公布日：2022.03.22
申请日：2021.12.23
分类号：C02F11/148(2019.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F11/06(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，包括以下步骤：步骤一：初沉市政污泥在污泥浓缩池进行污泥浓缩；步骤二：在调理池中投加调理剂和导向剂；步骤三：将调理完成的污泥通过污泥提升泵提升至立式污泥破壁设备内，在污泥破壁设备内添加助破剂，从污泥破壁设备的下端通入高浓度臭氧；步骤四：往下部污泥调理区域加入吸附剂；步骤五：污泥泵将调理完成的污泥泵入污泥压滤机，进行机械脱水，得到含水率在30‑35％的泥饼，本发明涉及的市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺将微生物、有机物和重金属分别处理，保证机械脱水的泥饼无害化，填埋或焚烧都不会对环境产生大的影响。
权利要求书
1.一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将含水率为98～99.5%的初沉市政污泥采用离心浓缩法在污泥浓缩池进行污泥浓缩；步骤二：全封闭式污泥调理池包括上部污泥调理区域和下部污泥调理区域，浓缩污泥通过污泥提升泵提升到上部污泥调理区域，在调理池中投加调理剂和导向剂，混合搅拌时间在10~20分钟，所述调理剂为4~8份的腐殖酸和3~6份的硫酸，所述导向剂为5~6份的双氧水和2~3份的三氯化铁；步骤三：将调理完成的污泥通过污泥提升泵提升至立式污泥破壁设备内，在污泥破壁设备内添加助破剂，从污泥破壁设备的下端通入高浓度臭氧，臭氧进气浓度为20mg/L~25mg/L，进气流量1.8L/min~2L/min，破壁时间在5~8分钟，所述助破剂为2~4份的金属螯合剂和3~6份的三硝基苯磺酸；步骤四：将破壁完成的污泥输送至下部污泥调理区域，往下部污泥调理区域加入吸附剂，混合搅拌时间在15~30分钟，所述吸附剂为1~2份的附着有纳米碳管的硅基介孔材料；步骤五：污泥泵将调理完成的污泥泵入污泥压滤机，进行机械脱水，得到含水率在30~35％的泥饼，废水收集至废水箱，压榨后的泥饼从板框机中掉落，经螺旋输送机输送至污泥粉碎设备，将污泥粉碎并风干，后外运填埋或焚烧。
2.根据权利要求1所述的一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，其特征在于：所述步骤四中下部污泥调理区域调理完成的污泥可通过污泥提升泵提升至上部污泥调理区域，重复步骤二和步骤三，进行污泥破壁调理的双循环。
3.根据权利要求1或2所述的一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，其特征在于：所述步骤五中废水通过反渗透装置收集废水浓缩液，废水浓缩液输送至蒸发器上部经物料喷嘴喷淋至蒸发器下部进行循环喷淋浓缩，采用负压蒸发将废水浓缩液中的废水清液通过管路及止回阀输送至蒸汽冷却管，所述蒸汽冷却管环绕布置在所述上部污泥调理区域的外壁上。
4.根据权利要求3所述的一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，其特征在于：所述步骤五中污泥压滤分两步进行，第一步控制压滤压力在15公斤~17公斤，时间控制在25~30分钟，第二步控制压滤压力20~25公斤，时间控制在55~60分钟。
5.根据权利要求3所述的一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，其特征在于：所述附着有纳米碳管的硅基介孔材料通过将流动纳米碳管液体和硅基介孔材料通过高压泵加压到50~200MPA，由多管路由射流喷嘴进行喷射对撞，流动纳米碳管液体和硅基介孔材料经高压对撞后，循环加工得到。
发明内容
本发明提出一种将污泥含水率从98~99％降低至25~35%，污泥体积减少一倍以上，达到无害化、稳定化、减量化的要求，将微生物、有机物和重金属分别处理，保证机械脱水的泥饼无害化，填埋或焚烧都不会对环境产生大的影响的市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，解决现有技术存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，包括如下步骤：步骤一：将含水率为98～99.5%的初沉市政污泥采用离心浓缩法在污泥浓缩池进行污泥浓缩；步骤二：全封闭式污泥调理池包括上部污泥调理区域和下部污泥调理区域，浓缩污泥通过污泥提升泵提升到上部污泥调理区域，在调理池中投加调理剂和导向剂，混合搅拌时间在10~20分钟，所述调理剂为4~8份的腐殖酸和3~6份的硫酸，所述导向剂为5~6份的双氧水和2~3份的三氯化铁；三氯化铁中的Fe3+水解能力强，在pH大于1的情况下，三价铁就可以生成单核羟基弱离子，离子与污泥发生静电中和作用形成絮体，三氯化铁形成的絮体较小，如这时将污泥送入机械脱水装置如厢式隔膜压滤机，则滤布难以完全截留污泥，滤液浑浊，处理效果不佳，采用铁盐形成的絮体比重较大，因此沉降性能佳，为泥水分离创造良好条件。
腐殖酸和硫酸对污泥进行pH值的调节，将污泥调节至适宜的pH值环境有助于进行污泥中微生物细胞的破壁处理并增强破壁脱水的效果；再与强氧化性的双氧水协同作用，对污泥中微生物细胞进行有效的破壁预处理；腐殖酸与金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用；在分散体系中作为聚电解质、有凝聚、胶溶、分散等作用，能更好地促进分解污泥中的有机物。
步骤三：将调理完成的污泥通过污泥提升泵提升至立式污泥破壁设备内，在污泥破壁设备内添加助破剂，从污泥破壁设备的下端通入高浓度臭氧，臭氧进气浓度为20mg/L~25mg/L，进气流量1.8L/min~2L/min，破壁时间在5~8分钟，所述助破剂为2~4份的金属螯合剂和3~6份的三硝基苯磺酸；市政污泥含水率在99%左右，市政污泥中的微生物细胞与有机胶体之间形成“粘胶相区”，会包裹住大量间隙水，并且微生物细胞内含有大量细胞水。这些水分难以通过机械脱水的方式挤压出来，步骤三在污泥中加入金属螯合剂和三硝基苯磺酸，金属螯合剂和三硝基苯磺酸能增加细胞壁和细胞膜通透性，使细胞壁和细胞膜扩展，体积变大，形成膨胀，再通入高浓度臭氧，作用于细胞壁、细胞膜，作用面积更广，效果更佳，使其构成成分受损而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透，穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，导致细胞溶解、死亡，将间隙水和细胞水释放出来，形成容易去除的游离水；步骤四：将破壁完成的污泥输送至下部污泥调理区域，往下部污泥调理区域加入吸附剂，混合搅拌时间在15~30分钟，所述吸附剂为1~2份的附着有纳米碳管的硅基介孔材料；单壁纳米碳管分散呈现三维网状立体结构，微孔丰富，孔径小，孔径分布窄，具有特殊的中空结构、高比表面积、低的电阻率等优点，硅基介孔材料比表面积较大、孔道有序、孔径尺寸的可调性，附着有纳米碳管的硅基介孔材料将两者的优异性能充分地结合，提高其对污泥中重金属的吸附性能。
步骤五：污泥泵将调理完成的污泥泵入污泥压滤机，进行机械脱水，得到含水率在25~35％的泥饼，废水收集至废水箱，压榨后的泥饼从板框机中掉落，经螺旋输送机输送至污泥粉碎设备，将污泥粉碎并风干，后外运填埋或焚烧。
所述步骤四中下部污泥调理区域调理完成的污泥可通过污泥提升泵提升至上部污泥调理区域，重复步骤二和步骤三，进行污泥破壁调理的双循环。
所述步骤五中废水通过反渗透装置收集废水浓缩液，废水浓缩液输送至蒸发器上部经物料喷嘴喷淋至蒸发器下部进行循环喷淋浓缩，采用负压蒸发将废水浓缩液中的废水清液通过管路及止回阀输送至蒸汽冷却管，所述蒸汽冷却管环绕布置在所述上部污泥调理区域的外壁上。对废水浓缩液进行循环浓缩，将废水浓缩液形成高浓度浓缩液后蒸发结晶处理。对废水浓缩液进行加热收集清液，蒸汽能为上部污泥调理区域提供热量，提高调理剂和导向剂对污泥的处理效果，提供完热量形成废水清液。
所述步骤五中污泥压滤分两步进行，第一步控制压滤压力在15公斤~17公斤，时间控制在25~30分钟，第二步控制压滤压力20~25公斤，时间控制在55~60分钟。
所述附着有纳米碳管的硅基介孔材料通过将流动纳米碳管液体和硅基介孔材料通过高压泵加压到50~200MPA，由多管路由射流喷嘴进行喷射对撞，流动纳米碳管液体和硅基介孔材料经高压对撞后，循环加工得到。
本发明具有以下的优点和有益效果：本发明涉及的一种市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺，可以将污泥含水率从98~99％降低至25~35%，污泥体积减少一倍以上，达到无害化、稳定化、减量化的要求，加入的腐殖酸和硫酸对污泥进行pH值的调节的同时，对污泥中的有机物促进分解，加入的助破剂增加细胞壁和细胞膜通透性，使细胞壁和细胞膜扩展，体积变大，形成膨胀，同时加入高浓度臭氧，使高浓度臭氧充分渗透，释放间隙水和细胞水，降低污泥的含水率，加入的硅基介孔材料对污泥中的重金属进行吸附，市政污泥中需要处理的物质主要包括微生物、有机物和重金属，本发明涉及的市政污泥破壁调理双循环深度脱水的处理工艺将微生物、有机物和重金属分别处理，保证机械脱水的泥饼无害化，填埋或焚烧都不会对环境产生大的影响。
（发明人：罗志刚）