一种剩余污泥破壁无害化减量不反溶处理方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及剩余污泥减量处置领域。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及数量在不断增长。每年全国剩 余污泥产生量达到3000万t(含水率80% )。污水处理中的剩余污泥处理和处置技术在我国 还处于起步阶段，全国现有污水处理设施中有剩余污泥稳定处理设施的还不到1/4,处理工 艺和配套装置较为完善的还不到1/10。剩余污泥处理的投资和运行费用巨大，可占整个污 水厂投资及运行费用的25%~65%，已成为城市污水处理厂所面临的沉重负担。
[0003] 剩余污泥是污水处理后的附属品，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体 等组成的极其复杂的非均质体。剩余污泥含盐量较高，会明显提高土壤电导率，破坏植物养 分平衡、抑制植物对养分的吸收，甚至对植物根系造成直接的伤害，而且离子间的拮抗作用 会加速有效养分的淋失。污水中的病原体(病原微生物和寄生虫)经过处理会进入污泥中， 新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种。在污水处理过程中，70%~90%的重金属元素通 过吸附或沉淀而转移到剩余污泥中。一些重金属元素主要来源于工业排放的废水如镉、铬； 一些重金属来源于家庭生活的管道系统如铜、锌等重金属。重金属是限制剩余污泥大规模 土地利用的重要因素，因为剩余污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。另外重金属一 般溶解度很小，性质较稳定、难去除，所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。
[0004] 随着社会经济和城市化的快速发展，我国城市污水处理能力不断增强，产生的剩 余污泥量急剧增加。若剩余污泥得不到妥善的处理处置，不仅将占用大量的土地，而且将会 对环境造成二次污染，成为影响城市环境卫生的一大公害。如何科学、妥善的处理剩余污泥 已成为城市发展必须解决的关键问题。
[0005] 污泥减容是通过降低污泥的含水率来缩小污泥的体积，而污泥中生物固体量几乎 得不到减少。减量则是通过物理、化学、生物等手段使剩余污泥的生物固体量达到最少，主 要是依靠降低微生物产率以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解等。
[0006] 目前污泥处理有如下技术方案：
[0007] -、利用石灰进行污泥改性干化法，造成填埋后的污泥返溶、破坏土壤环境、形成 地下水污染的局面;垃圾填埋场对此不符合要求的污泥填埋的拒绝接收，并造成了垃圾填 埋场的严重超负荷和渗滤液的增量和处理困难；
[0008] 二、将80 %含水率的污泥送往水泥厂混合焚烧，焚烧中由于含水率太高也带来成 本的上升和能源的消耗及空气的污染，目前由于生产量能的原因水泥厂也无法接纳太多的 污泥焚烧处置；
[0009] 三、使用高额投资建设的干化项目由于运行费用的高昂而闲置，对目前的节能与 减排也不相适应，运行维护费用太大的干化项目需要升级产品替代；
[0010]四、利用厌氧消化或水解等高温方法处理污泥的量能有限，无法满足绿肥及土壤 有机肥的需求，厌氧消化或水解需要的耗能也造成高企的成本与产出的产品之间巨额相 差，难以弥补收支平衡。
[0011] 以上情况表明：普通的处理方法下利用石灰进行改性填埋，但压榨后的污泥并没 有土壤的性质，不具有自然风化功能，也不具有土壤的锁水与保水功能。彻底解决剩余污泥 问题的水解厌氧及焚烧方法因处理过程中的环境污染和处理成本昂贵而无法推广和普遍 实施。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提出一种常温常态下处理的、技 术可靠、操作简单、投资少、无二次污染、运行费用低的剩余污泥破壁减量化不返溶处理方 法及装置，从源头上减少污泥的干物质量，实现污水处理厂的活性污泥中的微生物来源于 大自然，无害处理后最终也回归大自然。
[0013] 本发明的技术方案如下：
[0014] 本发明的总体思路是将剩余污泥经过调理剂在三级搅拌反应器中，利用酸碱反应 原理和特殊的搅拌压榨技术工艺对剩余污泥中有害菌的杀灭、细菌的破壁、细胞水的释放、 重金属的螯合固化、污泥的稳定化不返溶及资源化处置，污泥有机物质被充分破壁降解去 除，从根本上减少污泥固体含量，最大程度实现剩余污泥减量化，同时实现污泥稳定。相对 目前的剩余污泥处理方法，本发明对污泥减容减量率达50%左右，是目前国内外比较经济、 绿色、环保的污泥处置方法。
[0015] 具体地，本发明提出的剩余污泥破壁无害化减量不反溶处理方法按以下步骤进 行：
[0016] 步骤1、将待处理剩余污泥输送至预存池，对污泥储量和污泥浓度进行调蓄；
[0017] 步骤2、将调蓄后的污泥从预存池栗入三级搅拌反应器，与调理剂进行混合反应， 调理剂与污泥充分接触，发生絮凝、断链、破壁等多种反应；
[0018] 步骤3、反应后的污泥重力自流到沉淀池中，沉淀后排出上清液；
[0019] 步骤4、将沉淀池底部污泥栗入贮泥池，然后通过隔膜栗输送至板框压滤机并压 榨；
[0020] 步骤5、排除泥饼待机。
[0021]具体地，在以上步骤中，步骤2的三级搅拌反应器采用的是三个依次连接的搅拌反 应缸，每个搅拌缸内的搅拌叶片都由上、下同轴两组转叶组成，每组3片，两组转叶之间错开 成一定角度，最佳是60°角，转叶片尾端相对于轴心线的扭转角度为10~20°，由此在反应器 内部对污泥形成横向剪切力和纵向剪切力的双重作用，第1和第2级的搅拌反应缸转速为 250~350转/分钟，第3级降到200~250转/分钟。最优的是，所述第1级和第2级搅拌反应缸 的转速为300转/分钟，第3级搅拌反应缸的搅拌速度降到250转/分钟。
[0022]所述三级搅拌反应器的第1级搅拌反应缸主要是对污泥进行破壁和断链反应，第1 级与第2级搅拌反应缸之间通过连通器连接，当第1级反应后污泥与调理剂的混合物达到顶 端时则自动溢出到第2级搅拌反应缸;所述第2级搅拌反应缸是对污泥进行的电化学反应， 第2级与第3级搅拌反应缸之间通过连通器连通，电化学反应充分后的污泥自动溢出进入第 3级搅拌反应缸，主要进行螯合、固化与泥水分离反应;整个三级搅拌反应的时间为9-27分 钟，通过调节进行进入三级反应器的剩余污泥的流速已控制反应时间，三级搅拌反应器的 最佳性价比反应时间为共计9分钟。
[0023]本发明设计以上的三级反应，第1级搅拌反应缸反应后污泥立即不臭，第1、2级的 电化学反应、破壁、断链后使得剩余污泥中存在的有机或无机物质实现液相和固相的分 离，在第3级搅拌反应缸及以后的贮泥池中再对固相进行固化处理、使其不再返溶，压榨脱 水后达到污泥结构稳定的无臭无害化，使其具有土壤的锁水保湿性、具有正常土壤的泥性， 从而实现多资源化处理。
[0024]本发明所用的调理剂是采用不含石灰CaO,而是以钙盐与铝盐为主的矿物质调理 剂。调理剂的配制采用酸碱理论的电离理论、质子理论、电子理论、酸碱溶剂理论，主要使用 钙盐、铝盐、铁盐及其他的硅酸盐等为主要成份。不同的地区土壤性质及污泥的有机质含量 不同则配制碱的比例不同，具体使用前进行测量而得。采用这类矿物质调理剂，是利用物化 的方法，不参加有损土壤酸