一种污泥的处理方法与流程

文档序号:11927861阅读:557来源:国知局

本发明属于环保技术领域,具体涉及一种污泥的处理方法。



背景技术:

污泥是污水处理后的产物,是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体污泥等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99%以上),有机物含量高,容易腐化发臭,并且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物,可以用泵运输,但它很难通过沉降进行固液分离。表面处理废物(污泥)顾名思义,其主要来源为金属表面处理及热加工企业生产过程中产生的污泥,污泥主要物质为磷酸钙和碳酸钙。

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种线状的有机高分子聚合物,一种高分子水处理絮凝剂产品,可以吸附水中的悬浮颗粒,在颗粒之间起链接架桥作用,使细颗粒形成比较大的絮团,并且加快了沉淀的速度。这一过程称之为絮凝,因其中良好的絮凝效果PAM作为水处理的絮凝剂并且被广泛用于污水处理。

对于污泥的处理如专利号为CN1369442A的中国专利公开了一种酸性废水高密度污泥处理工艺,该工艺由第一反应器、第二反应器、曝气池、沉淀池、压滤机等设备系统组成。采用污泥回流,向其中投加中和剂技术,使中和剂吸附于污泥载体表面,再利用这一载体中和废水,使废水中的多金属离子形成大粒径的金属氢氧化物沉淀,提高了污泥沉淀效率和污泥的含固率,减少污泥脱水时间,降低废水处理费用,适合多行业广泛使用。该工艺仅仅是处理了废水中的污染环境的金属离子,改善污泥脱水性,提高了处理效率,以期达到环保的排放标准,但对于废水、污泥中的有益成分没有进行综合利用,生产过程中产生大量的废液,浪费资源,不利于工业化大规模生产。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种污泥的处理方法,该方法操作简单、处理方便、成本低,适用于工业化大规模生产。

本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种污泥的处理方法,它包括以下步骤:

S1.配浆:将污泥加入配浆槽中,加入水搅拌分散形成浆料,浆料经沉降分离得污泥渣和沉降清液,沉降清液返回至配浆槽循环利用;

S2.中和:将稀磷酸和污泥渣缓慢加入中和槽中进行中和反应得到固液混合物,所述稀磷酸和污泥渣的质量比为1:1~3;其中,中和反应的时间为在常温下加料1~3h后继续反应0.5~1.5h;

S3.养晶:将步骤S2所得固液混合物送入养晶槽,并加入氧化钙进行反应,调节pH值为6.0~7.0,得到磷酸氢钙料浆,其中,反应的时间为在常温下加料1~3h后继续反应0.5~1.5h,所述氧化钙和固液混合物的重量比为1:15~25;

S4.一级絮凝沉降:将步骤S3所得磷酸氢钙料浆送入一级沉降槽,并加入絮凝剂缓慢搅拌形成絮团,沉降1.5~2.5h,得到磷酸氢钙浓浆,上层清液备用;

S5.压滤:将步骤S4所得磷酸氢钙浓浆泵入压滤机制成磷酸氢钙滤饼,滤液备用,收集滤饼上的固体,得到肥料级磷酸氢钙产品;

S6.深度脱磷:在常温下将步骤S4所得上层清液和S5所得滤液送入深度脱磷槽中,并加入氧化钙进行反应0.3~1.0h,调节pH值为10.0~11.0,得到磷酸钙料浆,所述氧化钙的投加量为1:8~14;

S7.二级絮凝沉降:将步骤S6所得磷酸钙料浆送入二级沉降槽,并加入絮凝剂缓慢搅拌形成絮团,沉降1.5~2.5h,得到磷酸钙浓浆,压滤后所得固体为磷酸钙,滤液返回配浆槽;

S8.产品混合:将步骤S5所得肥料级磷酸氢钙产品和S7所得磷酸钙送入打散器中混合,即为磷酸盐混合物。

进一步地,步骤S1所述沉降分离采用卧螺机进行分离,所述卧螺机的转速为2800~3200rad/min。

进一步地,步骤S2中所述稀磷酸的含水率为80~95%。

进一步地,步骤S4中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺,投加量为0.10~0.15kg/m3

进一步地,步骤S5中所述压滤机0.6~1.0MPa,滤布孔径为320目。

进一步地,步骤S7中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺,投加量为0.02~0.08kg/m3

本发明采用取间歇反应的方式。

在中和步骤中:原料污泥因为压滤、包装运输等原因变得密实,为了中和反应更加充分,先将污泥配浆再经卧螺机分离从而形成松散、均匀利于反应的污泥渣。分离出的清水循环使用而不必添加新鲜水,同时通过控制卧螺机转速从而保持出渣水分与原料污泥水分一致。污泥浆料通过卧螺机后,渣料直接加入一段中和槽,沉降清液返回污泥配浆槽循环使用而不再需要加入新鲜水。

来自卧螺机的污泥渣缓慢加入一段中和槽与原料稀酸混合反应;反应将产生少量CO2气体,由于生成量很少产生的热量可忽略不计,且CO2气体的逸出也不至于携带液体(或携带量极少,满足相关要求)。

反应原理:是指污泥缓慢加入一段中和槽,在均匀混合的条件下污泥先溶解于酸中。主要反应式如下:

CaCO3+H+→CO2+H2O

式中,R—表示金属杂质;

_n—表示金属离子价态。

随着污泥持续加入,料浆pH逐渐升高,重新析出沉淀,反应式如下:

式中,R—表示金属杂质;

n—表示金属离子价态。

在养晶步骤中:一段中和后的料浆打入养晶槽,与氧化钙混合继续反应至pH=6.0~7.0,将酸中的五氧化二磷转化为磷酸氢钙,同时经过养晶使结晶颗粒粗大以加快沉降、过滤。

主要反应式如下:

式中,R—表示金属杂质;

n—表示金属离子价态。

在深度脱磷步骤中:经沉降和压滤得到的清液因磷含量较高(P=76mg/L),需进一步中和脱磷才能达到排放要求;因此,往深度脱磷槽中缓慢加入氧化钙,中和pH=10.0~11.0,含少量固体的料浆同样添加絮凝剂后进入沉降槽沉降。

反应式如下:

本发明具有以下优点:本发明提供的污泥的处理方法,采用配浆+中和+养晶+一级絮凝沉降+压滤+深度脱磷+二级絮凝沉降+产品混合的工艺流程,可以处理金属表面废物及热加工企业生产过程中产生的污泥,得到肥料级磷酸盐,在节省资源的同时变废为宝,既保护了自然生态环境,同时增加了效益;该方法增加了配浆预处理,提高污泥与稀酸主要成分之间化学反应速率;新增加碱养晶工序,停留时间较长,提高磷酸盐等产品获取及提高沉降效果;一级絮凝沉降、二级絮凝沉降分别添加少量絮凝剂,提高沉降效果以及分段加碱促进金属氢氧化物沉降。该方法工艺简单、操作方便,成本低,适合工业化大生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1:一种污泥的处理方法,它包括以下步骤:

S1.配浆:将污泥加入配浆槽中,加入水搅拌分散形成浆料,浆料经沉降分离得污泥渣和沉降清液,沉降清液返回至配浆槽循环利用,所述沉降分离采用卧螺机进行分离,所述卧螺机的转速为2800rad/min。

S2.中和:将含水率为80%的稀磷酸和污泥渣缓慢加入中和槽中进行中和反应得到固液混合物,所述稀磷酸和污泥渣的质量比为1:1;其中,中和反应的时间为在常温下加料1h后继续反应0.5h;

S3.养晶:将步骤S2所得固液混合物送入养晶槽,并加入氧化钙进行反应,调节pH值为6.0,得到磷酸氢钙料浆,其中,反应的时间为在常温下加料1h后继续反应0.5h,所述氧化钙和固液混合物的重量比为1:15;

S4.一级絮凝沉降:将步骤S3所得磷酸氢钙料浆送入一级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降1.5h,得到磷酸氢钙浓浆,上层清液备用,所述聚丙烯酰胺投加量为0.10kg/m3

S5.压滤:将步骤S4所得磷酸氢钙浓浆泵入压滤机制成磷酸氢钙滤饼,滤液备用,收集滤饼上的固体,得到肥料级磷酸氢钙产品,所述压滤机压力为0.6MPa,滤布孔径为320目;

S6.深度脱磷:在常温下将步骤S4所得上层清液和S5所得滤液送入深度脱磷槽中,并加入氧化钙进行反应0.3h,调节pH值为10.0,得到磷酸钙料浆,所述氧化钙的投加量为1:8;

S7.二级絮凝沉降:将步骤S6所得磷酸钙料浆送入二级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降1.5h,得到磷酸钙浓浆,压滤后所得固体为磷酸钙,滤液返回配浆槽,所述聚丙烯酰胺投加量为0.02kg/m3

S8.产品混合:将步骤S5所得肥料级磷酸氢钙产品和S7所得磷酸钙送入打散器中混合,即为磷酸盐混合物。

实施例2:一种污泥的处理方法,它包括以下步骤:

S1.配浆:将污泥加入配浆槽中,加入水搅拌分散形成浆料,浆料经沉降分离得污泥渣和沉降清液,沉降清液返回至配浆槽循环利用,所述沉降分离采用卧螺机进行分离,所述卧螺机的转速为3200rad/min。

S2.中和:将含水率为95%的稀磷酸和污泥渣缓慢加入中和槽中进行中和反应得到固液混合物,所述稀磷酸和污泥渣的质量比为1:3;其中,中和反应的时间为在常温下加料3h后继续反应1.5h;

S3.养晶:将步骤S2所得固液混合物送入养晶槽,并加入氧化钙进行反应,调节pH值为7.0,得到磷酸氢钙料浆,其中,反应的时间为在常温下加料3h后继续反应1.5h,所述氧化钙和固液混合物的重量比为1:25;

S4.一级絮凝沉降:将步骤S3所得磷酸氢钙料浆送入一级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降2.5h,得到磷酸氢钙浓浆,上层清液备用,所述聚丙烯酰胺投加量为0.15kg/m3

S5.压滤:将步骤S4所得磷酸氢钙浓浆泵入压滤机制成磷酸氢钙滤饼,滤液备用,收集滤饼上的固体,得到肥料级磷酸氢钙产品,所述压滤机压力为1.0MPa,滤布孔径为320目;

S6.深度脱磷:在常温下将步骤S4所得上层清液和S5所得滤液送入深度脱磷槽中,并加入氧化钙进行反应1.0h,调节pH值为11.0,得到磷酸钙料浆,所述氧化钙的投加量为1:14;

S7.二级絮凝沉降:将步骤S6所得磷酸钙料浆送入二级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降2.5h,得到磷酸钙浓浆,压滤后所得固体为磷酸钙,滤液返回配浆槽,所述聚丙烯酰胺投加量为0.08kg/m3

S8.产品混合:将步骤S5所得肥料级磷酸氢钙产品和S7所得磷酸钙送入打散器中混合,即为磷酸盐混合物。

实施例3:一种污泥的处理方法,它包括以下步骤:

S1.配浆:将污泥加入配浆槽中,加入水搅拌分散形成浆料,浆料经沉降分离得污泥渣和沉降清液,沉降清液返回至配浆槽循环利用,所述沉降分离采用卧螺机进行分离,所述卧螺机的转速为3200rad/min。

S2.中和:将含水率为90%的稀磷酸和污泥渣缓慢加入中和槽中进行中和反应得到固液混合物,所述稀磷酸和污泥渣的质量比为1:2;其中,中和反应的时间为在常温下加料2h后继续反应1h;

S3.养晶:将步骤S2所得固液混合物送入养晶槽,并加入氧化钙进行反应,调节pH值为6.5,得到磷酸氢钙料浆,其中,反应的时间为在常温下加料2h后继续反应1h,所述氧化钙和固液混合物的重量比为1:18;

S4.一级絮凝沉降:将步骤S3所得磷酸氢钙料浆送入一级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降2h,得到磷酸氢钙浓浆,上层清液备用,所述聚丙烯酰胺投加量为0.13kg/m3

S5.压滤:将步骤S4所得磷酸氢钙浓浆泵入压滤机制成磷酸氢钙滤饼,滤液备用,收集滤饼上的固体,得到肥料级磷酸氢钙产品,所述压滤机压力为0.7MPa,滤布孔径为320目;

S6.深度脱磷:在常温下将步骤S4所得上层清液和S5所得滤液送入深度脱磷槽中,并加入氧化钙进行反应0.6h,调节pH值为10.5,得到磷酸钙料浆,所述氧化钙的投加量为1:10;

S7.二级絮凝沉降:将步骤S6所得磷酸钙料浆送入二级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降2h,得到磷酸钙浓浆,压滤后所得固体为磷酸钙,滤液返回配浆槽,所述聚丙烯酰胺投加量为0.05kg/m3

S8.产品混合:将步骤S5所得肥料级磷酸氢钙产品和S7所得磷酸钙送入打散器中混合,即为磷酸盐混合物。

实施例4:一种污泥的处理方法,它包括以下步骤:

S1.配浆:将污泥加入配浆槽中,加入水搅拌分散形成浆料,浆料经沉降分离得污泥渣和沉降清液,沉降清液返回至配浆槽循环利用,所述沉降分离采用卧螺机进行分离,所述卧螺机的转速为2900rad/min;

S2.中和:将含水率为85%的稀磷酸和污泥渣缓慢加入中和槽中进行中和反应得到固液混合物,所述稀磷酸和污泥渣的质量比为1:1;其中,中和反应的时间为在常温下加料1.5h后继续反应0.8h;

S3.养晶:将步骤S2所得固液混合物送入养晶槽,并加入氧化钙进行反应,调节pH值为6.8,得到磷酸氢钙料浆,其中,反应的时间为在常温下加料1.5h后继续反应1.2h,所述氧化钙和固液混合物的重量比为1:20;

S4.一级絮凝沉降:将步骤S3所得磷酸氢钙料浆送入一级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降1.8h,得到磷酸氢钙浓浆,上层清液备用,所述聚丙烯酰胺投加量为0.11kg/m3

S5.压滤:将步骤S4所得磷酸氢钙浓浆泵入压滤机制成磷酸氢钙滤饼,滤液备用,收集滤饼上的固体,得到肥料级磷酸氢钙产品,所述压滤机压力为0.8MPa,滤布孔径为320目;

S6.深度脱磷:在常温下将步骤S4所得上层清液和S5所得滤液送入深度脱磷槽中,并加入氧化钙进行反应0.8h,调节pH值为10.8,得到磷酸钙料浆,所述氧化钙的投加量为1:12;

S7.二级絮凝沉降:将步骤S6所得磷酸钙料浆送入二级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降2.2h,得到磷酸钙浓浆,压滤后所得固体为磷酸钙,滤液返回配浆槽,所述聚丙烯酰胺投加量为0.07kg/m3

S8.产品混合:将步骤S5所得肥料级磷酸氢钙产品和S7所得磷酸钙送入打散器中混合,即为磷酸盐混合物。

实施例5:一种污泥的处理方法,它包括以下步骤:

S1.配浆:将污泥加入配浆槽中,加入水搅拌分散形成浆料,浆料经沉降分离得污泥渣和沉降清液,沉降清液返回至配浆槽循环利用,所述沉降分离采用卧螺机进行分离,所述卧螺机的转速为3100rad/min;

S2.中和:将含水率为82%的稀磷酸和污泥渣缓慢加入中和槽中进行中和反应得到固液混合物,所述稀磷酸和污泥渣的质量比为1:2;其中,中和反应的时间为在常温下加料2.5h后继续反应1.2h;

S3.养晶:将步骤S2所得固液混合物送入养晶槽,并加入氧化钙进行反应,调节pH值为6.2,得到磷酸氢钙料浆,其中,反应的时间为在常温下加料2.5h后继续反应0.9h,所述氧化钙和固液混合物的重量比为1:22;

S4.一级絮凝沉降:将步骤S3所得磷酸氢钙料浆送入一级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降2.3h,得到磷酸氢钙浓浆,上层清液备用,所述聚丙烯酰胺投加量为0.14kg/m3

S5.压滤:将步骤S4所得磷酸氢钙浓浆泵入压滤机制成磷酸氢钙滤饼,滤液备用,收集滤饼上的固体,得到肥料级磷酸氢钙产品,所述压滤机压力为0.7MPa,滤布孔径为320目;

S6.深度脱磷:在常温下将步骤S4所得上层清液和S5所得滤液送入深度脱磷槽中,并加入氧化钙进行反应0.7h,调节pH值为10.7,得到磷酸钙料浆,所述氧化钙的投加量为1:13;

S7.二级絮凝沉降:将步骤S6所得磷酸钙料浆送入二级沉降槽,并加入聚丙烯酰胺缓慢搅拌形成絮团,沉降1.8h,得到磷酸钙浓浆,压滤后所得固体为磷酸钙,滤液返回配浆槽,所述聚丙烯酰胺投加量为0.07kg/m3

S8.产品混合:将步骤S5所得肥料级磷酸氢钙产品和S7所得磷酸钙送入打散器中混合,即为磷酸盐混合物。

上述实施例中采用的污泥主要来源为金属表面处理及热加工企业生产过程中产生的污泥,具体成分详见表1:

表1:污泥原料组成

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