專利名稱：一種污泥脫水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥處理方法，尤其是涉及一種污泥脫水方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的城市污水處理廠的污泥含水率高，顆粒細(xì)小且不均勻、比阻大，雖普遍 配置了污泥脫水設(shè)施，但機械脫水機直接進(jìn)行污泥脫水，其脫水性能較差，給其處理和 處置帶來很多問題。且對于污泥脫水關(guān)鍵技術(shù)與研究起步較晚，多數(shù)研究成果停留在實 驗室水平上，與產(chǎn)業(yè)化結(jié)合的能力相對欠缺。呂斌等([l]呂斌，王弘宇，楊小俊.污泥脫 水性能調(diào)理技術(shù)研究進(jìn)展[J].山西建筑，2009， 35(9): 180-182)采用微波技術(shù)進(jìn)行脫水污 泥的前處理，明顯降低污泥含水率，但從經(jīng)濟角度上來講不適合進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣，缺乏 以污泥濃縮、調(diào)理、機械脫水為一體的污泥處理設(shè)施與技術(shù)及與其銜接的各類形式的污 泥資源化利用。徐文義等([2]徐文義，李星，南軍.高分子絮凝劑特性對污泥調(diào)理和脫 水效果的影響及在線絮凝檢測技術(shù)應(yīng)用研究[J].工業(yè)水處理，2009， 21(10): 26-29)報道 了高分子絮凝劑特性對污泥調(diào)理和脫水效果的影響及在線絮凝檢測技術(shù)應(yīng)用研，酈光梅 等([3]酈光梅等.無機調(diào)理劑對污泥建材化的影響研究[J].中國給水排水，2006， 22(13): 82-85)報道了無機調(diào)理劑對污泥建材化的影響研究，他們合理應(yīng)用無機低分子調(diào)理劑可 以達(dá)到污泥處理工藝的要求，可以有效地降低污泥泥餅的含水率及其比阻，提高污泥的 脫水效率，更有利于污泥的后續(xù)處理與建材化利用。但只探討了調(diào)理劑的使用對剩余污 泥脫水性能的影響。趙宏等([4]趙宏，張礪彥.廂式板框壓濾機在污泥脫水中的應(yīng)用[J]. 中國給水排水，2007， 33(7): 96-99)報道了廂式板框壓濾機在污泥脫水中的應(yīng)用，但只 對板框壓濾機應(yīng)用于污泥脫水工程中的設(shè)計計算、選型及使用注意事項進(jìn)行分析探討， 導(dǎo)致研究缺乏系統(tǒng)性，與實際工業(yè)化應(yīng)用的要求尚有一定距離。 現(xiàn)有的污泥脫水方法有自然干化、機械脫水和污泥干化等。自然干化場構(gòu)造簡 單，占地面積大，敞開式，不衛(wèi)生，容易形成二次污染。污泥干化，能耗大，投資高。 目前，國內(nèi)外廣泛采用機械脫水方法，污泥是難脫水的物質(zhì)，直接進(jìn)行機械脫水，脫水 困難，缺乏以污泥濃縮、調(diào)理、機械脫水為一體的污泥處理設(shè)施與技術(shù)及與其銜接的各 類形式的污泥資源化利用。目前所采用的脫水機械主要是離心機、板框壓濾機、帶式壓 濾機和真空過濾機等。離心脫水機噪音大、能耗高，制造及運行成本都相當(dāng)高，很不經(jīng) 濟。帶式壓濾機占地面積大、操作運行環(huán)境較差。真空過濾機附屬設(shè)備多、工序復(fù)雜和 運行費用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有采用機械脫水機直接進(jìn)行污泥脫水存在脫水性能差 等問題，提供一種能顯著降低污泥含水率，減少污泥的體積，解決污泥運輸與儲存的困 難，降低污泥處理費用，為污泥的后續(xù)處理做好前期準(zhǔn)備，為污泥的最終處置和利用奠 定基礎(chǔ)的污泥脫水方法。
本發(fā)明包括以下步驟 1) —個污泥一級液態(tài)重力濃縮的步驟； 2) —個調(diào)質(zhì)的步驟； 3) —個板框機械脫水的步驟。 所述污泥一級液態(tài)重力濃縮的步驟為 將污水處理廠二沉池抽升含水率一般為99.2% 99.6%的剩余污泥，送入連續(xù) 式的重力濃縮池，重力濃縮池的有效體積約為300m3，濃縮時間為16 20h，有效水深為 4.5m，污泥固體負(fù)荷宜為30 60kg/m2.(1，污泥依靠刮泥機刮集到重力濃縮池中心，然后 用排泥管排出，由污泥泵送至脫水機房的調(diào)節(jié)池(或稱儲泥池)，濃縮后污泥的含水率為 97% 98%，上清液被分離出來回流至污水處理系統(tǒng)。
所述調(diào)質(zhì)的步驟為 在調(diào)節(jié)池中加入三氯化鐵和生石灰進(jìn)行調(diào)質(zhì)，按質(zhì)量百分比，三氯化鐵的加入 量為污泥量的0.4% 0.6%，最好為0.4%，生石灰的加入量為污泥量的1.0% 1.2%， 最好為1.0%，調(diào)質(zhì)后的污泥的含水率一般為95 96%。
所述板框機械脫水的步驟為 用氣動隔膜泵將調(diào)節(jié)池中已調(diào)質(zhì)的污泥打進(jìn)隔膜板框壓濾機，進(jìn)泥最大壓力為 0.50MPa，進(jìn)泥時間為1.30 1.5h，每批次進(jìn)泥量為60 70m3 ;當(dāng)進(jìn)泥壓力為0.45 0.50MPa時，停止進(jìn)泥，停止進(jìn)泥后，板框壓濾機進(jìn)行壓濾，壓濾時間為10 20min，壓 濾時間最好為10min，板框壓濾機壓濾時，壓濾壓力為8 12kg，壓濾壓力最好為10kg， 壓濾的維持時間為8 15min，壓濾的維持時間最好為10min，出泥時板框壓濾機壓力為 5 8kg，最好為6kg，產(chǎn)泥量為5 6噸/批次，泥餅含水率為55% 60%。
所述板框壓濾機使用的濾板最好采用增強聚丙烯襯板和橡塑彈性體膜片整體熔 焊結(jié)構(gòu)，板框壓濾機使用的濾布最好為滌綸濾布，具有優(yōu)良的耐化學(xué)性、抗疲勞性能， 可承受高溫、高壓。 板框脫水后的濾液可回收至污泥處理廠。 板框脫水后的污泥自然干化后可將污泥用于制磚或用于施肥。
由于污泥調(diào)質(zhì)效果直接影響脫水效果，若加藥量不足，則調(diào)質(zhì)效果不佳，污泥 中的毛細(xì)水不能轉(zhuǎn)化成游離水，無法擠壓；反之，若加藥量太大，則不僅增加處理成 本，更重要的是由于污泥粘性增大，極易造成濾帶被堵塞。本發(fā)明由于采用FeC^和生石 灰進(jìn)行調(diào)質(zhì)，優(yōu)選了FeCl3和生石灰與污泥進(jìn)料的質(zhì)量比，因此可獲得較好的脫水效果。
采用三氯化鐵和生石灰的調(diào)質(zhì)機理是 先向污泥投加三氯化鐵，讓鐵鹽進(jìn)行一定程度的水解，然后再投加生石灰調(diào)整 pH值，加強聚合作用。三氯化鐵中的Fe"水解能力強，在酸性條件下，它可以生成兩種 單核組分[Fe(OH)r、 [Fe(OH)]+及兩種多核組分[Fe2(OH)2;T、 [Fe3(OH)4]4+。這些帶正電 的組分穿透污泥的大絮體中，把大絮體變成小絮體。隨著pH的提高，上述的水解產(chǎn)物就 會聚合而生成膠體羥基聚合物或氫氧化物沉淀，它們具有巨大的網(wǎng)狀表面結(jié)構(gòu)且?guī)д?荷，具有一定的靜電黏附能力。因而在沉淀物生成的過程中，污泥顆粒可同時被網(wǎng)捕， 迅速被巻掃到沉淀物中，形成有一定承載力的小絮體顆粒。CaO作為助凝劑，它除了調(diào)節(jié)pH外，還可以改變污泥顆粒的結(jié)構(gòu)，為污泥提高
4多孔網(wǎng)格狀的骨架，增強絮體的強度，降低可壓縮性，改善壓濾脫水性能。以上的各種 作用，歸根結(jié)底在于CaO的骨架作用。在壓濾機的高壓擠壓下，沒有經(jīng)過調(diào)質(zhì)的污泥就 會形成致密的過濾層，污泥中的水分不能滲出來，從而影響脫水效果。而經(jīng)過無機絮凝 劑調(diào)質(zhì)后的污泥，氧化鈣所形成的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)就會把污泥的可壓縮性顯著降低，不至 于形成致密的泥餅，而且可以形成透水性濾層，排摻泥餅中脫除出來的水分。
除了CaO的骨架作用外，石灰還具有釋放細(xì)胞水的作用，石灰會破壞對以蛋白 質(zhì)為基礎(chǔ)的細(xì)胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的細(xì)胞組織和油脂，石灰溶解放熱對酶 有改性作用，這些作用都會釋放污泥顆粒中的細(xì)胞水，通過壓濾可以進(jìn)一步降低脫水污 泥的含水率。 加入的三氯化鐵和生石灰不僅起到調(diào)理劑的作用，改進(jìn)污泥板框脫水的效果， 還有其它方面的作用，包括鈍化重金屬和對污泥的殺菌除臭。通過在脫水前投加石灰去 鈍化重金屬，氧化鈣在水中會生成氫氧化鈣，形成堿性環(huán)境，離子狀態(tài)的重金屬在堿性 環(huán)境中會生成氫氧化物沉淀，有利于固液分離，從而降低重金屬離子的活性。且石灰也 可以起到殺菌作用，石灰的作用是通過提高污泥的pH和水解放熱，破壞以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ) 的細(xì)胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的細(xì)胞組織和油脂，從而達(dá)到殺菌的目的。腐敗 有機物主要放出的是硫化氫其他。板框壓濾前投加的絮凝藥劑三氯化鐵是一種氧化劑， 三價鐵離子具有較強的氧化作用，它可以把還原性氣體硫化氫氧化，有效的控制臭氣。
經(jīng)試驗，經(jīng)過本發(fā)明的工藝處理后，污泥的含水率在60%以下，體積大幅度減 少，產(chǎn)出泥餅沒有臭味，硬度較好，便于后續(xù)利用。且浸泡水后不易溶解，溶液比較清 澈，取出自然晾干可恢復(fù)原狀。糞大腸菌群數(shù)為0，重金屬不外溢，不易造成二次污染。 脫水后污泥用于制磚，經(jīng)有關(guān)檢測部門檢測，燒結(jié)普通磚檢驗報告中的各項數(shù)據(jù)均達(dá)到 GB5101-2003MU10技術(shù)要求，完全適合制磚；在施肥方面，將脫水后污泥粉碎后用于施 草皮、紫蘇和桉樹等植物，植物生長良好。


圖1為脫水后泥餅的含水率圖。 污泥含水率(％)。
在圖1中，橫坐標(biāo)為時間(天)，縱坐標(biāo)脫水后
具體實施例方式
以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 l.調(diào)理經(jīng)過濃縮后的污泥(含水率96%左右)，依靠重力或污泥泵送至脫水 機房的儲泥池進(jìn)行污泥調(diào)理試驗，試驗流程主要分為全面試驗階段和正交試驗階段先 用燒杯實驗把幾種混凝劑，按同一種投加量做一遍，觀察絮體的情況，篩選出最佳的藥 劑，然后采用用重力過濾試驗驗證這幾種藥劑的效果，通過判斷濾液的濁度和濾液的體 積評價來評價藥劑的調(diào)理效果如何，理想的調(diào)理劑應(yīng)該使濾液澄清，濾液量多，濁度 小。因此在重力過濾試驗把濾液濁度和濾液的體積作為一個檢測指標(biāo)，并初步確定這幾 種藥劑各自的最佳投加量。有機絮凝劑與膠體發(fā)生作用，把絮體包裹起來，細(xì)胞水無法 釋放出來，發(fā)生污泥抱團現(xiàn)象。而無機絮凝劑會改變污泥顆粒的結(jié)構(gòu)，提高壓濾脫水性 能，有利于污泥的板框脫水。經(jīng)過反復(fù)試驗和比選后，決定采用無機絮凝劑進(jìn)行壓濾脫水前的調(diào)質(zhì)。常用的無機絮凝劑有鋁鹽和鐵鹽，本實驗選擇硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵。 首先對濃縮污泥進(jìn)行試驗，投加硫酸鋁的污泥絮體變得更大，更疏松，顯然不適合板框 過濾。投加氯化鋁的污泥絮體變小，但再投加石灰后絮體立即散開。投加了三氯化鐵的 污泥絮體變小而且密實，再投加石灰后絮體呈顆粒狀，沉降性能好。因此，本發(fā)明采用 三氯化鐵和生石灰來進(jìn)行壓濾前的調(diào)質(zhì)，盡量減少生石灰的投加量和控制pH值，選定調(diào) 質(zhì)藥劑量為三氯化鐵為0.4%， CaO為1.0% (與濕污泥的質(zhì)量比)。 2.隔膜板框機械脫水調(diào)理后的污泥用隔膜泵和螺桿泵接合打進(jìn)隔膜板框壓濾 脫水機，打到6 8公斤壓力后將水打入隔膜中進(jìn)行擠壓達(dá)到10 12公斤，進(jìn)行脫水， 脫水后污泥用皮帶運輸機運到污泥堆放場，泥餅的含水率在60%左右，再放置數(shù)天，含 水率還會進(jìn)一步降低，這主要由于污泥自由水在重力作用下發(fā)生滲透和自然蒸發(fā)作用， 使得含水率不斷下降，脫水后泥餅的含水率參見圖1。 以廈門市賞笞污水處理廠污泥脫水生產(chǎn)為例，隔膜板框脫水的工藝參數(shù)如下 壓濾機的型號X16MZG400/1500-UK ; 每批次的進(jìn)泥量70 80m3; 生產(chǎn)批次8批； 進(jìn)泥時間:1.5h ; 壓濾時間:10 20min ; 產(chǎn)泥量6 7m3 ; 泥餅含水率55 % 60 % 。 3.脫水污泥資源化途徑 (1)脫水污泥摻磚技術(shù) 壓濾脫水后的污泥按照制磚的生產(chǎn)工藝，進(jìn)行摻混試驗，結(jié)果表明脫水后污 泥用于制磚，摻燒深度脫水后約25%的污泥量(含水率約為50%)，經(jīng)檢測各項數(shù)據(jù)均達(dá) 到GB5101-2003MU10技術(shù)要求，完全適合制磚，且性能優(yōu)于普通磚。 [O(HO] (2)脫水后污餅施肥情況 用隔膜板框壓濾機脫水污泥，放置數(shù)天自然干化后，含水率可降至50%以下，
將污泥直接用于種植草皮、紫蘇和桉樹等植物，通過觀察生長情況來比較肥效。 種植作物紫蘇，因其特有的活性物質(zhì)及營養(yǎng)成分，成為一種倍受世界關(guān)注的
多用途植物，經(jīng)濟價值很高。主要用于藥用、油用、香料、食用等方面。 種植面積40cmX50cm ; 污泥施用量3 4kg ; 實驗時間5天，每天澆水兩次每次1.8L。 由于污泥中有豐富的營養(yǎng)成分，施用污泥后可提高土壤的N、 P和有機質(zhì)含量， 土壤肥力增加，加速了植物生長，縮短了植物的生長循環(huán)，增加了作物產(chǎn)量。實驗研究 表明施用污泥后紫蘇生長狀況良好，葉片生長迅速，葉片數(shù)增多，地徑變粗，株高明 顯增加。
權(quán)利要求
一種污泥脫水方法，其特征在于包括以下步驟1)一個污泥一級液態(tài)重力濃縮的步驟；2)一個調(diào)質(zhì)的步驟；3)一個板框機械脫水的步驟。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種污泥脫水方法，其特征在于所述污泥一級液態(tài)重力濃縮的 步驟為將污水處理廠二沉池抽升含水率一般為99.2 % 99.6%的剩余污泥，送入連續(xù)式 的重力濃縮池，重力濃縮池的有效體積約為300m3，濃縮時間為16 20h，有效水深 為4.5m，污泥固體負(fù)荷宜為30 60kg/m2.d，污泥依靠刮泥機刮集到重力濃縮池中心， 然后用排泥管排出，由污泥泵送至脫水機房的調(diào)節(jié)池或儲泥池，濃縮后污泥的含水率為 97% 98%，上清液被分離出來回流至污水處理系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種污泥脫水方法，其特征在于所述調(diào)質(zhì)的步驟為 在調(diào)節(jié)池中加入三氯化鐵和生石灰進(jìn)行調(diào)質(zhì)，按質(zhì)量百分比，三氯化鐵的加入量為污泥量的0.4% 0.6%，生石灰的加入量為污泥量的1.0% 1.2%，調(diào)質(zhì)后的污泥的含水 率一般為95 96%。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種污泥脫水方法，其特征在于按質(zhì)量百分比，三氯化鐵的加 入量為污泥量的0.4%，生石灰的加入量為污泥量的1.0%。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種污泥脫水方法，其特征在于所述板框機械脫水的步驟為用氣動隔膜泵將調(diào)節(jié)池中已調(diào)質(zhì)的污泥打進(jìn)隔膜板框壓濾機，進(jìn)泥最大壓力為 0.50MPa，進(jìn)泥時間為1.30 1.5h，每批次進(jìn)泥量為60 70m3 ;當(dāng)進(jìn)泥壓力為0.45 0.50MPa時，停止進(jìn)泥，停止進(jìn)泥后，板框壓濾機進(jìn)行壓濾，壓濾時間為10 20min，板 框壓濾機壓濾時，壓濾壓力為8 12kg，壓濾的維持時間為8 15min，出泥時板框壓濾 機壓力為5 8kg，產(chǎn)泥量為5 6噸/批次，泥餅含水率為55% 60%。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種污泥脫水方法，其特征在于所述壓濾時間為10min，壓濾 壓力為10kg，壓濾的維持時間為10min，出泥時板框壓濾機壓力為6kg。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種污泥脫水方法，其特征在于所述板框壓濾機使用的濾板 采用增強聚丙烯襯板和橡塑彈性體膜片整體熔焊結(jié)構(gòu)，板框壓濾機使用的濾布為滌綸濾 布。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種污泥脫水方法，其特征在于板框脫水后的濾液回收至污泥 處理廠。
9. 如權(quán)利要求1所述方法獲得的污泥自然干化后用于制磚。
10. 如權(quán)利要求1所述方法獲得的污泥自然干化后用于施肥。
全文摘要
一種污泥脫水方法，涉及一種污泥處理方法。提供一種能顯著降低污泥含水率，減少污泥的體積，解決污泥運輸與儲存的困難，降低污泥處理費用，為污泥的后續(xù)處理做好前期準(zhǔn)備，為污泥的最終處置和利用奠定基礎(chǔ)的污泥脫水方法。一個污泥一級液態(tài)重力濃縮的步驟；一個調(diào)質(zhì)的步驟；一個板框機械脫水的步驟。
文檔編號C02F11/14GK101691272SQ20091011261
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者盧光輝, 吳偉, 張榮海, 戴蘭華, 林清秀, 王魯閩, 謝小明, 謝小青, 陳重安, 黃珍藝 申請人:廈門水務(wù)集團有限公司