公布日：2023.10.03
申请日：2023.03.13
分类号：C02F11/147(2019.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C02F11/13(2019.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F11/127(2019.01)I;C02F11/15(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;
C10B53/00(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种污泥细微泥沙分离方法，属于污泥处理技术领域，包括以下步骤：污泥预脱水、污泥中性低温水热处理、污泥酸性中温水热处理、污泥高温水热炭化处理、悬浊液冷却至室温并超声处理、悬浊液旋流分离处理得到细微泥沙层和生物炭层、细微泥沙层和生物炭层分别深度脱水。通过对污泥预脱水，再通过逐级升温水热处理，将有机质转化为生物炭，保留碳资源，提高污泥中磷的释放，增强对污泥中重金属的钝化；通过超声处理及水力旋流分离反应后的污泥生物炭和细微泥沙；最后对有机质层和微细泥沙层分别深度脱水处理，方便分类处置利用。本发明能够提高水力旋流分离分离效率，降低后续污泥处理量和处理成本，最大限度回收污泥中的能源和资源。
权利要求书
1.一种污泥细微泥沙分离方法，其特征在于，包括以下步骤：1)污泥预脱水；2)污泥中性低温水热处理；3)污泥酸性中温水热处理；4)污泥高温水热炭化处理；5)悬浊液冷却至室温并超声处理；6)悬浊液旋流分离处理得到细微泥沙层和生物炭层；7)细微泥沙层和生物炭层分别深度脱水；预脱水后的污泥经逐级升温水热炭化处理，悬浊液通过超声处理及旋流分离将生物炭和细微泥沙分离，最后经过深度脱水得到生物炭滤饼和泥沙滤饼，滤液进入污水处理系统再处理。
2.根据权利要求1所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述步骤1)中污泥预脱水的具体步骤如下：11)将污泥加入阳离子聚丙烯酰胺调理，添加量为绝干污泥的0.5-1‰；12)机械浓缩至含水率80-90％。
3.根据权利要求1所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述步骤2)在高压封闭环境下进行中性低温水热处理，温度为100-140℃，反应时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述步骤3)在高压封闭环境下，添加酸性催化剂进行酸性中温水热处理，温度为140-180℃，反应时间为60-90min。
5.根据权利要求4所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述酸性催化剂为硫酸、盐酸中的一种或两种以上混合物，所述酸性催化剂的添加量为绝干污泥的1-3％。
6.根据权利要求1所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述步骤4)在高压封闭环境下进行高温水热炭化处理，温度为180-220℃，反应时间为30-60min。
7.根据权利要求1所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述步骤5)中超声频率为10-50kHz，超声的声能密度为0.1-1W/mL，超声处理时间5-60min。
8.根据权利要求1所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述步骤6)应用水力旋流器进行悬浊液水力旋流分离，参数中进料压力为0.05-0.5Mpa，水力旋流器的筒体上部设有进料口、底部设有泥沙出料口、顶部设有生物炭出料口。
9.根据权利要求1所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述步骤7)中深度脱水采用板框压滤或高压带式脱水，得到的有机滤饼含水率30％-50％，有机质含量60％-100％，微细泥沙泥饼含水率10％-30％，有机质含量0％-20％。
10.根据权利要求1-9任一项所述的污泥细微泥沙分离方法，其特征在于：所述污泥为市政/工业污水处理厂污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管网通沟污泥。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥细微泥沙分离方法，旨在解决现有技术中由于污泥中有机质和无机质包覆杂糅在一起，导致污泥中细微泥沙分离效果差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种污泥细微泥沙分离方法，包括以下步骤：
1)污泥预脱水；
2)污泥中性低温水热处理；
3)污泥酸性中温水热处理；
4)污泥高温水热炭化处理；
5)悬浊液冷却至室温并超声处理；
6)悬浊液旋流分离处理得到细微泥沙层和生物炭层；
7)细微泥沙层和生物炭层分别深度脱水；
预脱水后的污泥经逐级升温水热炭化处理，悬浊液通过超声处理及旋流分离将生物炭和细微泥沙分离，最后经过深度脱水得到生物炭滤饼和泥沙滤饼，滤液进入污水处理系统再处理。
优选的，所述步骤1)中污泥预脱水的具体步骤如下：
11)将污泥加入阳离子聚丙烯酰胺调理，添加量为绝干污泥的0.5-1‰；
12)机械浓缩至含水率80-90％。
优选的，所述步骤2)在高压封闭环境下进行中性低温水热处理，温度为100-140℃，反应时间为30-60min。
优选的，所述步骤3)在高压封闭环境下，添加酸性催化剂进行酸性中温水热处理，温度为140-180℃，反应时间为60-90min。
优选的，所述酸性催化剂为硫酸、盐酸中的一种或两种以上混合物，所述酸性催化剂的添加量为绝干污泥的1-3％。
优选的，所述步骤4)在高压封闭环境下进行高温水热炭化处理，温度为180-220℃，反应时间为30-60min。
优选的，所述步骤5)中超声频率为10-50kHz，超声的声能密度为0.1-1W/mL，超声处理时间5-60min。
优选的，所述步骤6)应用水力旋流器进行悬浊液水力旋流分离，参数中进料压力为0.05-0.5Mpa，水力旋流器的筒体上部设有进料口、底部设有泥沙出料口、顶部设有生物炭出料口。
优选的，所述步骤7)中深度脱水采用板框压滤或高压带式脱水，得到的有机滤饼含水率30％-50％，有机质含量60％-100％，微细泥沙泥饼含水率10％-30％，有机质含量0％-20％。
优选的，所述污泥为市政/工业污水处理厂污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管网通沟污泥。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明首先对污泥预脱水，再通过逐级升温水热处理，并变换反应条件，可将有机质转变为生物炭，保留污泥中的碳资源，提高污泥中磷的释放，增强对污泥中重金属的钝化；再超声处理提高污泥生物炭与微细颗粒的分离性，经过水力旋流分离污泥生物炭和细微泥沙；最后对有机质层和微细泥沙层分别深度脱水处理，分类处置利用。采用本发明能够提高水力旋流分离分离效率，可将颗粒粒径粒径≤100μm细微泥沙分离出来，降低后续污泥处理量和处理成本，实现对污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化利用，最大限度回收污泥中的能源和资源。
（发明人：高卫民;程寒飞;张哲;冉景;朱巧红;徐驰;李传松）