公布日：2023.09.05
申请日：2023.07.05
分类号：C02F11/143(2019.01)I;C02F11/145(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I
摘要
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种市政污泥无公害处理工艺及其应用。该工艺包括(1)在待处理的市政污泥中加入破胶灭菌剂和水，搅拌闷料，得到处理后的污泥样品；(2)对所述处理后的污泥样品进行压滤处理后静置闷料。本发明提供的市政污泥无公害处理工艺是一套完整的工艺体系，处理后污泥呈现半干状态，由于污泥中病原菌等有害物质已经去除，无毒性渗出，处理后的污泥无需进行其它额外处理就可以直接用于营养土或种植土等领域中，处理后的污泥不会污染地下水，也不会损伤植被根系，更不会导致水土富营养化，本发明提供了一种更加简单、脱水率高、无害化、高效稳定的污泥处理工艺。
权利要求书
1.一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)在待处理的市政污泥中加入破胶灭菌剂和水，搅拌闷料，得到处理后的污泥样品；(2)对所述处理后的污泥样品进行压滤处理后静置闷料；所述压滤包括第一压滤和第二压滤；其中，所述第一压滤的压力小于第二压滤的压力；第一压滤的时间大于第二压滤的时间。
2.根据权利要求1所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述第一压滤的压力为1-1.2MPa，时间≥1.5h；和/或，所述第二压滤的压力为1.4-1.7MPa，时间≥0.5h。
3.根据权利要求1或2所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述水的加入量为所述市政污泥质量的40-60％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述第一压滤和第二压滤的总时间≥2h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述市政污泥的含水量为70-99％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)，所述破胶灭菌剂包括NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、NaClO、C3Cl3N3O3；还包括破胶小料、HNO3、双氧水、石膏、沸石和活性氧化镁中的至少一种；优选地，所述破胶灭菌剂为NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破胶小料、NaClO、C3Cl3N3O3、双氧水、石膏的混合物；或，所述破胶灭菌剂为NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破胶小料、NaClO、C3Cl3N3O3、沸石和活性氧化镁的混合物；优选地，所述破胶小料为二水氧化钙、硫酸亚铁、磷酸盐和硫酸铝铵的混合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述破胶灭菌剂的加入量为所述市政污泥总质量的1-5％；优选地，所述步骤(1)中，所述搅拌闷料的时间为1-3h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述静置闷料的时间为10-21h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种市政污泥无公害处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，还包括将所述压滤后的废水进行回收再利用的步骤；优选地，对所述废水进行回收再利用的方法包括超滤法、反渗透法和过滤法中的至少一种。
10.权利要求1-9任一项所述市政污泥无公害处理工艺处理后的市政污泥在种植土、营养土、土壤修复材料或生物质燃烧颗粒领域中的应用。
发明内容
鉴于此，本发明要解决的技术问题是现有技术中的市政污泥脱水效率低、对环境造成污染、处理后样品不稳定等的缺陷，进而通过处理工艺进行创新和优化，提供一种脱水效率高、无害化、资源化、稳定化的市政污泥处理工艺。
根据本发明的实施例，第一方面，本发明提供了一种市政污泥无公害处理工艺，包括如下步骤：
(1)在待处理的市政污泥中加入破胶灭菌剂和水，搅拌闷料，得到处理后的污泥样品；
(2)对所述处理后的污泥样品进行压滤处理后静置闷料，即得；
所述压滤包括第一压滤和第二压滤；
其中，所述第一压滤的压力小于第二压滤的压力；第一压滤的时间大于第二压滤的时间。
在本发明的实施例中，所述第一压滤的压力为1-1.2MPa，时间≥1.5h。
在本发明的实施例中，所述第二压滤的压力为1.4-1.7MPa，时间为≥0.5h。
在本发明的实施例中，所述步骤(1)中，所述加水量为所述市政污泥质量的40-60％。
在本发明的实施例中，所述第一压滤和第二压滤的总时间≥2h。
在本发明的实施例中，所述步骤(1)中，所述市政污泥的含水量为70-99％。
在本发明的实施例中，所述步骤(1)，所述破胶灭菌剂为NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、NaClO、C3Cl3N3O3；还包括破胶小料、HNO3、双氧水、石膏、沸石和活性氧化镁中的至少一种。
在本发明的实施例中，所述破胶灭菌剂为NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破胶小料、NaClO、C3Cl3N3O3、双氧水、石膏的混合物。
在本发明的实施例中，破胶灭菌剂为NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破胶小料、NaClO、C3Cl3N3O3、沸石和活性氧化镁的混合物。
在本发明的实施例中，所述破胶小料为二水氧化钙、硫酸亚铁、磷酸盐、硫酸铝铵的混合物。
破胶灭菌剂中的各个组分的用量比例不做具体限定，任意比例均可行；破胶小料中的各个组分的用量比例不做具体限定，任意比例均可行。
在本发明的实施例中，所述步骤(1)中，所述破胶灭菌剂的加入量为所述市政污泥总质量的1-5％，可以根据压滤设备的压力和污泥含水率调整预处理的投药比例，通常压力越高，投药量越少；含水率越大，投药量越大。
当95％＜污泥含水率≤99％，破胶灭菌剂的加入量为所述市政污泥总质量的5％；
当90％＜污泥含水率≤95％，破胶灭菌剂的加入量为所述市政污泥总质量的4％；
当85％＜污泥含水率≤90％，破胶灭菌剂的加入量为所述市政污泥总质量的3％；
当80％＜污泥含水率≤85％，破胶灭菌剂的加入量为所述市政污泥总质量的2％；
当70％≤污泥含水率≤80％，破胶灭菌剂的加入量为所述市政污泥总质量的1％。
在本发明的实施例中，所述步骤(1)中，所述搅拌闷料的时间为1-3h。
在本发明的实施例中，所述步骤(2)中，所述静置闷料的时间为10-21h。
在本发明的实施例中，所述步骤(2)中，还包括将所述压滤后的废水进行回收再利用的步骤。
在本发明的实施例中，对所述废水进行回收再利用的方法包括超滤法、反渗透法和过滤法中的至少一种。
机械压滤(第一压滤和第二压滤)排除的废水主要采用超滤和反渗透工艺进行处理，将污泥废水收集，采用“多介质过滤器+超滤系统+一级反渗透”进行再处理达标排放或者回用。超滤作为反渗透的主要前处理，再利用反渗透膜进行脱盐处理以达到废水回收再利用，反渗透浓缩液排入厂家废水处理站处理或者再上一套浓缩液处理设备。回用水作为纯水系统的原水，可以大大提高整个水处理系统中水的利用率，节省自来水用量；同时回用水也可以用于其他领域，实现资源回收再利用。
第二方面，本发明提供了一种市政污泥无公害处理工艺处理后的市政污泥在种植土、营养土、土壤修复材料、生物质燃烧颗粒领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
1.本发明提供的市政污泥无公害处理工艺，该工艺包括(1)在待处理的市政污泥中加入破胶灭菌剂和水，搅拌闷料，得到处理后的污泥样品；(2)对所述处理后的污泥样品进行压滤处理后静置闷料；所述压滤包括第一压滤和第二压滤；其中，所述第一压滤的压力小于第二压滤的压力；第一压滤的时间大于第二压滤的时间。本发明提供的市政污泥无公害处理工艺是一套完整的工艺体系，破胶处理、补水、压滤处理、静置这些步骤都有关键性作用，该工艺处理后的污泥的含水率直接从85-90％减量至35-40％左右，处理后污泥呈现半干状态，由于污泥中病原菌等有害物质已经去除，无毒性渗出，处理后的污泥无需进行其它额外处理就可以直接用于营养土或种植土等领域中，处理后的污泥不会污染地下水，也不会损伤植被根系，更不会导致水土富营养化，本发明提供了一种更加简单、脱水率高、无害化、高效稳定的污泥处理工艺。
在待处理的市政污泥中加入破胶灭菌剂可以改变污泥中水泡体结构，在搅拌闷料过程中，将污泥中难以破除泡体结构刺破，破胶率达90-95％，使污泥中的25-30％结合水和吸附水转变为间隙水，脱水率会大幅度提高，同时反应过程中消耗掉大量的水分子和有机物，破胶处理后污泥中水的通道被打开，配合机械压滤轻松排出，使污泥含水率为40-45％；再通过步骤(2)中的静置对污泥进行再次闷料处理，使剩余的破胶污泥慢慢完成整体破胶，该过程还会产生热量，使水分挥发，污泥含水率可直接降低到35-40％，使污泥呈聚散状态(半干化状态)；如果直接对市政污泥进行压滤排水，只能排出污泥中的自由水，无法排出其内部结构中的结合水和吸附水，导致脱水率不高，脱水后含水率通常在55-60％左右。本发明处理后的污泥无需进行其他额外的处理工序，改良后的污泥不会污染地下水、不会损伤植被根系，也不会导致水土富营养化，可以直接用于营养土和种植土的资源化利用；
机械压滤采用第一压滤和第二压滤相结合的方式，第一压滤为慢压，第二压滤为快压，最大程度地降低污泥中含水量，避免快压的速度过快，污泥出水不清澈，尾灰会携带污泥颗粒；全部采用慢压又会导致压力不足，排水不充分的缺陷，因此该工艺采用双重压滤解决了该矛盾，提高了脱水率。
采用额外补水技术，也就是在搅拌闷料前加水，使水在污泥和破胶灭菌剂中间主要起到一个桥接作用，让破胶灭菌剂和污泥有更好的接触，激发出大量活性，提高污泥的破胶效率。
2.本发明提供的市政污泥无公害处理工艺，破胶灭菌剂对污泥具有持续的破胶效果，整体闷料时间(搅拌闷料时间+静置闷料时间)为24h以内，因此步骤(2)中静置闷料时间设计为10-21h，可以使破胶污泥完成整体破胶；步骤(1)中的闷料时间为1-3h，该时间段内破胶效果达到高峰值，总体破胶率为90-95％，剩余的污泥会在步骤(2)静置闷料过程慢慢完成整体破胶。
破胶灭菌剂的活跃性可根据加水量的大小进行改变，随着水量的增大，破胶灭菌剂和污泥的连接也会随之增强，当加水量为市政污泥总质量的40-60％，可以最大程度的激发出破胶灭菌剂的活性，破胶灭菌剂和污泥达到最佳的和合性，使破胶灭菌剂的使用效率可达90％以上，污泥的破胶效率可达到最高值。
3.本发明提供的市政污泥无公害处理工艺，NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO和破胶小料起到脱水的作用，在破胶脱水的同时破胶灭菌剂中的NaClO、HNO3、双氧水、石膏、沸石与市政污泥中的重金属产生化学反应，能够有效抑制市政污泥中的金属阳离子向液相中的迁移，大大降低了市政污泥中重金属毒性渗出，生成不易溶于水的固态颗粒，将重金属减量，处理后的污泥化学性质稳定；另外，破胶灭菌剂中的NaClO和C3Cl3N3O3具有消毒杀菌的功效，有效去除污泥中的微生物病原菌、细菌、病毒、寄生虫卵等有害物质，去除率可达99％以上，同时降低污泥中有机质含量，使污泥不再腐熟发酵，不会有臭气产生。与此同时破胶灭菌剂自身无毒性，在使用过程中不会产生有毒有害物质，经过无害化处理的市政污泥不会产生二次污染。
（发明人：张国梅;程艳;康春）