申请日2019.06.19
公开(公告)日2019.09.20
IPC分类号C02F11/12; C02F11/123
摘要
本发明公开了一种污水处理剩余活性污泥低温干化的方法及其装置，所述装置包括污泥冷冻设备，污泥养护间，污泥解冻与初步脱水装置，污泥脱水设备和污泥风干装置;将污水处理厂进行初步脱水处理后的剩余活性污泥依次经过上述装置处理，即得低温干化的污泥。本发明通过污泥解冻与初步脱水装置、污泥脱水设备、污泥风干装置的配合，使污泥连续脱水、风干，缩短了污泥干化周期，干化效果明显。所有干化过程均在常温及以下温度条件下进行，减少了因污泥中微生物二次发酵而产生的挥发性气体，从而减少了污染。本发明直接对污泥进行冷冻，无需添加其他化学药剂，降低干化成本，同时保持污泥生物特性不变，为污泥的资源化利用奠定基础。
权利要求书
1.一种污水处理剩余活性污泥低温干化的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)污泥冷冻：将污水处理厂进行初步脱水处理后的剩余活性污泥放在模具内在污泥冷冻设备中进行冷冻处理;
(2)污泥养护：将冷冻后的污泥脱模后送至污泥养护间内进行养护;
(3)污泥解冻以及初步脱水：将养护后的污泥输送至污泥解冻与初步脱水装置内进行解冻并进行初步脱水;
(4)污泥进一步脱水处理：将初步脱水后的污泥输送到污泥脱水设备中进行进一步脱水处理;
(5)污泥风干：将步骤(4)中的污泥输送到污泥风干装置上进行风干，即得低温干化的污泥。
2.一种污水处理剩余活性污泥低温干化的装置，其特征在于：包括污泥冷冻设备，污泥养护间，污泥解冻与初步脱水装置，污泥脱水设备和污泥风干装置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述污泥脱水设备包括第二支架(20)、滤布(21)，用于驱动滤布(21)移动的驱动装置，布料装置，初级脱水装置，深度脱水装置，第一卸料斗(22)和吹洗气嘴(23);其中：
所述布料装置包括位于滤布(21)前端的布料器(24)和位于布料器(24)下方的积液箱(210)，所述布料器(24)位于滤布(21)的上方，所述布料器(24)和积液箱(210)分别位于滤布(21)的两侧，布料器(24)、积液箱(210)均安装在第二支架(20)上;
所述初级脱水装置包括至少一组位于滤布(21)上方的布气罩(26)和位于布气罩(26)下方的集液槽(25)，所述布气罩(26)和集液槽(25)分别位于滤布(21)的两侧;所述布气罩的顶部通过气管(27)连接有布气装置(28)，气管(27)上安装有阀门;所述深度脱水装置设置在初级脱水装置后方，包括至少一组位于滤布(21)上方的压力板(29)和位于压力板(29)下方的集液槽(25)，所述压力板(29)和集液槽(25)分别位于滤布(21)的两侧;所述集液槽(25)的顶部设有托板(211);所述布气罩(26)、压力板(29)、集液槽(25)均与液压装置(201)固接并通过液压装置(201)安装在第二支架(20)上，且能够在液压装置(201)的驱动下上下移动位置;集液槽(25)的底部通过第二排水管(212)与第二离心泵(213)连接;
所述滤布(21)与布气罩(26)、集液槽(25)的接触处设置有滤布边条;
所述第一卸料斗(22)位于滤布(21)的后端下方，包括进料口(221)和第一出料口(222);
所述吹洗气嘴(23)为多个，上下错位交叉设置且位于进料口(221)上方的滤布两侧，吹洗气嘴(23)连接有空压机(214)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述驱动装置安装在第二支架(20)上，包括传动轴轮(215)、第一滚轮(216)以及与传动轴轮连接的减速机(217)以及用于向减速机提供动力的电机(218)。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述布气装置(28)为气包，气包顶部与气管(27)连接。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述液压装置(201)为液压缸。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述布料器(24)的下方安装有第一水分检测仪(219)。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述进料口(221)上方安装有第二水分检测仪(220)。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述托板(211)上开设有凹槽(2110)和透水孔(2111)。
10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述滤布边条为橡胶条，橡胶条宽度为3-10cm。
说明书
一种污水处理剩余活性污泥低温干化的方法及其装置
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污水处理剩余活性污泥低温干化的方法及其装置。
背景技术
污水处理过程中产生大量的剩余活性污泥，剩余活性污泥的处理投资及运行成本较高，给污水处理带来了沉重的负担。现有污水处理剩余活性污泥干化工艺的形式：机械脱水、污泥干燥或机械脱水+污泥干燥;采用的主要技术措施有：(1)机械脱水阶段：需首先对剩余活性污泥进行调质，主要通过投加PAC、PAM、石灰等措施改善污泥的脱水性能，再采用机械脱水设备进行脱水，其缺陷在于污泥含水率只能将到60%左右，同时，再投加石灰后，泥饼的PH值呈强碱性;(2)污泥干燥阶段：现有技术均采用人工热源使剩余活性污泥通过直接或间接升温而将其中水分蒸发的方式达到干燥脱水的目的，温度均在100℃以上，其缺陷在于：能耗高、改变污泥生物特性、过程中产生大量的有毒有害气体。综上可看出，现有的污水处理剩余活性污泥干化工艺一定程度上可以达到对污泥减量化和稳定化的要求，但在无害化和资源化方面比较欠缺。
CN105461182A公布了一种生物污泥减量化方法，该方法集曝气、超声处理、水解、厌氧发酵、调理、浓缩、制冷处理、解冻、抽真空技术于一体，可以对污泥进行减量化处理，但该技术具有减量周期长、成本过高、操作不方便、需额外添加药剂、减量后污泥PH高的缺点。CN102815848A及CN102815848B公布了一种剩余污泥高效干化工艺，该方法集厌氧发酵、真空预压和冷冻干燥技术于一体，可以有效的对污泥进行干化处理，但该技术具有干化周期长、成本过高、需额外添加药剂、操作不方便、干化效果不明显的缺点。CN105330111A公布了一种剩余污泥干化方法，该方法对现有剩余污泥处理进行改进，但该方法具有干化周期长、成本过高、干化效果不明显的缺点。因此如何经济、环保的对污泥进行低温干化处理，是亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理剩余活性污泥低温干化的方法及其装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种污水处理剩余活性污泥低温干化的方法，包括如下步骤：
(1)污泥冷冻：将污水处理厂进行初步脱水处理后的剩余活性污泥放在模具内在污泥冷冻设备中进行冷冻处理;采用冷冻方法对污泥进行前期预处理，污泥经过反复冷冻后可破坏污泥与水的结合力和破坏胶体的结构(类似于冷冻后的内置豆腐)，使胶体脱稳凝聚且细胞膜破裂，使得用机械方法难以去除的细胞内部水渗析出来形成机械方法易以去除的间隙水，污泥颗粒迅速沉降，脱水速度比冷冻前显著提高，采用冷冻方法不要添加药剂，可节约药剂成本，且不会额外增加后期的污水污泥处理量，再结合污泥后续处理方法，完成污泥深度减量化处理。
(2)污泥养护：将冷冻后的污泥脱模后送至污泥养护间内进行养护;养护间温度控制在-5℃以下，养护12小时，其目的是让污泥在养护间内完全冻结。
(3)污泥解冻以及初步脱水：将养护后的污泥输送至污泥解冻与初步脱水装置内进行解冻并进行初步脱水，经初步脱水后的污泥含水率为70～80%;
(4)污泥进一步脱水处理：将初步脱水后的污泥输送到污泥脱水设备中进行进一步脱水处理，经此步操作后，污泥含水率为55～65%;
(5)污泥风干：将步骤(4)中的污泥输送到污泥风干装置上进行风干，即得低温干化的污泥，经此步操作后，污泥含水率为30～40%。
本发明的另一个目的是提供一种污水处理剩余活性污泥低温干化的装置，包括污泥冷冻设备，污泥养护间，污泥解冻与初步脱水装置，污泥脱水设备和污泥风干装置;进一步优选的，还包括用于控制装置运行的控制系统;所述控制系统为PLC控制系统，其为现有技术中的成熟技术，型号为西门子S7-1500，污水处理厂进行初步脱水处理后的剩余活性污泥依次经过上述装置处理进行低温干化。
进一步方案，所述污泥脱水设备包括第二支架，滤布，用于驱动滤布移动的驱动装置，布料装置，初级脱水装置，深度脱水装置，第一卸料斗和吹洗气嘴;其中：
所述布料装置包括位于滤布前端的布料器和位于布料器下方的积液箱，所述布料器位于滤布的上方，所述布料器和积液箱分别位于滤布的两侧，布料器、积液箱均安装在第二支架上;当污泥通过布料器摊铺在滤布上的过程中，污泥中的水会透过滤布然后流进积液箱中进行收集。
所述初级脱水装置包括至少一组位于滤布上方的布气罩和位于布气罩下方的集液槽，所述布气罩和集液槽分别位于滤布的两侧;所述布气罩的顶部通过气管连接有布气装置，气管上安装有阀门;所述深度脱水装置设置在初级脱水装置后方，包括至少一组位于滤布上方的的压力板和位于压力板的下方的集液槽;所述压力板和集液槽分别位于滤布的两侧;所述集液槽的顶部设有托板;所述布气罩、压力板、集液槽均与液压装置固接并通过液压装置安装在第二支架上，且能够在液压装置的驱动下上下移动位置;集液槽的底部通过第二排水管与第二离心泵连接。所述滤布与布气罩、集液槽的接触处设置有滤布边条，滤布边条为橡胶条，橡胶条宽度3-10cm。当污泥随滤布输送至布气罩下方时，液压装置驱动布气罩下移、集液槽上移，使布气罩的底部以及集液槽顶部与滤布边条紧密接触，此时布气罩、滤布、集液槽共同形成一个相对密封的环境，在第二离心泵的作用下，形成微负压状态，污泥内部的水分在微负压环境内受到重力的作用而向下经过滤布进入集液槽内，为了防止滤布上的污泥因水分流失而收缩，影响内部水分持续流出，通过布气罩上方的布气装置向滤布上摊铺的污泥表面均匀布气，由空气填补污泥内水分流失的空间，保持污泥内部骨架结构不变形，从而形成良好的透水环境，加速污泥脱水过程，该过程可多级设置。经过初级脱水装置脱水后的污泥随滤布输送至深度脱水装置下方，此时压力板下移，对污泥施加压力，在压力板的挤压下，能够使污泥内部的污水进一步挤压排出，提高污水的脱除率;经过多次反复的脱水，使污泥内的污水有效与污泥分离;
所述第一卸料斗位于滤布的后端下方，包括进料口和第一出料口，污泥经过初级脱水装置，深度脱水装置脱水后，输送至滤布后端，在重力作用下，下落至第一卸料斗内，从第一出料口排出;所述吹洗气嘴为多个，上下错位交叉布置且位于进料口上方的滤布两侧，吹洗气嘴连接有空压机，通过空压机向吹洗气嘴输送压缩空气，进而使滤布表面粘结或残存的污泥与滤布分离，达到清洗滤布的作用。
进一步方案，所述驱动装置安装在第二支架上，包括传动轴轮、第一滚轮以及与传动轴轮连接的减速机以及用于向减速机提供动力的电机。在驱动装置的驱动下，滤布不停的运转，从而带动位于其表面的污泥依次经过初级脱水装置、深度脱水装置，达到逐级脱水的目的。
进一步方案，所述布气装置为气包，气包顶部与气管连接，位于气包顶部的气管用于向气包内输送气体。
进一步方案，所述液压装置为液压缸。
进一步方案，所述布料器的下方安装有第一水分检测仪，所述进料口上方安装有第二水分检测仪;通过第一水分检测仪和第二水分检测仪，能够实时监测污泥中的水分含量。
进一步方案，所述托板上设有凹槽和透水孔，凹槽为污水提供流通通道，使污泥内分离出来的水分能通过透水孔流进积液槽内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明首先采用冷冻方法对污泥进行前期预处理，污泥经过冷冻后可破坏污泥与水的结合力和破坏胶体的结构，使胶体脱稳凝聚且细胞膜破裂，使得用机械方法难以去除的细胞内部水渗析出来形成机械方法易以去除的间隙水，污泥颗粒迅速沉降，脱水速度比冷冻前显著提高，采用冷冻方法不要添加药剂，可节约药剂成本，且不会额外增加后期的污水污泥处理量，再结合污泥后续处理方法，完成污泥深度减量化处理。
(2)本发明将冷冻养护后的污泥放置在污泥解冻与初步脱水装置内进行解冻并进行初步脱水，通过污泥解冻与初步脱水装置，使污泥解冻的同时能够及时将解冻产生的冷凝水以及解冻污水排出，实现污泥初步脱水，解决了冷凝水、污泥渗出液和污泥之间二次混合的问题。
(3)本发明将初步脱水后的污泥输送到污泥脱水设备中进行进一步脱水处理，污泥脱水设备中设有初级脱水装置和深度脱水装置，初级脱水装置和深度脱水装置能够根据实际情况多组设置，以充分使污泥污水分离。本装置可以多组串联或并联使用，实现流水化作业。现有技术中，污泥脱水一般采用的设备有离心机脱水、带滤机脱水、板框压滤机脱水或通过抽真空的方式进行，均需通过添加药剂对污泥进行调理、调质，增加脱成本，同时，为了实现反复持续生产的目的，需采用大量的水对设备进行清洗，增加排污量;本装置能够实现污泥低能耗、低成本、低污水排放量，快速达到污泥脱水的目的。最后经过污泥风干装置对污泥进行风干，即得低温干化的污泥。
(4)本发明通过污泥解冻与初步脱水装置，污泥脱水设备、污泥风干装置的配合，使污泥连续脱水、风干，缩短了污泥干化周期，可使污泥含水率由高于80%以上降到35%±5%，干化效果明显。所有干化过程均在常温及以下温度条件下进行，减少了因污泥中微生物二次发酵而产生的挥发性气体，从而减少了污染。由于本发明直接对污水处理厂浓缩或脱水后的污泥进行冷冻，无需其预处理，整个干化过程无需添加其他化学药剂，因而降低了干化成本，同时保持污泥生物特性不变，减轻了后续污泥处理的负荷剂成本，同时为污泥的资源化利用尤其是在林业领域作为育苗基肥利用奠定基础。（发明人：杨红兵;王林;杨与进）