申请日2018.10.15
公开(公告)日2019.01.18
IPC分类号C02F11/143; C02F11/122; C02F101/30; C02F103/30
摘要
本发明公开了一种基于水热碳化强化印染污泥脱水性能的处理工艺，包括以下步骤：(1)向印染污泥中投加硫酸铁，在180℃～260℃之间水热反应1h～5h，相对压力为0.6～1.7MPa，以印染污泥中固体的质量份为1计，硫酸铁的加入量为0.1～1份;(2)对步骤(1)得到的污泥进行脱水。采用本发明的方法处理印染污泥，对印染污泥中的有机物去除率高并且污泥的脱水性能更好，显著减少了印染污泥的含水率，工艺简单，设备要求低，操作方便，为印染污泥的后续处理与处置提供了重要的前处理技术。
权利要求书
1.一种水热碳化强化印染污泥脱水性能的处理工艺，包括以下步骤：
(1)向印染污泥中投加硫酸铁，在180℃～260℃之间水热反应1h～5h，相对压力为0.6～1.7MPa;
(2)对步骤(1)得到的污泥进行机械脱水。
2.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，以污泥中固体的质量份为1计，所述硫酸铁的加入量为0.1～1份。
3.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述硫酸铁的投加方法为，将所述硫酸铁配置成质量分数为20%～30%的悬浊液，再投加至污泥中。
4.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤(1)前，先将印染污泥进行浓缩，得到浓缩污泥，然后再对浓缩污泥进行处理，所述浓缩污泥的含固率为10%～20%。
5.如权利要求4所述的处理工艺，其特征在于，所述的浓缩污泥的含固率为15%～18%。
6.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤(1)中，以印染污泥中固体的质量份为1计，硫酸铁的加入量为0.2～0.5份。
7.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述的水热反应在氮气气氛下进行。
8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中，反应温度为200℃～240℃，反应时间为120min～240min。
9.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述水热反应在搅拌速度为200～240r/min的条件下进行。
10.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述机械脱水采用板框压滤的方式对污泥进行脱水处理。
说明书
一种水热碳化强化印染污泥脱水性能的处理工艺
技术领域
本发明属于资源与环境技术领域，涉及一种印染污泥的处理方法，尤其是涉及一种水热碳化强化印染污泥脱水性能的处理工艺。
背景技术
活性污泥法具有处理能力大、适用范围广、有机物去除效率高、运行稳定和成本较低等经济技术优势，一直以来是污水处理的主流工艺。剩余活性污泥是活性污泥法流程中经沉淀后排除的部分活性污泥，活性污泥处理处理废水的过程中必然产生大量的剩余活性污泥;据悉，2016年全国累计污泥量已经超过3.2×107吨/年(含水率按80%计)，到2020年预计将增加一倍。污泥不仅包括有机化合物，还包括重金属，有机污染物和病原体。同时，剩余污泥含水量极高(≥95%)，脱水性能差，对污泥的运输及处理造成了巨大的经济和环境负担。其中印染污泥含有大量的化学物质残留，内在水分比例高极难脱水，经过机械压滤后污泥的含水率依然高达75%-85%。成分非常复杂、有害物质含量高，有一定的黏度等特殊性。目前，大多数印染污泥处理不当，对环境的危害及人类健康风险日益增加。如何有效的处理印染污泥，使其减量化是已成为亟待解决的社会问题。
目前，提高污泥脱水性能的常见手段主要有：化学絮凝剂调理、热处理、超声处理、电解和Fenton氧化法等。现有技术中的絮凝调理脱水是采用常规絮凝剂如铁盐、钙盐以及聚丙烯酰胺絮凝剂等，絮凝效果不好，结合常规机械脱水，脱水率一般达80%左右，脱水率较低，如国内污水处理厂广泛使用的污泥脱水工艺是在污泥中添加调理剂，如氧化钙、聚丙烯酰胺等，进行预处理，然后将调理后的污泥送至机械脱水，污泥经机械脱水后极限含水率为60%，而实际含水率约为70%-76%;并由于投加调理剂的原因，脱水后泥饼的体积将增容0.5-0.8倍，不利于后续的处置，反而由于絮凝剂的使用增加了环境威胁和健康风险。聚丙烯酰胺作为最常见的化学絮凝剂，已经被证实对环境有害并存在致癌的风险。不但如此，由于铝盐的使用，还有可能导致包括阿尔兹海默病在内的人类健康问题。污泥在热处理的过程中，容易产生恶臭，并且得到的污泥发热量低。超声波处理及电解法处理污泥时虽然不会产生恶臭，但对设备的要求高，能耗高，维护费用高。而Fenton氧化法处理污泥的过程中一些低分子化合物(如乙酸、丙酸,甲醇,乙醇和乙醛)不断在液相累积,不能完全矿化。并且由于Fenton氧化工艺需要在高温高压条件下操作,对设备材料要求严苛,能耗高,成本高,限制了该工艺的实际工程运用。
水热碳化技术是一种新兴的物理水热改性技术，通过将污泥加热，在一定温度和压力下促进污泥中微生物细胞裂解，释放细胞内物质到液相中，从而达到破坏污泥絮体结构，改善污泥脱水性能的效果的一种方法。一般情况下，随着污泥温度的提高，污泥溶胞效果越好，但有研究表明当污泥温度达到200℃时，污泥易产生一种难溶性物质，影响污泥的脱水性能，这种现象叫美拉德反应。
目前国内关于污泥水热溶胞改性促进污泥脱水的研究很少，中国专利CN103880266A涉及一种水热法污泥脱水方法及装置，该方法是通过两级水热反应对预热后的湿污泥进行脱水，一级水热反应温度为220～280℃,反应时间5～15min,二级反应160～200℃,反应时间为20～60min,水热反应后污泥含水率在50%～6 0%之间，该发明装置的优点在于两级水热反应过程中，采用降温产生的热量对污泥预热实现了能量再利用，但由于温度高，压力大，存在安全及大气污染的隐患，加之温度超过200℃时易产生美拉德现象，影响污泥的脱水性能，因此有待改进。
中国专利CN102381820A公开了一种基于水热改性技术的污泥处理工艺，该工艺是将机械脱水后污泥进入浆化装置，浆化后的污泥进入水热反应器加热到180℃进行水热反应，经水热后污泥进入闪蒸器中减压闪蒸，经冷却器冷却至35～45℃后进入高压隔膜压滤机进行压滤脱水，脱水滤液进入中温厌氧反应器进行厌氧反应，脱水泥饼制作成生物质燃料棒，进入锅炉为水热反应器提供蒸汽，该工艺具有处理效果好、减容效果明显、无害化程度高、甲烷回收利用效益好等优点，该工艺是通过水热改性提高污泥的脱水能力和厌氧消化能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水热碳化强化印染污泥脱水性能的处理工艺，要解决的技术问题是，进一步提高印染污泥脱水性能，同时去除其中的大部分有机物。
本发明采用以下技术方案：
一种水热碳化强化印染污泥脱水性能的处理工艺，包括以下步骤：
(1)向印染污泥中投加硫酸铁，在180℃～260℃之间水热反应1h～5h，相对压力为0.6～1.7MPa，优选地，以污泥中固体的质量份为1计，硫酸铁的加入量为0.1～1份;
(2)对步骤(1)得到的污泥进行机械脱水。
进一步地，步骤(1)前，先将印染污泥进行浓缩，得到浓缩污泥，然后再对浓缩污泥进行处理，所述的浓缩污泥的含固率为10%～20%，优选为15%～18%。
本发明中，“浓缩”是指提高污泥含固率的过程。可选用的方法包括但不限于干化法、沉降法、离心法及过滤法等。本发明可使用上述技术手段中的一种或几种对污泥进行浓缩处理。
更优选地，步骤(1)中，以印染污泥中固体的质量为1份计，硫酸铁的加入量优选为0.2～0.5份。
步骤(1)中，反应温度优选为200℃～240℃，反应时间优选为120min～240min。
步骤(1)中，优选水热反应在搅拌速度为200～240r/min的条件下进行。
进一步地，步骤(1)中药剂的投加方法为，将所述硫酸铁配置成质量分数为20%～30%的悬浊液，再投加印染污泥中。
步骤(1)中，优选地，所述的水热反应在氮气气氛下进行。
步骤(2)中，优选采用板框压滤的方式对污泥进行脱水处理。
有益效果：本发明的水热碳化强化印染污泥脱水性能的处理工艺，对印染污泥中的有机物去除率高并且污泥的脱水性能更好，显著减少了印染污泥的含水率，工艺简单，设备要求低，操作方便，为印染污泥的后续处理与处置提供了重要的前处理技术。具体包括：
(1)本发明提供的方法简单，易控制条件;加入药剂，有效降低了美拉德反应产生的风险，强化了污泥的脱水性能。
(2)本发明提供的工艺在高温高压的密闭反应釜中进行，无有害气体排入大气的风险。
(3)本发明所使用的药剂处理效果好，价格低廉。
