申请日2014.08.15
公开(公告)日2016.02.17
IPC分类号C02F11/00
摘要
本发明涉及一种剩余污泥干化的方法。首先将剩余污泥进行浓缩后进行超声破解，然后进行厌氧发酵、真空预压和冷冻干燥。本发明超声处理后使污泥体积大量减少，减少了后续污泥处理的困难，可以破坏剩余污泥菌、虫细胞壁，提高厌氧菌的生物活性，经厌氧消化降低污泥总COD量。真空预压可以抽取污泥中的自由水，从而可以降低冷冻干燥所需的能量;而冷冻干燥不仅可以使污泥中的结合水变成自由水，还可以使污泥中形成空隙。真空预压和冷冻干燥相互促进，共同提高污泥干化的效果。
权利要求书
1.一种剩余污泥干化的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后进行超声破解;
(2)将超声破解后的污泥进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;
(5)对污泥进行解冻;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述剩余污泥为城镇污水处理后所产生的各种污泥。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超声破解的温度为 15～130℃，优选35～80℃，进一步优选50℃。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述超声破解的作用时间为8～45min，优选20～36min，进一步优选25min。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述厌氧发酵温度为35～50℃，进一步优选40～45℃;
优选地，厌氧发酵的停留时间为至少4d，进一步优选5～12d，最优选10d。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的制冷处理后污泥的温度不高于0℃。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述的解冻处理后污泥的温度不低于2℃。
8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后在15～130℃下进行超声破解 8～45min;
(2)将超声破解后的污泥在35～50℃下进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;厌氧发酵的停留时间为至少4d;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;制冷处理后污泥的温度不高于0℃;
(5)对污泥进行解冻;解冻处理后污泥的温度不低于2℃;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
说明书
一种剩余污泥干化的方法
技术领域
本发明涉及固体废物处理技术领域，具体涉及一种剩余污泥干化的方法。
背景技术
在各种产业过程和生活活动中排出大量的废水，应用比较普遍的是微生物处理，而微生物处理过程中产生大量污泥，污泥的处理处置费用高，大大地增加了废水处理的成本。另外在污泥处理处置过程中，也会产生新的环境问题。因此，污泥的减量化受到人们的关注。传统的污泥处理主要是采用浓缩、脱水和干燥等措施降低污泥的含水率，进而减少污泥容积，以便于后续的污泥运输和处置。这种传统的污泥末端处理技术，不但处理费用昂贵，增加污水处理厂的建设和运行成本，而且无法从根本上减少污泥的干物质量，对后续的污泥最终处置依然带来巨大压力。因此，越来越多的研究开始着眼于从源头上减少剩余污泥产生量。
污泥干化处理原理是直接或间接向污泥提供蒸发水分热量，通过空气流动带走污泥中的水分。近年来，污泥干化处理方法受到了众多学者的重视，干化不仅可以使污泥的体积减小，而且可以消减污泥的臭味及灭杀污泥中的致病菌。干化后的污泥可以用来制砖、做燃料和覆盖土。目前，污泥干化技术大都是热干化技术。常用的污泥热干化设备有转鼓式干化器、多盘式干燥器、流化床干化器、闪蒸式干燥器、螺旋式干燥器、薄膜式干燥器等。
目前国内外对污泥减量技术的研究主要集中在改善工艺、促进污泥溶胞技术、解偶联技术以及利用食物链中微型动物的捕食作用等几个方面。溶胞技术的主要原理是采用物理、化学等方法(例如O3氧化、热处理、超声波)以促进细胞的“溶解”实现污泥的减量化，而其中的超声波由于其处理污泥效果显著，因而受到了广泛关注。
发明内容
本发明的目的在于针对现有剩余污泥的处置问题提出一种剩余污泥干化的方法，对现有剩余污泥的处理进行改进，促进剩余污泥的减量化，以满足污水处理的整体要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种剩余污泥干化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后进行超声破解;
(2)将超声破解后的污泥进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;
(5)对污泥进行解冻;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工。
在污泥中，按水与泥颗粒结合力的强弱，分为四种水：强吸附水，即与泥颗粒双电层结合的水;弱吸附水，即与双电层中扩散层吸附的水;毛细水，即存在于泥颗粒间毛细孔内的水;自由水，包括重力自由水和间隙自由水。超声破解能够使污泥体积大量减少，减少了后续污泥处理的困难，可以破坏剩余污泥菌、虫细胞壁，提高厌氧菌的生物活性;厌氧发酵可以减小污泥的体积，同时对污泥进行除臭;真空预压可以抽取污泥中的自由水，从而可以降低冷冻所需的能量。冷冻不仅可以使污泥中的结合水变成自由水，还可以使污泥中形成空隙，从而提高真空预压的效率。真空预压和冷冻相互促进，共同提高污泥干化的效果。
所述剩余污泥为城镇污水处理后所产生的各种污泥。
所述超声破解的温度为15～130℃，例如可选择15.02～128℃，18～120.4℃， 25～108℃，40～100℃，48.5～80.6℃，60～80℃，64.5～75.8℃，68～72℃，70.5℃ 等，优选35～80℃，进一步优选50℃。
所述超声破解的作用时间为8～45min，例如可选择8.2～44.7min，10～42min， 14.6～40min，18～37.9min，20.3～34min，24～30.1min，27.6min等，优选20～36min，进一步优选25min。
步骤(2)所述厌氧发酵温度为35～50℃，例如可选择35.02～49.8℃，37～46℃， 38.9～44.7℃，40～43℃，42.1℃等，进一步优选40～45℃。
厌氧发酵的停留时间为至少4d，例如可选择4.2d，6d，10d，15.3d等，进一步优选5～12d，最优选10d。
通过对剩余污泥发酵过程中参数的控制，可以更好地实现减小污泥的体积，以及对污泥进行除臭的效果。
步骤(4)所述的制冷处理后污泥的温度不高于0℃。此时污泥中的所有水分都被完全冻结，解冻后污泥中的结合水变成自由水，有利于水分的抽滤。
步骤(5)所述的解冻处理后污泥的温度不低于2℃。此时污泥中的水分都以液态的形式存在，有利于真空预压的进行。
在实际操作中，所述的解冻处理利用厌氧发酵产生的气体燃烧产生过热蒸汽，然后利用过热蒸汽通过解冻管路对污泥解冻。若产生的过热蒸汽不足以使污泥解冻，则在管路中通入80～95℃的热水继续对污泥解冻。
具体地说，一种剩余污泥干化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后在15～130℃下进行超声破解 8～45min;
(2)将超声破解后的污泥在35～50℃下进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;厌氧发酵的停留时间为至少4d;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;制冷处理后污泥的温度不高于0℃;
(5)对污泥进行解冻;解冻处理后污泥的温度不低于2℃;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明超声处理后使污泥体积大量减少，减少了后续污泥处理的困难，可以破坏剩余污泥菌、虫细胞壁，提高厌氧菌的生物活性，经厌氧消化降低污泥总COD量。
真空预压可以抽取污泥中的自由水，从而可以降低冷冻干燥所需的能量;而冷冻干燥不仅可以使污泥中的结合水变成自由水，还可以使污泥中形成空隙。真空预压和冷冻干燥相互促进，共同提高污泥干化的效果。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种剩余污泥干化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后在130℃下进行超声破解8min;
(2)将超声破解后的污泥在50℃下进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;厌氧发酵的停留时间为4d;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;制冷处理后污泥的温度不高于0℃;
(5)对污泥进行解冻;解冻处理后污泥的温度不低于2℃;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
实施例2
一种剩余污泥干化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后在15℃下进行超声破解45min;
(2)将超声破解后的污泥在35℃下进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;厌氧发酵的停留时间为10d;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;制冷处理后污泥的温度不高于0℃;
(5)对污泥进行解冻;解冻处理后污泥的温度不低于2℃;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
实施例3
一种剩余污泥干化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后在35℃下进行超声破解36min;
(2)将超声破解后的污泥在40℃下进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;厌氧发酵的停留时间为8d;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;制冷处理后污泥的温度不高于0℃;
(5)对污泥进行解冻;解冻处理后污泥的温度不低于2℃;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
实施例4
一种剩余污泥干化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后在80℃下进行超声破解20min;
(2)将超声破解后的污泥在45℃下进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;厌氧发酵的停留时间为5d;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;制冷处理后污泥的温度不高于0℃;
(5)对污泥进行解冻;解冻处理后污泥的温度不低于2℃;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
实施例5
一种剩余污泥干化的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将剩余污泥进行初步浓缩，浓缩后在50℃下进行超声破解25min;
(2)将超声破解后的污泥在46℃下进行厌氧发酵，加入混凝剂进行浓缩;厌氧发酵的停留时间为12d;
(3)抽真空至污泥整体含水率达80%左右;
(4)对抽真空后的污泥进行制冷处理;制冷处理后污泥的温度不高于0℃;
(5)对污泥进行解冻;解冻处理后污泥的温度不低于2℃;
(6)对解冻后的污泥再次抽真空至出水量明显较少且污泥含水率基本保持不变时停工验收。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的方法，但本发明并不局限于上述操作步骤，即不意味着本发明必须依赖上述操作步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。