一种污水污泥节能脱水和重金属高效脱除协同处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种污水污泥节能脱水和重金属高效脱除协同处理方法，所述方法包括：原生污泥首先经机械脱水后的污泥加入质量为脱水后的污泥质量1%～3%的复合添加剂，污泥和复合添加剂混合均匀后转移进入水热反应釜，控制在150℃～180℃、400kPa～1000kPa条件下反应30min～60min；反应结束后冷却，用板框压滤机压滤脱水；压滤后的污泥用生石灰调节pH值为5.5～10外运土地利用，或者添加生石灰调节Ca/S摩尔比为1.0～1.2后焚烧处置。通过本发明方法处理后的城市生活污水污泥提高了含固率、降低了重金属浓度，减少了有机有害物，能够提高污泥土地利用的适用性和降低焚烧处置污染物排放。
【专利说明】一种污水污泥节能脱水和重金属高效脱除协同处理方法(-)【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污水污泥节能脱水和重金属高效脱除协同处理方法。
(二)【背景技术】
[0002]污泥是污水处理过程中产生的固体沉淀物，约占处理水量的0.3%~0.5% (以含水量为95%计)。我国年城市污水处理产生的湿污泥(85%含水率)可达3000多万吨。污泥中含有大量的有害物质，如重金属、有机污染物(多环芳烃和二噁英等)、大量的病源微生物等，很容易形成“二次污染”，是一种量大面广且对人体和环境都具有很大危害作用的固体废弃物。城市污水处理过程中污泥产量不断增加，如何安全、经济处置和利用污泥已经成为迫在眉睫的问题。污泥土地利用是污泥快速处理和资源化利用方法，是一种低成本的可持续处置技术；焚烧处置能够实现快速无害化、减量化及能源化。但污泥的高含水、富含重金属且均难以脱除的特性成为污泥资源化利用和无害化处置的瓶颈，需要寻求和探索一种低成本、环境友好的污泥预处理方法。
[0003]水分在污泥中有4种存在形式:自由水、间隙水、表面结合水和内部水。自由水能够通过机械压滤法脱除，但表面结合水和内部水不能通过机械压滤脱水除去，需进行预处理，改善污泥的脱水性能，提高机械脱水效果。污泥水热湿解法是简单、高效和低能耗的预处理技术。水热湿解后污泥絮体解散，微生物细胞体破碎，胶体结构破坏，细胞内水分被释放出来，提高了污泥的沉降性和脱水性能。相对常规热干化，利用水热湿解法处理污泥避免了水汽化吸收潜热，大大降低了能耗。但直接使用活性污泥进行水热湿解法处理，仍存在泥量大，污泥含水率高，存在能耗仍较大的不足。
[0004]通过向污泥中投加化学药剂，提高污泥的氧化还原电位(Eh)或降低污泥pH值，从而使污泥中重金属由不可溶态的化合物向可溶的离子态或络合离子态转化，可有效去除污泥中重金属，即化学淋洗法。化学淋洗法具有脱除效果好，处理时间短的优点。使用的药剂主要有硫酸和硝酸等各种无机强酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、氮基三乙酸(NTA)和碳酸氢铵等络合剂和双氧水等强氧化剂。各种无机强酸、强碱的使用会造成废水中酸碱性过高，最终污水难以处置，需开发和使用新型环境友好型药剂。
(三)
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种污水污泥节能脱水和重金属高效脱除协同处理方法。其核心是水热法耦合化学淋洗法实现改善污泥脱水性能、高效脱除重金属、降解有机有毒物和灭菌效果。经过该处理后的污泥，降低水分、减少重金属含量和浸出性，提高污泥土地利用的适用性和安全性，也降低污泥焚烧污染物排放。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]—种污水污泥节能脱水和重金属高效脱除协同处理方法，所述方法包括:原生污泥首先经机械脱水至含水率为80%~85%，脱水后的污泥加入质量为脱水后的污泥质量1%~3%的复合添加剂，所述复合添加剂为HEDTA (羟乙基乙二胺三乙酸)、草酸和NH4NO3质量比15~20:2:1的混合物；污泥和复合添加剂混合均匀后转移进入水热反应釜，控制在150°C~180°C、400kPa~1000kPa条件下反应30min~60min ;反应结束后冷却，用板框压滤机于1.5~3.0MPa下压滤脱水至含水率为30~40% ;压滤后的污泥用生石灰调节pH值为5.5~10.0外运土地利用，或者添加生石灰调节Ca/S摩尔比为1.0~1.2后焚烧处置。
[0008]水热湿解法利用水热条件下分子运动加速，离子积常数变大，扩散系数变大等特性，可加强脱除效果。水热法也被应用于降解飞灰等固废中的多种有机污染物，包括多环芳烃(PAHs)和二噁英(P⑶D/Fs)等，在飞灰处置领域得到了研究和验证。水热湿解技术应用在餐厨垃圾上能够优化脱水性能和实现灭菌效果，细菌在高温高压环境下，维持一定时间后能够被消灭失去活性。
[0009]优选的，所用水热反应釜为具搅拌功能的水热反应釜，所述水热反应在温度150°C~160°C、压强400kPa~600kPa、搅拌速率100~200r/min条件下进行。
[0010]具体的，所述原生污泥来自城市污水处理厂。
[0011]按照本发明梯级脱水的技术路线，城市污水处理厂原生污泥首先进行一次机械脱水，污泥含固率可达到15%~20% ;机械脱水后的污泥在水热条件下(150°C~180°C)下维持30~60min后，脱水性能得到显著改善，再进行板框压滤脱水，泥饼含固率可达到70%，含水率满足土地利用及污泥自持燃烧的要求；为脱除污泥中重金属，污泥中加入复合添加剂，在水热条件下强化不可溶态的重金属成为可溶态或络合态进入液相，在二次机械脱水后去除，降低土地利用过程中重金属及焚烧处置过程释放污染；在酸性水热环境下，污泥中的细菌和有机有害物得到部分降解。
[0012]通过本发明方法处理后的城市生活污水污泥提高了含固率、降低了重金属浓度，减少了有机有害物，能够提高污泥土地利用的适用性和降低焚烧处置污染物排放。其有益效果主要体现在:`[0013]1.由于污泥使用水热湿解技术进行干化预处理，处理过程污泥中水分没有吸收蒸汽潜热，并且水热湿解罐的进料污泥经过了一次机械脱水，所以该工艺节能效果显著，相对传统干化技术可节能60%~70% ；
[0014]2.经过协同方法处理的污泥含固率可达到70%，低位热值超过10000kJ/kg，满足污泥土地利用及自持燃烧对含水率的要求；
[0015]3.利用复合添加剂将重金属从固相转移进入液相，通过压滤脱水降低污泥中重金属的含量，有效减轻了污泥土地利用过程及焚烧处置中的重金属释放污染；
[0016]4.水热湿解过程，污泥中的二噁英和多环芳烃也发生了部分氧化分解及进入水相中，降低了有机有害物在脱水污泥中的含量；
[0017]5.该方法过程中，未使用强酸强碱以及有害的添加剂，是一种环境友好的技术。
(四)【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明方法的工艺流程图。
(五)【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此:[0020]实施例1:
[0021]含水率为98.7%的原生污泥在杭州七格污水处理厂经过带式压滤机机械脱水后得到含水率82%的一次脱水污泥，采集IOkg —次脱水污泥带回实验室冷藏备用；取一次脱水污泥100.0g,加入2.0g复合添加剂(HEDTA、草酸和NH4NO3质量比17:2:1的混合物)充分搅拌混合均匀，并将污泥转移进入水热反应釜；开启搅拌电机，转速为100r/min，再开启电加热(实际工程可直接通饱和蒸汽)使水热反应釜温度升高到160°C，压力在450kPa，维持60min,时间满足后停止电加热并冷却反应釜；等反应釜冷却后停止搅拌电机并取出污泥，利用实验用板框压滤机压滤污泥(3MPa)，得到27.9g含水率为36%的二次脱水污泥；向二次脱水污泥中加入1.5g生石灰，污泥含水率降到33.1%，Ca/S摩尔比为1.11。同时也做了不加复合添加剂及反应釜不加热工况时重金属浓度对比实验，两组实验污泥中重金属含量及脱除效果如表1。
[0022]表1:干污泥中重金属含量及脱除率
[0023]
【权利要求】
1.一种污水污泥节能脱水和重金属高效脱除协同处理方法，所述方法包括:原生污泥首先经机械脱水至含水率为80%~85%,脱水后的污泥加入质量为脱水后的污泥质量1%~3%的复合添加剂，所述复合添加剂为HEDTA、草酸和NH4NO3质量比15~20:2:1的混合物；污泥和复合添加剂混合均匀后转移进入水热反应釜，控制在150°C~18(TC、400kPa~1000kPa条件下反应30min~60min ;反应结束后冷却，用板框压滤机于1.5~3.0MPa下压滤脱水至含水率为30~40% ;压滤后的污泥用生石灰调节pH值为5.5~10.0外运土地利用，或者添加生石灰调节Ca/S摩尔比为1.0~1.2后焚烧处置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用水热反应釜为具搅拌功能的水热反应釜，反应在温度150°C~160°C、压强400kPa~600kPa、搅拌速率100~200r/min条件下进行。
3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于所述原生污泥来自城市污水处理厂。
【文档编号】C02F11/14GK103771679SQ201410006123
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】严密, 徐璋, 任建莉, 胡艳军, 平传娟, 钟英杰 申请人:浙江工业大学