CN102730934A

CN102730934A - 一种污泥热干燥前的预处理方法

Info

Publication number: CN102730934A
Application number: CN2012102524905A
Authority: CN
Inventors: 李欢; 邹舒鑫; 李忱忱
Original assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Current assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: CN102730934B; HK1171731A1

Abstract

本发明公开了一种污泥热干燥前的预处理方法，包括如下步骤：在用热干燥设备进行干燥前，在含水率为75~85%的脱水污泥中投加粉末熟石灰，并搅拌混合均匀，其中，熟石灰与污泥干固体的质量比为3~4%，从而避免热干燥过程中污泥的粘结。

Description

一种污泥热干燥前的预处理方法

技术领域

本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及一种污泥热干燥前的预处理方法。

背景技术

随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施高速发展，污水处理量和处理率都在稳步增加。然而，作为污水处理副产物的剩余污泥也在大量增加。以含水率80%计，全国每年脱水污泥（指剩余污泥经过初步脱水后形成的含水率为75-85%的污泥）产量已达到3000万吨。大量污泥如不妥善处理处置，将对环境造成严重危害。常用的污泥处理处置方法包括填埋、焚烧、堆肥和建材利用，然而80%含水率的污泥难以直接进行上述处理处置，必须进一步降低污泥含水率。污泥热干燥是实现脱水污泥含水率降低的最主要手段，其处理效率、能耗和环境安全影响到整个污泥处理处置***的运行。按照介质是否与污泥相接触，热干燥工艺可以分为直接热干燥和间接热干燥。直接热干燥又称对流热干燥，是通过热空气从污泥表面去除水分，相关设备如转鼓干燥器、带式干燥机和流化床干燥机等；间接热干燥又称传导干燥，热介质通过器壁将热传递给污泥，使污泥中水分蒸发，代表设备有碟片干燥机、浆式干燥机等。

无论是直接热干燥设备还是间接热干燥设备，在生产中都面临污泥粘结的共同问题。在干燥过程中，当污泥含水率降至50~60%时，粘性急速增大，经常发生污泥粘结在干燥设备内壁的情况，而此时的污泥团块往往表面干燥而内部粘稠。污泥粘结现象会降低干燥设备的热传递效率，阻碍污泥中水分的蒸发，从而降低干燥速度，造成能量浪费，增加处理成本。同时，污泥粘结还可能影响污泥干燥设备的使用寿命，粘结污泥的过度干燥还会增加干燥设备的***风险，造成安全威胁。

为了解决污泥热干燥粘结问题，实践中通常采用干泥返混的方法，干泥返混是在80%含水率的待处理污泥中掺加已经干燥的干污泥（含水率一般在30%以下），使混合污泥含水率降低到50%以下，跨过污泥的粘结阶段，然后再进行干燥。该方法的主要不足是返混污泥掺加量很大，导致设备处理能力降低，返混污泥的再加热会造成能量浪费。一些热干燥设备在设备内部设计了刮板等机械构件，或通过对设备内部搅拌、输送结构的调整，产生清除部分粘结污泥的效果。这种方式也会增加设备的制造和维护成本，而且不能完全避免污泥粘结问题。生石灰也可用于干燥污泥，它是利用生石灰与水作用生成熟石灰并放热的原理，适当降低污泥含水率，改善污泥性状，这种方法生石灰与污泥的质量比一般为20~30%，但污泥还需要进一步干燥，且也不能完全避免污泥粘结问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种单污泥热干燥前的预处理方法，可以避免热干燥过程中污泥的粘结，提高污泥干燥速率。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种污泥热干燥前的预处理方法，包括如下步骤：在用热干燥设备进行干燥前，在含水率为75~85%的脱水污泥中投加粉末熟石灰，并搅拌混合均匀，其中，熟石灰与污泥干固体的质量比为3~4%，从而降低热干燥过程中污泥的粘结。

由于在热干燥过程中，污泥粘结主要是由于污泥中蛋白质、多糖和高分子絮凝剂等粘性物质在适量水分条件下，粘附在干燥器壁表面造成的，因此，要避免粘结，需要减少这些粘性物质数量及其与干燥器壁的接触。发明人经过大量的研究发现，在进行热干燥前，通过在污泥中投加少量熟石灰并使之与污泥混合搅拌均匀，可以避免热干燥过程中污泥的粘结，究其原因，发明人认为一方面，在污泥热干燥条件下，污泥表面粘性物质可以在碱热作用下降解，另一方面，熟石灰与污泥中矿物质可以反应生成石灰石、硅酸钙、铝酸钙等无机矿物质，从而改善污泥的粘度，相对减少粘性物质与干燥器壁的接触，从而减少污泥的粘结量。

优选地，在所述脱水污泥中还投加粉煤灰，所述粉煤灰与污泥干固体的质量比为1-3%。

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等，粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。粉煤灰也可以作为污泥（指污水厂排出的含水率96~99%的污泥）脱水的调理剂，其添加比例一般为污泥干固体质量的15~20%，其优点是可以实现废物利用，缺点是污泥干固体增加较多，影响污泥减量，同时污泥热值降低，并会加重后续焚烧处理的锅炉磨损，而本发明利用熟石灰和粉煤灰一并对污泥进行预处理，熟石灰和粉煤灰总用量仅占处理污泥干固体的4-7%，以含水率80%计，仅占脱水污泥总重的0.8~1.4%，令人惊讶的发现，污泥的粘结问题得到了彻底的解决，且污泥的干燥速率还有一定程度的提高。

优选地，搅拌强度为60-80rpm，搅拌时间为3-5min。

在以上技术方案中的搅拌强度和搅拌时间下，加入的熟石灰并不会引起污泥的液化现象和触变现象，可进一步减少后续的热干燥处理时的污泥粘结量。

优选地，所述搅拌混合是在热干燥设备之前的污泥螺旋输送机中进行，熟石灰或熟石灰和粉煤灰在污泥螺旋输送机的前端加入。

本发明进一步具有如下优点：1、熟石灰或其和粉煤灰的用量少，成本低；2、无需新增设备，可以彻底解决污泥粘结的问题；3、熟石灰和粉煤灰作为无机调理剂，添加量小，对干化污泥后续处理无不良影响；4、本方法工艺简单，经处理后的污泥无论使用何种干燥设备进行干燥，均有显著效果。

附图说明

图1是本发明实施例一中的污泥A未经预处理以及在污泥A中Ca(OH)₂投加量分别为污泥A干固体的1%、3%、4%时，热干燥过程中污泥的粘结量比较示意图；

图2是本发明实施例一中的污泥A未经预处理以及在污泥A中Ca(OH)₂投加量分别为污泥A干固体的1%、3%、4%时，热干燥过程中污泥干燥时间比较示意图；

图3是本发明实施例二中的污泥未经预处理以及在污泥中投加污泥干固体3%的 Ca(OH)₂和污泥干固体2%的粉煤灰时，热干燥过程中污泥的粘结量比较示意图；

图4是本发明实施例二中不的污泥未经预处理以及在污泥中投加污泥干固体3%的 Ca(OH)₂和污泥干固体2%的粉煤灰时，污泥干燥时间比较示意图。

具体实施方式

下面对照附图和结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。

本发明提供一种污泥热干燥前的预处理方法，在一种具体实施方式中，包括如下步骤：在用热干燥设备进行干燥前，在含水率为75~85%的脱水污泥中投加粉末熟石灰，并搅拌混合均匀，其中，熟石灰与污泥干固体的质量比为3~4%，从而避免热干燥过程中污泥的粘结。优选地，在所述脱水污泥中还投加粉煤灰，所述粉煤灰与污泥干固体的质量比为1-3%。优选搅拌强度为60-80rpm，搅拌时间为3-5 min。进一步优选在污泥螺旋输送机中进行搅拌混合。

其中，水率是指污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数。

本发明的预处理方法适用于各种污泥（如污水处理的副产物剩余污泥及其浓缩污泥、消化污泥等）的脱水污泥，但对有机污泥的脱水污泥效果尤为显著。

以下以处理有机污泥的脱水污泥为例，通过更优选的实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

某城镇污水处理厂产生脱水污泥（以下称为污泥A），其含水率为75%，有机质含量为52%，在污泥螺旋输送机的前端向污泥A中投加相对于污泥干固体质量3%的熟石灰，在污泥螺旋输送机输送过程中搅拌5 min，搅拌强度为60 rpm。预处理之后的污泥进入转筒式干燥机，在120℃条件下直接干燥，干燥机内壁上几乎没有粘结污泥。而同样条件下，未经预处理的污泥干燥时，在干燥机内壁上可以看到明显的污泥粘附。

在同样的处理条件下，如图1所示，为本实施例的污泥A未经预处理以及在污泥A中Ca(OH)₂投加量分别为污泥A干固体的1%、3%、4%时，热干燥过程中污泥粘结量的比较示意图，可以看出经过熟石灰调理后，污泥的粘结量显著减少，基本可以忽略，熟石灰投加量为1%的污泥在后续干燥中有大量粘结，没有投加熟石灰的污泥的粘结量最大；图2是本实施例的污泥A未经预处理以及在污泥A中Ca(OH)₂投加量分别为污泥A干固体的1%、3%、4%时，热干燥过程中污泥的干燥时间比较示意图，可以看出经过熟石灰调理后，污泥干燥时间显著缩短。

实施例二

某城镇污水处理厂产生脱水污泥，其含水率为75%，有机质含量为52%。在污泥螺旋输送机的前端向污泥中投加相对于污泥干固体质量3%的熟石灰和2%的粉煤灰，在螺旋输送机中与污泥混合5min，搅拌强度为60 rpm。预处理之后的污泥进入转筒式干燥机，在120℃条件下直接干燥，干燥机内壁上几乎没有粘结污泥。而同样条件下，未经预处理的污泥干燥时，在干燥机内壁上可以看到明显的污泥粘附。

在同样的处理条件下，如图3所示，本实施例的污泥未经预处理以及在污泥中投加污泥干固体3%的 Ca(OH)₂和污泥干固体2%的粉煤灰后，热干燥过程中污泥的粘结量比较示意图，可以看出调理后，污泥粘结量显著减少，基本可以忽略；如图2所示，本实施例的污泥未经预处理以及在污泥中投加污泥干固体的3%的 Ca(OH)₂和污泥干固体的2%的粉煤灰时，污泥干燥时间比较示意图，可以看到调理后，污泥干燥时间显著缩短。

实施例三

某城镇污水处理厂产生脱水污泥，其含水率为75%，有机质含量为52%。在污泥螺旋输送机的前端向污泥中投加相对于污泥干固体质量4%的熟石灰和1%的粉煤灰，在螺旋输送机中与污泥混合5min，搅拌强度为60rpm。预处理之后的污泥进入转筒式干燥机，在120℃条件下直接干燥，干燥机内壁上几乎没有粘结污泥。而同样条件下，未经预处理的污泥干燥时，在干燥机内壁上可以看到明显的污泥粘附。

实施例四

某城镇污水处理厂产生脱水污泥，其含水率为81%，有机质含量为67%。在污泥螺旋输送机的前端向污泥中投加相对于污泥干固体质量4%的熟石灰和3%的粉煤灰，在螺旋输送机中与污泥混合3min，搅拌强度为80rpm。预处理之后的污泥进入转筒式干燥机，在120℃条件下直接干燥，干燥机内壁上几乎没有粘结污泥。而同样条件下，未经预处理的污泥干燥时，在干燥机内壁上可以看到明显的污泥粘附。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种污泥热干燥前的预处理方法，其特征在于包括如下步骤：在用热干燥设备进行干燥前，在含水率为75~85%的脱水污泥中投加粉末熟石灰，并搅拌混合均匀，其中，熟石灰与污泥干固体的质量比为3~4%，从而避免热干燥过程中污泥的粘结。

2.如权利要求1所述的污泥热干燥前的预处理方法，其特征在于：在所述脱水污泥中还投加粉煤灰，所述粉煤灰与污泥干固体的质量比为1-3%。

3.如权利要求1或2所述的污泥热干燥前的预处理方法，其特征在于：搅拌强度为60-80rpm，搅拌时间为3-5min。

4.如权利要求3所述的污泥热干燥前的预处理方法，其特征在于：所述搅拌混合是在热干燥设备之前的污泥螺旋输送机中进行，熟石灰或熟石灰和粉煤灰在污泥螺旋输送机的前端加入。