申請日2015.11.11

　　公開(公告)日2016.03.02

　　IPC分類號C02F11/12; C02F11/14; C02F11/10

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種污泥深度脫水的工藝，該工藝依次包括水熱反應、絮凝調(diào)理和機械脫水，所述水熱反應包括以下步驟：按每噸干污泥中添加表面活性劑5-13kg，將表面活性劑和污泥投加到水熱反應釜中;使污泥在溫度為120-160℃、相對壓力為0.5-1.2MPa的條件下進行水熱反應。該工藝使得脫水后的污泥含水率達到55%以下，大大降低了污泥后續(xù)處置的難度，減少了污泥后續(xù)處置費用。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污泥深度脫水的工藝，依次包括水熱反應、絮凝調(diào)理和機械脫水，其特征在于，所述水熱反應包括以下步驟：按每噸干污泥中添加表面活性劑5-13kg，將表面活性劑和污泥投加到水熱反應釜中;使污泥在溫度為120-160℃、相對壓力為0.5-1.2MPa的條件下進行水熱反應。

　　2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述表面活性劑為陽離子表面活性劑。

　　3.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述陽離子表面活性劑為自由芐基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨或雙十八烷基二甲基氯化銨。

　　4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述絮凝調(diào)理包括以下步驟：水熱反應完成后，反應溫度降到60-70℃時，按每噸干污泥添加絮凝劑10-50kg，向水熱反應釜中加入絮凝劑，攪拌，絮凝調(diào)理時間為30-60min。

　　5.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，所述絮凝劑由有機絮凝劑和無機絮凝劑組成，有機絮凝劑選自小麥秸稈、玉米秸稈、甘蔗秸稈和/或木屑，無機絮凝劑選自氫氧化鐵和/或氫氧化鋁，有機絮凝劑和無機絮凝劑的質(zhì)量比是1:2-1:5。

　　6.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，所述絮凝劑的粒徑為100-200μm。

　　7.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，先將所述絮凝劑調(diào)配成質(zhì)量分數(shù)為20-30%的懸濁液，再加入水熱反應釜中。

　　8.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述機械脫水為帶式壓濾。

　　9.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述水熱反應在攪拌速度為150-250r/min的條件下進行。

　　說明書

　　一種污泥深度脫水的工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污泥深度脫水的工藝，屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著我國污水處理率的不斷提高，污泥的產(chǎn)量也呈上升趨勢，污泥作為水處理的副產(chǎn)物，含有大量難降解有機物、重金屬和鹽類，以及病原微生物和蟲卵，若不妥善處理將造成嚴重的二次污染。

　　剩余污泥，即污水處理后產(chǎn)生的污泥，最主要的特征就是含水率高，甚至高達99%，實現(xiàn)污泥減量化最直接也是最有效的方法就是去除污泥中的水分，但由于剩余污泥成分復雜，呈絮體狀態(tài)，其脫水性能極差，未經(jīng)處理的污泥若直接進行機械脫水，泥餅含水率仍高達80%左右，這遠遠低于我國固體垃圾填埋標準(含水率小于60%)，因此在污泥機械脫水前對污泥采取有效的調(diào)理措施改善污泥脫水性能，降低污泥的含水率，不僅可以降低污泥后續(xù)處置的難度，還可以提高污泥中干基污泥含量，減少污泥后續(xù)處置費用。

　　目前，常見的污泥脫水方法有干化法、機械法、調(diào)理法。干化法常見的是自然干化和加熱干化兩種，自然干化是一種簡單傳統(tǒng)的脫水方法，脫水成本低，但由于脫水效率低，占地面積大，對周圍環(huán)境影響大，因此自然干化在大中型污水廠很少被采用;加熱干化是采用人工加熱的方法使得污泥中的水分快速被蒸發(fā)掉的一種方法，雖然脫水效率高，脫水后的污泥含水率可降至10%-30%，但是運行費用較高，對周圍環(huán)境影響較大，比較適合于中小型污水廠污泥的集中處理與處置。機械脫水常見的有離心脫水、板框壓濾脫水、帶式壓濾脫水、真空過濾脫水，真空過濾脫水由于其脫水噪聲大，泥餅含水率高且占地面積大，因此很少被采用;相比其它脫水方法，板框壓濾脫水泥餅含水率較低，但由于其間斷式工作模式，脫水效率低，操作環(huán)境差，自動化程度不高等缺點限制了其在國內(nèi)大型污水廠的應用;離心脫水和帶式脫水由于操作方便和運行費用低仍被廣為應用。調(diào)理法有化學調(diào)理、物理調(diào)理、生物調(diào)理，其中化學調(diào)理由于投資成本低，操作簡單等優(yōu)點目前仍被廣泛采用。

　　水熱溶胞技術(shù)是一種新興的物理溶胞改性技術(shù)，通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下促進污泥中微生物細胞裂解，釋放細胞內(nèi)物質(zhì)到液相中，從而達到破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，改善污泥脫水性能目的的一種方法，一般情況，隨著污泥溫度的提高，污泥溶胞效果越好，但有研究表明當污泥溫度達到200℃時，污泥易產(chǎn)生一種難溶性物質(zhì)，影響污泥脫水性能，這種現(xiàn)象叫美拉德反應。

　　目前國內(nèi)關(guān)于污泥水熱溶胞改性促進污泥脫水的研究很少，中國專利CN103880266A涉及一種水熱法污泥脫水方法及裝置，該方法是通過兩級水熱反應對預熱后的濕污泥進行脫水，一級水熱反應溫度為220-280℃，反應時間5-15min，二級反應160-200℃，反應時間為20-60min，水熱反應后污泥含水率在50%-60%之間，該發(fā)明裝置的優(yōu)點在于兩級水熱反應過程中，采用的降溫產(chǎn)生的熱量對污泥預熱實現(xiàn)了能源再利用，但由于溫度高，壓力大，存在安全及大氣污染的隱患，加之溫度超過200℃時易產(chǎn)生美拉德現(xiàn)象，影響污泥的脫水性能，因此有待改進。

　　中國專利CN103964662A公開了一種基于水熱處理的連續(xù)式污泥脫水方法，該方法是將溫度加熱到150℃以上進行水熱反應，經(jīng)過水熱處理后的污泥被引入連續(xù)式擠壓脫水裝置實現(xiàn)污泥的連續(xù)脫水，脫水后的濾液進入高效厭氧處理單元厭氧消化生產(chǎn)沼氣，沼液凈化后進行土地利用，該方法重點介紹的是如何實現(xiàn)污泥脫水過程的連續(xù)運行，對污泥水熱處理的工藝并沒有過多的介紹，也沒有具體的實施案例介紹，因此該專利的重點是如何實現(xiàn)污泥脫水的連續(xù)運行，而非水熱改性脫水。

　　中國專利CN102381820A公開了一種基于水熱改性技術(shù)的污泥處理工藝，該工藝是將機械脫水后污泥進入漿化裝置，漿化后的污泥進入水熱反應器加熱到180℃進行水熱反應，經(jīng)水熱后污泥進入閃蒸器中減壓閃蒸，經(jīng)冷卻器冷卻至35-45℃后進入高壓隔膜壓濾機進行壓濾脫水，脫水濾液進入中溫厭氧反應器進行厭氧反應，脫水泥餅制作成生物質(zhì)染料棒，進入鍋爐為水熱反應器提供蒸汽，該工藝具有處理效果好、減容效果明顯、無害化程度高、甲烷回收利用效益好等優(yōu)點，該工藝是通過水熱改性提高污泥的脫水能力和厭氧消化能力。

　　現(xiàn)有技術(shù)中的絮凝調(diào)理脫水是采用常規(guī)絮凝劑鐵鹽、鈣鹽以及聚丙烯酰胺絮凝劑等，絮凝效果不好，結(jié)合常規(guī)機械脫水，脫水率一般達80%左右，脫水率較低，很少結(jié)合水熱反應進行絮凝調(diào)理。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，在較高溫度下進行水熱反應，污泥易產(chǎn)生一種難溶性物質(zhì)，影響污泥脫水性能。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種污泥深度脫水的工藝，依次包括水熱反應、絮凝調(diào)理和機械脫水，其特征在于，所述水熱反應包括以下步驟：按每噸干污泥中添加表面活性劑5-13kg，將表面活性劑和污泥投加到水熱反應釜中;使污泥在溫度為120-160℃、相對壓力為0.5-1.2MPa的條件下進行水熱反應。

　　進一步地，所述表面活性劑為陽離子表面活性劑。

　　進一步地，所述陽離子表面活性劑為自由芐基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨或雙十八烷基二甲基氯化銨。

　　進一步地，所述絮凝調(diào)理包括以下步驟：水熱反應完成后，反應溫度降到60-70℃時，按每噸干污泥添加絮凝劑10-50kg，向水熱反應釜中加入絮凝劑，攪拌，絮凝調(diào)理時間為30-60min。

　　進一步地，所述絮凝劑由有機絮凝劑和無機絮凝劑組成，有機絮凝劑選自小麥秸稈、玉米秸稈、甘蔗秸稈和/或木屑，無機絮凝劑選自氫氧化鐵和/或氫氧化鋁，有機絮凝劑和無機絮凝劑的質(zhì)量比是1:2-1:5。

　　進一步地，所述絮凝劑的粒徑為100-200μm。

　　進一步地，先將所述絮凝劑調(diào)配成質(zhì)量分數(shù)為20-30%的懸濁液，再加入水熱反應釜中。

　　進一步地，所述機械脫水為帶式壓濾。

　　進一步地，所述水熱反應在攪拌速度為150-250r/min的條件下進行。

　　水熱溶胞反應(簡稱水熱反應)的原理是通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下促進污泥中微生物細胞裂解，釋放細胞內(nèi)物質(zhì)到液相中，從而達到破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，改善污泥脫水性能目的。加入的表面活性劑極大地改善了污泥的疏水性能，結(jié)合高效復合絮凝劑的絮凝調(diào)理使得污泥極易脫水，加入的表面活性劑為陽離子表面活性劑，可以極大改善污泥的疏水性能。表面活性劑的加入使得水熱溶胞反應溫度降低、能耗降低，同時水熱方式又使得表面活性劑易吸附在污泥表面而影響其界面性質(zhì)，結(jié)合高效復合絮凝劑的絮凝調(diào)理使得污泥極易脫水;復合絮凝劑中小麥秸稈、玉米秸稈、甘蔗秸稈、木屑這些物質(zhì)中本身結(jié)構(gòu)中有纖維素、聚戊糖，以及單寧等酸性物質(zhì)，還有一些醛、酮、醇、酯，其中含有大量的羥基、羧基部分游離羥基、游離的氨基酸和游離木質(zhì)素，這些官能團都能吸附部分陽離子型物質(zhì)及有機物;而Fe(OH)3及Al(OH)3懸浮液具有一定的絮凝功能，將這些吸附性能強的有機物和絮凝功能強的無機物組成的高效復合絮凝劑用于污泥的絮凝調(diào)理使得脫水后的污泥含水率達到55%以下，大大降低了污泥后續(xù)處置的難度，減少了污泥后續(xù)處置費用。

　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及效果：

　　1)本發(fā)明提供的方法簡單，易控制條件;加入表面活性劑，有效的降低了水熱反應的溫度，防止了美拉德現(xiàn)象的產(chǎn)生，改善了污泥后續(xù)的脫水性能。

　　2)本發(fā)明提供的方法因在高壓釜的密閉環(huán)境中進行，無有害氣體及其他會對環(huán)境造成污染的物質(zhì)產(chǎn)生，因此產(chǎn)生的二次污染小。

　　3)本發(fā)明提供的高效復合絮凝劑絮凝效果好，便宜易得。

　　4)本發(fā)明提供的方法采用水熱溶胞改性與高效復合絮凝劑協(xié)同作用污泥深度脫水，使得污泥在常規(guī)帶式壓濾機含水率達到55%以下，比常規(guī)絮凝調(diào)理+帶式脫水污泥含水率下降30%，大大降低了污泥后續(xù)處置的難度，減少了污泥后續(xù)處置費用。