污泥处理系统及污泥处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种污泥处理系统及污泥处理方法。其中，污泥处理系统包括固化设备和压滤设备。固化设备用于对污泥进行固化处理，压滤设备沿污泥的移动方向设置在固化设备的下游，用于对固化后的污泥进行机械脱水。本发明的技术方案通过固化设备对污泥固化处理，可以破坏污泥内的细胞壁结构，有助于将细胞内水加速排出，同时细胞吸附水由于细胞壁的破坏也被释放出来。之后，在压滤设备提供的机械压力下可以使污泥在外力作用下可以在最短时间内最大限度将体系内水排出。
【专利说明】
污泥处理系统及污泥处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及化工废料处理技术领域，具体而言，涉及一种污泥处理系统及污泥处理方法。
【背景技术】
[0002]现代煤化工是煤化工的新兴领域，我国煤化工在技术和装备上不断取得突破，逐步形成了以先进煤气化技术为先导，制取以替代石油化工产品和油气产品的能源化工产业一一现代煤化工，包括煤制天然气、煤制油、煤制乙二醇、煤制甲醇及下游烯烃产品等新型能源化工产业链。但是，由于现代煤化工产业刚刚起步，处于示范期，多数核心技术初次商业化，工艺流程和技术集成尚待优化，工程问题还有待进一步解决，在能效水平和污染物排放方面仍然有进一步改进和提高的余地。
[0003]其中，污水和污泥是解决水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统。污泥处理处置是污水处理得以最终实施的保障，在经济发达国家，污泥处理处置是极其重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的50?70%。而在我国污泥处理、处置的主要方法中，一般采用直接外运的方式。
[0004]然而，在煤化工现阶段污水场活性污泥经脱水处理后含水率仍可达到80 %左右，汽车运送到现有的灰渣场进行晾晒后，转移至危废中心进行焚烧、填埋处理。但晾晒场所达不到危险固废暂存场所的防渗要求，而且转移至危废中心进行焚烧处理的费用较为昂贵。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种污泥处理系统及污泥处理方法，以解决现有技术中对污泥处理后污泥的含水量仍然过高的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种污泥处理系统，包括固化设备和压滤设备。固化设备用于对污泥进行固化处理，压滤设备沿污泥的移动方向设置在固化设备的下游，用于对固化后的污泥进行机械脱水。
[0007]进一步地，污泥处理系统还包括焚烧设备，焚烧设备沿污泥的移动方向设置在压滤设备的下游，用于对脱水后的污泥进行焚烧。
[0008]进一步地，固化设备包括第一投料器和混合搅拌器，第一投料器用于向污泥中投入固化剂，混合搅拌器与第一投料器连接，用于将污泥和固化剂搅拌混合均匀。
[0009]进一步地，固化设备还包括第二投料器，第二投料器用于向污泥中投入稳定剂，混合搅拌器还与第二投料器连接，以将污泥和稳定剂搅拌混合均匀。
[0010]进一步地，固化设备还包括第三投料器，第三投料器用于向污泥中投入污泥调理剂，混合搅拌器还与第三投料器连接，以将污泥和污泥调理剂搅拌混合均匀。
[0011]进一步地，污泥处理系统还包括控制设备，控制设备与固化设备电连接，用于控制第一投料器、第二投料器、第三投料器以及混合搅拌器的运行，控制设备还与压滤设备电连接，控制设备还用于控制压滤设备的运行。
[0012]进一步地，污泥处理系统还包括第一检测器，第一检测器与控制设备电连接，用于检测固化设备中污泥的成分。
[0013]进一步地，污泥处理系统还包括第二检测器，与控制设备电连接，用于检测脱水后的污泥的成分。
[0014]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种污泥处理方法，包括:
[0015]S10:对污泥进行固化处理；
[0016]S20:对固化后的污泥进行机械脱水。
[0017]进一步地，污泥处理方法还包括:
[0018]S30:对脱水后的污泥进行焚烧处理或填埋处理。
[0019]进一步地，在步骤SlO中，对污泥进行固化处理包括:
[0020]SI 2a:对污泥混入固化剂。
[0021]进一步地，在步骤SlO中，对污泥进行固化处理包括:
[0022]S12b:对污泥混入稳定剂。
[0023]进一步地，在步骤SlO中，对污泥进行固化处理包括:
[0024]S11:对污泥混入污泥调理剂。
[0025]应用本发明的技术方案，通过固化设备对污泥固化处理，可以破坏污泥内的细胞壁结构，有助于将细胞内水加速排出，同时细胞吸附水由于细胞壁的破坏也被释放出来。之后，在压滤设备提供的机械压力下可以使污泥在外力作用下可以在最短时间内最大限度将体系内水排出。
[0026]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0027]构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0028]图1示出了根据本发明的污泥处理系统的实施例的结构示意图；
[0029]图2示出了根据本发明的污泥处理方法的实施例的流程示意图。
[0030]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0031]1、固化设备；11、混合搅拌器；12、第一投料器；13、第二投料器；14、第三投料器；20、压滤设备;30、焚烧设备;40、控制设备;50、第一检测器;60、第二检测器。
【具体实施方式】
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0033]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0034]需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035]如图1所示，本发明的污泥处理系统包括固化设备10和压滤设备20，固化设备10用于对污泥进行固化处理，压滤设备20设置在所述固化设备10的下游用于对固化后的污泥进行机械脱水。通过固化设备10对污泥固化处理，可以破坏污泥内的细胞壁结构，有助于将细胞内水加速排出，同时细胞吸附水由于细胞壁的破坏也被释放出来。之后，在压滤设备20提供的机械压力下可以使污泥在外力作用下可以在最短时间内最大限度将体系内水排出。
[0036]可选的，压滤设备20为加强型板框压滤机，强型板框压滤机可以提供高于普通压滤机的压力(常规压滤机压力0.6-0.8MPa，加强型为I.0-1.5MPa)，通过改进型双电拖动液压系统，保证压滤机的高效稳定运行。
[0037]可选的，固化设备10包括第一投料器12和混合搅拌器11。第一投料器12用于向所述污泥中投入固化剂，固化剂的主要作用就是破坏细胞壁结构。混合搅拌器11与所述第一投料器12连接，并用于接收所述污泥和所述固化剂。通过混合搅拌器11将所述污泥和所述固化剂搅拌混合均匀，可以有效地发挥固化剂的作用。优选的，固化剂不含重金属元素，也不含S、C1元素，可有效控制使用后的二次污染，对改性污泥的后续利用也无不良影响。投加固化剂后，在进行深度脱水，污泥干度可以达到含水率30%左右(含水率与饼干接近，饼干的含水率约为20%)。
[0038]可选的，固化设备10还包括第二投料器13，第二投料器13用于向所述污泥中投入稳定剂。稳定剂的主要作用是固定污泥中的重金属离子，投加后与污泥中存在的重金属元素结合形成难溶盐物质，该物质在PH > 6.5时性质十分稳定，不易溶解于水中，很难发生浸出现象，同时污泥处置时PH值始终都控制在6.5以上，保证重金属元素在处理后保持稳定状态。所述混合搅拌器11还与所述第二投料器13连接，并还用于接收所述稳定剂。通过混合搅拌器11将所述污泥和所述稳定剂搅拌混合均匀，可以有效地发挥稳定剂的作用。可选的稳定剂为螯合剂，螯合剂能快速与废水中重金属离子进行化学反应，生成不溶性、容易过滤去除的絮状络合物沉淀。螯合剂的优点体现在:1、螯合力强，能有效地与重金属发生化学反应生成不溶物，能吸附绝大部分的重金属;2、金属沉淀物稳定性强:螯合后重金属难以释放到环境中去，能有效避免二次污染;3、螯合剂及钝化后污泥稳定、安全:不属于危险物品，无不良气味，不分解出有毒物质，具有良好的毒理学和生物学特性。
[0039]经过稳定剂处理后的污泥可以由危废转化为普废，稳定、安全，易于后续处置。
[0040]如图1所示，可选的，固化设备10还包括第三投料器14，第三投料器14用于向所述污泥中投入污泥调理剂。污泥调理剂对污泥的处理作用并不可替代固化剂，其主要作用是对污泥进行预处理以降低污泥的含水量。污泥调理剂的原理主要是利用其中活性成分与污泥中水分及部分化学物质发生快速胶凝反应，在污泥体中快速形成骨架结构，同时促进胞间自由水水释放及污泥微颗粒团聚，彻底改变污泥高持水性的性质，促进泥水分离并提供强度。通过预处理准备后，进水污泥含水率可以从99%降低到含水率97%左右。所述混合搅拌器11还与所述第三投料器14连接，并还用于接收所述污泥调理剂。所述混合搅拌器11将所述污泥和所述污泥调理剂搅拌混合均匀，可以有效地发挥污泥调理剂的作用。
[0041]可选的，第一投料器12、第二投料器13和第三投料器14可以为一个综合投料器。分为三个投料器，可以避免所投料剂之间互相污染。
[0042]如图1所示，所述污泥处理系统还包括焚烧设备30，焚烧设备30设置在所述压滤设备20的下游用于对脱水后的污泥进行焚烧。可选的，脱水后的污泥还可以外运进行填埋处理。
[0043]如图1所示，所述污泥处理系统还包括控制设备40，所述控制设备40与所述固化设备10电连接，用于控制所述第一投料器12、所述第二投料器13、所述第三投料器14以及所述混合搅拌器11的运行。所述控制设备40还与所述压滤设备20电连接，还用于控制所述压滤设备20的运行。通过控制设备40对上述其他设备的集中控制设备40，可以便于工作人员的操作。
[0044]如图1所示，所述污泥处理系统还包括第一检测器50，第一检测器50与所述控制设备40电连接，用于检测所述固化设备10中污泥的成分。通过第一检测器50的测试，可以确定固化设备10中的污泥是否经过了充分的固化处理。如果第一检测器50的固化设备10中的污泥固化处理不充分，就会反馈信息给控制设备40，控制设备40再另行控制第一投料器12、所述第二投料器13、所述第三投料器14以及所述混合搅拌器11进行固化处理，直到污泥经过充分的固化处理。
[0045]可选的，所述污泥处理系统还包括第二检测器60，第二检测器60与所述控制设备40电连接，用于检测脱水后的污泥的成分。通过第二检测器60的测试，可以确定机械脱水后的污泥是否经过了脱水充分。如果污泥的含水量高于正常值，第二检测器60就会反馈信息给控制设备40，控制设备40再另行控制压滤设备20对污泥进行脱水处理。
[0046]采用上述污泥处理系统对污泥进行脱水后，可以使得污泥含固率提高到50%以上，体积减少2/3，显著减少污泥产量，可将污泥的含水率从80?85 %降至50?60 %，减量效果明显。工艺环保，环保无害，无二次污染。运行成本低，深度脱水污泥有利于后续无害化处置，大幅降低处置成本。
[0047]如图2所示，本发明的还提供了一种污泥处理方法，该污泥处理方法包括:
[0048]S10:对污泥进行固化处理；
[0049]S20:对固化后的污泥进行机械脱水。
[0050]通过对污泥固化处理，可以破坏污泥内的细胞壁结构，有助于将细胞内水加速排出，同时细胞吸附水由于细胞壁的破坏也被释放出来。之后，对固化后的污泥提供的机械压力以使污泥在外力作用下可以在最短时间内最大限度将体系内水排出。
[0051 ] 可选的，在步骤SlO中，固化处理包括Sll:对所述污泥混入污泥调理剂。污泥调理剂的主要作用是对污泥进行预处理以降低污泥的含水量。污泥调理剂的原理主要是利用其中活性成分与污泥中水分及部分化学物质发生快速胶凝反应，在污泥体中快速形成骨架结构，同时促进胞间自由水水释放及污泥微颗粒团聚，彻底改变污泥高持水性的性质，促进泥水分离并提供强度。通过预处理准备后，进水污泥含水率可以从99%降低到含水率97%左右。
[0052]在步骤SlO中，固化处理包括S12a:对所述污泥混入固化剂。固化剂的主要作用就是破坏细胞壁结构。优选的，固化剂不含重金属元素，也不含S、C1元素，可有效控制使用后的二次污染，对改性污泥的后续利用也无不良影响。投加固化剂后，在进行深度脱水，污泥干度可以达到含水率30%左右(含水率与饼干接近，饼干的含水率约为20%)。
[0053]在步骤SlO中，固化处理还包括S12b:对所述污泥混入稳定剂。稳定剂的主要作用是固定污泥中的重金属离子，投加后与污泥中存在的重金属元素结合形成难溶盐物质，该物质在pH > 6.5时性质十分稳定，不易溶解于水中，很难发生浸出现象，同时污泥处置时pH值始终都控制在6.5以上，保证重金属元素在处理后保持稳定状态。可选的稳定剂为螯合剂，螯合剂能快速与废水中重金属离子进行化学反应，生成不溶性、容易过滤去除的絮状络合物沉淀。
[0054]可选的，在步骤Sll中，对所述污泥和所述污泥调理剂进行搅拌，可以有效地发挥污泥调理剂的作用。在步骤S12a中对所述污泥和所述固化剂进行搅拌，可以有效地发挥固化剂的作用。在步骤S12b中对所述污泥和所述稳定剂进行搅拌，可以有效地发挥稳定剂的作用。
[0055]可选的，如图2所示，所述污泥处理方法还包括S30:对脱水后的污泥进行焚烧处理或填埋处理。
[0056]采用上述的污泥处理方法，污泥加经过固化处理进行化学改性并配合特种压滤设备集成常温干化技术，使得污泥通过加药改性和机械压滤方式把污泥含水率从97 %左右脱水后污泥降低至35%以下，再经24?72小时自然风干后含水率降低至20%?30%，干化后方便运输和后期填埋。通过投加稳定剂，又可以固定部分重金属离子，如果可以降低到国家规范指标内，则固化污泥通过几个月至1.5?2.0年的陈化后，经过好氧厌氧反应，有机质以腐殖质形式存在，性质接近于泥土，可以代替泥土作为回填土使用和绿化用土使用。
[0057]上述的污泥处理方法可以减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥运输处理及最终处置的费用。通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染。在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。
[0058]目前的煤化工污泥现状，经污泥脱水机后的污泥含水率约80%，污泥量42.5/天，污泥主要成分(无机污泥5%，有机物含量15%，其中无机物主要成分为泥沙、煤炭;有机物污泥成分为碳水化合物20-61%，蛋白质36-56%，脂肪1-24%)。
[0059]以上述的污泥处理系统为例:
[0060]进口参数:污泥含水率97%，处理量283t/d。
[0061 ] 出口参数:污泥含水率:35 % (24小时后< 30 % )。
[0062]污泥重量比:25:1 (100吨含水97 %污泥系统出泥4吨)。
[0063]占地面积:
[0064]新建占地面积约400m2。
[0065]经济效益:
[0066]目前煤化工分公司污泥系统运行费用如下:
[0067]按照相关标准，危废污泥焚烧价格为1700元/吨。
[0068]如按照现行装置运行结果，污泥含水率80%，42.5t/d，运至污泥晾晒厂堆放晾晒，污泥含水率可以减低到50%左右。
[0069]污泥减量到17t/d，污泥焚烧处置费1700元/吨。
[0070]年处置费用:17X1700X333= 962.37万元。
[0071]电耗:700X333= 233100kW。
[0072]运费:240万。
[0073]药剂消耗:15万。
[0074]采用上述污泥处理系统和处理方法后，每天产生污泥283/25 = 11.32t。
[0075]年处置费用:600Π1.32X333= 226.17万元。
[0076]电耗:100X333= 33300kW。
[0077]运费:19万。
[0078]药剂消耗:471万。
[0079]由此可知，通过本发明提供的技术方案，不仅减少了污泥处理对于环境的污染，还降低了污泥处理的经济成本。
[0080]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种污泥处理系统，其特征在于，包括: 固化设备(10)，用于对污泥进行固化处理； 压滤设备(20)，所述压滤设备(20)沿污泥的移动方向设置在所述固化设备(10)的下游，用于对固化后的污泥进行机械脱水。2.根据权利要求1所述的污泥处理系统，其特征在于，所述污泥处理系统还包括: 焚烧设备(30)，所述焚烧设备(30)沿污泥的移动方向设置在所述压滤设备(20)的下游，用于对脱水后的污泥进行焚烧。3.根据权利要求1所述的污泥处理系统，其特征在于，所述固化设备(10)包括: 第一投料器(12)，用于向所述污泥中投入固化剂； 混合搅拌器(11)，与所述第一投料器(12)连接，用于将所述污泥和所述固化剂搅拌混合均匀。4.根据权利要求3所述的污泥处理系统，其特征在于，所述固化设备(10)还包括: 第二投料器(13)，用于向所述污泥中投入稳定剂，所述混合搅拌器(11)还与所述第二投料器(13)连接，以将所述污泥和所述稳定剂搅拌混合均匀。5.根据权利要求4所述的污泥处理系统，其特征在于，所述固化设备(10)还包括: 第三投料器(14)，用于向所述污泥中投入污泥调理剂，所述混合搅拌器(11)还与所述第三投料器(14)连接，以将所述污泥和所述污泥调理剂搅拌混合均匀。6.根据权利要求5所述的污泥处理系统，其特征在于，所述污泥处理系统还包括: 控制设备(40)，所述控制设备(40)与所述固化设备(10)电连接，用于控制所述第一投料器(12)、所述第二投料器(13)、所述第三投料器(14)以及所述混合搅拌器(11)的运行，所述控制设备(40)还与所述压滤设备(20)电连接，所述控制设备(40)还用于控制所述压滤设备(20)的运行。7.根据权利要求6所述的污泥处理系统，其特征在于，所述污泥处理系统还包括: 第一检测器(50)，与所述控制设备(40)电连接，用于检测所述固化设备(10)中污泥的成分。8.根据权利要求7所述的污泥处理系统，其特征在于，所述污泥处理系统还包括: 第二检测器(60)，与所述控制设备(40)电连接，用于检测脱水后的污泥的成分。9.一种污泥处理方法，其特征在于，包括: S10:对污泥进行固化处理； S20:对固化后的污泥进行机械脱水。10.根据权利要求9所述的污泥处理方法，其特征在于，所述污泥处理方法还包括: S30:对脱水后的污泥进行焚烧处理或填埋处理。11.根据权利要求9所述的污泥处理方法，其特征在于，在步骤SlO中，对污泥进行固化处理包括: SI2a:对所述污泥混入固化剂。12.根据权利要求11所述的污泥处理方法，其特征在于，在步骤SlO中，对污泥进行固化处理包括: S12b:对所述污泥混入稳定剂。13.根据权利要求11所述的污泥处理方法，其特征在于，在步骤SlO中，对污泥进行固化处理包括:S11:对所述污泥混入污泥调理剂。
【文档编号】C02F11/12GK105859073SQ201610320264
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】郭辉, 王玲, 王裕奎
【申请人】神华集团有限责任公司, 中国节能减排有限公司, 北京科技大学