申请日2012.04.25
公开(公告)日2012.08.01
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明公开了一种污泥高效脱水处理方法，包括步骤：(1)在污泥中预设一用于装填炸药的空心管件，将污泥冷冻处理，冷冻温度-2～-25℃，冷冻时间70～168小时;(2)采用炸药对冷冻后的污泥进行爆炸处理;(3)对爆炸处理后的冷冻污泥进行解冻脱水，解冻温度20～600℃，解冻时间6～48小时。本发明突破了传统冻融法脱水量的限制，能较好改善污泥脱水性能，提高污泥脱水量，经冻融-爆炸处理过的污泥可实现减容50%，且不会造成污泥的二次污染，同时本发明的工艺过程简单、便于操作，与传统的冻融法相比，在基建投资上略有增加，但在实现相同脱水量的条件下，本发明具有处理成本低、脱水效果好的特点。
权利要求书
1.污泥高效脱水处理方法，包括步骤：(1)在污泥中预设一用于装填炸药的空心管件，将污泥冷冻处理，冷冻温度-2～-25℃，冷冻时间70～168小时;(2)采用炸药对冷冻后的污泥进行爆炸处理;(3)对爆炸处理后的冷冻污泥进行解冻脱水，解冻温度20～600℃，解冻时间6～48小时。
2.如权利要求1所述的污泥高效脱水处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中，爆炸处理所用炸药为乳化炸药、TNT、RDX、HMX和PETN炸药中的一种或两种以上混合炸药。
3.如权利要求2所述的污泥高效脱水处理方法，其特征在于：所述炸药的用量为所处理污泥质量的1%-5% 。
4.如权利要求1所述的污泥高效脱水处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中，冷冻温度-10～-20℃，冷冻时间75～100小时。
5.如权利要求1所述的污泥高效脱水处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中，解冻温度30～100℃。
说明书
污泥高效脱水处理方法
技术领域
本发明涉及一种污泥的脱水处理方法，具体涉及一种通过冷冻爆炸对污泥进行处理的方法，属于污泥处理技术领域。
背景技术
随着环境保护重视程度的增强，水环境保护越来越得到重视，众多污水处理厂在各主要城市相继建成并投入运行。大量污水处理设施的运行将有效地改善水质环境状况，伴随污水处理产生的污泥成为新的环境问题。
污泥作为污水处理的副产物，其产量也在迅速增加。我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干重)约为1.30×106t，年增长率大于10%。目前，污水处理厂全部基建费用中，用于处理污泥的费用约占总费用的20%～50%，甚至达到70%。污泥处理一直是污水处理厂建设和运行中存在的一大难题。污泥中含有大量重金属，如果处理不当，会造成不可逆的环境污染。污泥处理应遵循减量化、无害化、资源化的原则。减量化即减少污泥最终体积。而污泥的容积取决于污泥的含水率，例如当污泥含水率由99%(W/W)降到97%时，污泥的体积可缩小到原来的1/3。污泥脱水就是去除污泥中大量的水分，降低含水率，从而实现减量化。因此，污泥处理是污水处理系统的重要组成部分，只有正确、恰当地处理污泥，才能保证污水处理厂的正常运行及其处理效果。
污泥的处置方法主要有堆肥、填埋、焚烧、资源化利用等。在众多处理方法中，首要问题是解决污泥脱水问题。污泥虽然含水量高，但污泥脱水存在难度。主要原因有：污泥表面的亲水性，污泥中微生物的细胞壁不容易破坏，加之高黏性ECP(胞外聚合物)层存在于细胞壁的表面，并表现为负电荷，污泥表面电荷呈现电性相反，污泥吸附水具有高表面张力。现有的污泥预处理方法主要包括：热处理法、冻融法、超声波法、微波法、化学处理法、生物处理法。以上各种方法对污泥都具有一定程度的脱水作用，但因各自存在的不足而难以实现产业化。如热处理法的缺点是：产生大量臭气，设备易被腐蚀，需要增加高温高压设备、热交换设备以及气味控制设备等，费用很高。冻融法的不足：污泥脱水量有限，难以适用于活性污泥，冻融法通常作为其他污泥处理方法的辅助方法。超声波法的缺点：能量消耗高。微波法的不足：微波穿透介质的深度有限，用微波处理污泥时要注意污泥量的控制，同时，微波对人体有害，调理时还要注意密封。化学处理法易造成二次污染，生物处理法成本高、产量低。冻融法是一种通过冷冻融解来造成污泥中微生物的细胞破裂、改变污泥胶体性质，进而改善污泥脱水性能的污泥处理方法。在污泥冷冻过程中，污泥颗粒逐渐下压收缩浓集，而污泥的水分则向冷冻界面移动。由于冷冻层的迅速形成，有一部分污泥颗粒妨碍了水的流动，因而在新的冷冻界面重新冷冻，使得浓集后的污泥颗粒被封闭在冷冻层中间，浓集污泥固体层中的水分由于毛细管引力而脱水，从而导致部分水分与固体颗粒分离开来。同时，污泥中的微生物细胞内的结合水形成冰晶体，对细胞造成机械性损伤，为细胞内的结合水从细胞壁内析出提供了通道。冻融后，胶体性质完全被破坏，污泥中的部分水分从污泥中自然析出。因此，污泥可自然过滤脱水而不必加混凝剂。冻融后，污泥经真空过滤脱水含水率可降为 50%～70%。冻融法的不足：污泥脱水量有限;难以适用于活性污泥，因为活性污泥凝聚作用强烈，其水分子结合的程度比脱水后的残余分子结合得更紧密。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用冷冻和爆炸技术对污泥进行脱水处理的方法，该方法能够有效提高污泥的脱水量，改善污泥脱水性能且处理装置工艺简便，处理成本低。
本发明的污泥高效脱水处理方法，包括步骤：(1)在污泥中预设一用于装填炸药的空心管件，将污泥冷冻处理，冷冻温度-2～-25℃，冷冻时间70～168小时;(2)采用炸药对冷冻后的污泥进行爆炸处理;(3)对爆炸处理后的冷冻污泥进行解冻脱水，解冻温度20～600℃，解冻时间6～48小时。
所述步骤(2)中，爆炸处理所用炸药为乳化炸药、TNT、RDX、HMX和PETN炸药中的一种或两种以上混合炸药。装药方式可以是球形药包中心装药，也可以是条形药包，也可以是导爆索等爆破器材。
所述炸药的用量为所处理污泥质量的1%-5% 。
所述步骤(1)中，冷冻温度-10～-20℃，冷冻时间75～100小时。
所述步骤(3)中，解冻温度30～100℃。
本发明的步骤(1)中，可将污泥置于容器内，容器可以是方形、圆柱形或其他形状，容器材质可以为普通塑料容器如PVC等，预先在污泥内设置的用于装填炸药空心管件也可以为普通塑料容器如PVC管，管件尺寸和数量可根据需要选择。本发明所涉及的污泥主要是污水处理厂的出厂污泥，也可以是极难脱水的工业废水所产生的剩余污泥。
本发明的作用原理是：污泥内部的水可分为自由水、毛细水和结合水三类。自由水是存在于污泥细胞之间的水分，通过机械方法可容易去除，毛细水和结合水是存在于污泥细胞内的水分，很难通过机械方式去除。在冷冻阶段，污泥内部的水形成冰，污泥中细胞间和细胞内的水在形成冰的过程中会破坏原先包裹着液态水的环境，也就减小了污泥中的水析出的阻力。故通过冷冻，污泥中的水形成了被充分释放的条件。在爆炸过程中，炸药爆轰产生的高温与冷冻污泥自身温度形成极大温差，使得部分冷冻污泥中的水分以气体形式挥发出来;同时，爆炸产生的高压以冲击波的形式向外界传播，冲击波在不同物质界面处会发生反射，导致在物质分界面处产生拉应力，从而能将界面两侧的物质剥离开来，而污泥在冷冻条件下，污泥中水以冰晶的形式存在，故污泥中存在大量分界面，爆炸冲击波在冷冻污泥中分界面处将水与污泥剥离开来，有效改善了污泥的脱水性能。而且，冷冻污泥为固态，冲击波在固体内传播时强度衰减缓慢，这有利于冲击波对污泥脱水能力的改性。
本发明的有益效果如下：
(1) 有效突破传统冻融法脱水量的限制，能较好改善污泥脱水性能，提高污泥脱水量，经冻融-爆炸处理过的污泥可实现减容50%。
(2)冻融-爆炸法工艺在处理污泥的过程中，不会造成污泥的二次污染。
(3) 冻-爆炸法工艺过程简单、便于操作，与传统的冻融法相比，在基建投资上略有增加，但在实现相同脱水量的条件下，本发明具有处理成本低、脱水效果好的特点。