專利名稱：一種剩余污泥高效干化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥干化處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種城市污水處理廠剩余污泥的高效干化工藝。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程越來(lái)越快，工業(yè)廢水和生活污水的產(chǎn)量也不斷增加。目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用活性污泥工藝對(duì)污水進(jìn)行處理，而污泥是活性污泥工藝的主要產(chǎn)物，它的產(chǎn)量占進(jìn)水量 的O. 5 1%。2008年，全國(guó)廢水排放總量571. 7X 109t，其中，工業(yè)廢水排放量241.7\10%，城鎮(zhèn)生活污水排放量330.0\10%。由此可推算出2008年我國(guó)干污泥年產(chǎn)量約為5. 8X 106t，折合含水率80%的污泥為29. OX 106t。剩余污泥含水量高、含有許多致病菌和危害人體健康的寄生蟲卵，容易腐爛發(fā)臭；此外污泥中含有重金屬離子和二惡英等致癌物質(zhì)。剩余污泥如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理就隨意放置，很容易對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。剩余污泥含水率高(一般為98%左右)，脫水后含水率仍大于80%，體積龐大，不易處理。國(guó)家在“十二五”規(guī)劃中明確提出了要加強(qiáng)對(duì)剩余污泥的處理，以防止其對(duì)環(huán)境和人體健康的危害。常用的污泥處理方法包括衛(wèi)生填埋、焚燒、土地利用和資源化利用。但是剩余污泥中水分含量高，在利用上述方法處理之前要在污水處理廠對(duì)其進(jìn)行脫水處理。傳統(tǒng)的污泥脫水處理流程包括在污泥中加入絮凝劑使泥水分離、用板框壓濾機(jī)使污泥脫水等。一般情況下，經(jīng)板框壓濾機(jī)處理后，污泥的含水率為80%左右，上述含水率不能滿足污泥后續(xù)處理的要求，為了使污泥得到有效處理和資源化利用，必須對(duì)污泥進(jìn)行干化處理。污泥干化處理原理是直接或間接向污泥提供蒸發(fā)水分熱量，通過(guò)空氣流動(dòng)帶走污泥中的水分。近年來(lái)，污泥干化處理方法受到了眾多學(xué)者的重視，干化不僅可以使污泥的體積減小，而且可以消減污泥的臭味及滅殺污泥中的致病菌。干化后的污泥可以用來(lái)制磚、做燃料和覆蓋土。目前，污泥干化技術(shù)大都是熱干化技術(shù)。常用的污泥熱干化設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓式干化器、多盤式干燥器、流化床干化器、閃蒸式干燥器、螺旋式干燥器、薄膜式干燥器等。CN 1762863A公布了一種污泥干化、資源化工藝,該方法集微波技術(shù)、好氧發(fā)酵技術(shù)和熱泵干燥技術(shù)于一體，可以有效的對(duì)污泥進(jìn)行干化處理，但是該技術(shù)具有污泥干化成本過(guò)高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有污泥干化技術(shù)存在的問(wèn)題，提出了一種成本低，污泥干化效果好、節(jié)能的剩余污泥高效干化工藝。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種剩余污泥高效干化工藝，所述工藝采用厭氧發(fā)酵、真空預(yù)壓和冷凍干燥聯(lián)合作用。在污泥中，按水與泥顆粒結(jié)合力的強(qiáng)弱，分為四種水強(qiáng)吸附水，即與泥顆粒雙電層結(jié)合的水；弱吸附水，即與雙電層中擴(kuò)散層吸附的水；毛細(xì)水，即存在于泥顆粒間毛細(xì)孔內(nèi)的水；自由水，包括重力自由水和間隙自由水。厭氧發(fā)酵可以減小污泥的體積，同時(shí)對(duì)污泥進(jìn)行除臭；真空預(yù)壓可以抽取污泥中的自由水，從而可以降低冷凍所需的能量。冷凍不僅可以使污泥中的結(jié)合水變成自由水，還可以使污泥中形成空隙，從而提高真空預(yù)壓的效率。真空預(yù)壓和冷凍相互促進(jìn)，共同提高污泥干化的效果。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)選擇厭氧發(fā)酵、真空預(yù)壓和冷凍干燥的具體操作方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余污泥進(jìn)行干化即可。本發(fā)明所述“高效”是指通過(guò)本發(fā)明工藝，剩余污泥的最終含水率可以降到53. 32%，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的常用污泥干化處理方法。一種剩余污泥高效干化工藝包括以下步驟(I)將剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵； (2)將厭氧發(fā)酵后的污泥剩余液輸入干化池，利用混凝劑加速泥水分離，使泥漿進(jìn)行初步濃縮；(3)對(duì)初步濃縮的泥漿抽真空至污泥整體含水率達(dá)80%左右；(4)用冷凝劑對(duì)抽真空后的污泥進(jìn)行制冷處理；(5)對(duì)污泥進(jìn)行解凍；(6)對(duì)解凍后的污泥再次抽真空至出水量明顯較少且污泥含水率基本保持不變時(shí)停工驗(yàn)收。本發(fā)明在干化池內(nèi)分層預(yù)埋冷凝管，使每層管路形成閉合回路。所述冷凝管在解凍步驟時(shí)可用作解凍管。本發(fā)明步驟(I)所述厭氧發(fā)酵溫度為3(Γ40 V，例如可選擇30. 2 39 V，32 36. 5 0C，33. 4 35 °C等，進(jìn)一步優(yōu)選30 35°C，最優(yōu)選33 °C。優(yōu)選地，厭氧發(fā)酵的停留時(shí)間為至少10d，例如可選擇l(T25d，13 22d，16 20d，18d等，進(jìn)一步優(yōu)選15 20d，最優(yōu)選18d ；優(yōu)選地，厭氧發(fā)酵過(guò)程中的pH為6. 5 7. 5，例如可選擇6. 52 7. 46，6. Tl. 1,6.8等，進(jìn)一步優(yōu)選6. 8^7. 2。通過(guò)對(duì)剩余污泥發(fā)酵過(guò)程中參數(shù)的控制，可以更好地實(shí)現(xiàn)減小污泥的體積，以及對(duì)污泥進(jìn)行除臭的效果。本發(fā)明步驟(2 )所述混凝劑的成分為硫酸鐵和聚合硫酸鋁鐵的混合物。所述混凝劑中硫酸鐵和聚合硫酸鋁鐵的質(zhì)量比為I: f 2. 5:1，例如可選擇I. 03: Γ2. 47:1,1.4:1 2. 2:1,1. 65: Γ2:1,1. 8:1 等，進(jìn)一步優(yōu)選 6:4 7:3。優(yōu)選地，聚合硫酸鋁鐵的質(zhì)量濃度為22 45ppm，例如可選擇22. Γ44. 5ppm，26 40ppm, 30 37. 5ppm, 34ppm 等，進(jìn)一步優(yōu)選 30 40ppm。本發(fā)明所述的混凝劑可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠獲知的常用藥劑。以上為混凝劑的優(yōu)先選擇。本發(fā)明步驟(3)所述的“污泥整體含水率達(dá)80%左右”可以在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以獲知如何抽真空至含水率80%左右以取得相應(yīng)效果。在實(shí)際操作中，操作人員可抽真空至污泥整體含水率65 85%后停止，例如66%，70%, 78%，83%等，均可用于實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明步驟(4)所述的制冷處理后污泥的溫度不高于0°C，此時(shí)污泥中的所有水分都被完全凍結(jié)，解凍后污泥中的結(jié)合水變成自由水，有利于水分的抽濾。優(yōu)選地，步驟(4)所述的冷凝劑為CaCl2溶液。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠獲知的其它工業(yè)上常用的其他冷凝劑也可用于實(shí)施本發(fā)明，例如溴化鋰、液氨、乙二醇等。本發(fā)明步驟(5)所述的解凍處理后污泥的溫度不低于2°C，此時(shí)污泥中的水分都以液態(tài)的形式存在，有利于真空預(yù)壓的進(jìn)行。步驟(5)利用厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體燃燒產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，利用過(guò)熱蒸汽通過(guò)解凍管路對(duì)污泥解凍。步驟(5)所述解凍處理為在管路中通入熱水對(duì)污泥解凍。在實(shí)際操作中，所述的解凍處理利用厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體燃燒產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，然后利用過(guò)熱蒸汽通過(guò)解凍管路對(duì)污泥解凍。若產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽不足以使污泥解凍，則在管路中通入8(T95°C的熱水繼續(xù)對(duì)污泥解凍。 一種剩余污泥高效干化工藝，工藝條件經(jīng)優(yōu)化后包括以下步驟(I)將剩余污泥通過(guò)管道輸入?yún)捬醢l(fā)酵池中進(jìn)行發(fā)酵并收集產(chǎn)生的甲烷等氣體；厭氧發(fā)酵溫度為30-35°C，停留時(shí)間為15 20d，pH為6. 5 7. 5 ；(2)在干化池內(nèi)分層預(yù)埋冷凝管，使每層管路形成閉合回路；( 3 )將厭氧發(fā)酵后的污泥剩余液通過(guò)管道輸入干化池，利用混凝劑加速泥水分離，使泥漿進(jìn)行初步濃縮；所述混凝劑的成分為硫酸鐵和聚合硫酸鋁鐵的混合物，兩者質(zhì)量比為6:4 7:3，聚合硫酸鋁鐵的質(zhì)量濃度為3(T40ppm ；(4)對(duì)初步濃縮的泥漿抽真空至污泥整體含水率達(dá)80%左右；(5)用冷凝劑對(duì)抽真空后的污泥進(jìn)行制冷處理，制冷后污泥的溫度不高于0°C，冷凝劑通過(guò)制冷機(jī)組制冷，并通過(guò)管路循環(huán)利用；(6)對(duì)污泥進(jìn)行解凍，解凍后污泥的溫度不小于2V ；(7)對(duì)解凍后的污泥再次抽真空至出水量明顯較少且污泥含水率基本保持不變時(shí)停工驗(yàn)收。與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果(I)污泥經(jīng)厭氧發(fā)酵后，體積迅速減小，同時(shí)通過(guò)厭氧發(fā)酵還可以去除污泥中產(chǎn)生臭味的物質(zhì)。(2)排水效率高。真空預(yù)壓可以抽取污泥中的自由水，從而可以降低冷凍干燥所需的能量；而冷凍干燥不僅可以使污泥中的結(jié)合水變成自由水，還可以使污泥中形成空隙。真空預(yù)壓和冷凍干燥相互促進(jìn)，共同提高污泥干化的效果。(3)節(jié)能。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體燃燒產(chǎn)生的熱量可以用于污泥的解凍，過(guò)熱蒸汽不足時(shí)再補(bǔ)入熱水解凍，減少了解凍所需能量。


圖I是本發(fā)明的工藝流程圖。下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實(shí)施方式
為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下實(shí)施例I在本實(shí)例中，干化池的體積是10m3，具體的流程是(I)將剩余污泥輸入?yún)捬醢l(fā)酵池中進(jìn)行發(fā)酵并收集產(chǎn)生的甲烷等氣體；(2)在干化池內(nèi)分層預(yù)埋冷凝管(解凍時(shí)作解凍管)，使每層管路形成閉合回路；(3)將厭氧發(fā)酵后的污泥剩余液輸入到干化池中，利用混凝劑加速泥水分離，使泥漿進(jìn)行初步濃縮；
(4)對(duì)初步濃縮的泥漿抽真空至污泥整體含水率達(dá)80%左右；用冷凝劑對(duì)濃縮污泥進(jìn)行制冷處理；(5)用CaCl2溶液作為冷凝劑對(duì)抽真空后的污泥進(jìn)行制冷處理，制冷后污泥的溫度不高于0°C，CaCl2溶液通過(guò)制冷機(jī)組制冷，并通過(guò)管路循環(huán)利用；(6)對(duì)污泥進(jìn)行解凍，解凍后污泥的溫度不小于2V ；(7)對(duì)解凍后的污泥再次抽真空至出水量明顯較少且污泥含水率基本保持不變時(shí)停工驗(yàn)收。步驟(3)所述混凝劑的成分為硫酸鐵和聚合硫酸鋁鐵的混合物，兩者質(zhì)量比為6:4，聚合硫酸鋁鐵的質(zhì)量濃度為30ppm。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，檢測(cè)污泥的最終含水率。實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)參數(shù)和污泥的最終含水率如表I所示表I實(shí)施例I的各項(xiàng)參數(shù)
污泥的起始含水率99%以上
厭氧發(fā)酵溫度(°C)30^35
厭氧發(fā)酵污泥停留時(shí)間(d)18
厭氧發(fā)酵過(guò)程中的pH
真空預(yù)壓的真空度(kPa)80
冷凝管間距(In)04
冷凝管直徑(Π1Π1)20
冷凝劑進(jìn)口溫度(°C)^30
冷凍后污泥整體溫度(°C)~
解凍后污泥整體溫度(°C)2
抽真空時(shí)間(h)24
污泥的最終含水率53. 32%實(shí)施例2
本實(shí)施例中剩余污泥的干化工藝同實(shí)施例I。本實(shí)施例所采用的混凝劑的成分為硫酸鐵和聚合硫酸鋁鐵的混合物，兩者質(zhì)量比
為7:3，聚合硫酸鋁鐵的質(zhì)量濃度為40ppm。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，檢測(cè)污泥的最終含水率。實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)參數(shù)和污泥的最終含水率如表2所示表2實(shí)施例2的各項(xiàng)參數(shù)
權(quán)利要求
1.ー種剩余污泥高效干化工藝，其特征在于，所述エ藝采用厭氧發(fā)酵、真空預(yù)壓和冷凍干燥聯(lián)合作用。
2.如權(quán)利要求I所述的エ藝，其特征在于，所述エ藝包括以下步驟 (I)將剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵； (2 )將厭氧發(fā)酵后的污泥剩余液輸入干化池，利用混凝劑加速泥水分離，使泥漿進(jìn)行初步濃縮； (3)對(duì)初步濃縮的泥衆(zhòng)抽真空至污泥整體含水率達(dá)80%左右； (4)用冷凝劑對(duì)抽真空后的污泥進(jìn)行制冷處理； (5)對(duì)污泥進(jìn)行解凍； (6)對(duì)解凍后的污泥再次抽真空至出水量明顯較少且污泥含水率基本保持不變時(shí)停エ驗(yàn)收。
3.如權(quán)利要求2所述的エ藝，其特征在于，在干化池內(nèi)分層預(yù)埋冷凝管，使每層管路形成閉合回路。
4.如權(quán)利要求2或3所述的エ藝，其特征在干，步驟(I)所述厭氧發(fā)酵溫度為3(T40°C，進(jìn)ー步優(yōu)選30 35°C，最優(yōu)選33 °C ； 優(yōu)選地，厭氧發(fā)酵的停留時(shí)間為至少10d，進(jìn)ー步優(yōu)選15 20d，最優(yōu)選18d ； 優(yōu)選地，厭氧發(fā)酵過(guò)程中的pH為6. 5^7. 5，進(jìn)ー步優(yōu)選6. 8^7. 2。
5.如權(quán)利要求2-4之一所述的エ藝，其特征在于，步驟(2)所述混凝劑的成分為硫酸鉄和聚合硫酸鋁鐵的混合物；優(yōu)選兩者質(zhì)量比為1:廣2. 5:1，進(jìn)ー步優(yōu)選6:4 7:3 ;優(yōu)選地，聚合 硫酸招鐵的質(zhì)量濃度為22 45ppm,進(jìn)ー步優(yōu)選3(T40ppm。
6.如權(quán)利要求2-5之一所述的エ藝，其特征在于，步驟(4)所述的制冷處理后污泥的溫度不高于0°C ； 優(yōu)選地，步驟(4)所述的冷凝劑為CaC12溶液。
7.如權(quán)利要求2-6之一所述的エ藝，其特征在于，步驟(5)所述的解凍處理后污泥的溫度不低于2°C。
8.如權(quán)利要求2-7之一所述的エ藝，其特征在于，步驟(5)利用厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體燃燒產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，利用過(guò)熱蒸汽通過(guò)解凍管路對(duì)污泥解凍。
9.如權(quán)利要求2-7之一所述的エ藝，其特征在于，步驟(5)所述解凍處理為在管路中通入熱水對(duì)污泥解凍。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的エ藝，其特征在于，所述エ藝包括以下步驟 (1)將剩余污泥通過(guò)管道輸入?yún)捬醢l(fā)酵池中進(jìn)行發(fā)酵并收集產(chǎn)生的甲烷等氣體；厭氧發(fā)酵溫度為30-35°C，停留時(shí)間為15 20d，pH為6. 5 7. 5 ； (2)在干化池內(nèi)分層預(yù)埋冷凝管，使每層管路形成閉合回路； (3)將厭氧發(fā)酵后的污泥剩余液通過(guò)管道輸入干化池，利用混凝劑加速泥水分離，使泥漿進(jìn)行初歩濃縮；所述混凝劑的成分為硫酸鐵和聚合硫酸鋁鐵的混合物，兩者質(zhì)量比為6:4 7:3，聚合硫酸鋁鐵的質(zhì)量濃度為3(T40ppm ； (4)對(duì)初步濃縮的泥衆(zhòng)抽真空至污泥整體含水率達(dá)80%左右； (5)用冷凝劑對(duì)抽真空后的污泥進(jìn)行制冷處理，制冷后污泥的溫度不高于0°C，冷凝劑通過(guò)制冷機(jī)組制冷，并通過(guò)管路循環(huán)利用；(6)對(duì)污泥進(jìn)行解凍，解凍后污泥的溫度不小于2V； (7)對(duì)解凍后的污泥再次抽真空至出水量明顯較少且污泥含水率基本保持不變時(shí)停エ驗(yàn)收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種剩余污泥高效干化工藝。所述工藝采用厭氧發(fā)酵、真空預(yù)壓和冷凍干燥聯(lián)合作用。主要包括以下步驟(1)將剩余污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵；(2)將厭氧發(fā)酵后的污泥剩余液輸入干化池，利用混凝劑加速泥水分離，使泥漿進(jìn)行初步濃縮；(3)對(duì)初步濃縮的泥漿抽真空至污泥整體含水率達(dá)80%左右；(4)用冷凝劑對(duì)抽真空后的污泥進(jìn)行制冷處理；(5)對(duì)污泥進(jìn)行解凍；(6)對(duì)解凍后的污泥再次抽真空至出水量明顯較少且污泥含水率基本保持不變時(shí)停工驗(yàn)收。與現(xiàn)有污泥干化工藝相比，該工藝成本相對(duì)低廉、污泥干化效果好，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F11/04GK102815848SQ20121033872
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者惠祖剛, 司文攻, 呂志剛, 常健, 蔣浩 申請(qǐng)人:江蘇江達(dá)生態(tài)科技有限公司