污泥脱水处理系统及其处理方法

　　申请日2018.08.14

　　公开(公告)日2019.01.11

　　IPC分类号C02F11/122; C02F11/147; C02F11/145; C02F11/143

　　摘要

　　本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥脱水处理系统及其处理方法。污泥脱水方法包括：将待处理的污泥预脱水至污泥含水量为85～90%，预脱水过程中加入聚丙烯酰胺;向预脱水后的污泥中加入初沉污泥并混合，得到混合污泥;向所述混合污泥中加入絮凝剂进行絮凝反应;絮凝后的污泥在12～20bar的压力下，压滤脱水，得到泥饼。本发明的污泥脱水方法具有化学药剂用量少、絮凝效果好，污泥脱水性好，噪音低，工艺简单，系统自动化程度高，可大规模应用的优势。

　　权利要求书

　　1.一种污泥脱水方法，其特征在于，包括以下步骤：

　　(1)将待处理的污泥预脱水至污泥含水量为85～90%，预脱水过程中加入聚丙烯酰胺;

　　(2)向预脱水后的污泥中加入初沉污泥并混合，得到混合污泥;

　　(3)向所述混合污泥中加入絮凝剂进行絮凝反应;

　　(4)絮凝后的污泥在12～20bar的压力下，压滤脱水，得到泥饼。

　　2.根据权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于，所述步骤(2)中，初沉污泥的加入量为预脱水后污泥量的30～50%，优选的，初沉污泥的加入量为预脱水后污泥量的35%。

　　3.根据权利要求1或2所述的污泥脱水方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚丙烯酰胺的加入量为0.5～4kg/T干污泥，优选的，聚丙烯酰胺的加入量为2.5kg/T干污泥。

　　4.根据权利要求1-3任一项所述的污泥脱水方法，其特征在于，所述步骤(1)中，预脱水在转鼓浓缩机中进行。

　　5.根据权利要求1-4任一项所述的污泥脱水方法，其特征在于，所述步骤(3)中，絮凝剂为三氯化铁和石灰浆液，其中，三氯化铁的加入量为155～175kg/T干污泥，石灰浆液加入量为1500～3750kg/T干污泥。

　　6.根据权利要求1-4任一项所述的污泥脱水方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在板框压滤机中进行压滤。

　　7.一种污泥脱水处理系统，包括污泥浓缩处理单元和板框压滤脱水单元，其特征在于，

　　污泥浓缩处理单元，包括，顺次连接的剩余污泥储池、转鼓浓缩机和混合污泥储池，其中所述混合污泥储池还连接有初沉污泥输送管路;板框压滤脱水单元，包括，絮凝反应池和其相连接的板框压滤机，其中所述絮凝反应池还连接有石灰浆液输送管路;且所述絮凝反应池还与所述混合污泥储池相连接。

　　8.根据权利要求7所述的污泥脱水处理系统，其特征在于，所述剩余污泥储池和转鼓浓缩机之间还设置有管式混合器I，所述混合污泥储池与絮凝反应池之间还设置有管式混合器II。

　　9.根据权利要求8所述的污泥脱水处理系统，其特征在于，所述管式混合器I还连接有PAM输送管路，所述管式混合器II还连接有三氯化铁输送管路。

　　10.根据权利要求9所述的污泥脱水处理系统，其特征在于，所述石灰浆液输送管路、PAM输送管路和三氯化铁输送管路分别于石灰浆液池、PAM调质药剂溶药池和三氯化铁调质药剂溶药池相连。

　　说明书

　　一种污泥脱水处理系统及其处理方法

　　技术领域

　　本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥脱水处理系统及其处理方法。

　　背景技术

　　近年来，随着大批污水处理厂的建成投产，我国污水处理取得了巨大的成就。但是，随着污水处理量的急剧增加和处理标准的不断提高，污泥处理处置面临着越来越大的压力。污水处理一般包括三级处理，一级处理是通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。在污水处理过程中都会设置沉淀池，沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。在生物处理之前的称为初沉池，初沉池中沉淀的污泥称为初沉污泥，无机物较多，污泥量小，含水率相对于二沉池污泥低些。位于生物处理之后的沉淀池一般称为二沉池，多为有机污泥，污泥量大，污泥含水率高，因此，一般污泥的脱水处理，是指对二沉污泥的处理。

　　污泥中含有的大量有毒有害物质、细菌、病原菌等，极易对环境造成二次污染，并且存在极大的突发污染事故隐患。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。我国污泥处理与处置尚处于起步阶段，根据调研显示，在污泥处理过程中，多数污水处理厂都是采用浓缩脱水来处理污泥，一般来说，采用机械脱水可以获得20%～30%的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。机械脱水法有过滤和离心法。过滤是将湿污泥用滤层(多孔性材料如滤布、金属丝网)过滤，使水分(滤液)渗过滤层，脱水污泥(滤饼)则被截留在滤层上。离心法是借污泥中固、液比重差所产生的不同离心倾向达到泥水分离。过滤法用的设备有真空过滤机、板框压滤机和带式过滤机。其中，板框压滤机为化工常用设备，过滤推动力大，泥饼含水率较低，进泥、出泥是间歇的，生产率较低。人工操作的板框压滤机，劳动强度甚大，大多改用机械自动操作。机械脱水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。脱水污泥的含水率和污泥性质及脱水方法有关。

　　污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，由于水分与污泥颗粒结合的特性，采用机械方法脱除具有一定的限制，污泥中的有机质含量、灰分比例特别是絮凝剂的添加量对于最终含固率有着重要影响。因此，污泥脱水前先进行预处理，改善脱水性能后再脱水。污泥强化脱水技术是现今新开发出的一种运用添加剂对城市污水处理厂污泥进行干燥、稳定化和资源化处理的方法。利用化学干化试剂和相应的污泥干化设备所组成的技术工艺，具有无二次污染、安全性高、投资少、污泥干化后产品可资源化利用的优点。中国专利CN103896475B公开了一种污泥高干脱水的调理方法，包括进泥步骤，进调理剂步骤，搅拌步骤，向板框机进泥步骤;其中调理剂步骤是通过加药泵先向调理池中加入三氯化铁溶液，然后加入生石灰;向板框机进泥步骤是在调理完毕后，从调理池通过泵向板框机进泥;调理池向板框机进泥是通过两个泵实现的，当压力较小时，通过低压泵进泥;当压力较大时，切换至高压泵进泥。中国专利申请CN102372412A公开了一种污泥脱水方法，包括步骤1、将污泥搅拌均匀后加入水，污泥与水的比例为1∶1;步骤2、将混合均匀的絮凝剂边搅拌边加入到步骤1所得的溶液中，加完后再搅拌5至10分钟，使其充分的混合均匀后，除去上层的浮出物;步骤3、将步骤2所得的溶液倒入脱水装置中，开启真空泵，在真空度为0.1MPa-0.15MPa的真空下进行脱水。然而，现有技术中，污泥脱水方法用的最广泛的是添加化学药剂，但是如何添加化学药剂，向哪里添加化学药剂，如何实现低化学药剂高处理效果以及降低能耗、如何实现大规模应用、如何简化工艺仍然需要进一步研究。

　　发明内容

　　本发明解决的技术问题是克服现有技术中化学药剂用量大、污泥脱水率低、污泥粘性大的缺陷，从而提供一种化学药剂用量少、絮凝效果好，污泥脱水性好的污泥脱水处理系统及其处理方法。

　　为了解决上述技术问题，本发明提供一种污泥脱水方法，包括以下步骤：

　　(1)将待处理的污泥预脱水至污泥含水量为85～90%，预脱水过程中加入聚丙烯酰胺;

　　(2)向预脱水后的污泥中加入初沉污泥并混合，得到混合污泥;

　　(3)向所述混合污泥中加入絮凝剂进行絮凝反应;

　　(4)絮凝后的污泥在12～20bar的压力下，压滤脱水，得到泥饼。

　　进一步地，所述步骤(2)中，初沉污泥的加入量为预脱水后污泥量的30～50%;优选的，初沉污泥的加入量为预脱水后污泥量的35%。

　　进一步地，所述步骤(1)中，聚丙烯酰胺的加入量为0.5～4kg/T干污泥;优选的，聚丙烯酰胺的加入量为2.5kg/T干污泥。

　　进一步地，，所述步骤(1)中，预脱水在转鼓浓缩机中进行。

　　进一步地，所述步骤(3)中，絮凝剂为三氯化铁和石灰浆液，其中，三氯化铁的加入量为155～175kg/T干污泥，石灰浆液加入量为1500～3750kg/T干污泥;优选地，三氯化铁的加入量为160kg/T干污泥，石灰浆液加入量为1550kg/T干污泥。

　　进一步地，所述石灰浆液的质量浓度为10～15%;优选地，石灰浆液的质量浓度为10%。

　　进一步地，所述步骤(4)中，在板框压滤机中进行压滤。

　　进一步地，板框压滤机的板框尺寸为1500×1500，滤板数120-150块，滤室厚度32mm，过滤面积448m2。

　　一种污泥脱水处理系统，包括污泥浓缩处理单元和板框压滤脱水单元，

　　污泥浓缩处理单元，包括，顺次连接的剩余污泥储池、转鼓浓缩机和混合污泥储池，其中所述混合污泥储池还连接有初沉污泥输送管路;

　　板框压滤脱水单元，包括，絮凝反应池和其相连接的板框压滤机，其中所述絮凝反应池还连接有石灰浆液输送管路;且所述絮凝反应池还与所述混合污泥储池相连接。

　　进一步地，所述剩余污泥储池和转鼓浓缩机之间还设置有管式混合器I，所述混合污泥储池与絮凝反应池之间还设置有管式混合器II。

　　进一步地，所述管式混合器I还连接有PAM输送管路，所述管式混合器II还连接有三氯化铁输送管路。

　　进一步地，所述石灰浆液输送管路、PAM输送管路和三氯化铁输送管路分别于石灰浆液池、PAM调质药剂溶药池和三氯化铁调质药剂溶药池相连。

　　进一步地，所述管式混合器I的数量和转鼓浓缩机的数量相对应，为1-4个;优选地，所述管式混合器I的数量和转鼓浓缩机的数量均为3个。

　　进一步地，所述管式混合器II的数量和絮凝反应池的数量相对应，为1-3个;优选地，所述管式混合器II的数量和絮凝反应池的数量均为2个。

　　进一步地，所述板框压滤机的数量为絮凝反应池数量的1～2倍。

　　进一步地，所述石灰浆液池为1～4座，平面方形，有效水深2.5m，钢筋混凝土结构。

　　进一步地，所述石灰浆液池中设有投加泵，功率为5.5～10kW，流量10m3/h，压力2bar。

　　进一步地，所述石灰浆液池中进料最高液位限定在池容80-90%，出料最低液位限定在池容10-20%;优选地，石灰浆液池中进料最高液位限定在池容85%，出料最低液位限定在池容15%。

　　进一步地，所述转鼓浓缩机采用全封闭转鼓结构，包括转鼓、冲洗系统、框架、滤液收集槽、保护板和驱动装置;其中，所述冲洗系统包括冲洗水泵、截止阀、电磁阀和带喷嘴的管道;冲洗系统所用的冲洗水来自滤液收集槽中的滤液。

　　更进一步地，转鼓浓缩机中所述框架采用不锈钢或热镀锌钢材质。

　　进一步地，所述板框压滤机的进泥由低压螺杆泵和高压隔膜泵先后完成。

　　本发明技术方案，具有如下优点：

　　1、本专利采用的是两级污泥药剂调质，即在转鼓浓缩阶段和板框压滤阶段，分别选择不同的药剂;在转鼓浓缩阶段选择聚丙烯酰胺(PAM)，PAM是一种水溶性聚合物，具有极性基团-酰胺基，易于借其氢健的作用在泥沙颗粒外表吸附，PAM还有很长的分子链，长链在颗粒之间架桥，构成大颗粒的絮凝体，具有絮凝、增稠等作用，能使污泥由微细颗粒迅速凝聚成大颗粒，并形成网状结构的大团絮凝体;在板框压滤阶段选择FeCl3和石灰，首先添加三氯化铁，通过水合作用形成正电荷，能够中和污泥颗粒的负电荷，提高絮凝效果;然后使用生石灰调节碱度，三氯化铁也与污泥中的碱性物质络合成大分子沉淀物，可以起到二次絮凝剂效果，同时，通过控制生石灰的投加量，还可以起到除臭和消毒效果，增强颗粒结构，提供孔隙，减少其压缩性;而且将无机和有机絮凝剂搭配使用，混合调质使固体颗粒物质结合水和吸附水被释放，污泥结构达到均相，破坏细胞壁，大幅度降低污泥粘性，提高污泥脱水效果。

　　2、转鼓浓缩利用上、下滤带之间逐步增压和剪切力的作用使污泥进一步脱水后排出，污泥的产量和干度可由无极变速装置控制，同时转筒作为细格栅用，起到较好的效果。

　　3、初沉池污泥中一般含有密度较大的颗粒，如沙粒、金属粉末等，将转鼓浓缩后的污泥与初沉污泥混合，初沉污泥可以作为后续污泥调质过程的药剂晶核，有利于污泥脱水，并且很大程度上节约了化学药剂的添加。

　　4、将石灰浆液作为调质药剂，石灰溶解后，以一定的浆液浓度投加，增加药剂与污泥颗粒间的接触效果，使污泥中细胞更容易破壁。由于脱水中使用了石灰，在污泥调理的同时实现了污泥的稳定化，并消除了通常污泥处理过程中的恶臭。实际运行中污泥脱水机房、泥饼堆棚内均无恶臭产生，工人的操作环境非常良好。这点也打破了传统观念中板框压滤机操作环境恶劣的缺点。

　　5、污泥脱水性较好，泥饼不会粘在滤布上。滤板打开时，泥饼整体自动脱落。

　　6、泥饼含固率高，实际泥饼含固率达45%以上，泥饼落下后成较大块状。在晴好天气下，经2天常温晾晒，泥饼含固率能达80%以上。

　　7、系统的自动化程度高，1名管理人员可以同时管理2台脱水机的运行。所需的管理工作也仅仅是巡视、察看设备运行情况。即便是滤布的清洗，也只需操作人员打开相应的程序即可完成。