本发明属于污泥处理的技术领域，涉及一种污泥深度脱水方法。
背景技术：
污泥是污水处理的剩余产物，其主要特征是有机物含量高、容易腐烂发臭、含水率高，含有大量病原微生物、寄生虫卵或重金属等有害物质。污泥中含有大量水分，导致污泥体积大，易流变，导致运输成本高、处理设备容量大、处理处置经济性差等问题。为提高污泥中可利用物质的浓度、便于运输及后续处置(如资源化、焚烧等)，需有效降低污泥中含水率以及铁铝等金属元素的含量。
现有污泥的处理方法主要是“热水解+厌氧消化+板框脱水+干化”的处理工艺、“干化+污泥焚烧”的处理工艺，其中采用铁盐和pam调理的板框脱水工艺，脱水后含水率仅能达到60％左右，若脱水污泥采用与垃圾混填处理方式，需进一步干化至40％含水率，且污泥内部结构未被破坏，泥饼仍具有吸水性，增加填埋堆体安全隐患风险；若脱水污泥采用焚烧处理方式，泥饼中的铁易造成焚烧炉腐蚀，而氯将增加焚烧烟气处理成本。常规的污泥调理工艺存在以下缺陷：(1)上述调理后得到的污泥，经板框脱水后出泥的含固率仅能达到40％左右，还需进一步进行污泥干化处理才能达到与垃圾混合填埋的标准，其中板框脱水药剂成本和污泥干化成本占污泥厌氧消化处理工艺总成本的30％～40％，存在脱水效果仍然难以满足需求、脱水成本较高等缺陷。(2)污泥经高温厌氧消化后降解率较低，且其高含沙量的泥质特点极易加快设备磨损，提升设备维修成本。(3)采用的调理剂中含有氯和铁，这使得调理后的污泥中带有氯和铁，不利于污泥后续处理及资源化利用，如不利于后续污泥的焚烧、填埋和资源化再利用，同时经上述方法调理后污泥的脱水效果仍不理想，存在污泥含水率波动大且含水率仍然较高的缺陷。另外，本申请发明人的实际研究中还发现，在采用现有常规方法对污泥进行调理处理时，仍然存在调理效果不好、成本较高、资源化利用效果差等缺陷，如采用浓硫酸和双氧水对污泥进行调理后，污泥的板框压滤效果不佳，压滤后污泥的含水率在60％以上，且泥饼成型效果一般，需进一步干化处理才能达到国家填埋用泥质标准，同时调理后的污泥的ph较低，呈酸性，也不利于直接资源化利用。此外，现有污泥的氧化破壁类调理方法还存在调理条件苛刻、调理成本高、调理剂对后续污泥处置影响较大(如污泥干固体增量大)等缺陷，因而未能得到广泛的工程应用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种脱水效果好、干固体增量低、成本低的污泥深度脱水方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种污泥深度脱水方法，包括以下步骤：
s1、调节污泥的含水率为90％～95％；
s2、利用硫酸调节步骤s1中得到的污泥的ph值为1～2，酸化；
s3、将步骤s2中酸化得到的污泥与双氧水混合，调质；
s4、将步骤s3中调质后得到的污泥与钙盐混合，调理；
s5、将步骤s4中调理后得到的污泥进行压滤，完成对污泥的深度脱水。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s2中，所述酸化在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为100rpm～1000rpm；所述酸化的时间为5min～10min。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s3中，所述双氧水的投加量为绝干污泥质量的3％～6％；所述双氧水的质量浓度为30％。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s3中，所述调质在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为100rpm～1000rpm；所述调质的时间为5min～10min。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s4中，所述钙盐的投加量为绝干污泥质量的5％～15％；所述钙盐为生石灰、熟石灰、碳酸钙、硫酸钙等钙盐中的至少一种。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s4中，所述调理在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为100rpm～1000rpm；所述调理的时间为2min～10min。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s5中，采用板框压滤机对污泥进行压滤；所述压滤过程中进泥压力控制为8公斤～12公斤，压榨压力为8公斤～30公斤；所述压滤的时间为1.5h～2.5h。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s1中，所述污泥为市政污水处理厂的剩余污泥或厌氧消化污泥；所述污泥中有机质含量≤50％。
上述的污泥深度脱水方法，进一步改进的，步骤s5中，所述压滤后得到的污泥的含水率≤50％；所述压滤后得到的滤液可用于调节污泥的含水率。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种污泥深度脱水方法，先将污泥的含水率调节为90％～95％，增加污泥的流动性，确保污泥能够与调理药剂混合均匀以及降低对搅拌设备的要求；然后利用硫酸调节污泥的ph值为1～2，通过酸化处理改变污泥中胞外聚合物eps的溶解性，将eps水解成小分子物质，同时为后续彻底改变污泥絮体结构提供酸性基础，有利于提高双氧水对絮体结构的破坏程度；进而加入双氧水对酸性较强的污泥进行调质，此时双氧水在酸性条件下产生大量的羟基自由基，这些羟基自由基具有强氧化性，能够进一步将有机物氧化成小分子物质，彻底破坏污泥絮体结构，从而使污泥的内部水转化为机械作用可脱除的自由水；在此基础上，为了保证后续压滤脱水效果，本发明中进一步采用了钙盐对污泥进行调理：一方面，可以进一步破坏以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性rna、碳水化合物的细胞组织，释放细胞水；另一方面，钙盐可与硫酸盐形成硫酸钙刚性颗粒，增强絮体空隙结构的稳定性，构建污泥输水通道，提升污泥的可压缩性；第三，钙盐作为碱性物质能够中和污泥中的酸性物质，使得最终处理的污泥呈中性；最终通过对调理后的污泥进行压滤，完成对污泥的深度脱水处理。本发明中，通过对污泥进行酸化、双氧水与钙盐的联合调理，能够有效破坏污泥中的含水体，从而能够促进污泥内部水的释放，同时还能够构建疏水通道，也有利于提高后续压滤处理的脱水效果，进而通过压滤处理实现对污泥的有效脱水，最终获得含水率低、干固体含量低的泥饼，其中泥饼的含水率≤50％，甚至低至47.16％，且干固体增量＜15％，甚至低至5％；更为重要的是，本申请中通过对污泥进行酸化、双氧水与钙盐的联合调理，能够显著降低处理成本，与常规工艺相比，每吨绝干污泥的脱水成本可降低10％～47％。本发明的污泥深度脱水方法，具有脱水效果好、干固体增量低、成本低等优点，不仅解决了采用浓硫酸、双氧水调理时由于泥饼含水率高、泥饼和滤液ph低而导致的泥饼、滤液无法资源化利用的问题，而且解决了采用钙盐调理时由于药剂使用量大而导致的干固体增量大的问题，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
(2)本发明中，可省略污泥干化处理工序，具有工艺简单、处理效率高、能耗低等优点，更有利于降低处理成本。
(3)本发明中，可采用压滤过程中产生的滤液对污泥进行稀释，进一步减少滤液的产量，降低环境污染风险，也能进一步降低处理成本。
(4)本发明中，污泥调理药剂中不含铁、氯，且脱水后的污泥不具吸水性，经板框脱水后的污泥具有较好的污泥资源化应用前景，如直接用于焚烧。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例
一种污泥深度脱水方法，包括以下步骤：
s1、调节污泥的含水率为90％～95％；
s2、利用硫酸调节步骤s1中得到的污泥的ph值为1～2，在转速为100rpm～1000rpm下酸化5min～10min；该步骤中，通过酸化处理改变污泥中胞外聚合物eps的溶解性，将eps水解成小分子物质，同时为后续彻底改变污泥絮体结构提供酸性基础，有利于提高双氧水对絮体结构的破坏程度。
s3、按照双氧水的投加量为绝干污泥质量的3％～6％，将步骤s2中酸化得到的污泥与双氧水混合，在转速为100rpm～1000rpm下调质5min～10min；该步骤中，双氧水在酸性条件下产生大量的羟基自由基，这些羟基自由基具有强氧化性，能够进一步将有机物氧化成小分子物质，彻底破坏污泥絮体结构，从而使污泥的内部水转化为机械作用可脱除的自由水。
s4、按照钙盐的投加量为绝干污泥质量的5％～15％，将步骤s3中调质后得到的污泥与钙盐混合，在转速为100rpm～1000rpm调理2min～10min；该步骤中，通过钙盐的进一步调理：一方面，可进一步破坏以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性rna、碳水化合物的细胞组织，释放细胞水；另一方面，钙盐可与硫酸盐形成硫酸钙刚性颗粒，增强絮体空隙结构的稳定性，构建污泥输水通道，提升污泥的可压缩性，有利于降低污泥干固体增量；第三，钙盐作为碱性物质能够中和污泥中的酸性物质，使得最终处理的污泥呈中性或偏中性。
s5、将步骤s4中调理后得到的污泥进行压滤，完成对污泥的深度脱水。
步骤s1中，采用的污泥，优选为市政污水处理厂的剩余污泥或厌氧消化污泥，但不仅限于此。污泥中，有机质含量≤50％。
步骤s2中，可采用任意浓度的硫酸调节污泥的ph值，优选为质量浓度为98％的浓硫酸，但不仅限于此，任何能够实现本发明目的其他酸都能够用于本发明。
步骤s3中，采用的双氧水的质量浓度优选为30％，但不仅限于此，任何能够实现本发明目的其他浓度双氧水都能用于本发明。
步骤s4中，采用的钙盐优选为生石灰、熟石灰、碳酸钙、硫酸钙等钙盐中的至少一种，但不仅限于此，任何能够实现本发明目的其他钙盐都能够用于本发明。
步骤s5中，采用板框压滤机对污泥进行压滤，其中压滤过程中进泥压力控制为8公斤～12公斤，压榨压力为8公斤～30公斤，压滤的时间为1.5h～2.5h。
步骤s5中，压滤后得到的污泥的含水率≤50％，且压滤后得到的滤液可用于调节步骤s1中污泥的含水率。
本发明中，通过对污泥进行酸化、双氧水与石灰的联合调理，能够有效破坏污泥中的含水体，从而能够促进污泥内部水的释放，同时还能够构建疏水通道，也有利于提高后续压滤处理的脱水效果，进而通过压滤处理实现对污泥的有效脱水，最终获得含水率低、干固体含量低的泥饼，其中泥饼的含水率≤50％，甚至低至47.16％，且干固体增量＜15％，甚至低至5％；更为重要的是，本申请中通过对污泥进行酸、双氧水与钙盐的联合调理，能够显著降低处理成本，与常规工艺相比，每吨绝干污泥的脱水成本可降低10％～47％，具有脱水效果好、干固体增量低、成本低，不仅解决了采用浓硫酸、双氧水调理时由于泥饼含水率高、泥饼和滤液ph低而导致的泥饼、滤液无法资源化利用的问题，而且解决了采用石灰调理时由于药剂使用量大而导致的干固体增量大的问题。
实施例1：
一种污泥深度脱水方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、加水调节污泥的含水率为90％。该步骤中，采用的污泥为某污水处理厂的浓缩污泥，有机质的质量含量为39.19％，含水率为19.46％，ph值为7。
s2、在转速为100rpm的搅拌条件下，采用浓硫酸(质量浓度为98％)调节步骤s1中得到污泥的ph值为2，搅拌5min，按照绝干污泥质量的5.2％加入双氧水(质量浓度为30％)，搅拌均匀，对酸化后的污泥进行调质，搅拌5min。
s3、在转速为100rpm的搅拌条件下，按照石灰的投加量为绝干污泥质量的5％，将步骤s2中调质后得到的污泥与石灰混合，搅拌2min，经调理混合均匀后污泥的ph值为7.81。
s4、将步骤s3中搅拌后得到的污泥泵送至隔膜板框压滤机中进行压滤，压滤参数为：进泥压力8公斤，压榨压力8公斤，压榨时间2h，压榨后泥饼含水率为47.69％，完成对污泥的深度脱水调理。压滤过程中产生的滤液可返回至步骤s1中，用于稀释污泥。
本实施例中，还考察了其他条件对污泥脱水效果的影响，如表1所示。
表1不同处理条件对脱水效果的影响
注：表1中，投加浓硫酸控制污泥的ph，双氧水、石灰以绝干泥比例控制投加量，含水率以百分比计，成本以吨绝干泥脱水成本计，单位为元。
由表1序号1-4中的结果可知，随着污泥ph值的升高，产生羟基自由基的量减少，同时由于双氧水自身的氧化性低于羟基自由基的氧化性，因而导致对污泥絮凝体结构的氧化作用变弱，从而不利于降低污泥的含水率。另外，将双氧水投入到中性污泥中时基本不会产生羟基自由基，因而脱水效果较差，且后续投加石灰产生的碱性环境容易导致双氧水分解，故其脱水效果一般。此外，这些方案中还存在成本较高、干固体增量较高等缺陷，不利于实现污泥的减量化目的。
由表1序号5-12中的结果可知，双氧水在酸性条件下产生具有强氧化性的羟基自由基，能够有效破坏强氧化性对污泥絮体结构，从而将污泥的内部水转化为机械作用可脱除的自由水；在此基础上，利用石灰继续进行调理，在石灰的调理过程中：一方面可进一步破坏以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性rna、碳水化合物的细胞组织，释放细胞水；另一方面石灰可与硫酸盐形成硫酸钙刚性颗粒，增强絮体空隙结构的稳定性，构建污泥输水通道，降低可压缩性，并中和污泥中的酸性物质。可见，通过浓硫酸、双氧水与石灰的有机结合，解决了单一采用浓硫酸、双氧水调理脱水后的泥饼含水率高以及泥饼和滤液ph低导致无法资源化利用的问题，解决了单一采用石灰调理脱水后药剂使用量大导致干固体增量大的问题，具有脱水效果好、污泥干固体增量低、成本低等优点。
由表1序号13中的结果可知，酸处理能使污泥中胞外聚合物eps溶解变性，但并不能彻底改变絮体结构，从而使得污泥颗粒细胞内部水未完全释放，故其脱水效果一般。
由表1序号14中的结果可知，双氧水在中性条件下基本不会产生羟基自由基，不能彻底改变絮体结构，从而使得污泥颗粒细胞内部水未完全释放。
由表1序号15中的结果可知，中性条件下基本不会改变胞外聚合物eps溶解变性和絮体结构；虽然石灰能使污泥中eps溶解变性，与腐殖酸形成网状骨架，增强过滤性能，但是加入的石灰未能彻底改变絮体结构，从而污泥颗粒细胞内部水未被完全释放，故其脱水效果一般。
由表1序号16中的结果可知，双氧水在酸性条件下具有强氧化性，能破坏污泥细胞结构，使细胞内部水分释放，但是由此得到的污泥在脱水过程中极易导致疏水通道挤压变形，污泥中的水不能进一步滤出，故污泥脱水效果一般。
由表1序号17中的结果可知，污泥酸化可使eps溶解变性，且加入的石灰调理可形成网状骨架，但加入的石灰未能彻底改变絮体结构，从而使得污泥颗粒细胞内部水未被完全释放，故脱水效果一般。
综上可知，本发明中，经硫酸、双氧水、钙盐调理后的污泥进行压滤脱水，干固体增量低于15％，脱水后泥饼含水率低于50％，每吨绝干污泥脱水成本可降低10％～47％，具有脱水效果好、干固体增量低、成本低等优点，不仅解决了采用浓硫酸、双氧水调理时由于泥饼含水率高、泥饼和滤液ph低而导致的泥饼、滤液无法资源化利用的问题，而且解决了采用钙盐调理时由于药剂使用量大而导致的干固体增量大的问题，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。