CN107721104A - 一种给水厂污泥处理方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种给水厂污泥处理方法与装置，针对有机物含量较少的污泥，用较低成本将有机物有效破除，回收无机泥饼作建材原料，回收铝盐作絮凝剂，***中形成的气体和液体可达标排放，包括相分离单元、有机质利用单元、无机污泥调理单元、回用水单元。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种给水厂污泥处理方法与装置。
背景技术
城市自来水厂（给水厂）在生产饮用水的同时，也产生了大量的污泥，这部分污泥约占总净水量的4~7%，主要来自沉淀池排泥和滤池反冲洗排泥，其中包括浓缩后的悬浮物和有机物，以及残存在泥中的絮凝剂，主要成份为有机物、无机物、重金属元素等杂质及水处理过程中投加的混凝剂。在我国，大部分污水厂仍使用传统的硫酸铝等无机盐类混凝剂，因此，给水厂污泥中含有大量铝离子。
目前我国给水厂污泥的主要处理方式包括污泥收集、浓缩、调质、脱水和泥饼处置等几个环节，这里的污泥调质是指采用硅藻土等物理方法调质或投加石灰等化学方法调质，调质的目的是改善污泥的脱水性能，使污泥可以更快、更容易地脱水，放置脱水过程中过滤介质的堵塞，是污泥脱水可以保持稳定运行。产生的泥饼最终卫生填满、投海处理，而给水厂污泥由于有机物含量少，资源化途径仅为做建材原料。污泥填满与污泥投海会引起土壤和海洋的二次污染，资源化利用才是污泥的处置趋势。但是，由于给水厂污泥有机物含量一般在10%左右，将有机质资源化利用价值较低，但是虽然有机物含量低，不处理也有产生臭味儿，污染大气；若用酸液对污泥进行处理，由于铝铁等无机质含量高，用酸量极大，成本非常高；由于有机物含量低，相对处理的污泥体积大，若用超声波等方式破碎有机物，操作复杂，效果不好，处理后资源化利用效率低；将有机物和重金属及无机盐类去除，将剩余的无机物作建材原料资源化利用是给水厂污泥的处置最佳方式之一。
发明内容
本发明提供一种给水厂污泥处理方法与装置，针对有机物含量较少的污泥，用较低成本将有机物有效破除，回收无机泥饼作建材原料，回收铝盐作絮凝剂，***中形成的气体和液体可达标排放。
本发明采用的技术方案是：
一种给水厂污泥处理装置，包括：相分离单元、有机质利用单元、无机污泥调理单元、回用水单元，其特征在于：
相分离单元包括：格栅、分相釜、稀释罐、浓缩装置、分相剂加药罐，格栅的出口与分相釜的进口相连接，分相剂加药罐的出口与分相釜的进口相连接，分相釜的出口与稀释罐的进口相连接，稀释罐的出口与浓缩装置的进口相连接；
有机质利用单元包括：中和池、絮凝池、有机脱水装置、中和剂加药罐、絮凝剂加药罐，浓缩装置的液体出口与中和池的进口相连接，中和剂加药罐的出口与中和池的进口相连接，中和池的出口与絮凝池的进口相连接，絮凝剂加药罐的出口与絮凝池的进口相连接，絮凝池的出口与有机脱水装置的进口相连接；
无机污泥调理单元包括：污泥中和池、无机脱水装置、污泥中和剂加药罐，浓缩装置的固体出口与污泥中和池的进口相连接，污泥中和剂加药罐的出口与污泥中和池的进口相连接，污泥中和池的出口与无机脱水装置的进口相连接；
回用水单元包括：脱盐装置、沉淀装置、污水处理装置、脱盐剂加药罐，有机脱水装置的液体出口与脱盐装置的进口相连接，无机脱水装置的液体出口与脱盐装置的进口相连接，脱盐剂加药罐的进口与脱盐装置的进口相连接，脱盐装置的出口与沉淀装置相连接，沉淀装置底部的固体出口与污泥中和池的进口相连接，沉淀装置的液体出口与污水处理装置的进口相连接，污水处理装置的一个出口与稀释罐的进口相连接。
进一步地，有机质利用单元还包括：有机干化装置、焚烧装置、尾气净化装置，有机干化装置进口与有机脱水装置固体出口相连接，焚烧装置与有机干化装置相连接，尾气净化装置与焚烧装置气体出口相连接。
一种给水厂污泥处理方法，包括相分离处理过程、有机质利用过程、无机污泥调理过程、回用水处理过程，具体步骤如下：
相分离处理过程：含水率>90%的污泥溶液进入格栅，格除大颗粒固体污染物，通过格栅的污泥溶液进入分相釜，在分相釜中与分相剂反应，在分相剂的作用下，以固体形式存在的微生物细胞溶解，有机质从固相中转变到液相中，控制分相釜中pH为11.5~13之间，反应停留时间为1h以上，反应后的污泥溶液进入稀释罐，用4~6倍水对污泥溶液进行稀释，使得较少的有机质会进入无机污泥中，经过循环水的稀释后进入浓缩装置；
有机质利用过程：经浓缩装置浓缩后的溶液进入中和池，含有大量有机质的水溶液与中和剂反应形成有机沉淀，中和后的pH范围为5.5~7，沉淀混合液进入絮凝池进行絮凝反应，使有机质再次转变为固体，絮凝后的固液混合液进入有机脱水装置进行脱水处理，脱水后的溶液进入污水处理装置进行污水处理；
无机污泥调理过程：经浓缩装置浓缩后的污泥含水率在80~60%之间，进入污泥中和池，污泥中和池的污泥与低盐回用水混合均匀，使其含水率在90%以上，经污泥中和剂中和处理后进入无机脱水装置进行脱水处理，脱除的溶液进入脱盐装置；
回用水处理过程：给水污泥在资源化处理过程中，溶解到液体中的盐分经脱盐装置处理后，生成的沉淀混合液进入沉淀装置，沉淀的盐分进入污泥中和池到无机脱水装置的管路中，沉淀装置的上清液进入污水处理装置进行污水处理，沉淀装置沉淀混合液回流至污泥中和池，进行浓缩污泥的稀释。
进一步地，有机质利用单元还包括如下步骤：有机脱水装置产出的有机污泥进入有机干化装置进行干化，干化后的固体物质热值在3500kcal/kg以上，进入焚烧装置中进行焚烧，焚烧后得到的炉渣中含有大量的铝，经处理得到Al2O3产品，焚烧废气经尾气净化装置处理后达标排放。
进一步地，分相剂为氢氧化钠溶液与次氯酸钠溶液的混合液。
进一步地，中和剂为有机酸溶液。
进一步地，污泥中和剂为硫酸溶液。
进一步地，除盐剂为氧化钙或氢氧化钙浑浊液。
进一步地，污水处理装置回用到稀释罐的回流量为灭菌罐排出流量的4~6倍。
进一步地，沉淀装置回流到污泥中和池的回流量为浓缩装置固体排出量的1~4倍。
本发明的有益效果为：本发明的给水厂污泥处理方法与装置，先对污泥进行分相处理，破除污泥中的微生物细胞，再对污泥进行淘洗等处理使之可以作为建材原料资源化利用；有机水相中的有机质可用于沉淀制生物质燃料，生物质燃料燃烧后的炉渣含有大量铝，可用于制铝盐絮凝剂。解决了给水厂污泥资源化利用途径少、效果差、成本高，不易于工业化的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种给水厂污泥处理装置示意图；
图2为本发明一种给水厂污泥处理实施例2装置示意图。
图中：1-格栅，2-分相釜，3-稀释罐，4-浓缩装置，5-中和池，6-絮凝池，7-有机脱水装置，8-污泥中和池，9-无机脱水装置，10-脱盐装置，11- 沉淀装置，12-污水处理装置，13-分相剂加药罐，14-中和剂加药罐，15-絮凝剂加药罐，16-污泥中和剂加药罐，17-脱盐剂加药罐，18-焚烧装置，19-尾气净化装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种给水厂污泥处理装置，包括：相分离单元、有机质利用单元、无机污泥调理单元、回用水单元，其特征在于：
相分离单元包括：格栅、分相釜、稀释罐、浓缩装置、分相剂加药罐，格栅的出口与分相釜的进口相连接，分相剂加药罐的出口与分相釜的进口相连接，分相釜的出口与稀释罐的进口相连接，稀释罐的出口与浓缩装置的进口相连接；
有机质利用单元包括：中和池、絮凝池、有机脱水装置、中和剂加药罐、絮凝剂加药罐，浓缩装置的液体出口与中和池的进口相连接，中和剂加药罐的出口与中和池的进口相连接，中和池的出口与絮凝池的进口相连接，絮凝剂加药罐的出口与絮凝池的进口相连接，絮凝池的出口与有机脱水装置的进口相连接；
无机污泥调理单元包括：污泥中和池、无机脱水装置、污泥中和剂加药罐，浓缩装置的固体出口与污泥中和池的进口相连接，污泥中和剂加药罐的出口与污泥中和池的进口相连接，污泥中和池的出口与无机脱水装置的进口相连接；
回用水单元包括：脱盐装置、沉淀装置、污水处理装置、脱盐剂加药罐，有机脱水装置的液体出口与脱盐装置的进口相连接，无机脱水装置的液体出口与脱盐装置的进口相连接，脱盐剂加药罐的进口与脱盐装置的进口相连接，脱盐装置的出口与沉淀装置相连接，沉淀装置底部的固体出口与污泥中和池的进口相连接，沉淀装置的液体出口与污水处理装置的进口相连接，污水处理装置的一个出口与稀释罐的进口相连接。
进一步地，有机质利用单元还包括：有机干化装置、焚烧装置、尾气净化装置，有机干化装置进口与有机脱水装置固体出口相连接，焚烧装置与有机干化装置相连接，尾气净化装置与焚烧装置气体出口相连接。
一种给水厂污泥处理方法，包括相分离处理过程、有机质利用过程、无机污泥调理过程、回用水处理过程，具体步骤如下：
相分离处理过程：含水率>90%的污泥溶液进入格栅，格除大颗粒固体污染物，通过格栅的污泥溶液进入分相釜，在分相釜中与分相剂反应，在分相剂的作用下，以固体形式存在的微生物细胞溶解，有机质从固相中转变到液相中，控制分相釜中pH为11.5~13之间，反应停留时间为1h以上，反应后的污泥溶液进入稀释罐，用4~6倍水对污泥溶液进行稀释，使得较少的有机质会进入无机污泥中，经过循环水的稀释后进入浓缩装置；
有机质利用过程：经浓缩装置浓缩后的溶液进入中和池，含有大量有机质的水溶液与中和剂反应形成有机沉淀，中和后的pH范围为5.5~7，沉淀混合液进入絮凝池进行絮凝反应，使有机质再次转变为固体，絮凝后的固液混合液进入有机脱水装置进行脱水处理，脱水后的溶液进入污水处理装置进行污水处理；
无机污泥调理过程：经浓缩装置脱水后的污泥含水率在80~60%之间，进入污泥中和池，污泥中和池的污泥与低盐回用水混合均匀，使其含水率在90%以上，经污泥中和剂中和处理后进入无机脱水装置进行脱水处理，脱除的溶液进入脱盐装置；
回用水处理过程：给水污泥在资源化处理过程中，溶解到液体中的盐分经脱盐装置处理后，生成的沉淀混合液进入沉淀装置，沉淀的盐分进入污泥中和池到无机脱水装置的管路中，沉淀装置的上清液进入污水处理装置进行污水处理，沉淀装置沉淀混合液回流至污泥中和池，进行浓缩污泥的稀释。
进一步地，有机质利用单元还包括如下步骤：有机脱水装置产出的有机污泥进入有机干化装置进行干化，干化后的固体物质热值在3500kcal/kg以上，进入焚烧装置中进行焚烧，焚烧后得到的炉渣中含有大量的铝，经处理得到Al2O3产品，焚烧废气经尾气净化装置处理后达标排放。
进一步地，分相剂为氢氧化钠溶液与次氯酸钠溶液的混合液。
进一步地，中和剂为有机酸溶液。
进一步地，污泥中和剂为硫酸溶液。
进一步地，除盐剂为氧化钙或氢氧化钙浑浊液。
进一步地，污水处理装置回用到稀释罐的回流量为灭菌罐排出流量的4~6倍。
进一步地，沉淀装置回流到污泥中和池的回流量为浓缩装置固体排出量的1~4倍。
本发明的有益效果为：本发明的给水厂污泥处理方法与装置，先对污泥进行分相处理，破除污泥中的微生物细胞，再对污泥进行淘洗等处理使之可以作为建材原料资源化利用；有机水相中的有机质可用于沉淀制生物质燃料，生物质燃料燃烧后的炉渣含有大量铝，可用于制铝盐絮凝剂。解决了给水厂污泥资源化利用途径少、效果差、成本高，不易于工业化的问题。
实施例1
某给水厂污泥，含水率91%，有机物含量8%，通过格栅的污泥溶液进入分相釜，与分相剂（NaOH与NaClO的质量比为1:0.2）反应，控制pH=11.5，反应停留时间2.5小时，微生物细胞溶解，水溶液中COD为11314mg/L，[Al3+]=562mg/L；反应后的污泥溶液进入稀释罐，用4倍水对污泥溶液进行稀释，稀释后的污泥溶液进行浓缩，浓缩的水溶液进入中和池，用醋酸溶液进行中和，中和后pH=5.5，混合液经絮凝后脱水，得到含水率为71%的有机泥饼；无机污泥经脱水后含水率为77%，经CaO溶液中和后再进行脱水，含水率为68%，作为建材原料；收集的污水pH为5.9，含盐量9000mg/L，用CaO溶液调节pH为8.5，含盐量降低40%，再经生化处理后达到排放标准。
实施例2
某给水厂污泥，含水率97%，有机物含量11%，通过格栅的污泥溶液进入分相釜，与分相剂（NaOH与NaClO的质量比为1:0.4）反应，控制pH=13，反应停留时间1小时，微生物细胞溶解，水溶液中COD为5120mg/L，[Al3+]=312mg/L；反应后的污泥溶液进入稀释罐，用6倍水对污泥溶液进行稀释，稀释后的污泥溶液进行浓缩，浓缩后的水溶液进入中和池，用柠檬酸溶液进行中和，中和后pH=7.0，混合液经絮凝后脱水，得到含水率为75%的有机泥饼，泥饼烘干后热值为3616kcal/kg，燃烧滤渣中Al2O3含量为63%；无机污泥经脱水后含水率为62%，经CaO溶液中和后再进行脱水，含水率为58%，作为建材原料；收集的污水pH为7.1，含盐量7000mg/L，用CaO溶液调节pH为9.0，含盐量降低30%，再经生化处理后达到排放标准。
Claims (10)
1.一种给水厂污泥处理装置，包括：相分离单元、有机质利用单元、无机污泥调理单元、回用水单元，其特征在于：
所述相分离单元包括：格栅（1）、分相釜（2）、稀释罐（3）、浓缩装置（4）、分相剂加药罐（13），所述格栅（1）的出口与所述分相釜（2）的进口相连接，所述分相剂加药罐（13）的出口与所述分相釜（2）的进口相连接，所述分相釜（2）的出口与所述稀释罐（3）的进口相连接，所述稀释罐（3）的出口与所述浓缩装置（4）的进口相连接；
所述有机质利用单元包括：中和池（5）、絮凝池（6）、有机脱水装置（7）、中和剂加药罐（14）、絮凝剂加药罐（15），所述浓缩装置（4）的液体出口与所述中和池（5）的进口相连接，所述中和剂加药罐（14）的出口与所述中和池（5）的进口相连接，所述中和池（5）的出口与所述絮凝池（6）的进口相连接，所述絮凝剂加药罐（15）的出口与所述絮凝池（6）的进口相连接，所述絮凝池（6）的出口与所述有机脱水装置（7）的进口相连接；
所述无机污泥调理单元包括：污泥中和池（8）、无机脱水装置（9）、污泥中和剂加药罐（16），所述浓缩装置（4）的固体出口与所述污泥中和池（8）的进口相连接，所述污泥中和剂加药罐（16）的出口与所述污泥中和池（8）的进口相连接，所述污泥中和池（8）的出口与所述无机脱水装置（9）的进口相连接；
所述回用水单元包括：脱盐装置（10）、沉淀装置（11）、污水处理装置（12）、脱盐剂加药罐（17），所述有机脱水装置（7）的液体出口与所述脱盐装置（10）的进口相连接，所述无机脱水装置（9）的液体出口与所述脱盐装置（10）的进口相连接，所述脱盐剂加药罐（17）的进口与所述脱盐装置（10）的进口相连接，所述脱盐装置（10）的出口与所述沉淀装置（11）相连接，所述沉淀装置（11）底部的固体出口与所述污泥中和池（8）的进口相连接，所述沉淀装置（11）的液体出口与所述污水处理装置（12）的进口相连接，所述污水处理装置（12）的一个出口与所述稀释罐（3）的进口相连接。
2.如权利要求1所述的一种给水厂污泥处理装置，其特征在于，所述有机质利用单元还包括：有机干化装置（17）、焚烧装置（18）、尾气净化装置（19），所述有机干化装置（17）进口与所述有机脱水装置（7）固体出口相连接，所述焚烧装置（18）与所述有机干化装置（17）相连接，所述尾气净化装置（19）与所述焚烧装置（18）气体出口相连接。
3.一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，包括相分离处理过程、有机质利用过程、无机污泥调理过程、回用水处理过程，具体步骤如下：
相分离处理过程：含水率>90%的污泥溶液进入格栅（1），通过格栅（1）的污泥溶液进入分相釜（2），在分相釜（2）中与分相剂反应，反应后的污泥溶液进入稀释罐（3），经过循环水的稀释后进入浓缩装置（4）；
有机质利用过程：经浓缩装置（4）浓缩后的溶液进入中和池（5），与中和剂反应形成有机沉淀，沉淀混合液进入絮凝池（6）进行絮凝反应，絮凝后的混合液进入有机脱水装置（7）进行脱水处理，脱水后的溶液进入污水处理装置（12）进行污水处理；
无机污泥调理过程：经浓缩装置（4）浓缩后的污泥进入污泥中和池（8），污泥中和池（8）的污泥与低盐回用水混合均匀，经污泥中和剂中和处理后进入无机脱水装置（9）进行脱水处理，脱除的溶液进入脱盐装置（10）；
回用水处理过程：脱盐装置（10）中的溶液与脱盐剂反应，生成的沉淀混合液进入沉淀装置（11），沉淀装置（11）的上清液进入污水处理装置（12）进行污水处理，沉淀装置（11）沉淀混合液回流至污泥中和池（8），进行浓缩污泥的稀释。
4.如权利要求3所述的一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，所述有机质利用单元还包括如下步骤：所述有机脱水装置（7）产出的有机污泥进入有机干化装置（17）进行干化，干化后的固体物质进入焚烧装置（18）中进行焚烧，焚烧后得到的炉渣经处理得到Al2O3产品，焚烧废气经尾气净化装置（19）处理后达标排放。
5.如权利要求3所述的一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，所述分相剂为氢氧化钠溶液与次氯酸钠溶液的混合液。
6.如权利要求3所述的一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，所述中和剂为有机酸溶液。
7.如权利要求3所述的一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，所述污泥中和剂为硫酸溶液。
8.如权利要求3所述的一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，所述除盐剂为氧化钙或氢氧化钙浑浊液。
9.如权利要求3所述的一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，所述污水处理装置（12）回用到所述稀释罐（3）的回流量为所述灭菌罐（2）排出流量的4~6倍。
10.如权利要求3所述的一种给水厂污泥处理方法，其特征在于，所述沉淀装置（11）回流到所述污泥中和池（8）的回流量为所述浓缩装置（4）固体排出量的1~4倍。
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