一种基于渗水通道的淤污泥快速脱水方法与流程

本发明涉及一种基于人工构建渗水通道的淤污泥快速脱水方法，属于环境保护中的淤污泥脱水处理与处置领域。

背景技术：

河道淤泥与城市污水处理厂浓缩污泥的脱水一直是世界性难题。近年来，城市规模的不断扩大及环境保护的要求进一步提高，污水处理厂产生的剩余污泥也与日俱增，必须得到全面的处理，其含水率高达95-99％；另外河长制、河长治的实施，大量河流与湖泊需要清污治理，必将产生大量的淤泥。这些淤污泥在最终处置前都需进行脱水使其含水率低至70％及以下。另外，各个工业企业的生产废水处理也会产生大量的工业污泥，且产生浓缩污泥中含有大量有机物，其亲水性强，结合水含量也很高，也需进行脱水处理。因此，淤污泥脱水的市场需求量大，但目前脱水技术仍然是效率不高，脱水阻力大。

国内外现有的淤污泥机械脱水技术有板框压滤、带式脱水、真空脱水、离心脱水等。这些技术均有一个共同的特点，压力或离心力自泥面至过滤底面垂直作用，导致淤污泥本体自下而上压力依次增大，从而使得淤污泥底部直接形成不透水滤饼层，且随压力加大和时间延长滤饼层越来越厚，直接阻碍了脱水过程的持续进行，脱水效率急剧下降，从而使得脱水困难，或不得不终止脱水过程。为了提高淤污泥的机械脱水效率，公开专利(申请号201811523240.4)提出了在污泥中加入温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，该共聚物在污泥层内硬化后形成立体网络骨架，以起到支撑维护污泥层内自身形成的颗粒间孔道，防止由于压力增加颗粒间渗水孔道被挤压变形从而消失，加入物质其本身并未形成渗水孔道，只是延缓孔道消失。同时其加入的聚丙烯酸酯共聚物对淤污泥有污染，不符合环保理念。此外，该申请人其它公开专利(申请号201811523247.6，申请号201811523251.2，申请号201811523258.4，申请号201811523269.2，申请号201811524049.1，申请号201811547992.4，申请号201811547994.3)描述的方法原理基本一致，只是处理对象的不同，均是在污泥(或染整高浓废水)内加入水性聚丙烯酸酯共聚物，控制污泥体系，使聚丙烯酸酯共聚物反应形成聚丙烯前驱物，而后将污泥颗粒通过网捕、卷扫，以形成大的污泥团，其过程实质为聚丙烯酰胺的混凝步骤，并非渗水通道的形成和利用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种淤污泥高效脱水方法，通过淤污泥静置自沉、设置渗水通道、压滤脱水等处理环节，实现淤泥的高效脱水，有效降低淤污泥的脱水成本。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于渗水通道的淤污泥快速脱水方法，以河湖生态疏浚底泥或污水处理剩余污泥为对象，采用构建渗水通道的脱水反应器对淤污泥进行脱水，其特征在于：淤污泥内构建渗水通道为其颗粒间隙水的挤出形成良好环境，降低原有挤出水滤出过程中在底部滤饼层间的阻力，解决由于压力增加导致的脱水效率陡降而被迫终止的问题，具体步骤如下：

a、取一定量的含水率70％左右的河道疏浚底泥或90-95％剩余污泥，于200rpm搅拌2-5min，用18目钢丝筛网过滤；

b、将a步所得淤污泥静置沉降30-60min，去掉上层水；

c、如图2所示，在一定直径的通过底面滤水的脱水反应器内，用麻、棉、绒及其混纺线(简称通道材料)人工构建一定填充率的渗水通道，通道材料充填比例为泥干重的0.1-5.0％；脱水反应器底板开有直径0.5-2.0mm的滤水孔，开孔比例为30-70％，脱水反应器底部平铺土工布，设置的通道材料按7s/5～60s/2混纺成线后有序分散于淤污泥本体，线尾端捻合后接入脱水反应器底板滤水孔裸露于脱水反应器外，此即构成渗水通道；

d、将b步所得淤污泥泵入c步所制脱水反应器，静置1-3min，拧紧脱水反应器上盖；

e、启动空气增压泵，调节压力0.01mpa，持续时间1.0min，然后增压到0.05mpa，维持2min，最后增压到0.2-0.4mpa，维持9-17min；

f、停止加压，拧开反应器上盖，即可获得含水率为40-80％的淤污泥。

进一步的，所述步骤a为充分搅匀淤污泥，防止大块黏土及树枝棍棒粘缠后继反应器渗水通道材料，破坏其有序性。

进一步的，所述步骤b静沉，为析出滤水，降低后继渗水压力和负荷。

进一步的，所述步骤c中通道填充材料用麻、棉、绒及其混纺线，具有一定的亲水性，可降低间隙水进入渗水通道的阻力；充填比例0.1-5.0％是为形成合理渗水通道面积，此面积与底部开孔面积大致相当，从而有利于控制渗水通道内滤速；7s/5～60s/2混纺成线且有序分散以确保渗水通道间不易交缠；重点是淤污泥本体内渗水通道最终捻合后于底板滤水孔伸出脱水反应器外，从而形成淤污泥本体内外完全相通的渗水通道。

进一步的，所述步骤d静置是让淤污泥与其渗水通道充分结合，渗水通道毛细管与淤污泥颗粒间隙有效衔接。

进一步的，所述步骤e设置三段增压的目的是，低压段使渗水通道与淤污泥颗粒相对固定，中压段使颗粒间游离水先通过渗水通道析出，最后设置高压段将颗粒间隙水挤入渗水通道顺流而出，解决现有死端压滤随压力增加底端泥饼逐渐增厚，从而无法继续析出间隙水的问题。

本发明具有以下的有益效果：本发明与现有工艺相比，优点如下：

(1)现有淤污泥压滤脱水大多采用板框压滤、带式压滤和离心脱水，自上而下的压力导致底层淤污泥很快形成低渗透水或不透水的滤饼层，使得淤污泥中的水分无法继续渗出。即使有公开专利(申请号201811523240.4)提出了构建渗水孔道，但其采用的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物只是在淤污泥本体内部形成立体网络骨架，保护淤污泥颗粒间自身的间隙使其在压滤过程中不易变形，其并未构建成连续的渗水通道，且这种网络骨架是无序的，也未能通向淤污泥本体的外部，无法克服淤污泥底部逐渐形成的低渗水性滤饼层的问题。

(2)本发明先用200rpm搅拌和18目过滤淤污泥，有效防止了大块黏土及树枝棍棒粘缠反应器中构建的渗水通道，降低其有序性，确保后继通道渗水的有效性；

(3)本发明通过采用填充料如棉、麻、绒及其混纺物等具有一定亲水性的材质构建渗水通道，未向淤污泥中添加任何二次污染物，即使不能有效回这些天然织物纤维材料，其在淤污泥中也可以逐渐被降解或利用，不会影响淤污泥资源综合利用，是一种环保的淤污泥脱水技术。

(4)本发明采用逐渐增加压力的方法进行淤污泥脱水，有效解决了一次突然增大压力导致反应器底部低渗透性滤饼层迅速增加，渗透系数骤增而使淤污泥内部水分无法继续析出的问题，这也是当前淤污泥压滤脱水效率低的核心问题。

(5)本发明工艺简单，操作安全，是一种高效环保的淤污泥脱水技术。

附图说明

图1为本发明基于渗水通道的淤污泥快速脱水方法的流程示意图。

图2为设置了渗水通道的脱水反应器的示意图。

附图中的符号说明：1反应器外壳，2加压空气过滤板，21过滤板开孔，3渗水通道，31渗水通道边毛，32渗水通道主线，4反应器底板，41土工布，42带孔有机玻璃板，43支撑架，5底部出水口，6加压空气入口。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

将含水率70％的河道疏浚淤泥于200rpm搅拌2min，再用18目钢丝网过筛，沉降30min，滤去上层水，得到含水率68％的淤泥。取一有效内径70mm的圆形塑料反应器，内用占比淤泥干重0.1％的16s/5精纺棉纱，按步骤c构成渗水通道。加入100g干基的淤泥，静置1min，淤泥厚度60mm左右，拧紧反应器密封盖，通入0.01mpa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05mpa，维持2min，最后增压到0.20mpa，维持9min，此时得到滤出水131g，淤泥含水率降为45％。无构建渗水通道，其他条件同上时，只得滤出水80g，淤泥含水率为57％，相比构建渗水通道后淤泥含水率下降12％，污泥体积减少22％。

实施例2：

将含水率70％的河道疏浚淤泥于200rpm搅拌2min，再用18目钢丝网过筛，沉降30min，滤去上层水，得到含水率68％的淤泥。取一有效内径70mm的圆形塑料反应器，内用占比淤泥干重0.2％的60s/2、80％亲肤绒与20％纤维绒混纺线，按步骤c构成渗水通道。加入100g干基的淤泥，静置2min，淤泥厚度60mm左右，拧紧反应器密封盖，通入0.01mpa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05mpa，维持2min，最后增压到0.20mpa，维持12min，此时得到滤出水146g，淤泥含水率降为40％。无构建渗水通道，其他条件同上时，只得滤出水80g，淤泥含水率为57％，相比构建渗水通道后淤泥含水率下降17％，污泥体积减少28％。

实施例3：

将含水率95％的城市污水处理厂浓缩污泥于200rpm搅拌2min，再用18目钢丝网过筛，静沉60min。取一有效内径100mm的圆形塑料反应器，内用占比污泥干重5.0％的7s/5、80％亲肤绒与20％纤维绒混纺线，按步骤c构成渗水通道。加入60g干基的污泥，静置3min，污泥厚度150mm左右，拧紧反应器密封盖，通入0.01mpa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05mpa，维持2min，最后增压到0.40mpa，维持17min，此时得到滤出水938g，污泥含水率降为75％。无构建渗水通道，其他条件同上时，只得滤出水428g，污泥含水率为92％，相比构建渗水通道后污泥含水率下降17％，污泥体积减少68％。

实施例4：

将含水率93％的制药发酵污泥于200rpm搅拌2min，再用18目钢丝网过筛，静沉60min。取一有效内径100mm的圆形塑料反应器，内用占比污泥干重2.6％的7s/5、50％棉与50％麻混纺线，按步骤c构成渗水通道。加入82g干基的污泥，静置2min，污泥厚度150mm左右。拧紧反应器密封盖，通入0.01mpa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05mpa，维持2min，最后增压到0.30mpa，维持12min，此时得到滤出水885g，污泥含水率降为72％。无构建渗水通道，其他条件同上时，只得滤出水358g，污泥含水率为90％，相比构建渗水通道后污泥含水率下降18％，污泥体积减少64％。

应当理解的是，本发明并不局限于一种河湖淤泥与剩余污泥高效脱水方法与实施例所描述的情形，它的描述是非限制性的。本发明的权限由权利要求所限定，本技术领域人员依据本发明通过变换填充料种类、数量比例、材料重组等方法得到的与本发明相关的技术都在本发明的保护范围之内。