本發(fā)明屬于污泥處理的技術(shù)領(lǐng)域,具體是一種新型污泥預(yù)處理方法。
背景技術(shù):
我國人口數(shù)量龐大,隨著進(jìn)一步城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的發(fā)展,城市居民生活以及工業(yè)生產(chǎn)用水量更加巨大,污水的排放也日益增加,污水處理量也隨之上升。作為污水處理必然產(chǎn)生的“衍生品”--污泥產(chǎn)量也隨之年年攀升,據(jù)了解,2015年我國僅市政污泥產(chǎn)量就達(dá)3500萬噸,這還不包括江河湖等水域中的污泥。而當(dāng)前污泥的處理處置在包括技術(shù)儲備、運(yùn)營成本、政府資助等方面的綜合能力嚴(yán)重不足與巨大的污泥處理處置需求存在尖銳的供需矛盾,這一矛盾正帶動污泥處理處置行業(yè)快速發(fā)展。
據(jù)分析,污泥是一種惡臭、易腐爛、含有大量的致病細(xì)菌、病毒、寄生蟲以及各種對人體極其有害的重金屬、持久性有機(jī)物污染物質(zhì),同時也是富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀的營養(yǎng)物質(zhì),還是一種內(nèi)含大量能量的能源物質(zhì)。如不加處理直接進(jìn)入大自然會極其嚴(yán)重地破壞自然生態(tài)和環(huán)境,對人類的健康甚至生命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。如何進(jìn)行污泥處理處置并加以有效利用已經(jīng)成為人們極為關(guān)注的問題。
實(shí)踐證明,污泥處理處置的最終目的是實(shí)現(xiàn)污泥“減量化、穩(wěn)定化、無害化”和“資源化利用”,在此原則下才能選擇經(jīng)濟(jì)性較好的技術(shù)路線。其中污泥處理(sludge treatment) 通常是指對污泥進(jìn)行濃縮、調(diào)質(zhì)、脫水、穩(wěn)定、干化或焚燒等減量化、穩(wěn)定化、無害化的加工過程。
目前,主流的可行的污泥處理技術(shù)路線(涵蓋西方95%以上)主要有“深度脫水后填埋”、“干化后焚燒再灰渣填埋或建材利用”、“好氧發(fā)酵后土地利用”、“厭氧消化后土地利用”,雖各有優(yōu)點(diǎn),但都存在著效率低成本高的缺陷,給投資運(yùn)營帶來很大困擾。
由于填埋侵占大量土地、處理費(fèi)用日益提高、以及隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高和回收利用政策的實(shí)施,填埋法已不是可持續(xù)發(fā)展的途徑。污泥作為農(nóng)田肥是一種較好的出路,但污泥中的積累的重金屬和有機(jī)污染物將會使該應(yīng)用受到一定的限制。污泥焚燒處理具有其它處理方法所不具備的一些優(yōu)點(diǎn),如減容量大、有機(jī)物熱分解徹底等,但需消耗輔助加熱能源,并且燃燒會造成二次污染。
目前主要的污泥無害化、穩(wěn)定化處理方法主要有三種:熱水解法、熱水解與厭氧消化組合法、部分濕式氧化法。其中熱水解法是將污泥和水混合后置于60℃~250℃環(huán)境溫度下水解反應(yīng)數(shù)十秒到數(shù)小時,讓微生物細(xì)胞壁破裂,糖類、脂肪、蛋白質(zhì)和纖維素發(fā)生水解反應(yīng),從而達(dá)到提高污泥脫水的目的,但是僅僅熱水解,會讓水中溶解的揮發(fā)性以及熱水解產(chǎn)生的有機(jī)氣體溢出,導(dǎo)致出泥不穩(wěn)定易變質(zhì);熱水解與厭氧結(jié)合法解決了熱水解出泥不穩(wěn)定的問題,還能產(chǎn)生甲烷等能源氣體,但是由于國內(nèi)的污泥有機(jī)物含量較國外低很多,產(chǎn)氣量以及系統(tǒng)運(yùn)行效果方面較差,且規(guī)模龐大投資巨大,只適用大型污水廠的污泥處理,適用性受到限制;部分濕式氧化法,在10~30min的時間里,環(huán)境溫度160℃~220℃條件下使部分有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生氧化反應(yīng),氧化過程產(chǎn)生的有機(jī)酸能夠溶解、脫除重金屬,并通過添加助劑實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用,但是部分濕式氧化法存在分離液濁度大、管道和設(shè)備堵塞嚴(yán)重、重金屬脫除效率低等缺陷。
目前有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的且比較成功的當(dāng)屬污泥熱水解技術(shù),污泥熱水解即對污泥進(jìn)行加溫以使污泥中的部分細(xì)胞物質(zhì)水解、從大分子轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì),從而便于后序污泥的消化處理。
但是現(xiàn)有的污泥熱水解技術(shù)效果仍然不理想。主要是這些污泥熱水解工藝的溫度較低、時間短,污泥中的某些有機(jī)成分如脂肪、糖類、纖維以及絮凝劑聚丙烯酰胺等很多類有機(jī)物根本達(dá)不到水解的條件,無法完全水解;為此人們在水解后增加了高溫氧化處理,然后進(jìn)行固液分離處理得到有機(jī)肥的基料;氧化處理中較高的溫度和壓力使得能耗水平和設(shè)備要求成倍提高,對壓力反應(yīng)容器的設(shè)計、制作要求更高,運(yùn)行成本上升,管理難度加大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足,本發(fā)明提供了一種污泥預(yù)處理方法,將“轟爆處理”技術(shù)引入到污泥預(yù)處理當(dāng)中,徹底解決了現(xiàn)有污泥處理技術(shù)各種疑難問題,為后續(xù)進(jìn)一步資源化利用創(chuàng)造了很好的條件。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
一種新型污泥預(yù)處理方法,包括以下步驟:
(1)固液分離:將待處理的污泥進(jìn)行固液分離,脫水;
(2)轟爆處理:將步驟(1)所得物料置入密閉壓力容器中,通入高壓蒸汽,保持1.0~2.5MPa氣壓4~15min,在60-75ms內(nèi)釋放物料和蒸汽并泄壓至常壓,然后將物料轉(zhuǎn)出容器;
(3)二次固液分離:將步驟(2)所得物料再次進(jìn)行固液分離,使污泥中溶解的重金屬隨廢液被分離帶走。
本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于創(chuàng)造性的采用“轟爆處理”技術(shù)來處理污泥,并且取得了意想不到的良好技術(shù)效果。
所謂“轟爆處理”處理技術(shù),在技術(shù)本質(zhì)上分兩個階段:
在第一階段,通入密閉容器高壓蒸汽,保持1.0~2.5MPa的高壓4~15min,對應(yīng)的高溫約在70℃~230℃,使其中的污泥首先被高溫蒸汽汽相蒸煮,物料細(xì)胞內(nèi)的水分溫度升高,并發(fā)生等多種熱化學(xué)反應(yīng),讓污泥中的細(xì)菌、病毒、寄生蟲等生物體細(xì)胞壁破裂,糖類、脂肪、蛋白質(zhì)和纖維素和其他有機(jī)污染物發(fā)生熱水解反應(yīng),使生物體中的木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)軟化和部分降解,能夠放大下一階段爆破過程的效果。
第二階段,通過在近似爆破的接近于零的極短時間內(nèi)使污泥從高壓恢復(fù)至大氣壓,使得滲進(jìn)生物組織內(nèi)部的高溫高壓蒸汽分子瞬時釋放完畢,產(chǎn)生的爆破沖擊波作用于生物質(zhì)微孔組織結(jié)構(gòu),蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并作用于生物質(zhì)組織細(xì)胞層間,從而實(shí)現(xiàn)用較少的能量將原料按目的分解。
在這一過程中,污泥中極其有害的重金屬也被水解產(chǎn)生的有機(jī)酸溶解,然后通過固液分離的方法脫除,從而實(shí)現(xiàn)污泥中重金屬的無害化治理。
污泥預(yù)處理所得廢液可進(jìn)一步無害化處理,如閃蒸等固化處理。
預(yù)處理后的污泥可進(jìn)一步資源化利用,如經(jīng)過進(jìn)一步好氧發(fā)酵或厭氧發(fā)酵可以得到有機(jī)肥的基料、土壤改良基質(zhì)和能源氣體等有益資源,從而實(shí)現(xiàn)污泥處理的無害化、資源化、減量化以及安全無二次污染。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)有:
優(yōu)選方案之一,所述步驟(1)的固液分離采用螺旋擠壓分離或者離心分離。
優(yōu)選方案之二,所述步驟(2)的高壓蒸汽為飽和水蒸氣或者過飽和水蒸氣。
優(yōu)選方案之三,所述步驟(3)的固液分離采用螺旋擠壓分離或者離心分離。
實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:
本發(fā)明提供的一種新型污泥預(yù)處理方法,具有生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)出物狀態(tài)穩(wěn)定、安全無二次污染的優(yōu)點(diǎn),成功地實(shí)現(xiàn)了污泥處理的減量化、無害化、資源化,同時具有投資少、效率高、能耗低、易于普及推廣的優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
附圖說明
無附圖。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例1:取污水處理廠產(chǎn)生的污泥2噸,按以下步驟實(shí)施:
(1)固液分離:將待處理的污泥加入螺旋擠壓式分離機(jī)中,進(jìn)行固液分離,脫水;
(2)轟爆處理:將步驟(1)所得物料置入密閉壓力容器中,通入高壓飽和水蒸氣,保持2.5MPa蒸汽壓4min,以60ms的時間釋放物料和蒸汽并泄壓至常壓,然后將物料轉(zhuǎn)出容器;
(3)二次固液分離:將步驟(2)所得物料加入離心分離機(jī)中進(jìn)行固液分離,污泥中溶解的重金屬隨液體被分離帶走。
后續(xù)將通過熱水解處理后的污泥進(jìn)一步加入好氧發(fā)酵菌液,在一定條件下進(jìn)行好氧發(fā)酵,發(fā)酵完成后固液分離,完成污泥處理,得到改性土得;所得含有重金屬的廢液可進(jìn)一步無害化處理,如閃蒸等固化處理。
實(shí)施例2:取河道產(chǎn)生的污泥3噸,按以下步驟實(shí)施:
(1)固液分離:將待處理的污泥加入離心分離機(jī)中,進(jìn)行固液分離,脫水;
(2)轟爆處理:將步驟(1)所得物料置入密閉壓力容器中,通入高壓過飽和水蒸氣,保持1.0MPa蒸汽壓15min,以75ms的時間釋放物料和蒸汽并泄壓至常壓,然后將物料轉(zhuǎn)出容器;
(3)二次固液分離:將步驟(2)所得物料加入螺旋擠壓式分離機(jī)中進(jìn)行固液分離,污泥中溶解的重金屬隨液體被分離帶走。
后續(xù)將通過熱水解處理后的污泥進(jìn)一步加入?yún)捬跸?,在一定條件下進(jìn)行消化反應(yīng),消化完成后固液分離,完成污泥處理,得到有機(jī)肥的基料。
實(shí)施例3:取污水處理廠產(chǎn)生的污泥4噸,按以下步驟實(shí)施:
(1)固液分離:將待處理的污泥加入離心分離機(jī)中,進(jìn)行固液分離,脫水;
(2)高溫加壓熱解:將步驟(1)所得物料放入密閉壓力容器中,通入飽和水蒸氣,保持2.0MPa蒸汽壓10min,以70ms的時間釋放水蒸氣并恢復(fù)至常壓,轉(zhuǎn)出物料;
(3)二次固液分離:將步驟(2)所得物料加入螺旋擠壓式分離機(jī)中進(jìn)行固液分離,污泥中溶解的重金屬隨液體被分離帶走。
后續(xù)將通過熱水解處理后的污泥,調(diào)節(jié)pH值至5.0~8.0,加入好氧發(fā)酵菌液后攪拌均勻,未分解的有機(jī)質(zhì)被好養(yǎng)發(fā)酵菌等生物菌種氧化,靜置發(fā)酵至有清水滲出,再次固液分離,得到有機(jī)肥的基料,即完成污泥處理。
可以理解的是,以上實(shí)施例僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式,然而本發(fā)明并不局限于此,可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下,可以做出各種變型和改進(jìn),增加的這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。