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。