本发明涉及环保或市政领域，尤其是涉及一种污泥的复合高效脱水方法。
背景技术
污泥的处理和利用技术远远落后于污水本身的处理技术，成为制约生态环境发展的重要问题。污泥一旦产生，会带来沉重的经济和环境负担，同时处理污水后产生的污泥在脱水至80％含水率后未能最终处理，就在各地垃圾填埋场进行临时堆放，容易引起占用土地、污染地表和地下水等严重的次生环境问题，因此需要对污泥进行脱水处理以满足环境的要求。
传统的机械脱水方法，包括板框压滤、带式压滤和离心脱水只能将污泥脱水至80％含水率左右，如果没有经过进一步脱水而进入焚烧，需要加入大量的煤粉才能使其顺利燃烧，也就是需要煤的助燃，这就大大增加了污泥处理的成本，而且产生了硫化物等中间污染物，不利于环境保护，因此最终处理前需要进一步脱水。目前我国市政污水污泥的最终去向主要有两个方向：混合填埋和焚烧，两者都需要将含水率进一步降低到60％以下，其它如发酵制肥或制砖等技术尚未成熟或利用率不高。虽然污泥焚烧等技术不断成熟，各地兴建了不少污泥焚烧厂或干化厂项目，但由于污泥存量和增量数量巨大，污泥脱水设施仍有大量缺口，因此急需能够进一步提高污泥脱水率的高效脱水方法。
污泥中的水分按其存在状态分为四种，即空隙水、毛细水、表面吸附水和内部结合水，其中内部结合水主要存在于污泥中的微生物细胞中，而污泥进一步脱水的技术困难也在于污水生化处理过程中产生的微生物菌胶团网络在污泥中起到锁水的稳定作用。这些微生物菌胶团很难被机械作用破坏，而且污泥中微生物细胞膜的刚性结构阻碍了胞内水分的释放。如果在浓缩和机械压滤后进行进一步脱水，或者提高脱水效率，则需要对污泥进行破膜预处理。目前破膜预处理的一般方法是添加化学试剂，但化学试剂存在较大的二次污染。如申请日为2015年11月11日，申请号为201510763808.x的中国专利申请中公开了一种污泥深度脱水的工艺，采用水热反应+絮凝调理+机械脱水的工艺，但过程需添加表面活性剂，且需加热到120-160℃，相对压力在0.5-1.2mpa，整体工艺复杂且容易引起二次污染。中国专利cn101255000a主要涉及高压脉冲电场和穿孔剂的协同作用才能去破坏微生物的细胞膜结构，然后再使用干化剂和凝缩剂凝聚大分子物质，从而游离出水分，在其整个工艺中脉冲电场只是一个辅助，而且还需要添加大量的化学物质，同样容易引起二次污染。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种污泥的复合高效脱水方法，避免了引入化学试剂带来二次污染的问题。
本发明所采取的技术方案是：
本发明提供一种污泥的复合高效脱水方法，包括以下步骤：
(1)采用物理的破膜方法对污泥进行预处理；
(2)对步骤(1)处理后的污泥进行真空脱水。
优选地，步骤(2)中真空脱水采用连续进料方式，真空度≥-0.09mpa。
优选地，步骤(1)中物理的破膜方法为机械破膜
进一步地，所述机械破膜具体为：将污泥与骨料混合后进行机械搅拌，所述骨料为莫氏硬度不低于6的物料。本发明中的骨料指的是莫氏硬度不低于6的物料，能够与污泥混合实现破膜处理。优选骨料为颗粒状且莫氏硬度不低于6的物料。为了提高污泥的处理效率，优选污泥与骨料混合的质量比值不高于1。
本发明中机械破膜通过污泥和骨料的混合，在搅拌的作用下实现破膜，进而提高脱水效率。
更进一步地，所述骨料为炉渣或粉碎的建筑垃圾。
更进一步地，步骤(2)中真空脱水后产生的物料作为骨料与污泥混合，后回到步骤(1)。即经过步骤(2)脱水后得到的物料可以回用，其中的部分或全部物料可以当做骨料再与污泥进行混合，然后再经过步骤(1)和步骤(2)处理。
优选地，步骤(1)至少进行一次，即污泥经过多次的破膜预处理后，再进行真空脱水。
优选地，步骤(1)和步骤(2)至少循环一次，即污泥经过步骤(1)和步骤(2)处理后，为提高污泥的脱水效率，再次经过步骤(1)和(2)处理。
本发明还提供一种污泥的复合高效脱水系统，包括依次连接的污泥搅拌机和真空脱水机，所述污泥搅拌机和所述真空脱水机之间通过传送机连接，所述污泥搅拌机用于对污泥进行机械破膜。
优选地，所述污泥搅拌机和真空脱水机为一个脱水单元，所述脱水单元至少为一个。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种针对污泥的复合高效脱水方法，该方法采用物理的破膜预处理和真空脱水相结合的方式处理污泥，不需要额外添加化学试剂即可实现高效自动化脱水，利用真空条件下水的饱和蒸气压降低，在无需加热的条件下就可以实现水分蒸发，不需额外增加水收集器即可得到较干燥可回收的污泥。与现有的板框压滤、带式压滤或者离心脱水等工艺相比不仅具有较高的脱水效率，而且无需投加化学试剂，无二次污染；与单一真空脱水相比因为有了破膜预处理流程，脱水效率更高；同时与热水解等工艺相比，无需加热，能耗较低。本发明提供的污泥的复合高效脱水系统，能够实现污泥的连续处理，脱水效率高，适用于工业化的连续操作。
附图说明
图1为实施例1和实施例2中的工艺流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例以市政污泥为处理对象，提供了一种污泥的复合高效脱水方法，包括了二次机械破膜和真空脱水。参见图1，工艺流程如下：将含水率为80％的污泥通过机械泵送入混合送料机，在混合送料机中投入粉碎后含水率30％的建筑垃圾作为骨料，混合比例为污泥680kg，骨料670kg，总重1350kg。混料加入到污泥搅拌机(一级污泥搅拌机)，经过双轴搅拌挤压进行第一次机械破膜后经传送带送入第二台污泥搅拌机(污泥搅拌机)进行第二次机械破膜，再进入真空脱水机进行脱水，真空度为-0.092mpa，脱水后混料总重1160kg，脱水190kg，经测算脱水后的混料含水率为47.8％，经送检实际含水率为46.14％，且重金属含量指标全部合格，完全达到填埋标准。
本实施例使用的污泥处理系统，包括依次连接的污泥搅拌机、污泥搅拌机和真空脱水机，各个设备之间通过传送机连接，污泥在经过两个污泥搅拌机进行机械破膜后，经传送机传送到真空脱水机中，经真空脱水后的物料可以直接填埋也可以作为骨料加入到污泥搅拌机中进行循环使用，不引起二次污染。本实施例为了提高污泥的脱水效率采用了二次机械破膜，可以根据实际需求增加或减少污泥搅拌机和真空脱机的数量。
本发明机械破膜中使用的骨料可以是炉渣，也可以是粉碎的建筑垃圾等废弃物，实现了废弃物再利用，解决了建筑垃圾清除的问题，同时本发明还提供了一种针对污泥机械破膜的骨料再利用方法，即脱水后的混料可以部分或全部作为骨料进行再利用，进而同步实现原料再利用和污泥减量化的目标。
实施例2
参考图1，取放置一天后的实施例1中脱水后的混料425kg作为骨料(经一天自然蒸发后含水率降为40％)与240kg含水率90％的污泥进行混合，总重665kg，再次经过两次机械破膜和真空脱水处理，脱水后混料实际重量445kg，脱水220kg，经测算脱水后的混料含水率37％，经送检实际含水率为37.9％，且重金属含量指标全部合格，完全达到填埋标准。
再次以脱水后的混料695kg作为骨料与695kg含水率90％的污泥进行混合，总重1390kg，第三次送入二次破膜和真空脱水工艺中，脱水后混料实际重量1185kg，脱水205kg，经测算脱水后的混料实际含水率57％，随着骨料的反复利用，混料中炉渣的含量减少，脱水效率有所下降，实际骨料还可以继续回用14次，因此优选污泥与骨料的质量比不高于1。经本发明的脱水方法处理的污泥含水量低，可以外运进行填埋或再次利用。
本发明可以采用破膜预处理和真空脱水联合使用并循环处理的方式对污泥进行脱水，来提高污泥脱水的效率，也可以对污泥分批同时展开破膜预处理和真空脱水联合使用处理的方式对污泥进行脱水，以提高单位时间污泥的处理量。