本发明属于水处理，涉及一种利用液化气体提高污泥脱水性能的方法。
背景技术：
1、城市污水处理厂污泥(以下简称污泥)是指污水处理过程中，由污染物转化的沉淀物以及通过污染物生物降解而产生的微生物残渣。我国污泥产生量已达6000万吨/年(含水率80％)，且污泥承载了污水管网进水污染物总量的20-25％，包括多种病原菌、重金属及毒害性有机污染物，污泥的安全处理处置对于降低污水处理二次污染风险、提高我国水污染控制技术水平均具有重要意义。
2、高含水率特征是限制污泥处理处置效率的主要因素之一，城镇污水处理厂污泥运输、热解、焚烧、土地利用的一系列标准规范均对污泥含水率做出了特定的技术要求，脱水是污泥各类处理处置路线中的共性关键技术环节。特别地，热处理(焚烧、热解)因其减量化、稳定化、能源化效益显著而成为近年来我国污泥终处置的快速发展方向之一，因此，高效、低耗地降低污泥含水率、提高污泥热值也是我国污泥低碳化、集中式、大规模处理处置的重要技术前提。然而，污泥属于有机-无机高度混杂的非均相复杂体系，呈现稳定胶状絮体状态、固液分离极度困难，脱水调理措施是改善污泥脱水性能、有效实现固液分离的重要保障。
3、现有污泥脱水调理药剂主要包括混凝剂、絮凝剂、高级氧化药剂等方式，其通过改变固体颗粒的聚集状态和表面亲疏水性以提高污泥脱水性能，特别地，以聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚丙烯酰胺为代表的混凝剂、絮凝剂是使用最为广泛的污泥脱水调理剂，其可在一定程度上通过固体颗粒凝聚降低污泥的间隙水含量，促进污泥自由水的脱除，但无法深度去除毛细水以及表面附着水；此外，含氯混凝剂在脱水污泥中的残留会加剧污泥焚烧工艺中的二噁英生成风险，而聚丙烯酰胺的残留则会引起土壤板结、限制污泥的土地利用。总体上，现有污泥脱水调理技术普遍存在药耗高、效率低、难以精准调控等问题，导致污泥脱水已成为制约污泥处理处置全链条工艺效率提升的主要技术瓶颈。
4、专利cn108585392a公开了一种高压泄放式生化污泥调理方法，将污泥置入到一个密闭容器内，然后采用加压的方式使容器内部压力升高，压力升至额定值后在极端的时间内完成泄压，依靠泄压瞬间产生的气体膨胀和震荡冲击，使得污泥中的微生物细胞实现破壁，实现污泥调理。但该专利只通过气体膨胀和震荡冲击的物理作用力实现溶胞，污泥胞内水含量占总结合水含量仅3％，物理作用力导致的溶胞效应提升污泥脱水性能的作用有限。
5、专利cn115340285a公开了一种通过水分原位结晶提高污泥固液分离性能的方法及系统，方法包括：将污泥加入至耐压容器中，在低温条件下间歇通入高压二氧化碳，使二氧化碳水合物得以生成，直至二氧化碳分压稳定，卸压，搅拌污泥直至无气体逸出，即得到处理后污泥。但该专利通入二氧化碳气体后须通过外界冷源降低反应体系温度至水合物生成所需的温度，节能减排效益较差，且可利用的气体种类较少。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种利用液化气体提高污泥脱水性能的方法，本发明具有脱水污泥中无调理药剂残留、脱水效能高、无二次污染风险等优点，降低了脱水泥饼中残留脱水调理药剂对污泥后续处理工艺的负面影响。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本发明的技术方案之一在于，提供一种利用液化气体提高污泥脱水性能的方法，该方法包括以下步骤：
4、(1)将污泥输送至耐压容器中；
5、(2)向污泥中混合通入液化气体，液化气体蒸发气化过程吸热降低体系温度，同时升高耐压容器内气体压力；
6、(3)进一步冷却反应体系温度至适宜范围，气体分子与污泥中水分子发生结晶反应生成笼形水合物；
7、(4)待污泥中特定比例水分转化为笼形水合物，笼形水合物稳定生成，耐压容器内气体压力稳定，操作耐压容器泄压，笼形水合物重新分解为气体和水，搅拌直至反应系统中无气体逸出，得到脱水性能大幅提升的污泥。
8、进一步地，步骤(1)中污泥为污水处理厂的剩余污泥，污泥的含水率为80-99％。
9、作为优选的技术方案，步骤(1)中污泥的含水率为80-95％。
10、进一步地，步骤(2)中液化气体包括液化氮气、液化二氧化碳、液化甲烷、液化乙烷或液化丙烷。
11、进一步地，步骤(2)中液化气体与污泥的质量比为(0.02-0.15):1。
12、作为优选的技术方案，步骤(2)中液化气体与污泥的质量比为(0.023-0.15):1。
13、进一步地，步骤(2)中液化气体蒸发气化过程吸热降低体系温度至12-23℃。
14、进一步地，步骤(2)中液化气体蒸发气化过程升高耐压容器内气体压力至0.7-7.5mpa。
15、进一步地，步骤(3)中进一步冷却反应体系温度至0-10℃。
16、作为优选的技术方案，步骤(3)中进一步冷却反应体系温度至1-9℃。
17、进一步地，步骤(4)中气体的平衡分压为0.17-4.3mpa。
18、作为优选的技术方案，步骤(4)中气体的平衡分压为0.21-4.3mpa。
19、进一步地，步骤(4)中泄压至耐压容器内气体压力与大气压一致。
20、进一步地，步骤(4)中搅拌转速为100-300rpm。
21、作为优选的技术方案，所述污泥的脱水性能提升35-80％。
22、作为优选的技术方案，所述污泥的脱水性能提升39.8-77.6％。
23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24、(1)本发明通过向污泥通入液化气体，通过液化气体的蒸发气化过程降低污泥温度，促进污泥中水分与气体反应生成笼形水合物，然后通过缓慢降低气体分压，使得笼形水合物再逐步重新分解为气体和水，并得到脱水性能改善的污泥；
25、(2)本发明通过笼形水合物的合成过程，优化污泥中有机物和水分子的空间排布构象，将污泥中结合水转变为连续均一的水合物晶体，促进污泥孔隙内部毛细水、间隙水的脱除，形成相对分离的固相和水相，破坏水-固浸润分布的污泥胶状絮体状态，提高污泥固液分离性能；
26、(3)本发明对污泥脱水调理的效能极高，毛细水、间隙水强化深度脱除，且脱水污泥中无药剂残留，不仅减少污泥脱水调理剂的二次环境污染风险，而且可以克服传统污泥脱水工艺药剂投加量高、污泥增容比大、污泥脱水效率低等不足，降低了脱水泥饼中残留脱水调理药剂对污泥后续处理工艺的负面影响，因此具有优异的经济效益、社会环境效益和广阔的市场应用前景；
27、(4)本发明直接将液态气体与污泥混合，利用液化气体的蒸发气化吸热，降低反应体系温度，替代外界冷源，使之尽可能趋近笼形水合物生成所需的温度，所需的冷却能耗可由液化气体的气化焓变提供，节约冷却能耗，同时液化气体蒸发气化升压，满足笼形水合物生成所需的气体压力，因此具有显著的节能减排优势，为污泥的环境友好型脱水提供了新的技术选择途径，经济、社会和环境效益显著，市场应用前景广阔。