申请日2009.09.28
公开(公告)日2010.04.07
IPC分类号C02F11/14; A61L2/10; A61L2/20; A61L101/22; A61L101/10; A61L101/06; A61L2/18
摘要
本发明公开了一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其包括以下步骤：(1)有机药剂调质;(2)将经有机药剂调质后的剩余污泥进行重力浓缩;(3)无机药剂调质;(4)机械脱水;(5)破碎分散;(6)好氧风干。本发明的有益效果是：(1)提高了剩余污泥的沉降性能，以提高污泥浓缩效率，缩短浓缩时间，减少浓缩池容积;(2)相应地减少了脱水污泥量，减轻了后续热处理的负担;(3)干燥能耗较低;(4)污泥颗粒在干燥的过程中，运动状态缓和，没有粉尘产生，生产稳定、安全;(6)干燥尾气经过水洗后能达环保标准排放;(7)出料污泥颗粒松散，便于后续的资源化利用。
权利要求书
1.一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)有机药剂调质：向含水率为98%～99.8%的剩余污泥中投加有机调质剂，并充分搅拌10～180秒;
(2)将经有机药剂调质后的剩余污泥进行重力浓缩，将所分离出来的上清液引入污水处理设施进行后续处理;
(3)无机药剂调质：先向浓缩后的剩余污泥中投加含Fe3+可溶性化合物溶液，搅拌10～180秒进行混合反应，再向污泥中投加石灰颗粒，搅拌30～300秒;
(4)机械脱水：将无机药剂调剂后的剩余污泥加压输送至板框压滤脱水机中，排出滤液，得到脱水后的污泥滤饼;
(5)破碎分散：将污泥滤饼破碎分散成污泥颗粒;
(6)好氧风干：向静止、移动或翻动着的污泥颗粒间输入干燥空气，让污泥产生好氧放热反应。
2.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述的(6)步骤中，对污泥颗粒进行物理或化学杀菌处理;所述的物理杀菌处理是紫外线杀菌，化学杀菌处理是臭氧杀菌、高氯或者高氧物质杀菌。
3.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述的(6)步骤中，好氧风干产生的尾气经水洗后排放。
4.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述的(6)步骤后，对干燥后的污泥颗粒进一步粉碎至资源化利用的要求。
5.如权利要求4所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述对污泥颗粒进一步粉碎是利用螺旋机令物料相互挤压、磨擦进行破碎;所述的螺旋机是单独一条螺旋或两条以上的螺旋组制成。
6.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述(1)步骤中投加的有机调质剂是阳离子聚丙烯酰胺，投加时配置成浓度为0.05～0.5%聚丙烯酰胺溶液，聚丙烯酰胺的干粉投加量为污泥干基质量的0.05～0.5%。
7.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述(2)步骤中的重力浓缩为污泥自然沉淀，重力浓缩的时间为30～150分钟，重力浓缩后的污泥含水率为86～95%。
8.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述(3)步骤中含Fe3+可溶性化合物溶液为三氯化铁溶液，三氯化铁溶液的浓度大于等于35%，三氯化铁溶液的投加量为污泥干基质量的0.3～10%;所述石灰颗粒中有效氧化钙含量不低于60%，石灰颗粒的投加量为污泥干基质量的3～150%。
9.如权利要求8所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述的石灰颗粒的颗粒度大于等于60目。
10.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述(4)步骤中污泥加压输送的压力为0.5～2.5MPa，脱水后的污泥滤饼含水率为41～69%。
11.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述(5)步骤中的污泥滤饼破碎是在污泥滤饼破碎装置中实现的，所述的污泥滤饼破碎装置，包括主轴、笼体、主轴电机和外壳，主轴电机通过连接器与主轴连接，主轴上设置有若干破碎刀片，主轴的外侧包覆有笼体;笼体的外侧设置有外壳，笼体为多孔状;污泥滤饼在污泥滤饼破碎装置的多孔状的笼体内翻动，使污泥滤饼间产生相互碰撞和磨擦而被破碎，小于笼体孔的大小的污泥颗粒被排出笼体外实现了污泥滤饼的破碎分散。
12.如权利要求11所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述的笼体孔的大小在3mm～30mm。
13.如权利要求1所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述步骤(6)步骤中的干燥空气是这样产生的：制冷剂在压缩机的作用下，在冷交换器中吸收热量，在热交换器中放出热量;常温空气由风机抽入，首先在冷交换器中被降温至冷凝水析出，冷凝温度控制在0℃～15℃之间，然后在热交换器中温度被提高到0℃～90℃之间，形成不饱和干燥空气。
14.如权利要求3所述的一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，其特征在于，所述的水洗是中性的纯水洗、碱洗或酸洗，水洗的水使用从冷交换器中排出的冷凝水，不足部分为外加水源。
说明书
一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法
技术领域
本发明属于污水污泥处理方法的领域，具体为处理剩余污泥的一种浓缩脱水好氧风干一体化的方法。
背景技术
目前，城镇污水处理厂多采用活性污泥法来处理污水。在处理过程中，污水中的有机物质、病毒细菌、金属污染物等会转移至活性污泥中，含水率99%以上、有机质含量较高的剩余污泥成为污水处理厂中的主要废弃物。污水污泥的处理处置也成为污水处理厂的一大难题，制约着城镇的建设发展。
当前国内常用的污水污泥处理方法，先将含水率99%以上的剩余污泥注入重力浓缩池，12～24小时后排出上清液，剩余污泥可浓缩至含水率约97%;再采用阳离子聚丙烯酰胺对浓缩后的污泥进行化学调质，调质后的污泥注入离心脱水机、带式脱水机或板框压滤机中，排出滤液后污泥可脱水至含水率80～75%;脱水后的污泥先被预分散成为颗粒状或面条状，再进入干燥装置中进行热干燥，干燥后的污泥含水率约为40～30%;干燥后的污泥可直接填埋处置，也可进行焚烧，也可制水泥、制砖、生产园林肥料、生产低热值燃料等进行资源化利用。当前常用的污泥处理方法存在以下问题：(1)污泥浓缩效率低，重力浓缩时间长达12小时以上，导致污泥浓缩池容积大，而且污泥在浓缩过程中容易腐败发臭;(2)污泥脱水效率低，脱水后污泥含水率较高，污泥量庞大，后续热处理过程中需要蒸发的污泥中的水分较多，导致热处理的设备投资和运行成本极高;(3)含水率80～75%的脱水污泥是粘性较大的半固体，在干燥过程中难以分散，而且在污泥的粘胶相阶段(含水率60～40%)中污泥的传热传质效率较低，污泥干燥能耗高，污泥颗粒容易出现外干内湿的“糖心现象”。
发明内容
本发明的目的在于解决上述存在的问题，提供一种污水污泥浓缩脱水效率高、干燥能耗低、尾气污染少、设备投资与运行成本低、安全性能高的污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，适用于处理污水处理厂中产生的剩余污泥。
本发明的技术方案是这样实现的：一种污水污泥浓缩脱水好氧风干一体化的方法，包括以下步骤：
(1)有机药剂调质：向含水率为98%～99.8%的剩余污泥中投加有机调质剂，并充分搅拌10～180秒，以改善剩余污泥的沉降性能;
(2)将经有机药剂调质后的剩余污泥进行重力浓缩，将所分离出来的上清液，引入污水处理设施进行后续处理;
(3)无机药剂调质：先向浓缩后的剩余污泥中投加含Fe3+可溶性化合物，搅拌10～180秒进行混合反应，再向污泥中投加石灰颗粒并搅拌30～300秒，以改善污泥的可压缩性和疏水性，并释放出污泥中的部分细胞水;
(4)机械脱水：将无机药剂调质后的剩余污泥加压输送至板框压滤脱水机中，排出滤液，得到脱水后的污泥滤饼，所排出的排出滤液引入污水处理设施进行后续处理。
(5)破碎分散：将污泥滤饼破碎分散成污泥颗粒，以增大干燥时污泥的比表面积，提高干燥效率;
(6)好氧风干：向静止、移动或翻动着的污泥颗粒间输入90℃以下的干燥空气，让污泥产生好氧放热反应，在外热与内热的共同作用下，污泥颗粒中的水分被蒸发出来，使污泥含水率在38%以下。
所述的(6)步骤中，对污泥颗粒进行物理或化学杀菌处理;所述的物理或化学杀菌处理可根据污泥资源化利用的要求而增加，物理杀菌处理可以是紫外线杀菌，化学杀菌处理可以是臭氧杀菌、高氯或者高氧物质杀菌;杀菌的方式还可以是其它杀菌方式。
所述的(6)步骤中，好氧风干产生的尾气经水洗后排放。所述水洗水可以是中性的纯水洗、碱洗以去除由于好氧发酵产生的腐败酸性气体，酸洗以去除可能产生的氨气，水洗水的来源可以优先使用从冷交换器中排出的冷凝水，不足部分可以外加水源。
所述的(6)步骤后，对干燥后的污泥颗粒进一步粉碎至资源化利用的要求。
所述对污泥颗粒进一步粉碎是利用螺旋机令物料相互挤压、磨擦进行破碎;所述的螺旋机可以是单独一条螺旋，也可以是两条以上的螺旋组制成。
所述(1)步骤中的剩余污泥为污水处理厂在生产过程中产生的，其为98%～99.8%;投加的有机调质剂可以是分子量为800～1500的阳离子聚丙烯酰胺，投加时配置成浓度为0.05～0.5%聚丙烯酰胺溶液，聚丙烯酰胺的干粉投加量为污泥干基质量的0.05～0.5%;聚丙烯酰胺具有静电中和吸附架桥功能，有利于提高污泥的沉降性能，达到快速浓缩、提高浓缩效率的效果。聚丙烯酰胺的干粉投加的优选浓度为0.15%。
所述(2)步骤中的重力浓缩为污泥自然沉淀，重力浓缩的时间为30～150分钟;重力浓缩可同时去除污泥中的间隙水和表面吸附水，重力浓缩后的污泥含水率为86～95%。
所述(3)步骤中含Fe3+可溶性化合物优选三氯化铁溶液，三氯化铁溶液的浓度大于等于35%，三氯化铁溶液的投加量为污泥干基质量的0.3～10%;三氯化铁溶液优选投加量为5%;所述石灰颗粒中有效氧化钙含量不低于60%，石灰颗粒的投加量为污泥干基质量的3～150%;三氯化铁溶液和石灰颗粒具有静电中和、网捕卷扫、提供骨架、改善污泥可压缩性和疏水性、释放部分细胞水等作用，有利于提高污泥的脱水效率，获得含水率较低的脱水污泥。所述的石灰颗粒的颗粒度应大于等于60目。
所述(4)步骤中污泥加压输送的压力为0.5～2.5MPa，板框压滤脱水可同时去除污泥中的毛细结合水和部分的细胞水，脱水后的污泥滤饼含水率为41～69%。
所述(5)步骤中的污泥滤饼破碎可以是在污泥滤饼破碎装置中实现的，所述的污泥滤饼破碎装置，包括主轴、笼体、主轴电机和外壳，主轴电机通过连接器与主轴连接，主轴上设置有若干破碎刀片，主轴的外侧包覆有笼体;笼体的外侧设置有外壳，笼体为多孔状;污泥滤饼在污泥滤饼破碎装置的多孔状的笼体内翻动，使污泥滤饼间产生相互碰撞和磨擦而被破碎，小于笼体孔的大小的污泥颗粒被排出笼体外，从而实现了污泥滤饼的破碎分散。
所述的笼体孔的大小在3mm～30mm，此颗粒自然堆放时，堆密度较小，有利于气体进出。污泥滤饼在笼体内的翻动可以是笼体静止由笼内主轴和设置在主轴的叶片带动的，也可以是由笼体本身的转动来带动的。
污泥滤饼在笼体内的翻动速度可以根据污泥滤饼含水率的高低和产量的需要按如下规律来而调整：①污泥滤饼的含水率越高，翻动速度越小;污泥滤饼的含水率越低，翻动速度越大。力求减小剪切力对污泥滤饼内部本已形成的毛细通道的破坏，使污泥颗粒保持相对松散状态，比表面积更大，以利后续好氧风干工序的进行。②翻动速度越大，污泥破碎分散装置的出料量越大;翻动速度越小，污泥滤饼破碎分散装置的出料量越小。优选的污泥滤饼破碎分散翻动速度为径向最外点的线速度在5mm/s～100mm/s之间。主轴电机的功率范围：0～20KW。
所述步骤(6)步骤中的干燥空气是这样产生的：制冷剂在压缩机的作用下，在冷交换器中吸收热量，在热交换器中放出热量;常温空气由风机抽入，首先在冷交换器中被降温至冷凝水析出，冷凝温度控制在0℃～15℃之间，然后在热交换器中温度被提高到0℃～90℃之间，形成不饱和干燥空气。
本发明的有益效果是：(1)通过对剩余污泥进行有机调质，提高了剩余污泥的沉降性能，以提高污泥浓缩效率，缩短浓缩时间，减少浓缩池容积;(2)通过对浓缩后的污泥进行无机调质，改善污泥的可压缩性和疏水性，并释放出污泥中的部分细胞水，在高压板框压滤脱水的作用下可提高污泥的脱水效率，获得含水率较低的污泥滤饼，相应地减少了脱水污泥量，减轻了后续热处理的负担;(3)在干燥前先对污泥滤饼进行破碎分散，颗粒状的污泥具有较大的比表面积，干燥时传热传质效率较高，干燥能耗较低;(4)破碎后的污泥颗粒在好氧放热的作用下进一步降低了干燥能耗，加快了干燥速率，还起到了使污泥除臭的作用;(5)污泥颗粒在干燥的过程中，运动状态缓和，没有粉尘产生，生产稳定、安全;(6)污泥的低温干燥没有使污泥发生有机物热裂解反应，使得干燥尾气经过水洗后能达环保标准排放;(7)出料粉碎机构附带破碎功能，出料污泥颗粒松散，便于后续的资源化利用。