CN111153579A - 一种污泥无热干化方法及其装置*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥无热干化方法及其装置***,其工艺步骤为:(1)将待处理的污泥输送进搅拌机中,加入化学调理剂和物理调理剂,混匀;(2)将混匀后的污泥输送进反应罐中停留一定时间以确保反应充分;(3)反应完成后的污泥进入压榨装置中进行快速脱水;(4)脱水后的泥饼进入破碎机中进行破碎;(5)破碎后的泥饼进入干化仓进行强制通风干燥;(6)上述步骤产生的污水进入水处理装置进行处理。本发明方法的脱水过程所用时间短,干化过程不需加热;有益效果是处理效率高、能耗低、处理成本低、无二次污染等。干化后泥饼的含水率为20~40%,可调,可满足各种污泥最终处置工艺的进口要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理污泥的无热干化方法及其装置***,属于污泥深度脱水和干化技术领域。
背景技术
污泥,特别是城市污水处理厂产生的剩余污泥,其具有含水率高、有机质含量高、脱水困难、易腐败发臭等特点,如果处理不当将造成严重的二次污染,已成为各个城镇所共同面临的环境问题。污泥处理的核心问题是脱水问题,只有将污泥的含水率降低到一定水平,才能进行后续的最终处置,如焚烧、热解、堆肥、填埋等。污水处理厂产生的剩余污泥的含水率为80~85%,采用加压脱水的处理方式可以将含水率降至50~60%,采用热干化的处理方式可以将含水率降至20~40%。目前加压脱水主要是应用板框式压滤机或在其基础上改进的隔膜式压滤机,其一个批次处理时间长达4个小时,效率低;且加压前须向污泥中添加石灰以改进脱水性能,石灰属于污泥物质,添加石灰降低了泥饼的资源化利用性能。目前污泥的干化均采用热干化方法,主要的热干化技术工艺有:
(1)电能干化法,将电能转化为热能或微波等形式的能,加热湿污泥使之水分蒸发,污泥得到干化。该方法设备简单、占地少、操作简便、效率高、操作环境好。
(2)热水干化法,利用高温热水的热能,经过换热器进行热交换,蒸发污泥中的水分使得污泥干化。该方法设备简单、稳定性好、操作方便、效率高、运行成本低。适用热水富裕的大型企业。
(3)蒸汽干化法,利用蒸汽热能,经过换热器壳层进行热交换,蒸发污泥中的水分使之干化。该方法设备简单、稳定性好、操作方便、效率高、操作弹性大。适用蒸汽富裕的大型企业。
(4)太阳能干化法,利用太阳能为主要能源,借助传统温室干燥工艺,对污水处理厂污泥进行干化和稳定化。该方法设备简单、能耗最低、一次性投资少、运行成本低。适合地广人稀、日照强、气候干燥的地区。
(5)燃气干化法,利用天然气(或煤气)为燃料提供热源,在干化设备里将污泥干化。该方法设备复杂、效率高、一次性投资较高、运行成本高。适用天然气丰富的石油化工企业、煤气丰富的煤炭企业。
(6)炉窑烟气余热干化法,炉窑烟气温度一般在120~200℃之间,蕴藏有巨大的热能,是污泥低温干化的理想热源。该方法设备较复杂、效率高、一次性投资较高、经济性很好、运行成本低。适用有加热炉的企业。
这些干化方法中,热水干化法、蒸汽干化法、炉窑烟气余热干化法是利用企业生产过程中产生的余热对污泥进行干化,因此其应用范围受到限制。燃气干化法是利用天然气丰富的石油化工企业、煤气丰富的煤炭企业的副产品提供热源,对污泥进行干化,其应用范围同样受到限制。太阳能干化法适合地广人稀、日照强、气候干燥的地区,对于绝大多数的城镇是无法应用的。电能干化法适用性最好,但其能耗巨大,即使是采用能源转化效率较高的空气源热泵,其处理成本还是难以承受的。并且,这些热干化方法存在有一个共性问题:二次污染严重,处理过程产生臭气和粉尘,这是限制热干化法应用的一个最主要因素。
发明内容
本发明为解决上述污泥深度脱水和热干化方法存在的问题,提供一种污泥无热干化方法及其装置***。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种污泥无热干化方法,是通过以下的步骤实现的:
(1)将待处理的污泥输送进搅拌机中,加入化学调理剂和物理调理剂,混匀;
(2)将混匀后的污泥输送进反应罐中停留一定时间以确保反应充分;
(3)反应完成后的污泥进入压榨装置中进行快速脱水;
(4)脱水后的泥饼进入破碎机中进行破碎;
(5)破碎后的泥饼进入干化仓进行强制通风干燥;
(6)所述步骤(3)产生的滤液进入水处理***进行处理。
所述步骤(1)中向搅拌机中加入的化学调理剂为本发明专有脱水剂与多种化学药剂的组合。
所述步骤(1)中向搅拌机中加入的物理调理剂为由生物质制成的颗粒。
所述步骤(3)中的快速脱水是将调理后的污泥输送进本发明专有全方位出水压榨机中进行加压脱水,所述的全方位出水压榨机可是两个或多个。
所述步骤(5)中的干化仓不加热,应用相变原理和热湿交换原理,在等焓条件下,利用空气中水蒸气分压和泥饼中水分边界层的饱和水蒸气分压之差,对泥饼中的水分进行脱除。
本发明还提供一种污泥无热干化的装置***,包括污泥调理模块、深度脱水模块、干化模块、废水处理装置,所述污泥调理模块由污泥专用搅拌机、化学调理剂添加设备、物理调理剂添加设备、反应罐、输送机组成;所述深度脱水模块由本发明专有全方位出水压榨机、上料设备、卸料设备组成;所述干化模块由干化仓、风机、气水分离器组成;所述压榨机排出的滤液进入废水处理装置。
所述污泥专用搅拌机可以是两个或多个并联使用。
所述反应罐可以是两个或多个并联使用。
所述专用全方位出水压榨机可以是两个或多个并联使用。
所述风干仓可以是两个或多个并联使用。
所述污泥无热干化的装置***采用全自动智能控制***进行控制。
本发明的有益效果是:
(1)使用本发明专有污泥脱水剂与其他化学药剂的组合对污泥进行调理,可对污泥中微生物进行完全彻底的破壁处理,将细胞内的水分释放出来,并分解胞外聚合物,降低水分粘度,可以有效改善剩余污泥的脱水性能,使剩余污泥中的水分和固体颗粒易于分离。
(2)使用本发明专有全方位出水压榨机对调理后的污泥进行压榨脱水,达到含水率60%以下的处理目标所用时间仅为10分钟,是隔膜式压滤机的1/20左右,脱水效率极大提高;并且,脱水后的泥饼微观结构发生了改变,呈现多孔形态,为后续的干化处理创造了有利条件。
(3)本发明对脱水后的泥饼进行的干化处理采用强制通风干化方法,不加热,能耗仅为电加热干化方法的1/8左右,节能效果显著;并且,由于不加热,没有臭气产生,避免了二次污染。
本发明的整体有益效果是:处理效率高、能耗低、处理成本低、无二次污染等。
附图说明
图1为本发明一种污泥无热干化方法及其装置***的工艺流程示意图。
图中,1-污泥储仓,2-搅拌机,3-化学调理剂加料装置,4-物理调理剂加料装置,5-反应罐,6-上料装置,7-全方位出水压榨机,8-液压***,9-卸料装置,10-破碎机,11-干化仓,12-水处理装置,13-气水分离器,14-自动控制***。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明做进一步说明。
待处理的含水率为80~85%的剩余污泥送入污泥储仓1中暂存。将污泥储仓1中的污泥用输送机送入搅拌机2中,按一定的配比,用加料装置3向搅拌机2中加入化学调理剂,同时用加料装置4向搅拌机2中加入物理调理剂,混匀,然后用输送机送入反应罐5中停留一定时间。化学调理剂和物理调理剂的用量根据剩余污泥的含水率在一定范围内调整,化学调理剂的组分配比按污泥有机质含量及胞外聚合物成分进行调整。本发明中,每吨污泥加入化学调理剂20~50kg,物理调理剂60~80kg。其中,所采用的化学调理剂的组分为阳离子聚丙烯酰胺、十六烷基三甲溴化铵、聚合氯化铝等其中的一种或两种以上与TS-01脱水剂的组合,其中TS-01脱水剂是从矿物中提取的一种能够使微生物细胞破壁的药剂。所采用的物理调理剂为生物质制成的细小颗粒,如木屑、稻壳炭、农作物秸秆粉碎颗粒等,其作用是作为骨架构建体在污泥中形成排水通道,在加压脱水过程中使得污泥中的水分能够以较小的阻力排出。
加入上述化学调理剂和物理调理剂并在反应罐5中经历了足够反应时间的污泥被送入上料装置6中,然后由上料装置6将污泥分别送入全方位出水压榨机7的各个滤室中,启动液压***8对污泥进行压榨脱水。本发明所采用的全方位出水压榨机7是一种全新的加压脱水设备,其主要特征是滤室的所有面都有排水孔,与之相比较的是隔膜式压滤机的滤室只有一个面有排水孔。“污泥中加入物理调理剂在污泥中形成排水通道”与“压榨机滤室的所有面都有排水孔”这两个因素的结合,使得本发明所采用的全方位出水压榨机7的脱水效率非常高,10分钟即可使污泥的含水率降至60%以下,所用时间是隔膜式压滤机的1/20左右,脱水效率极大提高。并且,由于污泥中加入了物理调理剂,使得脱水后的泥饼呈现多孔状态,比表面积大,为通风干燥创造了有利条件。
脱水后的泥饼用卸料装置9从全方位出水压榨机7卸下,用输送机送入破碎机10中进行破碎,成为粒度不大于30mm的块状物,再送入干化仓11中进行干化处理。干化过程不加热,本发明采用强制通风,应用相变原理和热湿交换原理,在等焓条件下,利用空气中水蒸气分压和泥饼中水分边界层的饱和水蒸气分压之差,对泥饼中的水分进行脱除,含水率可降至20%以下。本发明的干化方法不加热,能耗仅为电加热干化方法的1/8左右,节能效果显著;并且,由于不加热,没有臭气产生,避免了二次污染。
压榨机7产生的污水送入水处理装置12进行处理,处理后的水排入城市下水管网。干化仓11产生的水分为蒸馏水,不含污染物,无需处理,经过气水分离器13将水分与空气分离后即可外排。
本发明一种污泥无热干化方法及其装置***的运行由自动控制***14进行智能自动控制。
以下结合实施例,对本发明做进一步说明。
实施例1
某城市污水处理厂的剩余污泥,含水率为81.2%、有机质含量为49.5%(干重)、胞外聚合物中蛋白质含量大于糖类含量。每吨污泥加入化学调理剂20千克、物理调理剂50千克。化学调理剂的组成为:阳离子聚丙烯酰胺15%、十六烷基三甲溴化铵15%、聚合氯化铝10%、TS-01脱水剂60%;物理调理剂为含水率为10%的木屑;用搅拌机搅拌均匀后送入反应罐中停留20分钟;然后送入全方位出水压榨机中压榨10分钟,泥饼含水率为56%;将泥饼破碎,粒度不大于30mm,再送入风干仓中,停留24小时,得到含水率为39.6%的干化产品。
实施例2
某城市污泥集中处理厂的污泥来自城市区的5个生活污水处理厂,混合后的污泥,含水率为83.1%、有机质含量为52.2%(干重)、胞外聚合物中蛋白质含量大于糖类含量。每吨污泥加入化学调理剂19千克、物理调理剂48千克。化学调理剂的组成为:阳离子聚丙烯酰胺12%、十六烷基三甲溴化铵13%、聚合氯化铝10%、TS-01脱水剂65%;物理调理剂为含水率为11%的秸秆粉碎颗粒;用搅拌机搅拌均匀后送入反应罐中停留20分钟;然后送入全方位出水压榨机中压榨10分钟,泥饼含水率为53%;将泥饼破碎,粒度不大于30mm,再送入风干仓中,停留24小时,得到含水率为35.9%的干化产品。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污泥无热干化方法,其特征是通过以下的步骤实现的:
(1)将待处理的污泥输送进搅拌机中,加入化学调理剂和物理调理剂,混匀;
(2)混匀后的污泥输送进反应罐中停留一定时间;
(3)反应完成后的污泥输送进上料装置中;
(4)上料装置将污泥输送进压榨机中进行深度脱水;
(5)压榨后的泥饼经卸料装置输送进破碎机中破碎到一定粒度;
(6)破碎后的泥饼输送进干化仓中进行干化处理;
(7)所述步骤(4)产生的滤液进入水处理装置进行处理。
2.如权利要求1所述的一种污泥无热干化方法,其特征在于:所述步骤(2)中污泥在反应罐中停留15~25分钟。
3.如权利要求1所述的一种污泥无热干化方法,其特征在于:所述步骤(4)中污泥的压榨时间为10~15分钟。
4.如权利要求1所述的一种污泥无热干化方法,其特征在于:所述步骤(5)中泥饼破碎后的粒度范围在10~30mm。
5.如权利要求1所述的一种污泥无热干化方法,其特征在于:所述步骤(6)中污泥在干化仓中停留12~24小时。
6.一种污泥无热干化装置***,其特征在于:包括污泥调理模块、深度脱水模块、干化模块、废水处理装置,所述污泥调理模块由污泥专用搅拌机、化学调理剂添加设备、物理调理剂添加设备、反应罐、输送机组成;所述深度脱水模块由压榨机、上料设备、卸料设备组成;所述干化模块由干化仓、风机、气水分离器组成;所述压榨机排出的滤液进入废水处理装置。
7.如权利要求6所述的一种污泥无热干化装置***,其特征在于:所述反应罐可以是两个或多个并联使用。
8.如权利要求6所述的一种污泥无热干化装置***,其特征在于:所述压榨机可以是两个或多个并联使用。
9.如权利要求6所述的一种污泥无热干化装置***,其特征在于:所述风干仓可以是两个或多个并联使用。
10.如权利要求6所述的一种污泥无热干化装置***,其特征在于:所述污泥无热干化装置***采用全自动智能控制***进行控制。
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