申请日2012.03.22
公开(公告)日2012.07.18
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明属于污泥处理技术，具体涉及利用爆炸喷射雾化技术对污泥进行处理的方法。所述污泥是被放置于刚性密封容器该密封容器的周壁上至少有一个用于喷射污泥的通孔，该孔口径内小外大，其内口口径为3-10mm;所述密封容器周壁上单位面积上能承受的压力大于炸药爆炸产生的冲击波压力;所使用的炸药重量和污泥重量满足下列公式：q=km。其中，q是炸药使用量，m是污泥处理量，k是炸药单耗系数(1%-8%)。本发明利用炸药爆炸产生的冲击波和高温高压环境达到改性并脱水，在爆炸冲击波作用下，污泥的絮状胶体结构被破坏，其粒径变小，实现了改性;然后在高压作用下，污泥在喷射过程中形成雾化，达到脱水的目的。相比现有技术，大大节省了生产成本。
权利要求书
1.一种利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法，包括将炸药放置于污泥中进行爆炸，其特征在于，所述污泥是被放置于刚性的密封容器中，并且在该密封容器的周壁上至少有一个用于喷射污泥的通孔，其内口口径为3-10mm;所述密封容器周壁上单位面积上能承受的压力大于炸药爆炸产生的冲击波压力;所使用的炸药重量和污泥重量满足下列公式：q=km，其中，q是炸药使用量，m是污泥处理量，k为炸药单耗系数，是指所使用的炸药量与有效处理的污泥量之比，取值为1%-8%。
2.如权利要求1的利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法，其特征在于，所述用于喷射污泥的通孔是口径内小外大的喇叭形或先减小后增大的“喉管”形。
3.如权利要求1的利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法，其特征在于，所述炸药单耗系数k的取值是：当污泥的含水量低于40%时，k取值5-8%;当污泥的含水量为40%-80%时，k取值2-5%;当污泥的含水量高于80%时，k取值1%-2%。
4.如权利要求1的利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法，其特征在于，所述刚性的密封容器为圆柱形或球形。
5.如权利要求4的利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法，其特征在于，所述圆柱形容器中设置一块圆形飞板，将容器内腔分为两部分或三部分，设置有喷射污泥通孔的部分放置污泥，另一边或中间部分放置炸药。
说明书
利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法
技术领域：
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种利用爆炸喷射雾化技术对污泥进行处理的方法。
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，但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%。因此，污泥处理是污水处理系统的重要组成部分，只有恰当地处理污泥，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。
污泥的最后处置办法主要有堆肥、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。污泥含水量高，而且污泥脱水存在难度。其主要原因是：污泥表面有亲水性，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，使得污泥吸附水具有高表面张力。
现有技术中，污泥处理脱水的方法主要有热处理法、冻融法、超声波法、微波法、化学处理法和生物处理法。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：会产生大量臭气，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。
2010年，北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室的杨军与陈大勇在论文《利用爆炸冲击波作用促进污泥改性试验探索》(安全与环境学报，2010, Vol.10 No.6)中，报道了利用爆炸产生的冲击波促进污泥改性的方法。该方法是直接将雷管放置于散堆的污泥中进行爆炸，然后对爆后的污泥进行离心脱水处理，再通过显微观察检测其性能改变情况。在此方法中，污泥直接受到雷管爆炸冲击波的冲击，其主要作用是利用冲击波对污泥进行改性，而污泥的脱水工作则需要通过离心机来完成。
发明内容：
本发明的目的在于，针对现有技术中的不足，提供一种利用爆炸冲击波直接喷射雾化污泥，从而使污泥高效脱水的方法。
本发明的技术方案如下：
本发明的利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法，包括将炸药放置于污泥中进行爆炸，其特征在于，所述污泥是被放置于刚性的密封容器中，并且在该密封容器的周壁上至少有一个用于喷射污泥的通孔，最好该孔口径是内小外大的喇叭形或先减小后增大的“喉管”形，其内口口径为3-10mm，这种结构可以增加污泥在离开通孔时的运动速度和雾化效果;所述密封容器周壁上单位面积上能承受的压力大于炸药爆炸产生的冲击波压力;所使用的炸药重量和污泥重量满足下列公式：q=km。其中，q是炸药使用量，m是污泥处理量，k是炸药单耗系数，指所使用的炸药量与有效处理的污泥量之比，通常取值为1%-8%。一般而言，当污泥的含水量低于40%时，k取值4-8%;当污泥的含水量为40%-80%时，k取值2-4%;当污泥的含水量高于80%时，k取值1%-2%。
在上述方法中，所述刚性的密封容器通常为圆柱形或球形，也可以是其它特定形状，需根据一次污泥的处理量来确定容器内腔的尺寸;所述炸药是指常用炸药，如钝化RDX、HMX、TNT、PETN、乳化炸药、硝铵炸药等炸药中的一种或两种以上混合炸药;其装药方式可以是条形药包，也可以是球形药包中心装药，或者使用导爆索等爆破器材。
在实际使用中，为了取得更好的污泥喷射效果，可以在圆柱形容器中设置一块圆形飞板，将容器内腔分为两部分或三部分，设置有喷射污泥通孔的部分放置污泥，另一边或中间部分放置炸药，利用炸药爆炸产生的冲击波推动飞板运动，飞板挤压污泥从通孔中形成雾化喷射出来。
本发明的利用爆炸喷射雾化处理污泥的方法，利用炸药爆炸产生的冲击波和高温高压环境达到改性并脱水的目的。在爆炸冲击波作用下，首先是污泥的絮状胶体结构被破坏，从而使其粒径变小，实现了改性;然后在高压作用下，污泥从容器上的小孔中高速喷射出来，在喷射过程中形成雾化，达到脱水的目的。相比现有技术，本发明不再需要通过离心机实现污泥的脱水，大大节省了生产成本。实验表明，经过本发明的爆炸并喷射雾化处理后的污泥，其污泥含水率能够由原来的99%降到97%时，其体积降至原有体积的1/3-2/3。