申請日2014.01.06

　　公開(公告)日2014.05.07

　　IPC分類號C02F11/14; C02F11/12

　　摘要

　　本發(fā)明提供了一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法，所述方法包括：原生污泥首先經(jīng)機(jī)械脫水后的污泥加入質(zhì)量為脫水后的污泥質(zhì)量1%～3%的復(fù)合添加劑，污泥和復(fù)合添加劑混合均勻后轉(zhuǎn)移進(jìn)入水熱反應(yīng)釜，控制在150℃～180℃、400kPa～1000kPa條件下反應(yīng)30min～60min;反應(yīng)結(jié)束后冷卻，用板框壓濾機(jī)壓濾脫水;壓濾后的污泥用生石灰調(diào)節(jié)pH值為5.5～10外運(yùn)土地利用，或者添加生石灰調(diào)節(jié)Ca/S摩爾比為1.0～1.2后焚燒處置。通過本發(fā)明方法處理后的城市生活污水污泥提高了含固率、降低了重金屬濃度，減少了有機(jī)有害物，能夠提高污泥土地利用的適用性和降低焚燒處置污染物排放。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法，所述方法包 括：原生污泥首先經(jīng)機(jī)械脫水至含水率為80%～85%，脫水后的污泥加 入質(zhì)量為脫水后的污泥質(zhì)量1%～3%的復(fù)合添加劑，所述復(fù)合添加劑為 HEDTA、草酸和NH4NO3質(zhì)量比15～20:2:1的混合物;污泥和復(fù)合添加 劑混合均勻后轉(zhuǎn)移進(jìn)入水熱反應(yīng)釜，控制在150℃～180℃、 400kPa～1000kPa條件下反應(yīng)30min～60min;反應(yīng)結(jié)束后冷卻，用板框 壓濾機(jī)于1.5～3.0MPa下壓濾脫水至含水率為30～40%;壓濾后的污泥 用生石灰調(diào)節(jié)pH值為5.5～10.0外運(yùn)土地利用，或者添加生石灰調(diào)節(jié) Ca/S摩爾比為1.0～1.2后焚燒處置。

　　2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用水熱反應(yīng)釜為具攪拌功能 的水熱反應(yīng)釜，反應(yīng)在溫度150℃～160℃、壓強(qiáng)400kPa～600kPa、攪拌 速率100～200r/min條件下進(jìn)行。

　　3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述原生污泥來自城市污水處 理廠。

　　說明書

　　一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法

　　(一)技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法。

　　(二)背景技術(shù)

　　污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的固體沉淀物，約占處理水量的0.3%～ 0.5%(以含水量為95%計(jì))。我國年城市污水處理產(chǎn)生的濕污泥(85%含 水率)可達(dá)3000多萬噸。污泥中含有大量的有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī) 污染物(多環(huán)芳烴和二噁英等)、大量的病源微生物等，很容易形成“二次 污染”，是一種量大面廣且對人體和環(huán)境都具有很大危害作用的固體廢棄 物。城市污水處理過程中污泥產(chǎn)量不斷增加，如何安全、經(jīng)濟(jì)處置和利用 污泥已經(jīng)成為迫在眉睫的問題。污泥土地利用是污泥快速處理和資源化利 用方法，是一種低成本的可持續(xù)處置技術(shù);焚燒處置能夠?qū)崿F(xiàn)快速無害化、 減量化及能源化。但污泥的高含水、富含重金屬且均難以脫除的特性成為 污泥資源化利用和無害化處置的瓶頸，需要尋求和探索一種低成本、環(huán)境 友好的污泥預(yù)處理方法。

　　水分在污泥中有4種存在形式：自由水、間隙水、表面結(jié)合水和內(nèi)部 水。自由水能夠通過機(jī)械壓濾法脫除，但表面結(jié)合水和內(nèi)部水不能通過機(jī) 械壓濾脫水除去，需進(jìn)行預(yù)處理，改善污泥的脫水性能，提高機(jī)械脫水效 果。污泥水熱濕解法是簡單、高效和低能耗的預(yù)處理技術(shù)。水熱濕解后污 泥絮體解散，微生物細(xì)胞體破碎，膠體結(jié)構(gòu)破壞，細(xì)胞內(nèi)水分被釋放出來， 提高了污泥的沉降性和脫水性能。相對常規(guī)熱干化，利用水熱濕解法處理 污泥避免了水汽化吸收潛熱，大大降低了能耗。但直接使用活性污泥進(jìn)行 水熱濕解法處理，仍存在泥量大，污泥含水率高，存在能耗仍較大的不足。

　　通過向污泥中投加化學(xué)藥劑，提高污泥的氧化還原電位(Eh)或降 低污泥pH值，從而使污泥中重金屬由不可溶態(tài)的化合物向可溶的離子態(tài) 或絡(luò)合離子態(tài)轉(zhuǎn)化，可有效去除污泥中重金屬，即化學(xué)淋洗法�；瘜W(xué)淋洗 法具有脫除效果好，處理時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。使用的藥劑主要有硫酸和硝酸等 各種無機(jī)強(qiáng)酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、氮基三乙酸(NTA)和碳酸氫 銨等絡(luò)合劑和雙氧水等強(qiáng)氧化劑。各種無機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的使用會(huì)造成廢水 中酸堿性過高，最終污水難以處置，需開發(fā)和使用新型環(huán)境友好型藥劑。

　　(三)發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明目的是提供一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處 理方法。其核心是水熱法耦合化學(xué)淋洗法實(shí)現(xiàn)改善污泥脫水性能、高效脫 除重金屬、降解有機(jī)有毒物和滅菌效果。經(jīng)過該處理后的污泥，降低水分、 減少重金屬含量和浸出性，提高污泥土地利用的適用性和安全性，也降低 污泥焚燒污染物排放。

　　本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

　　一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法，所述方法包 括：原生污泥首先經(jīng)機(jī)械脫水至含水率為80%～85%，脫水后的污泥加入 質(zhì)量為脫水后的污泥質(zhì)量1%～3%的復(fù)合添加劑，所述復(fù)合添加劑為 HEDTA(羥乙基乙二胺三乙酸)、草酸和NH4NO3質(zhì)量比15～20:2:1的混 合物;污泥和復(fù)合添加劑混合均勻后轉(zhuǎn)移進(jìn)入水熱反應(yīng)釜，控制在150℃ ～180℃、400kPa～1000kPa條件下反應(yīng)30min～60min;反應(yīng)結(jié)束后冷卻， 用板框壓濾機(jī)于1.5～3.0MPa下壓濾脫水至含水率為30～40%;壓濾后的 污泥用生石灰調(diào)節(jié)pH值為5.5～10.0外運(yùn)土地利用，或者添加生石灰調(diào)節(jié) Ca/S摩爾比為1.0～1.2后焚燒處置。

　　水熱濕解法利用水熱條件下分子運(yùn)動(dòng)加速，離子積常數(shù)變大，擴(kuò)散系 數(shù)變大等特性，可加強(qiáng)脫除效果。水熱法也被應(yīng)用于降解飛灰等固廢中的 多種有機(jī)污染物，包括多環(huán)芳烴(PAHs)和二噁英(PCDD/Fs)等，在 飛灰處置領(lǐng)域得到了研究和驗(yàn)證。水熱濕解技術(shù)應(yīng)用在餐廚垃圾上能夠優(yōu) 化脫水性能和實(shí)現(xiàn)滅菌效果，細(xì)菌在高溫高壓環(huán)境下，維持一定時(shí)間后能 夠被消滅失去活性。

　　優(yōu)選的，所用水熱反應(yīng)釜為具攪拌功能的水熱反應(yīng)釜，所述水熱反應(yīng) 在溫度150℃～160℃、壓強(qiáng)400kPa～600kPa、攪拌速率100～200r/min條件 下進(jìn)行。

　　具體的，所述原生污泥來自城市污水處理廠。

　　按照本發(fā)明梯級脫水的技術(shù)路線，城市污水處理廠原生污泥首先進(jìn)行 一次機(jī)械脫水，污泥含固率可達(dá)到15%～20%;機(jī)械脫水后的污泥在水熱 條件下(150℃～180℃)下維持30～60min后，脫水性能得到顯著改善， 再進(jìn)行板框壓濾脫水，泥餅含固率可達(dá)到70%，含水率滿足土地利用及 污泥自持燃燒的要求;為脫除污泥中重金屬，污泥中加入復(fù)合添加劑，在 水熱條件下強(qiáng)化不可溶態(tài)的重金屬成為可溶態(tài)或絡(luò)合態(tài)進(jìn)入液相，在二次 機(jī)械脫水后去除，降低土地利用過程中重金屬及焚燒處置過程釋放污染; 在酸性水熱環(huán)境下，污泥中的細(xì)菌和有機(jī)有害物得到部分降解。

　　通過本發(fā)明方法處理后的城市生活污水污泥提高了含固率、降低了重 金屬濃度，減少了有機(jī)有害物，能夠提高污泥土地利用的適用性和降低焚 燒處置污染物排放。其有益效果主要體現(xiàn)在：

　　1.由于污泥使用水熱濕解技術(shù)進(jìn)行干化預(yù)處理，處理過程污泥中水分沒 有吸收蒸汽潛熱，并且水熱濕解罐的進(jìn)料污泥經(jīng)過了一次機(jī)械脫水， 所以該工藝節(jié)能效果顯著，相對傳統(tǒng)干化技術(shù)可節(jié)能60%～70%;

　　2.經(jīng)過協(xié)同方法處理的污泥含固率可達(dá)到70%，低位熱值超過 10000kJ/kg，滿足污泥土地利用及自持燃燒對含水率的要求;

　　3.利用復(fù)合添加劑將重金屬從固相轉(zhuǎn)移進(jìn)入液相，通過壓濾脫水降低污 泥中重金屬的含量，有效減輕了污泥土地利用過程及焚燒處置中的重 金屬釋放污染;

　　4.水熱濕解過程，污泥中的二噁英和多環(huán)芳烴也發(fā)生了部分氧化分解及 進(jìn)入水相中，降低了有機(jī)有害物在脫水污泥中的含量;

　　5.該方法過程中，未使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿以及有害的添加劑，是一種環(huán)境友好 的技術(shù)。