城市污泥的水熱處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種城市污泥的水熱處理方法，包括：（1）向污泥中加入藥劑，在120℃～300℃之間反應(yīng)1min～5h，所述的藥劑為氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化鎂中的一種或幾種，以污泥中固體的質(zhì)量為1計(jì)，藥劑的加入量為0.01～1；（2）對(duì)步驟（1）得到的污泥進(jìn)行脫水。采用本發(fā)明的方法處理城市污泥，對(duì)污泥中的有機(jī)物去除率高并且污泥的脫水性能更好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】城市污泥的水熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市污泥的水熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥是污水處理的必然產(chǎn)物。^一五”期間，在污水處理廠建設(shè)和污水處理量攀升的同時(shí)，也帶來(lái)了污泥量的大幅增長(zhǎng)。據(jù)報(bào)道，目前我國(guó)處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的污水廠有2000余座，日處理水量為8000多萬(wàn)立方米。以污泥(含水率為98質(zhì)量％)占污水的質(zhì)量比例為
0.6質(zhì)量％計(jì)算，每天產(chǎn)生污泥的產(chǎn)量為48萬(wàn)立方米?！笆濉逼陂g，隨著在建污水處理廠大批投運(yùn)，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的年均增長(zhǎng)量將達(dá)到15質(zhì)量％。
[0003]污水處理廠產(chǎn)生的污泥包括初沉污泥和剩余污泥。初沉污泥和剩余污泥及其混合物被稱(chēng)為城市污泥。城市污泥的水含量高且含有有機(jī)殘片和細(xì)菌菌體，未經(jīng)恰當(dāng)處理的城市污泥進(jìn)入環(huán)境后，將直接給水體和大氣帶來(lái)二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)的活動(dòng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。
[0004]污泥的水熱處理是指在加熱過(guò)程中，微生物絮體解散，細(xì)胞破裂，有機(jī)物水解，降低了黏性的污泥固體顆粒對(duì)水的束縛作用，根本上改變了污泥中的水分特征，從而提高了污泥的脫水性能。但是，僅僅采用水熱處理，污泥中的有機(jī)物去除率較低(僅40%左右)，因此，有研究將NaOH或KOH加入到污泥中，進(jìn)行堿助水熱處理，提高污泥中的有機(jī)物去除率。然而，雖然加入NaOH或KOH后污泥中有機(jī)物去除率得到一定程度的提高，但是污泥脫水性能急劇惡化，不得不依靠添加混凝劑和絮凝劑(如AlCl3和聚丙烯酰胺)改善污泥的脫水性能，這在另一方面不僅形成沉淀、增加了脫水污泥的含固率，還增加了處理成本。
[0005]在工業(yè)生產(chǎn)聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔氣等產(chǎn)品的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量電石渣廢渣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電石廢渣排放量已超過(guò)1000萬(wàn)噸。乙炔發(fā)生器排出的電石廢渣含水量高達(dá)90質(zhì)量％以上，沉降后的電石廢渣中一般也含有分?jǐn)?shù)80質(zhì)量％左右的水。干電石廢渣的主要成分為CaOH2 (含量在90質(zhì)量％以上)，另外還含有硅、鐵、鋁、鎂等元素的氧化物或氫氧化物及少量其他雜質(zhì)。電石廢渣是具有高堿性的污染物，直接排放對(duì)環(huán)境有很大的危害，如何將電石廢渣綜合利用、變廢為寶已是企業(yè)迫在眉睫的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何在提高污泥脫水性能的同時(shí)，去除其中的大部分有機(jī)物。
[0007]本發(fā)明中的含固率和含水率均以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)。
[0008]一種城市污泥的水熱處理方法，包括:
[0009](1)向污泥中加入藥劑，在120°C~300°C之間反應(yīng)Imin~5h，所述的藥劑為氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化鎂中的一種或幾種，以污泥中固體的質(zhì)量為I計(jì)，藥劑的加入量為0.01 ~1 ;
[0010](2)對(duì)步驟(1)得到的污泥進(jìn)行脫水。[0011 ] 優(yōu)選的情況下，步驟(1)前，先將污泥進(jìn)行濃縮，得到濕污泥，然后再對(duì)濕污泥進(jìn)行處理，所述的濕污泥的含固率為1%~20%，優(yōu)選為2%~10%。
[0012]本發(fā)明中，“濃縮”是指提高污泥含固率的過(guò)程。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚對(duì)城市污泥進(jìn)行濃縮的技術(shù)手段，如自然干化法、沉降法、氣浮法、離心法和過(guò)濾法等。自然干化法的主要構(gòu)筑物是污泥干化場(chǎng)，該方法依靠下滲和蒸發(fā)降低流放到場(chǎng)上的污泥的含水量。沉降法采用污泥濃縮池，有連續(xù)式和間歇式兩種，在濃縮池中，固體顆粒借重力下降，水分從泥中擠出，濃縮污泥從池底排出，污泥水從池面堰口外溢(連續(xù)式)或從池側(cè)出水口流出。氣浮法和沉降法相反，使污泥顆粒附上微細(xì)氣泡而上浮至水面，然后用刮板將濃縮污泥刮入排泥槽，污泥水則從池底流出。離心法是在專(zhuān)門(mén)制造的離心濃縮器中進(jìn)行，利用污泥中固、液比重不同，有不同離心傾向，以分離泥水，達(dá)到濃縮的目的。過(guò)濾法是使用真空過(guò)濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和帶式過(guò)濾機(jī)等過(guò)濾設(shè)備，對(duì)污泥進(jìn)行濃縮脫水。本發(fā)明可使用上述技術(shù)手段的一種或幾種對(duì)污泥進(jìn)行濃縮。
[0013]步驟(1)中，以污泥中固體的質(zhì)量為I計(jì)，藥劑的加入量?jī)?yōu)選為0.05~0.5。
[0014]步驟(1)中，反應(yīng)溫度優(yōu)選為150°C~250°C，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為IOmin~120min。
[0015]步驟(2)中，優(yōu)選采用板框壓濾的方式對(duì)污泥進(jìn)行脫水。
[0016]優(yōu)選的情況下，將步驟(1)得到的污泥與待處理的污泥進(jìn)行換熱，使步驟(1)得到的污泥的溫度降低至60°C以下，然后再對(duì)其進(jìn)行脫水。
[0017]本發(fā)明還提供了另一種城市污泥的水熱處理方法，包括:
[0018](I)將污泥與電石廢渣混合，在100°C~300°C之間反應(yīng)Imi η~5h，所述的電石廢渣含水率為O~80%，電石 廢渣中的固體與污泥中的固體的質(zhì)量比為0.01:1~1:1 ;
[0019](2)對(duì)步驟(1)得到的污泥進(jìn)行脫水。
[0020]優(yōu)選的情況下，所述的電石廢渣含水率為40%~80%;電石廢渣中，Mg2+含量為50 ~500 μ g/g, Fe3+ 含量為 50 ~500 μ g/g。
[0021 ] 優(yōu)選的情況下，步驟(1)前，先將污泥進(jìn)行濃縮，得到濕污泥，然后對(duì)濕污泥進(jìn)行處理，所述的濕污泥的含固率為1%~40%，優(yōu)選為1%~25%，更優(yōu)選為2%~10%。
[0022]本發(fā)明中，“濃縮”是指提高污泥含固率的過(guò)程。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚對(duì)城市污泥進(jìn)行濃縮和脫水的技術(shù)手段，如自然干化法、沉降法、氣浮法、離心法和過(guò)濾法等。自然干化法的主要構(gòu)筑物是污泥干化場(chǎng)，該方法依靠下滲和蒸發(fā)降低流放到場(chǎng)上的污泥的含水量。沉降法采用污泥濃縮池，有連續(xù)式和間歇式兩種，在濃縮池中，固體顆粒借重力下降，水分從泥中擠出，濃縮污泥從池底排出，污泥水從池面堰口外溢(連續(xù)式)或從池側(cè)出水口流出。氣浮法和沉降法相反，使污泥顆粒附上微細(xì)氣泡而上浮至水面，然后用刮板將濃縮污泥刮入排泥槽，污泥水則從池底流出。離心法是在專(zhuān)門(mén)制造的離心濃縮器中進(jìn)行，利用污泥中固、液比重不同，有不同離心傾向，以分離泥水，達(dá)到濃縮的目的。過(guò)濾法是使用真空過(guò)濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和帶式過(guò)濾機(jī)等過(guò)濾設(shè)備，對(duì)污泥進(jìn)行濃縮脫水。本發(fā)明可使用上述技術(shù)手段的一種或幾種對(duì)污泥進(jìn)行濃縮。
[0023]優(yōu)選的情況下，步驟(1)中，污泥與電石廢渣混合后，使混合物的含固率在2%~20%之間。
[0024]電石廢渣中的固體與污泥中的固體的質(zhì)量比為0.05:1~0.5:1。
[0025]步驟(1)中，反應(yīng)溫度優(yōu)選為120°C~250°C，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為IOmin~120min。[0026]步驟(2)中，優(yōu)選采用板框壓濾的方式對(duì)污泥進(jìn)行脫水。
[0027]優(yōu)選的情況下，將步驟(1)得到的污泥與待處理的污泥換熱，使步驟(1)得到的污泥的溫度降低至60°C以下，然后再對(duì)其進(jìn)行脫水。
[0028]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，用氫氧化鈣對(duì)城市污泥進(jìn)行水熱處理，不僅對(duì)有機(jī)物的去除率高、污泥的穩(wěn)定程度高，而且污泥的脫水性能好，不需要投加混凝劑和絮凝劑就可以直接進(jìn)入脫水設(shè)備，所得到的泥餅含固率也很高。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，使用電石廢渣處理城市污泥時(shí)，在保證有機(jī)物去除率的基礎(chǔ)上，脫水性能進(jìn)一步提高，所得到的泥餅含固率可達(dá)50%以上。本發(fā)明的方法不僅提高了污泥中有機(jī)物的去除率，而且解決原有技術(shù)中污泥脫水性能差、操作流程長(zhǎng)、處理成本高的問(wèn)題，有利于實(shí)現(xiàn)城市污泥的減量化和穩(wěn)定化，這對(duì)改進(jìn)、優(yōu)化現(xiàn)有的污泥處理系統(tǒng)，降低污泥處理設(shè)施的投資和運(yùn)行成本也具有一定指導(dǎo)意義。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例中，含固率的測(cè)試方法為:將質(zhì)量為In1的污泥在105°C的溫度下干燥至恒重(記為m2),m2為固含量，m2與Hi1的百分比為含固率。將干燥至恒重m2的干污泥置入550°C馬弗爐焚燒30min,得到殘洛m3, m2與m3的質(zhì)量差為有機(jī)固體含量。
[0030]實(shí)施例1
[0031]某城市污泥50噸，含固率為0.8% ;將該污泥濃縮后得到濕污泥8噸，含固率為5%，固含量為0.4噸，有機(jī)固體含量為0.3噸。向濕污泥中投加0.08噸固體CaO (質(zhì)量為污泥固含量的20%)，在250°C進(jìn)行水熱反應(yīng)2h，然后與待處理的污泥換熱，使水熱處理后的污泥溫度降低至50°C，之后進(jìn)入板框壓濾脫水設(shè)備脫水lOmin，得到脫水污泥0.53噸，含固率為30%，固含量為0.16噸，有機(jī)固體含量為0.02噸，有機(jī)固體去除率為93%。
[0032]對(duì)比例1
[0033]某城市污泥50噸，含固率為0.8% ;將該污泥濃縮和脫水后得到濕污泥8噸，含固率為5%，固含量為0.4噸，有機(jī)固體含量為0.3噸。濕污泥在250°C進(jìn)行水熱反應(yīng)2h，然后與待處理的污泥換熱，使水熱處理后的污泥溫度降低至50°C，之后進(jìn)入板框壓濾脫水設(shè)備脫水lOmin，得到脫水污泥1.2噸，含固率為19%，固含量為0.23噸，有機(jī)固體含量為0.17噸，有機(jī)固體去除率為43%。
[0034]對(duì)比例2
[0035]某城市污泥50噸，含固率為0.8% ;將該污泥濃縮和脫水后得到濕污泥8噸，含固率為5%，固含量為0.4噸，有機(jī)固體含量為0.3噸。向濕污泥中投加0.08噸固體NaOH (質(zhì)量為污泥固含量的20%),濕污泥在250°C進(jìn)行水熱反應(yīng)2h,然后與待處理的污泥換熱,使水熱處理后的污泥溫度降低至50°C，之后進(jìn)入板框壓濾脫水設(shè)備脫水lOmin，得到脫水污泥
1.9噸，含固率為8%，固含量為0.15噸，有機(jī)固體含量為0.06噸；脫水30min，得到脫水污泥1.4噸，含固率為11% ;脫水60min，得到脫水污泥1.1噸，含固率為13%，有機(jī)固體去除率為 80%ο
[0036]實(shí)施例2
[0037]某城市污泥50噸，含固率為0.8% ;將該污泥濃縮和脫水后得到濕污泥8噸，含固率為5%，固含量為0.4噸，有機(jī)固體含量為0.3噸。向濕污泥中投加0.004噸固體Mg(OH)2(質(zhì)量為污泥固含量的1%)，在250°c進(jìn)行水熱反應(yīng)10min,然后與待處理的污泥換熱,使水熱后污泥溫度降低至60°C，之后進(jìn)入板框壓濾脫水設(shè)備脫水lOmin，得到脫水污泥0.44噸，含固率為32%，固含量為0.14噸，有機(jī)固體含量為0.04噸，有機(jī)固體去除率為87%。
[0038]實(shí)施例3
[0039]某城市污泥50噸，含固率為0.8% ;將該污泥濃縮和脫水后得到濕污泥13.3噸，含固率為3%，固含量為0.4噸，有機(jī)固體含量為0.3噸。向濕污泥中投加0.2噸固體Ca(OH)2(質(zhì)量為污泥固含量的50%)，在150°C進(jìn)行水熱反應(yīng)60min，然后與待處理的污泥換熱，使水熱后污泥溫度降低至40°C，之后進(jìn)入板框壓濾脫水設(shè)備脫水lOmin，得到脫水污泥0.62噸，含固率為40%，固含量為0.25噸，有機(jī)固體含量為0.05噸，有機(jī)固體去除率為83%。
[0040]實(shí)施例4
[0041]某城市污泥濃縮后得到濕污泥10噸，濕污泥含固率為40%，濕污泥中固體質(zhì)量為4噸。將2噸含水率為80%的電石廢渣(固含量0.4噸，Mg2+含量為142 μ g/g，F(xiàn)e3+含量為158 μ g/g)與濕污泥混合，污泥中的固體與電石廢渣中的固體的質(zhì)量比1:0.1，混合物中有機(jī)固體質(zhì)量為3噸。在300°C進(jìn)行水熱反應(yīng)10min,然后與待處理的污泥換熱,使水熱后混合物溫度降低至50°C，之后進(jìn)入板框壓濾脫水設(shè)備脫水，得到脫水物3.3噸，其中固體含量為1.65噸，有機(jī)固體質(zhì)量為0.25噸，脫水物含固率為60%，有機(jī)固體去除率為92%。[0042]實(shí)施例5
[0043]某城市污泥濃縮后得到濕污泥10噸，濕污泥含固率為20%，濕污泥中固體質(zhì)量為2噸。將2噸含水率為50%的電石廢渣(固含量I噸，Mg2+含量為324 μ g/g, Fe3+含量為369 μ g/g)與濕污泥混合，污泥中的固體與電石廢渣中的固體的質(zhì)量比1: 0.5，混合物中有機(jī)固體質(zhì)量為1.6噸。在200°C進(jìn)行水熱反應(yīng)lh，然后與待處理的污泥換熱，使水熱后混合物溫度降低至40°C，之后進(jìn)入板框壓濾脫水設(shè)備脫水，得到脫水物2.82噸，其中固體含量為1.55噸，有機(jī)固體質(zhì)量為0.15噸，脫水物含固率為55%，有機(jī)固體去除率為91%。
【權(quán)利要求】
1.一種城市污泥的水熱處理方法，包括: (I)向污泥中加入藥劑，在120°C~300°C之間反應(yīng)Imin~5h，所述的藥劑為氫氧化鈣、氧化鈣和氫氧化鎂中的一種或幾種，以污泥中固體的質(zhì)量為I計(jì)，藥劑的加入量為0.01~1; (2 )對(duì)步驟(1)得到的污泥進(jìn)行脫水。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)前，先將污泥進(jìn)行濃縮，得到濕污泥，然后再對(duì)濕污泥進(jìn)行處理，所述的濕污泥的含固率為1%~20%。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的濕污泥的含固率為2%~10%。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，以污泥中固體的質(zhì)量為I計(jì)，藥劑的加入量為0.05~0.5。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，反應(yīng)溫度為150°C~250°C，反應(yīng)時(shí)間為IOmin~120min。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將步驟(1)得到的污泥與待處理的污泥進(jìn)行換熱，使步驟(1)得到的污泥的溫度降低至60°C以下，然后再對(duì)其進(jìn)行脫水。
7.—種城市污泥的水熱處理方法,包括: (I)將污泥與電石廢渣混合，在100°C~300°C之間反應(yīng)Imin~5h，所述的電石廢渣含水率為O~80%，電石廢渣中的固體與污泥中的固體的質(zhì)量比為0.01:1~1:1 ; (2 )對(duì)步驟(1)得到的污泥進(jìn)行脫水。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(1)前，先將污泥進(jìn)行濃縮，得到濕污泥，然后對(duì)濕污泥進(jìn)行處理，所述的濕污泥的含固率為1%~40%。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的濕污泥的含固率為1%~25%。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的濕污泥的含固率為2%~10%。
11.按照權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，污泥與電石廢渣混合后，使混合物的含固率在2%~20%之間。
12.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，電石廢渣中的固體與污泥中的固體的質(zhì)量比為0.05:1~0.5:1。
13.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，反應(yīng)溫度為120°C~250°C，反應(yīng)時(shí)間為IOmin~120min。
14.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將步驟(1)得到的污泥與待處理的污泥換熱，使步驟(1)得到的污泥的溫度降低至60°C以下，然后再對(duì)其進(jìn)行脫水。
15.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的電石廢渣含水率為40%~80%；電石廢渣中，Mg2+含量為50~500 μ g/g，F(xiàn)e3+含量為50~500 μ g/g。
【文檔編號(hào)】C02F11/14GK103588365SQ201210289313
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】張超, 崔龍鵬, 桑軍強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院