是最大的难题之一。
由于污泥的水分和普通的沙土水分性质差异较大，污泥中含有的水分包括间隙水(70%)、毛细水(20%)、吸附水(7%)、内部水(3%)，间隙水并不与固体直接结合，因而通过机械方法较易分离，而毛细水、表面吸附水、内部水为束缚水，通过常用的机械方法很难去除。所以，一般需要采用其他方法前期给予预处理。
当前常用的机械脱水方式及设备主要有带式过滤脱水、离心脱水、板框压滤脱水三大类。对于市政污泥而言，带式过滤机、叠螺脱水机、离心机脱水后的滤饼含水率约在75%-80%，隔膜板框压滤机脱水的污泥含水率一般在60%左右。超高压弹性压榨机是一种压力更大，效率更高的压滤设备和固液分离设备，整个过程主要分为进料--弹性压榨--接液--卸料等四个过程。该设备压力直接来自液压油缸的压力，为直接压榨，压榨压力可达到5-7MPa单批次工作周期为1.0~1.5h，工作效率为隔膜压滤机的3-4倍，脱水后污泥含水率可以达到50%左右。但存在能耗大、设备成本高、压榨弹簧需要经常更换等问题。
采用上述一般往往需要前期添加大量的三氯化铁和石灰，对于绝干污泥的量其实是增加的，违反污泥的减量化原则;另外添加的药剂对于污泥的后续焚烧、资源化利用等都带来不利影响，一般只能用于填埋。所以，采用添加药剂深度脱水+填埋的处理方式只是一个应急之策，而作为长久之计则不合适。有鉴于此，必须提供一种新的思路来进行污泥的处理处置，为污泥的资源化利用奠定基础。
当前，对污泥进行电渗透脱水也存在一些问题，主要是设备电腐蚀严重、维修量过大等问题，加之该技术存在利用电能并能耗过大等缺点，脱水效率不高等原因，目前还没有得到广泛应用。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的脱水后污泥含水率过高、易损件多、能耗大，且不利于减量化的问题，提供了一种适用范围广、能耗低、利于污泥减量化、污泥含水率低的气体氧化污水污泥多级脱水方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的气体氧化污水污泥多级脱水方法，基于污水污泥多级脱水装置，包括活性气体发生器、螺旋过滤装置和氧化筒体，所述的螺旋过滤装置包括螺旋轴、螺旋叶片和螺旋筒体，所述的螺旋轴安装于螺旋筒体内，所述的螺旋叶片设置在螺旋轴上并排布于螺旋轴与螺旋筒体内壁之间，所述的螺旋轴为中空，其端部入口与活性气体发生器相连通，并在螺旋轴壁上设有供活性气体通入的通气孔，所述的螺旋筒体的末端与氧化筒体相连接，所述螺旋轴延伸至所述氧化筒体内;
活性气体发生器向螺旋轴中通入活性空气，污水污泥进入螺旋过滤装置，在螺旋过滤装置的前段中，污水污泥在其自身重力作用下脱水;螺旋轴旋转，带动污水污泥向前进给，在螺旋过滤装置的后段中，污水污泥在螺旋叶片与螺旋筒体之间挤压，以实现螺旋脱水;
经螺旋脱水后的污水污泥进入氧化筒体，在活性空气的作用下进一步充分氧化。
采用以上结构，本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)通过活性气体对污泥进行氧化，破坏污泥的细胞壁，释放出污泥的内部水，使得内部水变为易于过滤的间隙水，可实现污泥的高干度脱水;(2)采用活性气体氧化，不需要添加如三氯化铁、石灰、絮凝剂等药剂，可节省药剂费用，同时对于污泥的后续处置及资源化利用产生有利效果;(3)由于前段设备采用的是螺旋过滤装置，污泥含水率适用范围更广，污泥含水率可在80%-99%之间进行波动;(4)采用活性气体处理工艺，活性气体破坏污泥的细胞壁，释放出内部水，内部水的析出便于进一步挤干。
作为优选，所述螺旋筒体与氧化筒体的连接口处设有背板，所述的背板在弹性元件的作用下抵住所述连接口，在螺旋轴上安装有定位板，所述的背板套设于螺旋轴上，所述的弹性元件一端连接在定位板上，另一端连接在背板上。螺旋过滤装置的后段为挤压脱水，脱水过程中同时实现活性气体对污泥中有机物的氧化，使得污泥的内部水被释放出，在弹性背板的作用下，进一步进行挤压过滤脱水，背压板压力设定在0.1-0.6MPa之间，经过脱水污泥克服背板压力进入到氧化筒体。
作为优选，所述螺旋轴的后段为变径设置，自前往后其轴径逐步变大;所述螺旋叶片的后段为变距结构，自前往后其叶片间距逐步减小。经历前段的重力脱水后，由于在后段螺旋轴的轴径变大、螺旋叶片的间距变小，则螺旋轴、螺旋叶片和螺旋筒体所形成的空腔则逐步变小，随着污水污泥的进给，其受到螺旋过滤装置的压力也就越来越大，有助于进一步脱水。
作为优选，在延伸入氧化筒体内的螺旋轴部分设置有气体主管，所述的气体主管上排布有气体支管，所述的气体主管与螺旋轴内相连通，所述的气体主管垂直于螺旋轴，所述的氧化筒体为圆筒形。通过气体主管和气体支管的设置，活性气体可以从螺旋轴进入气体主管和气体支管，便于充分地氧化，同时由于螺旋轴会带动气体主管旋转，将氧化筒体设置为圆筒形可以与气体主管的设计相互协同配合。
作为优选，所述的螺旋轴及螺旋叶片为两套，两根螺旋轴并行排列，螺旋叶片互相交错嵌入，其中一个螺旋轴上的螺旋叶片嵌入到另外一个螺旋轴的螺旋叶片之间的槽中。两个螺旋叶片可互相清洗，螺旋筒体内侧设有过滤滤布，过滤滤布紧贴固定在螺旋筒体的内壁上，为360度布置，螺旋筒体上开设有多个供水流出的流体孔。
作为优选，螺旋轴上设置的螺旋叶片为中空的双层叶片，螺旋叶片的中空部分与螺旋轴相连通，且设有与螺旋轴上开设的通气孔相对应的孔。
作为改进，所述的多级脱水装置还包括用于带动螺旋轴旋转的螺旋轴驱动装置，所述的螺旋驱动装置包括电机、驱动齿轮、主动齿轮、换向齿轮、从动齿轮，电机为变频电机，电机转速可根据需要进行调节。所述的主动齿轮与从动轮齿轮齿轮数相等，所述的驱动齿轮和从动齿轮分别用于驱动两个螺旋轴。
作为优选，所述的活性气体发生器产生的活性气体为臭氧，每克污泥悬浮固体至少需要30毫克臭氧，在设备内反应时间在30-60分钟。将臭氧作为活性气体，并设置相应的浓度下限——30mgO3/gMLSS，能够实现充分氧化。
作为优选，氧化筒体的上端设置有气体净化器，氧化后的混合气体最后从气体净化器中排出。