一种污泥处理方法与流程

本发明涉及一种污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥处理方法。

背景技术：

随着现代社会经济的快速发展，我国污泥量急剧升高。在“十一五”期间，据有关部门统计，我国污水处理厂数量以年均8％的速度增长。到2013年末，正式运营的污水处理厂有3500余座，城镇污水总处理量超过300亿立方米。按含水率80％估计，污泥产生量约3000万吨。在“十二五”期间，我国每年污泥产量在3000至4000万吨含水率在80％左右的市政污泥。预计到2020年，市政污泥将达到6000至9000万吨。

大量未妥善处理的污泥造成严重的环境污染已引起国家的高度重视。近年来，国家鼓励污泥处理处置、综合利用，促使形成污泥处理处置市场，并激发了市场活力，但整体污泥处理处置技术落后于发达国家的现状对我们提出更进一步的要求。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种污泥处理方法，其工艺先进，成本低，节约能源。

为了实现上述目的，本发明提供了一种污泥处理方法，其包括：

预处理步骤：在污泥中加入无机酸和/或有机酸溶液并进行搅拌，以使污泥的含水率达到96％至98％；

无害化处理步骤：利用电动修复技术从污泥中分离部分或全部有害物质；

板框压滤步骤：利用板框压滤机对分离出部分或全部有害物质的污泥进行挤压过滤，得到混合酸液和沉渣；

喷淋处理步骤：利用清洗水对所述沉渣进行清洗，以提升所述第一沉渣的ph值；

调制处理步骤：在所述沉渣中加入碱溶液，以形成含水率为92-98％、ph值为6.5-7.5的调制污泥；

稳定化处理步骤：在厌氧条件下，利用菌类微生物分解所述调制污泥中的可生物降解的有机物，以对所述调整污泥进行厌氧消化；

脱水处理步骤：利用板框压滤机对经过厌氧消化的所述调制污泥进行挤压过滤，得到沼液和含固率为50-60％的残渣。

进一步地，在稳定化处理步骤中还产生沼气；所述污泥处理方法还包括沼气处理步骤，以在污泥处理的过程中使用所述沼气和/或储存所述沼气。

进一步地，在所述预处理步骤中，利用均质搅拌器对污泥与所述无机酸和/或所述有机酸溶液进行搅拌25min至40min；所述无机酸和/或所述有机酸溶液包括ph值为1.5至2的稀硝酸溶液。

进一步地，在所述无害化处理步骤中，在电动修复槽中利用电动修复技术从污泥中分离部分或全部有害物质；且采用的电解液的量浓度为0.18mol/l至0.22mol/l，电极为石墨电极和铂电极，直流电源电压为100v/m至500v/m；所述电解液为稀盐酸、稀硝酸、柠檬酸、醋酸和草酸中的一种或多种。

进一步地，所述混合酸液被静置沉淀、后提纯，以被再次利用。

进一步地，在所述喷淋处理步骤中，利用污泥喷淋清洗设备对所述沉渣进行清洗，且所述清洗水通过液体回收系统回收，以被再次利用。

进一步地，在所述调制处理步骤中，所述碱溶液的量浓度为0.48mol/l至0.52mol/l；且所述碱溶液为氧化钙和氢氧化钙中的一种或多种。

进一步地，在所述稳定化处理步骤中，所述菌类微生物包括兼性菌和厌氧细菌；且在30℃至37℃的条件下对所述调整污泥进行中温厌氧消化，且所述调制污泥在厌氧消化罐中的停留时间为24至27天。

进一步地，在所述脱水处理步骤中，部分所述沼液储存以作为稀释水回用，其余所述沼液排入污水处理厂。

进一步地，在所述沼气处理步骤中，部分所述沼气通过沼气锅炉给所述厌氧消化罐提供热量，其余所述沼气经脱硫净化干燥加压后制成天然气。

本发明提供的污泥处理方法，可使污泥处理实现“减量化、无害化、稳定化”的全过程处理。电动修复槽的设计可分离去除污泥中的重金属，使污泥满足更严格的资源化利用要求。混合酸的回用设计提高了酸液的利用效率，降低了处理成本。厌氧消化不仅达到污泥稳定化目的，且产生的沼气进一步节约了能耗。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的污泥处理方法的示意性流程图；

图2是根据本发明一个实施例的污泥处理方法的示意性工艺流程图。

具体实施方式

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

图1是根据本发明一个实施例的污泥处理方法的示意性流程图。如图1所示并参考图2，本发明实施例提供了一种用于城市市政污泥的污泥处理方法，该处理方法可包括预处理步骤、无害化处理步骤、板框压滤步骤、喷淋处理步骤、调制处理步骤、稳定化处理步骤、脱水处理步骤和沼气处理步骤。

预处理步骤是指在污泥中加入无机酸和/或有机酸溶液并进行搅拌，以使污泥的含水率达到96％至98％。在预处理步骤中，利用均质搅拌器对污泥与无机酸和/或有机酸溶液进行搅拌25min至40min；无机酸和/或有机酸溶液包括ph值为1.5至2的稀硝酸溶液。例如，将某市政污泥运送到均质搅拌器中，该污泥含水率可在60％至90％。之后可添加ph在1.5-2的稀硝酸溶液，使污泥酸化，含水率在96至98％，增加污泥的流动性。之后可匀速搅拌30min，使污泥中的无机盐、重金属离子的充分释放。该过程可达到污泥中无机盐，特别是重金属离子的充分释放。

无害化处理步骤是指利用电动修复技术从污泥中分离部分或全部有害物质。在无害化处理步骤中，可在电动修复槽中利用电动修复技术从污泥中分离部分或全部有害物质；且采用的电解液的量浓度为0.18mol/l至0.22mol/l，电极为石墨电极和铂电极，直流电源电压为100v/m至500v/m；电解液为稀盐酸、稀硝酸、柠檬酸、醋酸和草酸中的一种或多种。

也就是说，无害化处理主要使污泥中的有害物质，如：重金属、有机高分子污染物等从污泥中分离的过程。污泥的无害化处理是实现资源化，特别是最后被处理的污泥用于土地填埋的重要步骤。可主要包括：电动修复槽、主体污泥室、电解池、电解液存储罐以及复合电极组成。电极选自石墨电极、铂电极。电解液选自稀盐酸、稀硝酸、柠檬酸、醋酸、草酸的一种或一种以上，但不局限于上述溶液。电解液可优选为为0.2mol/l的稀硝酸。直流电源电压为100至500v/m，通过电场作用，将游离态的重金属以及多种带电有机物分离去除。

板框压滤步骤是指利用板框压滤机对分离出部分或全部有害物质的污泥进行挤压过滤，得到混合酸液和沉渣。进一步地，混合酸液被静置沉淀、后提纯，以被再次利用。其它步骤中废弃的混合酸液也可同样地被静置沉淀提纯后应用。也就是说，经电动修复和板框压滤的混合酸液经过静置沉淀，提纯再次利用。沉渣是污泥的主要成分，用于后续的操作处理，以最终得到满足要求的泥土。

喷淋处理步骤是指利用清洗水对沉渣进行清洗，以提升第一沉渣的ph值。在喷淋处理步骤中，利用污泥喷淋清洗设备(如带式喷淋清洗机)对沉渣进行清洗，且清洗水通过液体回收系统回收，以被再次利用。在该步骤中，经过酸处理的污泥，即使经过板框压滤，污泥ph值仍呈酸性。为避免下一步大量使用碱溶液，导致厌氧消化受到影响，有必要增设污泥喷淋清洗设备。通过对污泥中酸的稀释、冲洗，有效提升了污泥的ph值。清洗水通过液体回收系统再次利用，沉渣则可直接输送到调制池，进入调制处理步骤

调制处理步骤是指在沉渣中加入碱溶液，以形成含水率为92-98％、ph值为6.5-7.5的调制污泥。在调制处理步骤中，碱溶液的量浓度为0.48mol/l至0.52mol/l；且碱溶液为氧化钙和氢氧化钙中的一种或多种。具体地，污泥调制池系统可主要包括：湿污泥接收及储存单元、污泥稀释制浆单元。通过该系统，将含水率为60至70％的上述经过喷淋清洗的沉渣用碱溶液(碱溶液是氧化钙、氢氧化钙中的一种或两种组成，浓度为0.5mol/l)调节成含水率为92-98％、ph值在6.5-7.5的调制污泥，以便下一步厌氧消化。

稳定化处理步骤也可被称为厌氧消化步骤，具体是指在厌氧条件下，利用菌类微生物分解调制污泥中的可生物降解的有机物，以对调整污泥进行厌氧消化。在稳定化处理步骤中，菌类微生物包括兼性菌和厌氧细菌；且在30℃至37℃的条件下对调整污泥进行中温厌氧消化，且调制污泥在厌氧消化罐中的停留时间为24至27天。

具体地，也就是说，污泥稳定化过程是指将有机物消化降解为对环境无害的成分的过程，可在厌氧条件下，通过由兼性菌和厌氧细菌等微生物将调制污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，从而使污泥得到稳定的过程。该步骤可降低污泥中的有机物含量，提高污泥脱水性能，便于污泥减量化、稳定化。而且，该步骤是一个多阶段的复杂过程，主要可包括水解、酸化、乙酸化、甲烷化的过程。一般在中温(30-37℃)环境中实现污泥的稳定化。可通过连续或间歇的方式进泥的方式，将污泥输送至厌氧消化罐，停留时间为24至27天。厌氧消化罐等也可被称为厌氧反应器。

脱水处理步骤是指利用板框压滤机对经过厌氧消化的调制污泥进行挤压过滤，得到沼液和含固率为50-60％的残渣。在脱水处理步骤中，部分沼液储存以作为稀释水回用，其余沼液排入污水处理厂。残渣基本上也就是干净的污泥，可不经过后续处理或经其他合适的后续处理进行利用，即可进入污泥资源化利用。也就是说，在该步骤中，经过厌氧消化的调制污泥的主要部分可进入板框压滤系统，使污泥含固率为50-60％；消化产生的沼液，部分作为稀释水回用，排入污水池，剩余的消化液进入污水处理厂与污水厂污水一起处理达标后排放。

在本发明的实施例中，在稳定化处理步骤中还产生沼气；污泥处理方法还包括沼气处理步骤，以在污泥处理的过程中使用沼气和/或储存沼气。具体地，部分沼气通过沼气锅炉给厌氧消化罐提供热量，其余沼气经脱硫净化干燥加压后制成合格的天然气进行外供。进一步地，产生的沼气均可先通过脱硫、脱水和除尘处理。

本发明的污泥处理方法能够产生非常优良的土壤，具有意想不到的技术效果。具体地，可根据一在本发明之前的一种污泥处理方法与本发明的污泥处理方法产生的合格泥土对比可得到体现本发明污泥处理方法的意料不到的效果。

具体地，一在本发明之前的一种污泥处理方法可为电动污泥处理工艺，其主要包括自建的电动修复装置，包括：污泥床、直流电源、电极以及聚环氧琥珀酸组成。据报道，其对污泥中的cu、zn、cr、pb、ni、cd的平均去除率在60％，但其存在酸液无法回收利用、成本较高的不足。具体地可包括如下步骤：将污泥投入酸化池，调节其ph，搅拌均匀即得污泥体系a，向污泥体系a中加入铁盐，搅拌均匀即得污泥体系b；电解步骤：将污泥体系b投入电解池，进行电解处理，电解完成后即得污泥体系c；固液分离步骤：将污泥体系c进行固液分离，即得到去除了重金属的湿污泥和含有重金属的母液。

本发明的污泥处理方法在应用于某污水处理厂脱水污泥(含水率80％)作为实验对象，采用火焰原子吸收分光光度法测定处理后污泥中的重金属含量。经过14-21d的修复处理，重金属去除效果显著。可用于沼气发酵等。

进一步，利用测试小白菜种子发芽指数来体现实际使用效果对比。参考《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(cj248-2007)中的方法测试小白菜种子发芽指数。前期按水：污泥＝3：1的比例对污泥进行浸提，160-220rpm振荡1-2h后过滤，得到过滤液。吸取5ml滤液于铺有滤纸的培养皿中，滤纸上放置10颗小白菜种子，25℃下避光培养48h后，测定种子的根长，上述试验设置5组重复，同时用去离子水做空白对照。利用计算公式：f＝(a1×a2)/(b1×b2)×100％获得种子发芽指数。式中：f-表示种子发芽指数，a1-污泥滤液培养种子的发芽率，a2-污泥滤液培养种子的根长，b1-去离子水种子的发芽率，b2-去离子水种子的根长。

本发明的污泥处理方法重金属去除效果显著及小白菜种子发芽指数效果可如下表所示：实验组中总zn含量、总cu含量均低于对照组，种子发芽指数高于对照组，效果明显，获得的泥土质量效果好。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。