一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法，所述方法包括：原生污泥首先經(jīng)機(jī)械脫水后的污泥加入質(zhì)量為脫水后的污泥質(zhì)量1%～3%的復(fù)合添加劑，污泥和復(fù)合添加劑混合均勻后轉(zhuǎn)移進(jìn)入水熱反應(yīng)釜，控制在150℃～180℃、400kPa～1000kPa條件下反應(yīng)30min～60min；反應(yīng)結(jié)束后冷卻，用板框壓濾機(jī)壓濾脫水；壓濾后的污泥用生石灰調(diào)節(jié)pH值為5.5～10外運(yùn)土地利用，或者添加生石灰調(diào)節(jié)Ca/S摩爾比為1.0～1.2后焚燒處置。通過(guò)本發(fā)明方法處理后的城市生活污水污泥提高了含固率、降低了重金屬濃度，減少了有機(jī)有害物，能夠提高污泥土地利用的適用性和降低焚燒處置污染物排放。
【專利說(shuō)明】一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法(-)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體沉淀物，約占處理水量的0.3%~0.5% (以含水量為95%計(jì))。我國(guó)年城市污水處理產(chǎn)生的濕污泥(85%含水率)可達(dá)3000多萬(wàn)噸。污泥中含有大量的有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)污染物(多環(huán)芳烴和二噁英等)、大量的病源微生物等，很容易形成“二次污染”，是一種量大面廣且對(duì)人體和環(huán)境都具有很大危害作用的固體廢棄物。城市污水處理過(guò)程中污泥產(chǎn)量不斷增加，如何安全、經(jīng)濟(jì)處置和利用污泥已經(jīng)成為迫在眉睫的問(wèn)題。污泥土地利用是污泥快速處理和資源化利用方法，是一種低成本的可持續(xù)處置技術(shù)；焚燒處置能夠?qū)崿F(xiàn)快速無(wú)害化、減量化及能源化。但污泥的高含水、富含重金屬且均難以脫除的特性成為污泥資源化利用和無(wú)害化處置的瓶頸，需要尋求和探索一種低成本、環(huán)境友好的污泥預(yù)處理方法。
[0003]水分在污泥中有4種存在形式:自由水、間隙水、表面結(jié)合水和內(nèi)部水。自由水能夠通過(guò)機(jī)械壓濾法脫除，但表面結(jié)合水和內(nèi)部水不能通過(guò)機(jī)械壓濾脫水除去，需進(jìn)行預(yù)處理，改善污泥的脫水性能，提高機(jī)械脫水效果。污泥水熱濕解法是簡(jiǎn)單、高效和低能耗的預(yù)處理技術(shù)。水熱濕解后污泥絮體解散，微生物細(xì)胞體破碎，膠體結(jié)構(gòu)破壞，細(xì)胞內(nèi)水分被釋放出來(lái)，提高了污泥的沉降性和脫水性能。相對(duì)常規(guī)熱干化，利用水熱濕解法處理污泥避免了水汽化吸收潛熱，大大降低了能耗。但直接使用活性污泥進(jìn)行水熱濕解法處理，仍存在泥量大，污泥含水率高，存在能耗仍較大的不足。
[0004]通過(guò)向污泥中投加化學(xué)藥劑，提高污泥的氧化還原電位(Eh)或降低污泥pH值，從而使污泥中重金屬由不可溶態(tài)的化合物向可溶的離子態(tài)或絡(luò)合離子態(tài)轉(zhuǎn)化，可有效去除污泥中重金屬，即化學(xué)淋洗法?；瘜W(xué)淋洗法具有脫除效果好，處理時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。使用的藥劑主要有硫酸和硝酸等各種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、氮基三乙酸(NTA)和碳酸氫銨等絡(luò)合劑和雙氧水等強(qiáng)氧化劑。各種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的使用會(huì)造成廢水中酸堿性過(guò)高，最終污水難以處置，需開(kāi)發(fā)和使用新型環(huán)境友好型藥劑。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法。其核心是水熱法耦合化學(xué)淋洗法實(shí)現(xiàn)改善污泥脫水性能、高效脫除重金屬、降解有機(jī)有毒物和滅菌效果。經(jīng)過(guò)該處理后的污泥，降低水分、減少重金屬含量和浸出性，提高污泥土地利用的適用性和安全性，也降低污泥焚燒污染物排放。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法，所述方法包括:原生污泥首先經(jīng)機(jī)械脫水至含水率為80%~85%，脫水后的污泥加入質(zhì)量為脫水后的污泥質(zhì)量1%~3%的復(fù)合添加劑，所述復(fù)合添加劑為HEDTA (羥乙基乙二胺三乙酸)、草酸和NH4NO3質(zhì)量比15~20:2:1的混合物；污泥和復(fù)合添加劑混合均勻后轉(zhuǎn)移進(jìn)入水熱反應(yīng)釜，控制在150°C~180°C、400kPa~1000kPa條件下反應(yīng)30min~60min ;反應(yīng)結(jié)束后冷卻，用板框壓濾機(jī)于1.5~3.0MPa下壓濾脫水至含水率為30~40% ;壓濾后的污泥用生石灰調(diào)節(jié)pH值為5.5~10.0外運(yùn)土地利用，或者添加生石灰調(diào)節(jié)Ca/S摩爾比為1.0~1.2后焚燒處置。
[0008]水熱濕解法利用水熱條件下分子運(yùn)動(dòng)加速，離子積常數(shù)變大，擴(kuò)散系數(shù)變大等特性，可加強(qiáng)脫除效果。水熱法也被應(yīng)用于降解飛灰等固廢中的多種有機(jī)污染物，包括多環(huán)芳烴(PAHs)和二噁英(P⑶D/Fs)等，在飛灰處置領(lǐng)域得到了研究和驗(yàn)證。水熱濕解技術(shù)應(yīng)用在餐廚垃圾上能夠優(yōu)化脫水性能和實(shí)現(xiàn)滅菌效果，細(xì)菌在高溫高壓環(huán)境下，維持一定時(shí)間后能夠被消滅失去活性。
[0009]優(yōu)選的，所用水熱反應(yīng)釜為具攪拌功能的水熱反應(yīng)釜，所述水熱反應(yīng)在溫度150°C~160°C、壓強(qiáng)400kPa~600kPa、攪拌速率100~200r/min條件下進(jìn)行。
[0010]具體的，所述原生污泥來(lái)自城市污水處理廠。
[0011]按照本發(fā)明梯級(jí)脫水的技術(shù)路線，城市污水處理廠原生污泥首先進(jìn)行一次機(jī)械脫水，污泥含固率可達(dá)到15%~20% ;機(jī)械脫水后的污泥在水熱條件下(150°C~180°C)下維持30~60min后，脫水性能得到顯著改善，再進(jìn)行板框壓濾脫水，泥餅含固率可達(dá)到70%，含水率滿足土地利用及污泥自持燃燒的要求；為脫除污泥中重金屬，污泥中加入復(fù)合添加劑，在水熱條件下強(qiáng)化不可溶態(tài)的重金屬成為可溶態(tài)或絡(luò)合態(tài)進(jìn)入液相，在二次機(jī)械脫水后去除，降低土地利用過(guò)程中重金屬及焚燒處置過(guò)程釋放污染；在酸性水熱環(huán)境下，污泥中的細(xì)菌和有機(jī)有害物得到部分降解。
[0012]通過(guò)本發(fā)明方法處理后的城市生活污水污泥提高了含固率、降低了重金屬濃度，減少了有機(jī)有害物，能夠提高污泥土地利用的適用性和降低焚燒處置污染物排放。其有益效果主要體現(xiàn)在:`[0013]1.由于污泥使用水熱濕解技術(shù)進(jìn)行干化預(yù)處理，處理過(guò)程污泥中水分沒(méi)有吸收蒸汽潛熱，并且水熱濕解罐的進(jìn)料污泥經(jīng)過(guò)了一次機(jī)械脫水，所以該工藝節(jié)能效果顯著，相對(duì)傳統(tǒng)干化技術(shù)可節(jié)能60%~70% ；
[0014]2.經(jīng)過(guò)協(xié)同方法處理的污泥含固率可達(dá)到70%，低位熱值超過(guò)10000kJ/kg，滿足污泥土地利用及自持燃燒對(duì)含水率的要求；
[0015]3.利用復(fù)合添加劑將重金屬?gòu)墓滔噢D(zhuǎn)移進(jìn)入液相，通過(guò)壓濾脫水降低污泥中重金屬的含量，有效減輕了污泥土地利用過(guò)程及焚燒處置中的重金屬釋放污染；
[0016]4.水熱濕解過(guò)程，污泥中的二噁英和多環(huán)芳烴也發(fā)生了部分氧化分解及進(jìn)入水相中，降低了有機(jī)有害物在脫水污泥中的含量；
[0017]5.該方法過(guò)程中，未使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿以及有害的添加劑，是一種環(huán)境友好的技術(shù)。
(四)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
(五)【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:[0020]實(shí)施例1:
[0021]含水率為98.7%的原生污泥在杭州七格污水處理廠經(jīng)過(guò)帶式壓濾機(jī)機(jī)械脫水后得到含水率82%的一次脫水污泥，采集IOkg —次脫水污泥帶回實(shí)驗(yàn)室冷藏備用；取一次脫水污泥100.0g,加入2.0g復(fù)合添加劑(HEDTA、草酸和NH4NO3質(zhì)量比17:2:1的混合物)充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍⑽勰噢D(zhuǎn)移進(jìn)入水熱反應(yīng)釜；開(kāi)啟攪拌電機(jī)，轉(zhuǎn)速為100r/min，再開(kāi)啟電加熱(實(shí)際工程可直接通飽和蒸汽)使水熱反應(yīng)釜溫度升高到160°C，壓力在450kPa，維持60min,時(shí)間滿足后停止電加熱并冷卻反應(yīng)釜；等反應(yīng)釜冷卻后停止攪拌電機(jī)并取出污泥，利用實(shí)驗(yàn)用板框壓濾機(jī)壓濾污泥(3MPa)，得到27.9g含水率為36%的二次脫水污泥；向二次脫水污泥中加入1.5g生石灰，污泥含水率降到33.1%，Ca/S摩爾比為1.11。同時(shí)也做了不加復(fù)合添加劑及反應(yīng)釜不加熱工況時(shí)重金屬濃度對(duì)比實(shí)驗(yàn)，兩組實(shí)驗(yàn)污泥中重金屬含量及脫除效果如表1。
[0022]表1:干污泥中重金屬含量及脫除率
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種污水污泥節(jié)能脫水和重金屬高效脫除協(xié)同處理方法，所述方法包括:原生污泥首先經(jīng)機(jī)械脫水至含水率為80%~85%,脫水后的污泥加入質(zhì)量為脫水后的污泥質(zhì)量1%~3%的復(fù)合添加劑，所述復(fù)合添加劑為HEDTA、草酸和NH4NO3質(zhì)量比15~20:2:1的混合物；污泥和復(fù)合添加劑混合均勻后轉(zhuǎn)移進(jìn)入水熱反應(yīng)釜，控制在150°C~18(TC、400kPa~1000kPa條件下反應(yīng)30min~60min ;反應(yīng)結(jié)束后冷卻，用板框壓濾機(jī)于1.5~3.0MPa下壓濾脫水至含水率為30~40% ;壓濾后的污泥用生石灰調(diào)節(jié)pH值為5.5~10.0外運(yùn)土地利用，或者添加生石灰調(diào)節(jié)Ca/S摩爾比為1.0~1.2后焚燒處置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用水熱反應(yīng)釜為具攪拌功能的水熱反應(yīng)釜，反應(yīng)在溫度150°C~160°C、壓強(qiáng)400kPa~600kPa、攪拌速率100~200r/min條件下進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于所述原生污泥來(lái)自城市污水處理廠。
【文檔編號(hào)】C02F11/14GK103771679SQ201410006123
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】嚴(yán)密, 徐璋, 任建莉, 胡艷軍, 平傳娟, 鐘英杰 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)