[发明专利]一种污泥深度脱水系统及方法

说明书

本发明公开了一种污泥深度脱水系统及方法，该系统包括污泥料仓、热能回收罐、无搅拌器的热水解反应器、脱水装置，热能回收罐内设有用于存放待预热污泥的第一腔体和用于存放待预冷污泥的第二腔体，第一腔体和第二腔体之间设有导热隔板，其中污泥料仓与第一腔体连通，第一腔体与无搅拌器的热水解反应器连通，无搅拌器的热水解反应器与第二腔体连通，第二腔体与脱水装置连通，形成污泥预热、调理、热水解、换热和脱水的循环通路。本发明污泥深度脱水系统，通过各个单元设备的协同处理，能够在碱性药剂使用量较低的前提下实现对污泥的高效脱水，而且该系统组合简单，使用方便，可实现自动化控制，运行稳定性好、维护成本低，使用价值高，应用前景好。

技术领域

本发明属于污泥脱水技术领域，涉及一种泥深度脱水系统和方法。

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、容易腐化发臭、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。

现有污泥的脱水方法中，需要先对污泥进行调理，才能通过压滤等方式进行脱水，其中常规的调理方式包括“三氯化铁+PAM”调理工艺和热碱水解工艺。传统的“三氯化铁+PAM”调理工艺，主要是以铁盐类调理药剂(如三氯化铁)和PAM对污泥进行调理，然而，该在该调理工艺下脱水污泥达不到进入焚烧系统处理的要求，主要有以下几个问题：(a1)由于采用铁盐类调理药剂，在焚烧处置时极易破坏焚烧设备表层氧化物，加快设备的腐蚀，且含铁盐的污泥焚烧易造成结焦，降低传热效率，影响焚烧系统稳定运行。(a2)氯化物在垃圾焚烧过程中易生产二噁英类物质，导致烟气处理难度增大、成本升高。(a3)污泥干化后呈颗粒或粉末状，在垃圾坑内易吸水软化，导致渗滤液收集系统堵塞、悬浮物升高，影响渗滤液处理系统稳定运行。另外，现有热碱水解工艺仍然存在以下缺陷：(b1)碱性水解过程搅拌时不可避免的会存在密封性不足的缺陷，而在温度和压力较低的条件下污泥水解速度较慢，使得额定时间内污泥的热碱水解效果差，且所得热碱水解后得到的污泥经后续压滤处理的脱水效果不理想，所得脱水污泥的含水率仍然高于40％，若延长处理时间则需降低处理效率，与此同时，基于反应器的密封性不足，也容易造成污泥及臭气泄露，最终使得热碱水解过程效率低，工况恶劣；(b2)为了实现污泥有效脱水，现有热碱工艺中需要投加较多的药剂，而药剂的投加量加大，使得处理装置的结构更加复杂，而且也会增加处理成本，以及增加脱水污泥的体积，不利于实现减量化。例如，本申请申请人，在此之前提交的公开号为CN112661366A的专利申请中提出了一种垃圾填埋场老龄滤液协同污泥脱水处理的方法，包括：对含有碱的污泥进行碱化处理，在碱化处理过程中，先开启碱化装置中的桨叶搅拌器，并在搅拌转速为120rpm-150rpm下，采用蒸汽对含有碱的污泥进行加热，升温至100-130℃，保温45min-60min，进一步的，经上述碱化处理后得到的污泥经隔膜板框机压滤脱水后，所得污泥的含水率为40％-45％。可见，该方法仍然存在碱化处理时间长、效率低等缺陷。与此同时，现有常规热碱水解装置和工艺中也仍然存在热碱水解处理温度高、热碱水解处理时间长、脱水效果不理想(或药剂投加量大、处理成本高、脱水污泥体积增量大)、热碱水解风险大、对反应器密封要求较高、工况恶劣等缺陷。例如，公开号为CN 112939387 A的中国专利文献中公开了一种硝酸钙耦合污泥热碱水解处理的方法及系统，但是该方法及系统中：污泥在热碱水解过程温度较高(＞120℃)，且热碱水解过程需要进行搅拌，工况恶劣，在搅拌过程中具有臭气泄露风险，且对搅拌器密封要求较高；污泥热碱水解过程需要进行保温60min，水解效率低；单独以氧化钙为调理剂时，氧化钙的添加比例为污泥干重的50％时，污泥脱水后含水率才能达到40％左右，氧化钙添加比例为污泥干重的28％时，泥饼含水率在65％左右，脱水效果差；调理药剂投加总量为污泥干重的30％～55％，药剂投加量大，成本高，干固体增量更大。公开号为CN 112624555 A的中国专利文献中公开了一种污泥热碱水解处理的方法及系统，但是该方法及系统中：污泥在热碱水解过程温度较高(＞120℃)，且热碱水解过程需要进行搅拌，工况恶劣，在搅拌过程中具有臭气泄露风险，且对搅拌器密封要求较高；污泥热碱水解过程需要进行保温60min，水解效率低；单独以氧化钙为调理剂时，氧化钙的添加比例为污泥干重的40％时，污泥脱水后含水率才能达到37％左右，氧化钙添加比例为污泥干重的15％时，泥饼含水率在64％左右，水解后脱水效果差；药剂投加总量为污泥干重的30％～35％，药剂投加量大，成本高，干固体增量更大。公开号为CN 209872735U的中国专利文献中公开了一种热碱水解后污泥的板框进料机构，带有搅拌器，在污泥热碱水解过程需要进行搅拌，工况恶劣，在搅拌过程中具有臭气泄露风险，且对搅拌器密封要求较高。公开号为CN 102174070 A的中国专利文献中公开了一种利用赤泥提取污泥中微生物蛋白质制备复合型泡沫混凝土发泡剂及土壤改良剂的方法，但是该方法中：污泥在热碱水解过程中压力较高(＞0.5MPa)，水解保温时间较长(＞2小时)，效率低，热碱水解后无热能回收，能耗较高。公开号为CN 1196033A的中国专利文献中公开了一种处理剩余活性污泥的方法，但是该方法中：污泥在热碱水解过程需要进行搅拌，且需要一定保温时间，热碱水解效率低。此外，现有用于污泥水解的反应器中均安装有搅拌装置。例如，公开号为CN1196033 A的中国专利文献中公开了一种用于有机物料深度脱水装置及其深度脱水方法，采用的热水解反应器带有搅拌器，同时该装置及方法中：污泥在水解过程pH较低(pH＝2)、温度较高(＞120℃)，且水解过程需要进行搅拌，工况恶劣，在搅拌过程中具有设备腐蚀风险和臭气泄露风险，且对搅拌器密封要求较高；污泥水解过程需要进行保温30min，效率更低；水解、脱水后含水率在45％～62％之间，水解、脱水效果差；装置复杂。