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用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法及设备专利

专利号:201410598542.3

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专利名称:用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法及设备

技术领域:水/废水/污泥的处理

专利类型:发明专利

IPC主分类号:C02F11/12

申请号:201410598542.3

说明书

一种用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法及设备

【技术领域】

[0001]本发明涉及一种污泥脱水方法及设备,具体涉及一种用秸秆和本屑实现污泥深度脱水的方法及设备,属于污泥处理技术领域。

【背景技术】

[0002]污泥是污水处理过程中产生的副产品。污泥中含有较多的有机物,因而具有一定的热值,可用于焚烧。污泥中含有氮磷等营养成分,可制成复合肥回用于土地。污泥还可用于烧砖、水泥等建筑材料。但由于污泥含水率高,体积大,横向剪切力差,又含有大量的细菌,容易发黑发臭,不便运输,在很多实际应用场合中并不受欢迎。

[0003]污泥处置的原则是“减量化、无害化、资源化”,其中减量化是前提。污泥的减量包括减少体积(减容)和减少重量(减重)。当前,污水处理厂常用聚丙稀酰胺类化学物质对污泥进行调理,并采用带压机或离心机进行污泥脱水,然后这些脱水污泥被送往填埋场进行填埋。常规的脱水方法使得脱水污泥的含水率只能达到80%左右。根据《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T23485--2009)中对填埋污泥的要求,含水率须≤60%;2010年11月26日,环境保护部办公厅发布《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》(环办[2010]157号)进一步要求污水处理厂以贮存(即不处理处置)为目的将污泥运出厂界的,必须将污泥脱水至含水率50%以下。因此含水率高的污泥安全处置困难,成为困扰污水处理厂正常运行的一大问题。

[0004]为了降低脱水污泥的含水率,污泥深度脱水技术应运而生。实现污泥的深度脱水,使污泥的含水率达到60%甚至50%以下,需要在污泥的理技术和污泥的压榨技术上取得突破。污泥的压榨技术体现在板框压滤机的发展上,如高压隔膜板框压滤机、高压全钢板板框压滤机、弹性压滤机等。污泥的调理主要有两类技术,一类是用三氯化铁和石灰作调理剂,添加量是污泥干重的30%左右;另一类是以污泥固化剂为主要成分的无机调理剂,添加量是污泥干重的5~20%不等。这些污泥调理方法在使污泥含水率降低,即体积减小的同时,由于化学物质的添加,又使得污泥重量增加。添加的无机盐类物质降低了污泥的热值,不利于热焚烧利用;加大了污泥中的铁铝盐类,也不利于土地利用。采用这些方法虽然使污水含水率达到了国家标准要求,能够为填埋场所接受。但由于污泥体多量大,填埋仍是权宜之计。

[0005]因此,为解决上述技术问题,确有必要提供一种创新的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法及设备,以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

[0006]为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法,其采用秸秆、本屑进行污泥调理,快速实现污泥的深度脱水,并利用自然发酵使污泥的含水率进一步降低。

[0007]本发明的另一目的在于提供一种用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的设备。

[0008]为实现上述第一目的,本发明采取的技术方案为:一种用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法,其包括如下工艺步骤;

[0009]1),将秸秆和木屑分别进行粉碎、碾磨后混合,作为调理剂使用;

[0010]2),将污泥和调理剂在搅拌机内进行混合,并搅拌30~60min;

[0011]3),将搅拌后的污泥打入高压隔膜压滤机进行脱水,使污泥形成含水率60%以下的脱水泥饼;

[0012]4),将脱水泥饼放入储仓内堆放一段时间,使污泥含水率降至40%以;

[0013]5),之后将脱水泥饼送入污泥破碎机破碎成粒径为5~15毫米的污泥颗粒。

[0014]本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法进一步为:所述步骤1)中,秸秆粉碎、碾磨成粒径300~1200微米;本屑粉碎、碾磨为粒径300~1200微米;秸秆和木屑的重量比为(1~3)∶1。

[0015]本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法进一步为:所述步骤1)中,所述秸秆具体为小麦秸秆、玉米秸秆、稻谷秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆或者甘蔗秸秆;所述木屑具体为家俱厂加工木材的锯末、刨花粉料。

[0016]本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法进一步为:所述步骤2)中,调理剂占污泥重量的5~10%;搅拌机的转速为30~120r/min。

[0017]本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法进一步为:所述步骤3)中,调理好的混合污泥首先由螺杆泵打入高压隔膜压滤机中,在高隔膜压滤机压力达到0.6MPa后,由高压进料泵继续进料,直至全部混合污泥进入高压隔膜压滤机中。

[0018]本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法进一步为:所述步骤3)中的脱水泥饼通过一皮带输送机输送至储料仓内堆放。

[0019]本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法进一步为:所述步骤4)中,堆放的时间为7~10天。

[0020]本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法还可为:所述储仓为圆筒结构,其高径比约1∶1,于储仓底部设有用于通风增氧的穿孔管;所述储仓中的污泥通过一螺旋输送机送至污泥破碎机。

[0021]为实现上述第二目的,本发明采取的技术方案为:一种用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的设备,其包括搅拌机、螺杆泵、高压进料泵、高压隔膜压滤机、皮带输送机、储仓、螺旋输送机以及污泥破碎机;其中,所述搅拌机分别通过螺泵、高压进料泵和高压隔膜压滤机连接;所述皮带输送机一端和高压隔膜压滤机对接,另一端和储仓的顶部对接;于所述储仓的底部设有一用于通风增氧的穿孔管;所述螺旋输送机一端和储仓对接,另一端和污泥破碎机对接。

[0022]与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:本发明采用秸秆、木屑进行污泥调理,快速实现污泥的深度脱水,并利用自然发酵使污泥的含水率进一步降低,以满足焚烧、填埋、土地利用等多种处置要求,为进一步资源化利用提供了条件;同时,由于污泥含水率低、致病菌少、无臭味,且热值高。

【附图说明】

[0023]图1是本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的设备的原理图。

【具体实施方式】

[0024]请参阅说明书附图1所示,本发明为一种用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的设备,其由搅拌机1、螺杆泵2、高压进料泵3、高压隔膜压滤机4、皮带输送机5、储仓6、螺旋输送机7以及污泥破碎机8等几部分组成。

[0025]其中,所述搅拌机1分别通过螺杆泵2、高压进料泵3和高压隔膜压滤机4连接。该搅拌机1用于将污泥(含水率95~97%)和调理剂(秸秆和木屑的混合物)在搅拌机1内进行混合。所述螺杆泵2、高压进料泵3用于将搅拌后的污泥打入高压隔膜压滤机4进行脱水。

[0026]所述皮带输送机5一端和高压隔膜压滤机4对接,另一端和储仓6的顶部对接,其用于将高压隔膜压滤机4脱水后产生的脱水泥饼送入储仓6。

[0027]于所述储仓6用于储存脱水泥饼,使污泥含水率降至40%以下。所述储仓6为圆筒结构,其高径比约1∶1。该储仓6的底部设有一用于通风增氧的穿孔管9,氧气加速污泥自然发酵,并产生的热量,可使污泥的温度升至摄氏温度50~70度,而污泥的含水率也因热风带走、好氧呼吸而下降到30~40%。

[0028]所述螺旋输送机7一端和储仓6对接,另一端和污泥破碎机8对接,其用于将储仓6中的脱水泥饼送入污泥破碎机8进行破碎。

[0029]采用上述设备来实施本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水工艺的具体步骤如下:

[0030]1),将秸秆和木屑分别进行粉碎、碾磨后混合,作为调理剂使用;其中,秸秆粉碎、碾磨成粒径300~1200微米;木屑粉碎、碾磨为粒径300~1200微米;秸秆和木屑的重量比为(1~3)∶1;所述秸秆具体为小麦秸秆、玉米秸秆、稻谷秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆或者甘蔗秸秆;所述本屑具体为家俱厂加工本材的锯末、刨花粉料。采用秸秆、木屑(木粉)进行污泥调理,区别于传统的有机高分子类(如阳离子聚丙稀酰胺PAM);区别于目前深度脱水中常用的石灰类、铁铝盐类或粉煤灰、水泥等降低污泥热值的调理剂;也区别于煤粉类虽能提高污泥热值,但不利于后续持自然发酵的调理剂。

[0031]2),将污泥和调理剂在搅拌机1内进行混合,并搅拌30~60min;其中,所述调理剂占污泥重量的5~10%搅拌机的转速为30~120r/min。

[0032]3),将搅拌后的污泥打入高压隔膜压滤机4进行脱水,使污泥形成含水率60%以下的脱水泥饼;其中,调理好的混合污泥首先由螺杆泵2打入高压隔膜压滤机4中,在高压隔膜压滤机4压力达到0.6MPa后,由高压进料泵3继续进料,直至全部混合污泥进入高压隔膜压滤机4中。脱水泥饼通过一皮带输送机输5送至储仓6内堆放。

[0033]4),将脱水泥饼放入储仓6内堆放一段时间,使污泥含水率降至40%以下;其中,堆放的时间为7~10天。在储仓6内由于污泥自然发酵产生的热量,可使污泥的温度升至摄氏温度50~70度,而污泥的含水率也因热风带走、好氧呼吸而下降到30~40%。

[0034]5),之后将脱水泥饼送入污泥破碎机8破碎成粒径为5~15毫米的污泥颗粒,以便于进一步后续处置。具体的说,所述储仓6中的污泥通过一螺旋输送机7送至污泥破碎机8。

[0035]经过上述处理后的污泥由于含水率低、致病菌少、无臭味,且热值高,可用于土地改良,电厂或水泥厂焚烧,填埋等。

[0036]以下为本发明的用秸秆和木屑实现污泥深度脱水的方法的一个应用实例:

[0037]某污水处理厂日处理10万吨生活污水,日产绝干污泥20吨,厂内建有浓缩池,浓缩后污泥含水率97%,采用高分子阳离聚丙稀酰胺进行污泥调理,用带压机脱水,脱水后每天产含水率约80%的泥饼约100吨,其中有机质约占污泥干重的50%污泥的出路是困扰该厂运行的一大难题。

[0038]在本工艺技术应用中,浓缩后含水率97%的污泥,其体积量每天667立方米,即28立方米/小时。浓缩污泥首先用螺秆泵送到两个有效容积为10立方米的污泥调理中(停留时间为43分钟)与秸秆粉、木屑充分混合。为实现这一目的,每个调理罐采用一台带框式浆叶的搅拌机,以每分钟60转的速度进行搅拌。

[0039]经反复试验,秸秆粉和木粉的比例为1∶1,投加量为污泥干固体的7%,即投加量为每个调理罐每小时投加量为约30kg,共计60kg/h,每天的消耗量约1.5吨。秸秆粉和木屑为粒径300~1200微米的粉末状物质。

[0040]经调质后的污泥,用两台螺秆泵(每台螺杆泵流量为14立方米/小时)送入两台500平方米的高压隔膜板框压滤机中进行深度脱水。高压板框压滤系统由压滤机、液压系统、低压进料螺杆泵、高压进料螺秆泵、高压水泵(隔膜压榨泵)、压缩空气反吹系统组成。混合污泥首先由高流量、低扬程的低压螺杆泵(Q=50m3/h,压力P=0.6MPa,配电机功率15kW,变频可调)往板框压滤机中进料,当压滤机中压力达到0.6MPa后,系统进行切换,由流量、高扬程的高压进料泵(Q=20m3/h,压力P=1.2MPa,配电机功率15kW,变频可调)继续进料,直至全部混合污泥进入板框压滤机中,此进料过程大约需要1.5h;停止进泥后,由隔膜压榨泵(Q=10m3/h,压力P=2.0MPa,配电机11kW,变频可调)开启工作,不断地向隔膜板中注入高压自来水(压榨压力达2.0MPa),鼓张压滤机隔膜对滤室中的污泥进行压榨脱水,此压榨过程大约需要1.5h;压榨完成后,运行压缩空气系统,对压滤机中心进泥管中的残留污泥及膜腔内的滤液进行反吹洗;最后,打开滤板卸料,由螺旋输送机或皮带输送机输送至污泥储仓中储存、堆放。调质后的污泥经高压隔膜板框机压滤后,可使污泥的含水率降至60%以下,污泥呈块状,可以用手牢牢握住。

[0041]脱水后的块状污泥每天约50吨,即每小时约2.1吨,采用皮带输送机送至污泥储仓。污泥储仓直径为8.6米,高8.6米有效容积约500立方米。污泥储存时间为10天。储仓采用玻璃钢现场绕制,底部铺有穿孔曝气管,罗茨鼓风机通过穿孔曝气管提供通风。供风量的取值为每1kgVSS需氧量为0.1kg的O2,穿孔管的氧利用率为6%。实际实用中采用2台罗茨风机,风量为40m3/min,风压为9米,配厌电机功率为55kw。由于鼓风机提供的压缩空气温度较高,可提升污泥的温度,促进菌种好氧呼吸,并带走污泥中的水分,由于生活污泥中菌种自然发酵,空气加热,水分吹脱等机理共同作用,可使脱水污泥的含水率进一步降低到30~40%,温度提升到50~70摄氏度。

[0042]污泥自储仓经螺旋输送机送至污泥破碎机,将污泥破碎成粒径为5~15毫米的污泥颗粒,以便于进一步后续处置。

[0043]以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例,并不用以限制本创作,凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、同替换、改进等,均应包含在本创作的保护范围之内。

权利要求

本发明涉及一种用秸秆和本屑实现污泥深度脱水的方法及设备,包括如下工艺步骤:1),将秸秆和木屑分别进行粉碎、碾磨后混合,作为调理剂使用;2),将污泥和调理剂在搅拌机内进行混合,并搅拌30~60min;3),将搅拌后的污泥打入高压隔膜压滤机进行脱水,使污泥形成含水率60%以下的脱水泥饼;4),将脱水泥饼放入储仓内堆放一段时间,以进一步脱水;5),之后将脱水泥饼送入污泥破碎机破碎成粒径为5~15毫米的污泥颗粒。本发明采用秸秆、木屑进行污泥调理,快速实现污泥的深度脱水,利用自然发酵使污泥的含水率进一步降低,以满足焚烧、填埋、土地利用等多种处置要求,为进一步资源化利用提供了条件。

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