申请日2018.10.19
公开(公告)日2019.01.15
IPC分类号C02F11/121; C02F11/122; C02F11/127
摘要
本发明提供了一种市政污泥脱水的方法，首先收集市政污泥，将市政污泥缓慢倒入带有高速旋转的离心转轮的反应容器中，污泥瞬时被高速旋转的离心转轮切割，并在离心转轮的离心作用下被高速甩向反应容器内壁;经过离心转轮处理后的污泥被送入到机械脱水装置的滤板上，启动真空泵使得滤板下方为真空负压状态，启动机械脱水装置的压缩装置，对污泥进行压缩处理，污泥在真空和压缩装置的作用下，脱除水分实现干化。本发明的方法可有效破坏污泥微生物的细胞壁及微生物胞外物质与水的结合键，有助于提高真空压滤干化，能低成本高效脱出污泥水分，实现减量化和无害化的目的。
权利要求书
1.一种市政污泥脱水的方法，其特征在于：通过以下技术方案实现：
1)、收集市政污泥，将市政污泥缓慢倒入带有高速旋转的离心转轮的反应容器中，污泥瞬时被高速旋转的离心转轮切割，并在离心转轮的离心作用下被高速甩向反应容器内壁;
2)、经过离心转轮处理后的污泥被送入到机械脱水装置的滤板上，启动真空泵使得滤板下方为真空负压状态，启动机械脱水装置的压缩装置，对污泥进行压缩处理，污泥在真空和压缩装置的作用下，脱除水分实现干化。
2.根据权利要求1所述的一种市政污泥脱水的方法，其特征在于：所述污泥导入反应容器的流量为10L/min。
3.根据权利要求1所述的一种市政污泥脱水的方法，其特征在于：所述离心转轮设置了均匀分布的叶片，离心转轮的转速为1000-3000rpm。
4.根据权利要求1所述的一种市政污泥脱水的方法，其特征在于：所述机械脱水装置的滤板上设置均匀滤孔，所述滤孔的孔径为1mm。
5.根据权利要求1所述的一种市政污泥脱水的方法，其特征在于：所述机械脱水装置内部体系压力为1KPa。
6.根据权利要求1所述的一种市政污泥脱水的方法的装置，其特征在于：包括反应容器(2)、机械脱水装置(12)、真空泵(15)，所述反应容器(2)的顶部和底部分别设置了反应容器入口(1)和反应容器出口(8)，所述反应容器(2)内部中间位置设置了带有叶片(4)的离心转轮(3)，所述离心转轮(3)通过搅拌轴(5)连接，所述搅拌轴(5)从反应容器(2)的顶部伸出通过动密封套(6)与电机(7)相连;所述机械脱水装置(12)中间位置设置了滤板(13)，所述滤板(13)上方设置了压缩装置(11)，所述机械脱水装置(12)侧上部和侧下部分别设置了机械脱水装置入口(10)和抽气口(14)，所述机械脱水装置入口(10)设置了阀门(9);所述反应容器出口(8)通过管道与机械脱水装置入口(10)连接，所述抽气口(14)通过管道与真空泵(15)相连。
说明书
一种市政污泥脱水的方法及装置
技术领域：
本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种市政污泥脱水的方法及装置。
技术背景：
污水处理是环境治理的重要内容之一。而污泥是污水处理的必然产物。据统计，每处理1万吨污水就会产生含水率为80%的污泥9吨。统计显示,我国市政污泥年总产量逐年增大,目前已超过每年4000万吨,工业污泥产量虽呈下降趋势,但仍在3000万吨以上。预计2020年,我国市政污泥产量将达到6000万～9000万吨。
国家对城市污水污染控制的技术政策及新颁布的城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)，对城市污水厂的污泥稳定和农田利用有明确的要求。但实际情况是，污水处理厂的建设往往只注意污水处理要达到排放标准。近几年，由于有脱磷脱氮要求，演变出不少污水生物处理工艺，而对污泥处理和处置，设计中一般只提将脱水污泥外运和综合利用，未计算其投资和经常费用，这势必会造成二次污染。处理厂建得越多，污泥的二次污染亦越广泛。未经稳定处理的污泥，因有机物含量高，极易腐败并产生恶臭，尤其是初沉淀池的污泥，含有大量病菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病的传播。
对污泥的处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化、无害化和资源化的处理，一般包括浓缩(调理)、脱水、厌氧消化、好氧消化、石灰稳定、焚烧、堆肥、干化和综合利用等等。目前，可大规模工程化应用的污泥处置办法主要有三种：一、焚烧(焚烧的产物用于填埋或制作建材);二、土地利用;三、填埋。具体为：(1)焚烧。当污泥自身的燃烧热值较高或污泥中有毒物质含量较高不能被利用时，可采用焚烧处置的办法。焚烧前一般应先进行脱水、干化处理以减少负荷和能耗。污泥焚烧的温度可达到850℃，可破坏污泥中的全部有机质，杀死一切病原体并最大限度地减少污泥体积(仅为原体积的10%左右)。由于焚烧后的残渣在性质上发生了根本改变，使其最终处置较为容易：灰渣可用于制作建材或土地填埋;同时污泥焚烧的废热可用于发电，达到污泥资源化的目的。(2)土地利用(不包括农用)。在大多数发展中国家，土地利用和填埋是污泥处置的主要途径，但是随着土地的日益紧张，可用于填埋的场地越来越少，因此，土地利用(不包括农用)将是污泥处置的一个主要发展方向。目前，污泥的土地利用主要在于林业、绿化和土壤改良。(3)填埋。按环境要求填埋可分为简易填埋和卫生填埋两种。“简易填埋”是指，利用低洼地带或山谷盆地等自然地形进行覆土掩埋的填埋方式，它仅为暂时解决城市污泥出路的方式，从长远效益来看是不可取的。“卫生填埋”是指，在利用自然界代谢功能的同时，通过工程手段和环保措施，使污泥得到安全的消纳并逐步达到稳定无害的污泥处置方式，它主要为城市按工程经验建设的生活垃圾填埋场的卫生填埋。
填埋技术处理成本低，但是占地面积大，填埋气体、渗滤液多且难处理。焚烧技术减容效果显著，污泥的热值可以得到利用，但是运行成本较高，并且存在大气二次污染的问题。厌氧消化技术能够回收能源物质，但是运行管理难度大，成功案例不多。传统机械脱水效果不理想，不能实现污泥的深度脱水要求，开发针对市政污泥处理的方法和设备是当前环境治理领域的一个重要课题。本发明开发一种市政污泥脱水的方法及装置，实现污泥高效脱水。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种市政污泥脱水的方法及装置，高效脱除污泥水分。
本发明一种市政污泥脱水的方法，通过以下技术方案实现：
1)、收集市政污泥，将市政污泥缓慢倒入带有高速旋转的离心转轮的反应容器中，污泥瞬时被高速旋转的离心转轮切割，并在离心转轮的离心作用下被高速甩向反应容器内壁;
2)、经过离心转轮处理后的污泥被送入到机械脱水装置的滤板上，启动真空泵使得滤板下方为真空负压状态，启动机械脱水装置的压缩装置，对污泥进行压缩处理，污泥在真空和压缩装置的作用下，脱除水分实现干化。
所述污泥导入反应容器的流量为10L/min。
所述离心转轮设置了均匀分布的叶片，离心转轮的转速为1000-3000rpm。
所述机械脱水装置的滤板上设置均匀滤孔，所述滤孔的孔径为1mm。
所述机械脱水装置内部体系压力为1Kpa。
本发明一种污泥处理方法的装置，包括反应容器(2)、机械脱水装置(12)、真空泵(15)，所述反应容器(2)的顶部和底部分别设置了反应容器入口(1)和反应容器出口(8)，所述反应容器(2)内部中间位置设置了带有叶片(4)的离心转轮(3)，所述离心转轮(3)通过搅拌轴(5)连接，所述搅拌轴(5)从反应容器(2)的顶部伸出通过动密封套(6)与电机(7)相连;所述机械脱水装置(12)中间位置设置了滤板(13)，所述滤板(13)上方设置了压缩装置(11)，所述机械脱水装置(12)侧上部和侧下部分别设置了机械脱水装置入口(10)和抽气口(14)，所述机械脱水装置入口(10)设置了阀门(9);所述反应容器出口(8)通过管道与机械脱水装置入口(10)连接，所述抽气口(14)通过管道与真空泵(15)相连。
本发明的工作原理简述于下：
污泥中所含水分大致分为四类：A、间隙水;B、毛细结合水;C、表面吸附水;D、内部水。第一种称为“自由水”，后三种称为“束缚水”。这四种水除了间隙水可以以物理方式压滤以外，其他三种水表面具有强大的负电子包裹着，它不能以物理压滤析出。颗粒间的间隙水，约占污泥水分的70%;毛细水，污泥颗粒间的毛细管水，约占20%;颗粒的吸附水及颗粒内部水约占10%，污泥脱水的对象是颗粒间的间隙水。
污泥之所以含有大量的水分，除了间隙水外，另有很大一部分是由于其颗粒表面特性和污泥团的结构所决定的。污泥颗粒表面吸附有各种荷电离子以及由微生物在其代谢过程中分泌于细胞体外的胞外聚合物等组成。
要实现深度脱水，就需要进行对微生物的细胞壁进行破壁处理。本发明采用机械强化破壁的方式进行脱水预处理。
现有技术往往使用加药剂或直接间接加热的方式进行细胞壁破壁，但往往导致能耗过高或引起新的污染，本发明采用离心分离的方式，将污泥首先进行离心转轮强化打碎雾化、并瞬间甩向反应器内壁，将缓慢落入高速旋转的离心转轮的污泥进行强行切碎雾化，使污泥团碎化成雾状，污泥中的微生物细胞壁由此发生破裂，大大改善了污泥的脱水性能，使得污泥颗粒表面所持的水和毛细孔道中的水分离出来。
通过高速旋转离心后，污泥的结构遭到破坏，污泥变得疏松，部分结合键发生断裂，且污泥絮凝团内大部分的间隙水及部分污泥颗粒内的毛细管水释放出来形成游离水，污泥颗粒与其表面吸附的结合水之间的结合能力也在一定程度上被破坏，污泥初步固液分离，污泥的流动性及均一性明显增加，这都进一步提高了污泥在破壁管道的破壁效果;本发明最后对离心破壁处理后的污泥进行真空压滤处理，在真空体系作用下，破壁后的污泥脱水性能大大提高，实现污泥的深度脱水。
本发明的有益效果：
本发明采用一种新型的污泥生物质细胞壁破壁调质的方法和装置，利用离心的原理，使用高速旋转的离心转轮强化分解，污泥被瞬时切碎并受到强烈撞击，在瞬时破壁，改善污泥的脱水性能，最后采用真空压滤强化了污泥脱水效果。
本发明的方法可有效破坏污泥微生物的细胞壁及微生物胞外物质与水的结合键，有助于提高真空压滤干化，处理工艺先进、合理、可靠，处理设备研制简单，管理方便，占地小、投资省，运行费用低，能低成本高效脱出污泥水分，实现减量化和无害化的目的。
