申请日2018.12.05
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F11/10; C02F11/04; C02F11/143; C02F11/122
摘要
本发明公开了一种热水解厌氧消化污泥的脱水方法，首先利用特定无机混凝剂和有机絮凝剂相结合的方式对热水解厌氧消化污泥进行调理，经过搅拌器不同频率和时间的搅拌，再利用压滤机对调理后的污泥进行物理脱水，从而将污泥脱水后形成的泥饼的含水量从93～95%降低至60%以下，实现了热水解厌氧消化污泥的深度脱水，便于后续处置和利用。本发明的污泥脱水方式药剂投加量低，调理工艺简单，调理前后污泥的碱度及PH基本不变，干固体增加量少，生产过程无恶臭，避免了传统调理方式药剂投加量偏大且碱度消耗较高的问题，且不影响泥饼后续资源化处置和滤液的厌氧氨氧化处理。
权利要求书
1.一种热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)利用搅拌器搅拌热水解厌氧消化污泥一段时间;
2)投加一定量的无机混凝剂到热水解厌氧消化污泥中，利用搅拌器搅拌一段时间;
3)缓慢投加一定量的有机絮凝剂到步骤2)的反应体系中，边加边利用搅拌器搅拌，投加结束后随即关停搅拌;
4)利用搅拌器搅拌步骤3)中的反应体系一段时间，得到调理后的污泥。
5)利用压滤机对调理后的污泥进行机械脱水，将水和脱水后的污泥分开。
2.根据权利要求1所述的热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于：所述热水解厌氧消化污泥为污泥经过浓缩后进入热水解设备进行密闭加热预处理，然后经过厌氧消化工艺后排出的污泥。
3.根据权利要求1所述的热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于：所述无机混凝剂为聚十三铝，所述有机絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。
4.根据权利要求3所述的热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于：所述无机混凝剂的投加量为热水解厌氧消化污泥体积的0.5～1.5%，有机絮凝剂的投加量为热水解厌氧消化污泥体积的1.5%～2.5%。
5.根据权利要求1所述的热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于：所述步骤1)、步骤2)和步骤4)中的搅拌器搅拌频率为40～50Hz，步骤3)中的搅拌器搅拌频率为20～30Hz。
6.根据权利要求1所述的热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)的搅拌时间为10～15min，步骤4)的搅拌时间为10～20s。
7.根据权利要求1所述的热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于：所述步骤5)中利用螺杆泵将调理后的污泥打入压滤机中，打入结束后开启压榨泵进行压榨，将水和脱水后的污泥分开。
8.根据权利要求7所述的热水解厌氧消化污泥的脱水方法，其特征在于：在压滤机进泥过程中每间隔5min开启一次搅拌器，搅拌频率40～50Hz，搅拌时间为15s，压滤机进泥时间为20～30min。
说明书
热水解厌氧消化污泥脱水的方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，更具体的说，涉及一种热水解厌氧消化污泥脱水的方法。
背景技术
随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设高速发展，使得污泥处理量剧增。污水处理后大量污染物被富集、浓缩而转移至污泥中，并且污泥特殊的形态结构及高度亲水性，使其包含大量水分很难被脱除，造成污泥体积巨大，严重影响其减量化、稳定化和无害化以及资源化综合利用。为了便于污泥的后续运输及处置利用，一般会对污泥进行脱水，污泥深度脱水作为一种高效的污泥脱水减容技术，广泛应用于市政、化工等领域。
现有技术中污泥深度脱水多利用药剂FeCl3+石灰、FeCl3+PAM、PAC+PAM等对污泥进行预处理即对污泥进行调理，以释放污泥中的毛细水、附着水和内部水，在改善污泥的脱水性能后，进一步借助压滤机等对污泥进行脱水，使其含水率达到60%以下。但对于经过热水解厌氧消化处理后的污泥，由于其本身碱度较高，污泥胞外聚合物中溶解性有机物含量较高，污泥絮体粒径较小，污泥及生物聚合物中的阴离子含量较高等诸多因素，导致其脱水难度大大增加。采用现有技术调理热水解厌氧消化污泥时，需大幅度提高药剂投加量，调理后泡沫较多，极易造成进料泵磨损，且改变了污泥的性质，生产出的泥饼氯离子含量较高，影响泥饼后续的资源化利用。同时，调理后的污泥滤液ph变化较大且碱度消耗较高，无法满足厌氧氨氧化系统的运行要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种药剂投加量少且基本不改变污泥PH值的热水解厌氧消化污泥脱水的方法，解决了现有技术中针对热水解厌氧消化污泥进行污泥脱水时，药剂投加量大、进料产生大量气泡、污泥滤液PH变化较大和影响滤液及泥饼后续处理处置的技术问题。
本发明提出一种热水解厌氧消化污泥的脱水方法，包括如下步骤：
1)利用搅拌器搅拌热水解厌氧消化污泥一段时间;
2)投加一定量的无机混凝剂到热水解厌氧消化污泥中，利用搅拌器搅拌一段时间;
3)缓慢投加一定量的有机絮凝剂到步骤2)的反应体系中，边加边利用搅拌器搅拌，投加结束后随即关停搅拌;
4)利用搅拌器搅拌步骤3)中的反应体系一段时间，得到调理后的污泥。
5)利用压滤机对调理后的污泥进行机械脱水，将水和脱水后的污泥分开。
可选的，所述热水解厌氧消化污泥为污泥经过浓缩后进入热水解设备进行密闭加热预处理，然后经过厌氧消化工艺后排出的污泥。
可选的，所述无机混凝剂为聚十三铝，即Al12AlO4(OH24)7+，所述有机絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。
可选的，所述无机混凝剂的投加量为热水解厌氧消化污泥体积的0.5～1.5%，有机絮凝剂的投加量为热水解厌氧消化污泥体积的1.5%～2.5%。
可选的，所述步骤1)、步骤2)和步骤4)中的搅拌器搅拌频率为40～50Hz，步骤3)中的搅拌器搅拌频率为20～30Hz。
可选的，所述步骤1)和步骤2)的搅拌时间为10～15min，步骤4)的搅拌时间为10～20s。
可选的，所述步骤5)中利用螺杆泵将调理后的污泥打入压滤机中，打入结束后开启压榨泵进行压榨，将水和脱水后的污泥分开。
可选的，在压滤机进泥过程中每间隔5min开启一次搅拌器，搅拌频率40～50Hz，搅拌时间为15s，压滤机进泥时间为20～30min。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：
本发明利用特定无机混凝剂和有机絮凝剂相结合的方式对热水解消化污泥进行调理，经过搅拌器不同频率和不同时间的搅拌，再利用压滤机对调理后的污泥进行物理脱水，从而将污泥脱水后形成的泥饼的含水量从93～95%降低至60%以下，实现了热水解厌氧消化污泥的深度脱水，便于后续处置和利用。
本发明的污泥脱水方式药剂投加量低，调理工艺简单，调理前后污泥的碱度及PH基本不变，干固体增加量少，生产过程无恶臭，产生泡沫较少，避免了传统调理方式药剂投加量偏大且碱度消耗较高的问题，减少对进料泵的磨损，且不影响泥饼后续资源化处置和滤液的厌氧氨氧化处理。
具体实施方式
本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
本发明采用无机混凝剂与有机絮凝剂相结合的方式对热水解厌氧消化污泥进行调理，经过搅拌器不同频率和不同时间的搅拌，再利用压滤机对调理后的污泥进行物理脱水，实现了对热水解厌氧消化污泥的深度脱水。
热水解厌氧消化污泥的脱水方法具体包括以下步骤：
1)将热水解厌氧消化污泥置于反应器内，将搅拌器频率调整为40～50Hz，搅拌混合10～15min，分别取一定量的无机混凝剂和有机絮凝剂于储药桶A和B内;
2)将储药桶A中的无机混凝剂加入反应器中，在40～50Hz频率下搅拌10～15min;
3)将搅拌器频率调整为20～30Hz，随后将储药桶B中的有机絮凝剂缓慢倒入反应器中，加药结束后随即关停搅拌;
4)将搅拌器频率提升至40～50Hz后，搅拌开启10～20s，随后关停搅拌，得到调理后的污泥;
5)将调理后的污泥用螺杆泵打入压滤机进行脱水，压滤机进泥过程中每间隔5min开启一次搅拌器，搅拌频率40～50Hz，搅拌时间为15s，控制进泥时间为20～30min，进泥结束后关闭进料阀门，开启压榨泵开始压榨，将水和脱水后的污泥分开。所述压榨时间为1h。
所述无机混凝剂为聚十三铝，即Al12AlO4(OH24)7+，所述有机絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵，且所述无机混凝剂的投加量为热水解厌氧消化污泥体积的0.5～1.5%，有机絮凝剂的投加量为热水解厌氧消化污泥体积的1.5%～2.5%。所述的无极混凝剂和有机混凝剂可以为其他有类似功能的试剂，本发明不对此进行限制。
步骤1)中所述热水解厌氧消化污泥为污泥经过浓缩后进入热水解设备进行密闭加热预处理，然后经过厌氧消化工艺后排出的污泥，最后取自于污水处理厂厌氧消化罐，停留时间18d，含水率为93～95%。
步骤5)中所述压滤机为小型隔膜压滤机，过滤面积为4～6m2，进料泵为装配有变频器的螺杆泵，设定进料频率7Hz，进料压力≤0.6MPa，压榨压力≤1.8MPa。
本发明利用很多实验对本发明的方法和其中的参数进行实验验证，下面分别给出其中的四个实例：
实例1：
针对污水处理厂厌氧消化罐出泥的热水解厌氧消化污泥的脱水，采用无机混凝剂和有机絮凝剂复合调理的方式改善污泥脱水性能，在脱水过程中，无机混凝剂的投加量为污泥体积的0.5%;有机絮凝剂的投加量为污泥体积的2.0%;所述无机混凝剂为聚十三铝，即Al12AlO4(OH24)7+，所述有机絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵;
本实例包括以下步骤：
S1、取适量热水解厌氧消化污泥于反应器内，开启搅拌，在40HZ频率下搅拌10min，测得原泥含水率为94.5%，原泥ph7.53;
S2、按照上述体积比分别量取对应量的无机混凝剂及有机絮凝剂于各自储药桶内;
S3、将步骤S2中准备的无机混凝剂加入步骤S1准备的污泥中，在40HZ频率下搅拌10min;
S4、降低搅拌器频率至20HZ，将步骤S2中准备的有机絮凝剂缓慢倒入经步骤S3所述处理后的污泥中，加药结束后随即关停搅拌;
S5、将搅拌器频率提升至40HZ后，搅拌开启15s，随后关停搅拌，得到调理完成的污泥;
S6、将调理完成后的污泥用螺杆泵打入压滤机进行机械脱水，进泥过程中每间隔5min开启一次搅拌器，搅拌频率40HZ，搅拌时间15s;
S7、控制进泥时间为30min，进泥结束后关闭进料阀门，开始压榨。所用板框压滤机为小型隔膜压滤机，过滤面积为6m2，进料频率7HZ，进料压力≤0.6MPa，压榨压力≤1.8MPa，压榨时间为1h。
按照上述参数通过小型隔膜压滤机进行压滤，进泥量为230L，泥饼开板即落不粘布，平均含水率为56.35%，滤液ph7.50。
实例2：
针对污水处理厂厌氧消化罐出泥的热水解厌氧消化污泥的脱水，方案采用无机混凝剂和有机絮凝剂复合调理的方式改善污泥脱水性能，在脱水过程中，无机混凝剂的投加量为污泥体积的1.0%;有机絮凝剂的投加量为污泥体积的2.2%，所述无机混凝剂为聚十三铝，即Al12AlO4(OH24)7+，所述有机絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵;
本实例包括以下步骤：
S1、取适量热水解厌氧消化污泥于反应器内，开启搅拌，在45HZ频率下搅拌10min，测得原泥含水率为94.1%，原泥ph7.65;
S2、按照体积比分别量取对应量的无机混凝剂及有机絮凝剂于各自储药桶内;
S3、将步骤S2中准备的无机混凝剂加入步骤S1准备的污泥中，在45HZ频率下搅拌10min;
S4、降低搅拌器频率至25HZ，将步骤S2中准备的有机絮凝剂缓慢倒入经步骤S3所述处理后的污泥中，加药结束后随即关停搅拌;
S5、将搅拌器频率提升至40HZ后，搅拌开启20s，随后关停搅拌，得到调理完成的污泥;
S6、将调理完成后的污泥用螺杆泵打入压滤机进行机械脱水，进泥过程中每间隔5min开启一次搅拌器，搅拌频率40HZ，搅拌时间15s;
S7、控制进泥时间为30min，进泥结束后关闭进料阀门，开始压榨。所用板框压滤机为小型隔膜压滤机，过滤面积为4m2，进料频率7HZ，进料压力≤0.6MPa，压榨压力≤1.8MPa，压榨时间为1h。
按照上述参数通过小型压滤机进行压滤，进泥量为150L，泥饼开板即落不粘布，平均含水率为57.08%，滤液ph7.59。
实例3：
针对污水处理厂厌氧消化罐出泥的热水解厌氧消化污泥的脱水，方案采用无机混凝剂和有机絮凝剂复合调理的方式改善污泥脱水性能，在脱水过程中，无机混凝剂的投加量为污泥体积的1.2%;有机絮凝剂的投加量为污泥体积的2.4%，所述无机混凝剂为聚十三铝，即Al12AlO4(OH24)7+，所述有机絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵;
本实例包括以下步骤：
S1、取适量热水解厌氧消化污泥于反应器内，开启搅拌，在45HZ频率下搅拌15min，测得原泥含水率为93.7%，原泥ph7.79;
S2、按照体积比分别量取对应量的无机混凝剂及有机絮凝剂于各自储药桶内;
S3、将步骤S2中准备的无机混凝剂加入步骤S1准备的污泥中，在45HZ频率下搅拌15min;
S4、降低搅拌器频率至30HZ，将步骤S2中准备的有机絮凝剂缓慢倒入经步骤S3所述处理后的污泥中，加药结束后随即关停搅拌;
S5、将搅拌器频率提升至45HZ后，搅拌开启15s，随后关停搅拌，得到调理完成的污泥;
S6、将调理完成后的污泥用螺杆泵打入压滤机进行机械脱水，进泥过程中每间隔5min开启一次搅拌器，搅拌频率45HZ，搅拌时间15s;
S7、控制进泥时间为30min，进泥结束后关闭进料阀门，开始压榨。所用板框压滤机为小型隔膜压滤机，过滤面积为4m2，进料频率7HZ，进料压力≤0.6MPa，压榨压力≤1.8MPa，压榨时间为1h。
按照上述参数通过小型隔膜压滤机进行压滤，进泥量为130L，泥饼开板即落不粘布，平均含水率为59.41%，滤液ph7.72。
实例4：
针对污水处理厂厌氧消化罐出泥的热水解厌氧消化污泥的脱水，方案采用无机混凝剂和有机絮凝剂复合调理的方式改善污泥脱水性能，在脱水过程中，无机混凝剂的投加量为污泥体积的1.5%;有机絮凝剂的投加量为污泥体积的2.5%，所述无机混凝剂为聚十三铝，即Al12AlO4(OH24)7+，所述有机絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵;
本实例包括以下步骤：
S1、取适量热水解厌氧消化污泥于反应器内，开启搅拌，在50HZ频率下搅拌15min，测得原泥含水率为93.2%，原泥ph7.83;
S2、按照体积比分别量取对应量的无机混凝剂及有机絮凝剂于各自储药桶内;
S3、将步骤S2中准备的无机混凝剂加入步骤S1准备的污泥中，在50HZ频率下搅拌15min;
S4、降低搅拌器频率至30HZ，将步骤S2中准备的有机絮凝剂缓慢倒入经步骤S3所述处理后的污泥中，加药结束后随即关停搅拌;
S5、将搅拌器频率提升至50HZ后，搅拌开启15s，随后关停搅拌，得到调理完成的污泥;
S6、将调理完成后的污泥用螺杆泵打入压滤机进行机械脱水，进泥过程中每间隔5min开启一次搅拌器，搅拌频率50HZ，搅拌时间15s;
S7、控制进泥时间为30min，进泥结束后关闭进料阀门，开始压榨。所用板框压滤机为小型隔膜压滤机，过滤面积为6m2，进料频率7HZ，进料压力≤0.6MPa，压榨压力≤1.8MPa，压榨时间为1h。
按照上述参数通过小型隔膜压滤机进行压滤，进泥量为250L，泥饼开板即落不粘布，平均含水率为58.286.35%，滤液ph7.74。
可以看到，上述四个实例中压滤机压榨后均可以将热水解厌氧消化污泥的含水量下降值60%以下，且PH值几乎不变，本发明可以对热水解厌氧消化污泥进行深度脱水。
本发明采用无机混凝剂与有机絮凝剂相结合的方式对热水解厌氧消化污泥进行调理，充分发挥了无机混凝剂的电中和作用与有机絮凝剂的吸附架桥作用，并通过灵活调整搅拌器的频率和时间，即保证了污泥与药剂的充分反应，又避免了调理后污泥絮体的再破碎问题，大幅改善了污泥的脱水性能，并配合隔膜压滤机进行机械脱水，可将泥饼含水率降低至60%以下。
本发明将热水解厌氧消化污泥泥饼的含水率降低至60%以下，调理工艺简单，调理前后污泥碱度及PH基本不变，干固体增加量少，生产过程无恶臭，避免了传统调理方式药剂投加量偏大且碱度消耗较高的问题，不影响泥饼后续资源化处置，不影响滤液的厌氧氨氧化处理。本发明有效克服了现有技术中的种种不足，在热水解厌氧消化污泥深度脱水领域具有良好的应用前景。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。