申請日2016.05.06

　　公開(公告)日2016.08.03

　　IPC分類號C02F11/12; C02F11/14; C02F11/00

　　摘要

　　本發明屬于污泥處理處置技術領域，涉及一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法。本發明提供一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，對一次脫水污泥先進行連續深度脫水處理后，再進行太陽能干化處理，所述連續深度脫水處理包括污泥改性和壓榨脫水處理過程。本發明還進一步提供一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥系統。本發明提供的一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，可廣泛應用于污水處理廠一次脫水污泥的脫水處理，使一次脫水污泥含水率從75~85%降至30~40%，最終實現污泥的減量化、無害化、資源化利用。

　　權利要求書

　　1.一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，對一次脫水污泥先進行連續深度脫水處理后，再進行太陽能干化處理，所述連續深度脫水處理包括污泥改性和壓榨脫水處理過程。

　　2.根據權利要求1所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，其特征在于，所述連續深度脫水處理，具體包括以下步驟：

　　1)污泥改性：將一次脫水污泥輸入污泥改性混合機中，加入復合改性劑進行改性反應;

　　2)壓榨脫水：將步驟1)中改性后的污泥輸入污泥脫水機中進行壓榨脫水。

　　3.根據權利要求2所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，其特征在于，所述連續深度脫水處理，包括以下條件中任一項或多項：

　　Ⅰ)所述復合改性劑的總投加質量為污泥質量的1-8%;

　　Ⅱ)所述改性反應的反應時間為1～5min;

　　Ⅲ)所述壓榨脫水的條件為：濾帶壓榨壓力：0.1～0.6Mpa;壓榨脫水時間：1～7min。

　　4.根據權利要求1所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，其特征在于，所述太陽能干化處理，具體包括以下步驟：

　　A)將經連續深度脫水處理后的污泥，輸入太陽能干化床的進泥端，由污泥攤鋪裝置進行攤鋪處理;

　　B)步驟A)中經攤鋪處理后的污泥，由污泥翻拋機進行翻拋處理后，由太陽能干化床的出泥端輸出。

　　5.根據權利要求4所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，其特征在于，步驟A)中，所述攤鋪處理，具體包括以下步驟：

　　A1)將污泥輸入所述污泥攤鋪裝置的儲泥料倉內，通過雙螺旋卸料機輸出至太陽能干化床的床體，進行攤鋪;

　　A2)將步驟A1)中的儲泥料倉，在污泥攤鋪電機的帶動下沿導向桿進行縱向往復運動。

　　6.根據權利要求5所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，其特征在于，所述攤鋪處理，包括以下條件中任一項或多項：

　　ⅰ)所述攤鋪的泥層厚度為20～30cm;

　　ⅱ)所述縱向往復運動的運行速率為20-50cm/min。

　　7.根據權利要求4所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，其特征在于，步驟B)中，所述翻拋處理，是經攤鋪處理后的污泥，在太陽能輻射下，由設置在所述污泥翻拋機的連接桿上的雙殼鏟刀對污泥進行翻拋、前移，所述污泥翻拋機在污泥翻拋機電機帶動下通過行走輪沿橫向導軌進行往復運動。

　　8.根據權利要求7所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，其特征在于，所述翻拋處理，包括以下條件中任一項或多項：

　　B1)所述翻拋的時間為7-10day;

　　B2)所述雙殼鏟刀的翻拋轉速為1000-3000rpm;

　　B3)所述沿橫向導軌的往復運動的運行速率為0.15-0.3m/min。

　　9.一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥系統，其特征在于，包括經輸送機依次連接的污泥改性混合機、污泥脫水機、太陽能干化床。

　　10.根據權利要求9所述的連續深度脫水和太陽能協同干化污泥系統，其特征在于，所述太陽能干化床包括有支架、薄膜、污泥攤鋪裝置、污泥翻拋機、含水率在線測定儀、橫向導軌、床體;所述薄膜鋪設在所述支架外部，所述污泥攤鋪裝置、污泥翻拋機、含水率在線測定儀、橫向導軌設置在所述支架內部;所述污泥攤鋪裝置設置在太陽能干化床的進泥端，所述含水率在線測定儀設置在太陽能干化床的出泥端，所述污泥攤鋪裝置與含水率在線測定儀之間的床體上鋪設有橫向導軌，所述污泥翻拋機位于所述橫向導軌上方。

　　說明書

　　一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法

　　技術領域

　　本發明屬于污泥處理處置技術領域，涉及一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法。

　　背景技術

　　隨著我國各地污水處理廠的大量興建和投運，污水處理率大幅提高，污泥產量亦同步增加。以含水率80%計，截至2012年底全國年污泥總產量已突破3000萬噸。按照預測，到2020年污泥量將突破年6000萬噸。污水廠污泥中富集了污水中所含的有機物、重金屬、致病微生物等有毒有害物質，具有更大的生物毒性。另一方面，2015年4月發布的“水十條”進一步規定推進污泥處理處置：“污水處理設施產生的污泥應進行穩定化、無害化和資源化處理處置，禁止處理處置不達標的污泥進入耕地;非法污泥堆放點一律予以取締;現有污泥處理處置設施應于2017年底前基本完成達標改造，地級及以上城市污泥無害化處理處置率應于2020年底前達到90%以上”。由于填埋場的減少、環保意識的提高、環境標準的日益嚴格等各方面的原因，污泥的減量化、無害化處理處置已成為全球性的問題。

　　目前，國內大部分污水處理廠脫水后污泥含水率為80%左右，污泥體積大、運輸極不方便，這給污泥的最終處置(包括填埋、焚燒、建材利用、土地利用等)帶來極大困難。另一方面，我國《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)規定，城市污水廠污泥只有在處理后含水率降到60%以下，才可進入填埋場。因此，對一次脫水污泥進行深度脫水處理，實現污泥的減量化、穩定化、資源化利用已迫在眉睫。

　　目前，應用較廣的污泥深度脫水技術主要有高壓板框隔膜式壓濾、高壓板框廂式壓濾、太陽能干化等。國內“化學調質+高壓板框式污泥深度脫水工藝”的處理流程分為兩類。其一是，“機械濃縮+化學調質+高壓板框壓濾”。其二是，“一次脫水+稀釋+化學調質+高壓板框壓濾”。高壓板框壓濾深度脫水技術須將一次脫水污泥再調成含水率為95%左右的污泥(或投加PAM和機械濃縮將濕污泥含水率降低至95%)，其能使一次脫水污泥含水率降至60%以下，但該工藝存在設備占地面積大、系統復雜、壓榨時間較長、不能連續出料、場地要求高(需設平臺抬高)、氯化鐵腐蝕等缺點。

　　中國專利CN200710181080.5提供了一種活性污泥太陽能干化裝置，通過高壓吹散機進行干濕污泥的混合及攤鋪、通過改進型手扶拖拉機進行污泥的翻拋，實現污泥的太陽能干化;但其利用高壓吹散機進行污泥的攤鋪，存在污泥攤鋪不均勻、能耗大的問題，其利用改進型手扶拖拉機進行污泥的翻拋，不能連續自動運行且無干化污泥收集裝置。中國專利CN200920067632.4提供了利用太陽能干化污泥的系統，其先通過保溫棚收集太陽能，然后通過太陽能集熱風道將熱量輸送到污泥干化回轉窯中實現污泥的干化，但其存在著利用太陽能的效率有限、能耗較大、處理能力有限等問題。上述太陽能干化裝置均存在著干燥時間長、占地面積大、干化效果不穩定等缺陷，究其主要原因是進入太陽能干化床的污泥未改性且初始含水率較高，影響了太陽能干化床的處理效果。

　　發明內容

　　鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，充分利用連續深度脫水和太陽能干化優勢對一次脫水污泥進行脫水，實現污泥的減量化、無害化、資源化利用。

　　為實現上述目的及其他相關目的，本發明第一方面提供一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，對一次脫水污泥先進行連續深度脫水處理后，再進行太陽能干化處理，所述連續深度脫水處理包括污泥改性和壓榨脫水處理過程。

　　優選地，所述一次脫水污泥是指污水處理廠經過一級脫水后含水率為80±1%的污泥。

　　優選地，所述連續深度脫水是指將一次脫水污泥進一步脫水至含水率為50-60%。

　　優選地，所述連續深度脫水處理，具體包括以下步驟：

　　1)污泥改性：將一次脫水污泥輸入污泥改性混合機中，加入復合改性劑進行改性反應;

　　2)壓榨脫水：將步驟1)中改性后的污泥輸入污泥脫水機中進行壓榨脫水。

　　更優選地，步驟1)中，所述污泥改性混合機為專利號為ZL201320555506X的一種用于污泥處理的混合傳輸裝置。所述裝置由驅動機構、進料口、加藥口、觀察口、出料口、攪拌軸、攪拌槳和橫截面為W形的筒體構成;筒體內的攪拌軸中段設有攪拌槳，兩端設有旋轉方向相反的前螺旋葉片和后螺旋葉片，螺距均為5～20cm;攪拌槳由槳葉、槳葉柄組成，通過螺母及墊片將攪拌槳與攪拌軸固定連接，槳葉與攪拌軸的夾角可調。

　　更優選地，步驟1)中，所述復合改性劑為上海申耀環保工程有限公司生產的TJSMA型復合改性劑。所述復合改性劑能夠破壞一次脫水污泥細胞壁，改變污泥顆粒結構，使污泥顆粒化、空隙率增加，有利于后續壓榨脫水階段的污泥分布和脫水。

　　更優選地，步驟1)中，所述復合改性劑的總投加質量為污泥質量的1-8%。進一步優選地，所述復合改性劑的總投加質量為污泥質量的2-5%。

　　更優選地，步驟1)中，所述改性反應的反應時間為1～5min。進一步優選地，所述改性反應的反應時間為2～4min。

　　更優選地，步驟1)中，所述污泥改性混合機的功率為4-7.5kW。

　　更優選地，步驟1)中，所述一次脫水污泥輸入污泥改性混合機是將一次脫水污泥由一次脫水污泥儲存倉經刮板輸送機、一次脫水污泥緩存倉，輸入污泥改性混合機。

　　更優選地，步驟2)中，所述污泥脫水機為帶式污泥脫水機。具體地，所述污泥脫水機為上海申耀環保工程有限公司生產的TJSD-2.0型帶式污泥脫水機。

　　更優選地，步驟2)中，所述污泥脫水機的濾帶為聚酯或尼龍材質的斜紋編織的濾帶。

　　更優選地，步驟2)中，所述壓榨脫水的條件為：濾帶壓榨壓力：0.1～0.6Mpa;壓榨脫水時間：1～7min。進一步優選地，所述壓榨脫水的條件為：濾帶壓榨壓力：0.2～0.5Mpa;壓榨脫水時間：3～5min。所述改性污泥經過壓榨脫水后，含水率降低到50～60%，脫水效果顯著，經壓榨脫水的污泥基本無臭、呈固態、性質穩定、遇水不還原、易粉碎。

　　更優選地，步驟2)中，所述改性后的污泥輸入污泥脫水機是將改性后的污泥由污泥改性混合機經皮帶輸送機輸入污泥脫水機。

　　更優選地，步驟2)中，所述壓榨脫水后的污泥由污泥脫水機經皮帶輸送機輸入脫水污泥緩存倉。

　　更優選地，步驟2)中，所述壓榨脫水后的污泥形成5～10mm多孔隙薄片狀。

　　優選地，所述太陽能干化處理，具體包括以下步驟：

　　A)將經連續深度脫水處理后的污泥，輸入太陽能干化床的進泥端，由污泥攤鋪裝置進行攤鋪處理;

　　B)步驟A)中經攤鋪處理后的污泥，由污泥翻拋機進行翻拋處理后，由太陽能干化床的出泥端輸出。

　　更優選地，步驟A)中，所述經連續深度脫水處理后的污泥，由脫水污泥緩存倉經無軸螺旋輸送機輸入太陽能干化床。

　　更優選地，步驟A)中，所述攤鋪處理，具體包括以下步驟：

　　A1)將污泥輸入所述污泥攤鋪裝置的儲泥料倉內，通過雙螺旋卸料機輸出至太陽能干化床的床體，進行攤鋪;

　　A2)將步驟A1)中的儲泥料倉，在污泥攤鋪電機的帶動下沿導向桿進行縱向往復運動。

　　進一步優選地，步驟A1)中，所述攤鋪的泥層厚度為20～30cm。

　　進一步優選地，步驟A2)中，所述縱向往復運動的運行速率為20-50cm/min。所述縱向往復運動保持持續運行。

　　更優選地，步驟B)中，所述污泥翻拋機為橋式污泥翻拋機。

　　更優選地，步驟B)中，所述翻拋處理，是將經攤鋪處理后的污泥，在太陽能輻射下，由設置在所述污泥翻拋機的連接桿上的雙殼鏟刀對污泥進行翻拋、前移，所述污泥翻拋機在污泥翻拋機電機帶動下通過行走輪沿橫向導軌進行往復運動。

　　進一步優選地，步驟B)中，所述床體位于太陽能干化床內部的底部地面。

　　進一步優選地，步驟B)中，所述雙殼鏟刀為S型。

　　進一步優選地，步驟B)中，所述翻拋的時間為7-10day。

　　進一步優選地，步驟B)中，所述雙殼鏟刀的翻拋轉速為1000-3000rpm。

　　進一步優選地，步驟B)中，所述沿橫向導軌的往復運動的運行速率為0.15-0.3m/min。所述沿橫向導軌的往復運動保持持續運行。

　　更優選地，步驟B)中，所述經翻拋處理后的污泥，在出泥端通過無軸螺旋輸送機輸出太陽能干化床。

　　更優選地，步驟B)中，所述太陽能干化床的出泥端設置有含水率在線測定儀。所述含水率在線測定儀能夠測定經太陽能干化處理后污泥的含水率。

　　本發明第二方面提供一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥系統，包括經輸送機依次連接的污泥改性混合機、污泥脫水機、太陽能干化床。

　　優選地，所述輸送機選自刮板輸送機、皮帶輸送機、無軸螺旋輸送機中的任意一種或多種組合。

　　優選地，所述污泥改性混合機為專利號為ZL201320555506X的一種用于污泥處理的混合傳輸裝置。所述裝置由驅動機構、進料口、加藥口、觀察口、出料口、攪拌軸、攪拌槳和橫截面為W形的筒體構成;筒體內的攪拌軸中段設有攪拌槳，兩端設有旋轉方向相反的前螺旋葉片和后螺旋葉片，螺距均為5～20cm;攪拌槳由槳葉、槳葉柄組成，通過螺母及墊片將攪拌槳與攪拌軸固定連接，槳葉與攪拌軸的夾角可調。

　　優選地，所述污泥改性混合機的進泥端經輸送機依次與一次脫水污泥緩存倉、一次脫水污泥儲存倉相連接。更優選地，所述輸送機為刮板輸送機。

　　優選地，所述污泥脫水機為帶式污泥脫水機。具體地，所述污泥脫水機為上海申耀環保工程有限公司生產的TJSD-2.0型帶式污泥脫水機。

　　優選地，所述污泥脫水機的進泥端經輸送機與污泥改性混合機的出泥端相連接，所述污泥脫水機的出泥端經輸送機與脫水污泥緩存倉相連接。更優選地，所述輸送機為皮帶輸送機。

　　優選地，所述太陽能干化床包括有支架、薄膜、污泥攤鋪裝置、污泥翻拋機、含水率在線測定儀、橫向導軌、床體;所述薄膜鋪設在所述支架外部，所述污泥攤鋪裝置、污泥翻拋機、含水率在線測定儀、橫向導軌設置在所述支架內部;所述污泥攤鋪裝置設置在太陽能干化床的進泥端，所述含水率在線測定儀設置在太陽能干化床的出泥端，所述污泥攤鋪裝置與含水率在線測定儀之間的床體上鋪設有橫向導軌，所述污泥翻拋機位于所述橫向導軌上方。

　　更優選地，所述污泥翻拋機與橫向導軌之間運動式連接。所述運動式連接是指污泥翻拋機通過污泥翻拋機兩端設置的行走輪，在污泥翻拋機電機帶動下沿橫向導軌進行往復運動。

　　優選地，所述床體位于太陽能干化床內部的底部地面。

　　優選地，所述太陽能干化床的長度為80～120m，寬度為10～12m。

　　優選地，所述薄膜為透明塑料薄膜。所述薄膜的塑料材質為PP、PE、PVC等。

　　優選地，所述支架與薄膜之間的結構為市售透明暖房結構。

　　優選地，所述支架的頂部設有天窗。

　　優選地，所述支架的頂部設有鼓風機。所述鼓風機固定在太陽能干化床的支架頂部。

　　優選地，所述污泥攤鋪裝置包括有儲泥料倉、雙螺旋卸料機、導向桿、污泥攤鋪電機，所述導向桿兩端分別固定在支架的兩側，所述污泥攤鋪電機固定設置在導向桿上，所述儲泥料倉設置在導向桿上方，所述雙螺旋卸料機設置在所述儲泥料倉的下方。

　　更優選地，所述儲泥料倉與所述導向桿之間運動式連接。所述運動式連接是指儲泥料倉在污泥攤鋪電機的帶動下沿導向桿進行縱向往復運動。

　　優選地，所述污泥翻拋機為橋式污泥翻拋機。所述污泥翻拋機在太陽能干化床內對污泥進行連續性翻拋處理。

　　優選地，所述污泥翻拋機包括有連接桿、雙殼鏟刀、污泥翻拋機電機，所述連接桿貫穿所述污泥翻拋倉的兩端，所述污泥翻拋機電機固定設置在所述連接桿上，所述雙殼鏟刀的軸心固定設置在所述連接桿上，所述連接桿兩端設置有行走輪。

　　更優選地，所述雙殼鏟刀為S型。

　　優選地，所述橫向導軌的兩端分別設置限位開關。

　　所述含水率在線測定儀能夠通過測定出泥端污泥的含水率，控制污泥翻拋機沿橫向導軌進行往復運動的行走速度，進而控制污泥在干化床內的停留時間。

　　優選地，所述太陽能干化床的進泥端經輸送機與脫水污泥緩存倉相連接，所述太陽能干化床的出泥端經輸送機輸出。更優選地，所述輸送機為無軸螺旋輸送機。

　　如上所述，本發明提供的一種連續深度脫水和太陽能協同干化污泥方法，將含水率為75～85%的一次脫水污泥輸入污泥改性裝置中，在復合污泥改性劑的作用下，一次脫水污泥的胞內結合水轉化為自由水，一次脫水污泥得以“顆粒化”、“孔隙率增加”，改性后的一次脫水污泥進入連續脫水機，在脫水機高壓、密集作用力作用下污泥含水率降為50～60%;然后，脫水后的污泥進入太陽能干化床，在環保、經濟的太陽能作用下，污泥含水率進一步降至30～40%。具有以下優點：

　　(1)本發明在一次污泥連續脫水處理時采用由液體固化劑和粉末改性劑組成的污泥復合改性劑進行污泥改性，其總投加量為污泥質量的1～8%，優選為2～5%，且自身不含有害物質并能束縛污泥中的重金屬，使得一次脫水污泥“顆粒化”、“空隙率增加”，污泥在壓榨脫水階段的分布和脫水效果得到極大提高。

　　(2)本發明采用連續污泥脫水壓濾系統，反復、多次高壓壓榨改性污泥，使壓榨污泥形成5～10mm多孔隙薄片狀，壓榨脫水后的污泥含水率可以降低到50～60%，且基本無臭、呈固態、性質穩定、遇水不還原、易粉碎，為后續太陽能干化創造了有利條件。

　　(3)本發明利用太陽能干化脫水后的污泥，經濟、高效、對環境友好，太陽能干化床利用污泥攤鋪裝置和橋式污泥翻拋機進行污泥的自動攤鋪、翻滾、運輸、收集，可實現連續自動運行，為污泥的后續處置和資源化利用創造了更為有利的條件。

　　(4)本發明利用太陽能干化使污泥含水率由50～60%降低到30～40%，在保證處理效果的同時可大大減小污泥干化床的面積及污泥在干化床內的停留時間，節約投資及運行成本。

　　(5)本發明采用的太陽能干化床通過在線含水率測定儀與橋式污泥翻拋機聯動，自動控制污泥翻拋機的行走速度、進而控制污泥在干化床內的停留時間，保證干化后出泥的含水率為30～40%，既避免了污泥含水率過高影響其后續的資源化利用，又避免了因污泥含水率過低造成的粉塵問題和對設備的磨損問題。

　　(6)本發明采用連續脫水和太陽能協同干燥干化污泥，采用逐級干化的方式，經濟、高效，可使一次脫水污泥含水率從75～85%降至30～40%，實現污泥減量60～80%，為污泥的后續處置創造了有利條件。