申請日2013.10.15
公開(公告)日2014.01.01
IPC分類號C02F11/14; C02F11/12
摘要
本發(fā)明涉及一種基于無機調(diào)質(zhì)及銷釘疊螺機的一體化污泥深度脫水處理工藝。包括初步脫水、深度脫水及脫水污泥輸送等步驟，不依賴任何外界熱能等條件，僅通過加藥改性和銷釘疊螺機壓濾方式把污泥含水率從99.7%一次性二段降低至60%以下。整個運轉(zhuǎn)過程無煙、無臭氣、無噪聲，不依靠任何外界熱源，無二次污染，并能做到清潔生產(chǎn)，更為重要的使廢棄污泥資源化方面，提供了一條具有可操作性的途徑，這對我國面臨面廣、量大的污泥處理處置形勢，無論在自身經(jīng)濟效益和社會效益方面，都具有十分重要意義。
權(quán)利要求書
1.基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于包括如下工藝步驟：
步驟1，初步脫水;將預(yù)處理的污泥通過污泥輸送泵I輸送至混合罐I，同時，復(fù)合調(diào)理劑通過加藥泵投入混合罐I，污泥與復(fù)合調(diào)理劑的重量份數(shù)比為，絕干污泥：復(fù)合調(diào)理劑=100:2-6;污泥與復(fù)合調(diào)理劑在混合罐I中通過攪拌機進行充分攪拌混合;充分攪拌混合后的污泥輸送至濃縮疊螺機進行濃縮;
步驟2，深度脫水;濃縮后的污泥通過污泥輸送泵II輸送至混合罐II，同時，復(fù)合調(diào)理劑通過加藥泵投入混合罐II，污泥與復(fù)合調(diào)理劑的重量份數(shù)比為，絕干污泥：復(fù)合調(diào)理劑=100:5-13;污泥與復(fù)合調(diào)理劑在混合罐II中通過攪拌機進行充分攪拌混合;充分攪拌混合后的污泥輸送至銷釘疊螺脫水機中進行深度脫水;
步驟3，脫水污泥輸送;深度脫水后的污泥，含水率在60wt%以下的泥餅根據(jù)不同要求進行填埋、堆置或焚燒;壓濾脫水液進入壓濾液儲罐后，通過加酸罐加酸處理至PH值6-9后回流至污水廠進水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的步驟1中，預(yù)處理的污泥取自污泥調(diào)節(jié)池，為含水率99.0-99.8wt%的污泥;濃縮后的污泥含水率至93-95wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的步驟3中，加酸罐中的酸為鹽酸、硫酸、醋酸、硝酸或工業(yè)廢酸中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的銷釘疊螺脫水機的結(jié)構(gòu)為，包括機架、進料腔、出料口、接水槽、驅(qū)動機構(gòu)及疊螺機構(gòu)，疊螺機構(gòu)包括前序段和后續(xù)段，疊螺機構(gòu)的機筒內(nèi)設(shè)置螺旋軸，螺旋軸貫穿前序段和后續(xù)段并傾斜設(shè)置，螺旋軸上設(shè)有螺旋葉片，前序段螺旋軸沿周向相互層疊套裝固定環(huán)和游動環(huán)形成脫水段;后續(xù)段螺旋軸包括脫水段和增壓段，脫水段和增壓段間隔設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的增壓段為，機筒沿徑向設(shè)置銷釘，銷釘插入至螺旋軸外表面0.01-5mm;且螺旋軸在銷釘對應(yīng)部位的螺旋葉片上開槽，槽寬應(yīng)大于銷釘直徑0.5-5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的疊螺機構(gòu)后續(xù)段中的脫水段長度逐漸減短;增壓段長度逐漸增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的疊螺機構(gòu)的軸向長度與螺旋軸上螺旋葉片外徑的比例為，L=20D。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的復(fù)合調(diào)理劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土 = 70-90：10-20:2-10。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土的制法：40wt%聚合硫酸亞鐵水溶液12.5份，加入37.5份商品凹凸棒土中，于常溫下混合均勻，100°C干燥1-2小時，粉碎至100-200目備用。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝，其特征在于所述的聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土為負載型聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土，其中聚合硫酸亞鐵含量為10wt%。
說明書
基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種污泥脫水處理工藝及設(shè)備，尤其涉及一種基于無機調(diào)質(zhì)及銷釘疊螺機的一體化污泥深度脫水處理工藝。
技術(shù)背景
污泥含水率高、易腐敗、有惡臭，含有重金屬、“三致”有機污染物等有毒化學(xué)物質(zhì)和病原微生物，隨意堆放會存在較高的二次污染風(fēng)險。我國污泥處理起步較晚，早期建設(shè)的污水處理廠，往往盡可能地簡化、甚至忽略污泥處理處置單元，污泥的處理方式是外運至垃圾填埋場簡單填埋或堆放。
污泥的簡單填埋很容易造成二次對土地、地下水的污染。露天堆放的污泥經(jīng)風(fēng)吹雨淋，產(chǎn)生高溫或其它化學(xué)反應(yīng)，能殺滅土壤微生物，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤喪失腐解能力。污泥有機物被微生物分解釋放出有害氣體、塵埃，加重大氣污染。污泥含有大量的病原菌，主要有腸道細菌、蠕蟲寄生蟲及病毒三大類，大部分被結(jié)合在污泥顆粒物上濃縮，其數(shù)量比污水中的要高得多。更嚴重的是，如果污泥中所含的重金屬超標，像鉛、鎘、汞等，還可能通過糧食作物、魚、蝦等食物鏈，重新回到“餐桌”上，極大危害人民身體健康。
污泥由于其特殊性質(zhì)，在常規(guī)干化(細胞沒有破壁)后遇水可恢復(fù)成污泥原態(tài)，因此給污泥處理帶來了巨大的難度。2009年下發(fā)國家標準，要求《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》GB/T23485-2009污泥脫水后含水率低于60%后填埋。目前國內(nèi)的污水處理廠很少有符合國家標準的污泥處置設(shè)施。污泥的安全處置率小于10%，未經(jīng)無害化處理的污泥隨意亂丟現(xiàn)象嚴重。
目前，我國應(yīng)用較多的污泥處理處置常規(guī)的方法有：
(1)水熱干化：特點是減量減容大，需高溫高壓，有安全隱患，處理成本高，200-250元/噸。最終處置：填埋或制作再生材料，如水泥、燒磚;
(2)直接干化：特點是減量減容大;存在尾氣處理問題，未避開蒸發(fā)潛熱，若無可利用的低成本熱源，則運行費用仍然很高。最終處置：填埋或制作再生材料，如水泥、燒磚、燃料、回填土等;
(3)發(fā)酵：特點是可回收能量，但市政污泥灰分高，60%左右，生物質(zhì)含量低，發(fā)酵罐和管道沉砂渣嚴重，故障率高，操作復(fù)雜，運行費用高，280～320元/噸。最終處置：制作農(nóng)用肥，但因重金屬問題嚴重影響銷量及銷售方向;
另外，在污泥處理中，通常使用的藥劑包括絮凝劑、助凝劑、調(diào)理劑、破乳劑、pH調(diào)整劑及消毒劑等多種試劑，導(dǎo)致處理工藝繁瑣，成本高。而且傳統(tǒng)應(yīng)用的絮凝劑多為聚丙烯酰胺;極少采用無機高分子絮凝劑,無機低分子的鋁鹽和鐵鹽，鋁鹽中主要的硫酸鋁適用的水溫范圍是20～40℃，低于10℃時混凝效果很差，水解反應(yīng)慢，且需要消耗一定的堿量;鋁鹽中主要的明礬用于飲用水凈化，在工業(yè)水及廢水處理中應(yīng)用不多。鐵鹽中主要的三氯化鐵溶解和投加設(shè)備的防腐要求較高，具有刺激性氣味，操作條件較差。鐵鹽中主要的硫酸亞鐵色度不易除凈，腐蝕性也較強。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，尤其對脫水設(shè)備疊螺機及調(diào)理劑進行了改進，提供一種基于無機調(diào)質(zhì)的一體化污泥深度脫水處理工藝及關(guān)鍵設(shè)備，解決了現(xiàn)有技術(shù)中污泥脫水處理效果、成本不理想的問題。
本發(fā)明技術(shù)方案包括如下工藝步驟：
步驟1，初步脫水;將預(yù)處理的污泥通過污泥輸送泵I輸送至混合罐I，同時，復(fù)合調(diào)理劑通過加藥泵投入混合罐I，污泥與復(fù)合調(diào)理劑的重量份數(shù)比為，絕干污泥：復(fù)合調(diào)理劑=100:2-6;污泥與復(fù)合調(diào)理劑在混合罐I中通過攪拌機進行充分攪拌混合;充分攪拌混合后的污泥輸送至濃縮疊螺機進行濃縮;
步驟2，深度脫水;濃縮后的污泥通過污泥輸送泵II輸送至混合罐II，同時，復(fù)合調(diào)理劑通過加藥泵投入混合罐II，污泥與復(fù)合調(diào)理劑的重量份數(shù)比為，絕干污泥：復(fù)合調(diào)理劑=100:5-13;污泥與復(fù)合調(diào)理劑在混合罐II中通過攪拌機進行充分攪拌混合;充分攪拌混合后的污泥輸送至銷釘疊螺脫水機中進行深度脫水;
步驟3，脫水污泥輸送;深度脫水后的污泥，含水率在60wt%以下的泥餅根據(jù)不同要求進行填埋、堆置或焚燒;壓濾脫水液進入壓濾液儲罐后，通過加酸罐加酸處理至PH值6-9后回流至污水廠進水口。
所述的步驟1中，預(yù)處理的污泥取自污泥調(diào)節(jié)池，為含水率99.0-99.8wt%的污泥;濃縮后的污泥含水率至93-95wt%。
所述的步驟3中，加酸罐中的酸為鹽酸、硫酸、醋酸、硝酸或工業(yè)廢酸中的任一種。
所述的銷釘疊螺脫水機的結(jié)構(gòu)為，包括機架、進料腔、出料口、接水槽、驅(qū)動機構(gòu)及疊螺機構(gòu)，疊螺機構(gòu)包括前序段和后續(xù)段，疊螺機構(gòu)的機筒內(nèi)設(shè)置螺旋軸，螺旋軸貫穿前序段和后續(xù)段并傾斜設(shè)置，螺旋軸上設(shè)有螺旋葉片，前序段螺旋軸沿周向相互層疊套裝固定環(huán)和游動環(huán)形成脫水段;后續(xù)段螺旋軸包括脫水段和增壓段，脫水段和增壓段間隔設(shè)置。
所述的增壓段為，機筒沿徑向設(shè)置銷釘，銷釘插入至螺旋軸外表面0.01-5mm;且螺旋軸在銷釘對應(yīng)部位的螺旋葉片上開槽，槽寬應(yīng)大于銷釘直徑0.5-5mm。
所述的疊螺機構(gòu)后續(xù)段中的脫水段長度逐漸減短;增壓段長度逐漸增加。
所述的疊螺機構(gòu)的軸向長度與螺旋軸上螺旋葉片外徑的比例為，L=20D。
所述的復(fù)合調(diào)理劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，粉煤灰：生石灰：聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土 = 70-90：10-20:2-10。
所述的聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土的制法：40wt%聚合硫酸亞鐵水溶液12.5份，加入37.5份商品凹凸棒土中，于常溫下混合均勻，100°C干燥1-2小時，粉碎至100-200目備用。
所述的聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土為負載型聚合硫酸亞鐵/凹凸棒土，其中聚合硫酸亞鐵含量為10wt%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果：
1、直接在污水處理廠脫水機房內(nèi)實現(xiàn)污泥深度脫水。
2、含水率99.7%的剩余污泥不投加有機絮凝劑預(yù)濃縮;此階段工作充分利用了重力沉降、絮凝、通道原理，為后續(xù)深度處理打下基礎(chǔ)。
3、使用的新型污泥調(diào)質(zhì)藥劑，同時達到絮凝、助凝、調(diào)節(jié)PH和消除異味的作用;聚合硫酸亞鐵普通方法很難與粉煤灰、生石灰一起使用，本發(fā)明使用凹凸棒土負載聚合硫酸亞鐵，成功解決了復(fù)合問題，成本不高、凹凸棒土本身也有助濾作用;生石灰不僅可以調(diào)節(jié)PH，也可以與污泥中含硫組份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成不溶于體系的沉淀、減少了含硫有機物比例、達到消除異味的目的。
4、污泥脫水選用銷釘疊螺機，可產(chǎn)生波浪式高壓，最終達到污泥深度脫水的目的。
5、突出了污泥處理首先要實現(xiàn)“減量化、穩(wěn)定化和無害化”的目標，同時，又充分體現(xiàn)了資源化利用的原則，符合國家提倡的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟要求。
6、技術(shù)安全、環(huán)保。設(shè)備制造完全國產(chǎn)化，機械化、自動化程度高，設(shè)備體積小，生產(chǎn)場地清潔、無臭味等，只有壓濾水以密閉管道送至污水處理廠集中處理，從源頭杜絕了二次污染。
綜上所述，該技術(shù)在整個運轉(zhuǎn)過程無煙、無臭氣、無噪聲，不依靠任何外界熱源，無二次污染，并能做到清潔生產(chǎn)，更為重要的使廢棄污泥資源化方面，提供了一條具有可操作性的途徑，這對我國面臨面廣、量大的污泥處理處置形勢，無論在自身經(jīng)濟效益和社會效益方面，都具有十分重要意義。
污泥通過本發(fā)明處理后進行檢測，具有如下技術(shù)效果：
1、不依賴任何外界熱能等條件，僅通過加藥改性和銷釘疊螺機壓濾方式把污泥含水率從99.7%一次性二段降低至60%以下。
2、調(diào)質(zhì)加藥藥劑量與絕干污泥量的比例不超過0.05-0.15：1，脫水后經(jīng)自然風(fēng)干后的污泥熱值在2000Kcal以上，可作為低熱值燃料。
3、對污泥中的蛔蟲卵、糞大腸菌群、重金屬鈍化有去除作用，蛔蟲卵、糞大腸菌群等病原體去除率達90%以上。
4、干化后的污泥抗剪強度好，透氣性優(yōu)良，有機質(zhì)含量低于10%，污泥泥質(zhì)達到垃圾填埋場填埋標準中的泥質(zhì)要求。
5、干化后的污泥雨水浸泡難溶蝕，確保不會產(chǎn)生二次污泥化，遇水溶解率小于5%。
6、壓濾液有較高的碳源，CODcr濃度高達6000mg/L以上，回流到污水處理廠進水口，補充生物系統(tǒng)碳源，提高污水處理廠脫氮的效果。
