申请日2019.03.26
公开(公告)日2019.06.25
IPC分类号C02F11/10; C02F11/121; C10L5/46
摘要
本发明公开了一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水的方法，利用芬顿铁泥在氨水体系中进行水热液化获得胺化的芬顿碳作为骨架材料，其中芬顿铁泥水热液化反应温度为280～340℃，反应时间为30～90min，芬顿铁泥和28%氨水的质量比为1:0.5～1.5，真空抽滤并进行烘干研磨后得到胺化芬顿碳。将含水率为80%～85%的污泥和胺化芬顿碳骨架材料混合并搅拌均匀，干基污泥和骨架材料的质量比为0.3～1.2;将混合物加入水热反应釜中反应，反应温度为160℃～200℃，反应时间为30～90min，污泥混合物和水的质量比为1:0.5～1.5，反应后进行真空抽滤脱水，利用该方法处理后污泥的脱水率在50%以上。本发明方法工艺简单，操作方便，有助于提高污泥脱水且有助于芬顿铁泥资源化应用，有利于工业化生产。
权利要求书
1.一种热水解技术耦合骨架材料进行污泥深度脱水方案，其特征在于：通过热水解技术并耦合骨架材料对污泥进行深度脱水，步骤如下：
(1)将含水率为80%～85%的待处理污泥和作为骨架材料的胺化芬顿碳混合并搅拌均匀后获得污泥混合物，干基污泥和骨架材料的质量比为1:(0.3～1.2);
(2)将步骤(1)获得的污泥混合物加入水热反应釜中，保证有效容积在80%以下，水热液化反应温度为160～200℃、反应时间为30～90min;
(3)将步骤(2)获得的反应产物进行脱水处理，获得滤液和脱水污泥滤饼。
2.根据权利要求1所述的一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水方案，其特征在于，所述骨架材料为芬顿铁泥水热液化获得的胺化芬顿碳。
3.根据权利要求2所述的一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水方案，其特征在于，所述芬顿铁泥为污水处理过程中芬顿氧化工艺后所得的含三价铁的泥。
4.根据权利要求1所述的一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水方案，其特征在于，所述芬顿铁泥水热液化制备胺化芬顿碳的制备步骤如下：
(1.1)将芬顿铁泥与氨水混合并搅拌均匀，芬顿铁泥和氨水的质量比为1:(0.5～1.5);
(1.2)将步骤(1)获得的混合物加入水热反应釜中，保证有效容积在80%以下，然后进行水热液化反应，反应温度为280～340℃、反应时间为30～90min;
(1.3)将步骤(2)获得的反应产物进行脱水处理，获得滤液和固体产物，固体产物利用蒸馏水冲洗，然后在100℃下干燥24h，磨成粉末。
5.根据权利要求4所述的一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水方案，其特征在于：所述步骤(1.1)中氨水质量浓度28%。
6.根据权利要求1所述的一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水方案，其特征在于，所述步骤(2)中污泥混合物和水的质量比为1:(0.5～1.5)。
7.根据权利要求4所述的一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水方案，其特征在于，所述的胺化芬顿碳研磨过筛后的颗粒度为100目～300目筛下物。
说明书
一种污泥热水解耦合骨架材料深度的方法
技术领域
本发明涉及环境工程和污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥热水法深度脱水的方案。
背景技术
目前，随着国家对环保工作的力度不断加大，我国污水处理率有了明显提高，然而伴随着大量污水的处理且我国“重水轻泥”的传统，带来了污泥处置的难题，目前我国大约每年产生4000万吨湿市政污泥(80%含水率)，且这一数据还在不断增长，预计到2020年，我国市政污泥年产量将达到6000～9000万吨，如果加上工业污泥，我国每年污泥产生的污泥总量数目惊人，而目前处置率尚不足60%。污泥中携带有大量的有机污染物、寄生虫卵、病原微生物以及重金属等物质，在存放、运输、处理等过程极易产生渗滤液污染水源，产生的挥发性气体污染大气，其对环境的污染不亚于污水。
机械压滤后的污泥含水率仍然比较高，通常在80%～85%，因此污泥脱水减量化处理成为污泥处理过程中首要的也是极其重要的一步。目前常用的方法有热干化法、厌氧消化法和热水解法等。机械脱水法目前是污泥主要的脱水方案，主要利用机械的重力、离心力、压力以及抽吸力等分离污泥中的水分，但机械法脱水有限且机械法并不能破坏或者去除污泥中的有机物和病源微生物等(CN 108249720A，CN 104556621A);热干化法利用加热来除去污泥中水分，虽然脱水率很高，但是耗能较大，且在加热脱水过程中容易产生NH3和H2S等恶臭气体，造成二次污染(CN 105668980A，CN 107827334A);厌氧消化和热水解是较新型和绿色的污泥脱水及处理技术，厌氧消化在无氧的条件下，利用兼性菌与厌氧菌共同作用，将污泥中的有机物分解为甲烷和二氧化碳，减少污泥中有机物含量，提高污泥脱水率，还能产生甲烷等有用的副产物，具有很好的应用前景，但该方法污泥处理效率相对较低(CN 108358429A，CN 108164124A);热水解处理主要是利用水在高温高压条件下介电常数的变化，促进污泥中的蛋白质等有机物水解达到破坏胞外聚合物，释放其中的胞内水，实现有效进行污泥脱水的目的，但是目前绝大部分污泥热水解脱水率低于50%(CN1569699A,CN108623119A)。主要是因为污泥的胞外聚合物结构没有完全破坏造成污泥脱水收到一定程度限制。由于污泥具有一定的粘弹性造成污泥在压缩过程中很容易变形，不能实现有效的压滤脱水目的。骨架材料或助滤剂，通常用于改善污泥粘弹性，提高污泥可压缩性并改善压缩过程中污泥固体的机械强度和渗透性，达到深度脱水的目的，常用的有无机材料和农林废弃物等(CN 108929023A，CN107032580A，CN 106045271A)。虽然加骨架材料有助于污泥脱水，但是机械压滤时间长能耗相对较高，且加入无机骨架材料后显著降低了污泥滤饼作为固体燃料的热值。目前芬顿氧化或者类芬顿氧化工艺处理虽然可以实现污泥部分脱水，但是不能实现深度脱水，一般污泥含水率仍然在70%以上。
虽然目前有各种研究方案用来实现污泥深度脱水目的，但是真正能有效进行工业化处理的污泥脱水方案少之又少。因此寻找切实可行的具有应用意义的污泥深度脱水方案具有重要的意义。
发明内容
发明目的：为了解决上诉技术方案，本发明公开了一种污泥热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水的方法。
技术方案：本发明公开了一种热水解技术耦合骨架材料进行污泥深度脱水方案，其特征在于：通过热水解技术并耦合骨架材料对污泥进行深度脱水，步骤如下：
(1)将含水率为80%～85%的待处理污泥和作为骨架材料的胺化芬顿碳混合并搅拌均匀后获得污泥混合物，干基污泥和骨架材料的质量比为1：(0.3～1.2);
(2)将步骤(1)获得的污泥混合物加入水热反应釜中，保证有效容积在80%以下，水热液化反应温度为160～200℃、反应时间为30～90min;
(3)将步骤(2)获得的反应产物进行脱水处理，获得滤液和脱水污泥滤饼。
进一步的，所述骨架材料为芬顿铁泥水热液化获得的胺化芬顿碳。
进一步的，所述芬顿铁泥为污水处理过程中芬顿氧化工艺后所得的含三价铁的泥。
进一步的，所述芬顿铁泥水热液化制备胺化芬顿碳的制备步骤如下：
(1.1)将芬顿铁泥与氨水混合并搅拌均匀，芬顿铁泥和氨水的质量比为1:0.5～1.5;
(1.2)将步骤(1)获得的混合物加入水热反应釜中，保证有效容积在80%以下，然后进行水热液化反应，反应温度为280～340℃、反应时间为30～90min;
(1.3)将步骤(2)获得的反应产物进行脱水处理，获得滤液和固体产物，固体产物利用蒸馏水冲洗，然后在100℃下干燥24h，磨成粉末。
进一步的，所述步骤(1.1)中氨水质量浓度28%。
进一步的，所述步骤(2)中污泥混合物和水的质量比为1:0.5～1.5。
进一步的，所述的胺化芬顿碳研磨过筛后的颗粒度为100目～300目筛下物。
本发明利用热水解技术，且含有胺基(-NH2)的骨架材料作为催化剂，促进污泥中胞外聚合物的水解，并在骨架材料存在条件下实现深度脱水目的;同时本发明公开了的胺化芬顿碳骨架材料，不但在污泥脱水过程中可以增强污泥的可压缩性，所述骨架材料还含有胺基(-NH2)，促进了污泥中胞外聚合物的水解，进一步提高了污泥的脱水率。
本发明的有益效果：本发明相对于现有技术而言具有以下优点：
(1)本发明利用热水解法耦合骨架材料法进行污泥深度脱水，热水解法避免了污泥中液态水气化所带走的气化潜热的能量损失，节约能耗，降低运营成本。
(2)本发明利用芬顿铁泥水热液化获得的胺化芬顿碳作为骨架材料，既促进了污泥的脱水，也实现了芬顿铁泥资源化处理。
(3)由于碱性条件下能促进污泥水解，因此利用氨水作为溶剂对芬顿铁泥进行水热液化时，胺化后得到的骨架材料具有胺基，可以有效促进污泥中胞外聚合物的水解，使骨架材料具有催化水解功能。
(4)胺化芬顿碳具有一定的热值，相比于其他无机材料，脱水后的污泥滤饼作为固体燃料来使用热值影响不大，能够直接将脱水后的污泥进行回收利用燃烧，避免了现有技术中无机物掺杂过多而不能回收利用。
