一种污泥处理的组合工艺
技术领域
本发明属于污泥处理领域，具体涉及一种污泥处理的组合工艺。
背景技术
随着经济的发展，人民生活水平的提高，对于水质的要求也提高。然而，提高污水处理标准的同时，污泥的产量也相应的增加，，目前，年产生含水率80%的污泥可达5000余万吨，污泥问题愈发严重。
为了提高污泥的过滤和脱水性能，以便后期的运输和降低处置成本，污泥调理是关键处理步骤常用的调理方法是添加有机絮凝剂（阳离子聚丙烯酰胺）或无机絮凝剂（氯化铁+生石灰），然而，有机絮凝剂调理的污泥，机械脱水后其含水率只降至75%-85%，增加后的处置成本。而利用无机絮凝剂（氯化铁+生石灰）调理的污泥能快速脱水，然而污泥干基增重，含氯的滤液增加处理难度和成本较大，滤饼中含有氯元素，不利于焚烧处理。。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种污泥处理的组合工艺，有效提高污泥压滤性能，有效解决生物质燃料的热值低以及焚烧时对焚烧设备的腐蚀问题，使生产的污泥颗粒具有高热值、低氯含量的特点。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
提供一种污泥处理的组合工艺，包括以下步骤:
1)污泥调理：向待处理污泥依次投加硫酸、亚铁离子、过氧化氢溶液和金属氧化物，搅拌并进行高级氧化反应；
2)脱水处理：将步骤1）处理后的污泥送至脱水装置中，进行脱水处理；
3)破碎和筛选：将步骤2）处理后的污泥送入破碎机中，破碎并加入生物
质原料充分混合，将破碎后的污泥送入筛网进行筛选；
4)造粒：将步骤3）处理后的污泥送入造粒机中进行造粒。
进一步地，所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化锌、氧化铝中的一种或多种组合。
进一步地，步骤1）中，所述亚铁离子选自七水硫酸亚铁。
进一步地，步骤1）中，首先利用硫酸调节污泥的pH值2~5，然后依次加入七水硫酸亚铁与过氧化氢，搅拌并高级氧化反应30~50min后，加入氧化钙，搅拌5~10 min。
进一步地，步骤1）中，所述亚铁离子加入量为35~70g/kg污泥干基，过氧化氢用量为30~50g/kg污泥干基，氧化钙用量为60~100g/kg污泥干基。
进一步地，步骤2）中，所述脱水装置为隔膜式板框压滤机，以对污泥进行压滤脱水处理。
进一步地，步骤2）中，所述隔膜式板框压滤机的进泥压力为1.2~1.6MPa，使滤液不断从滤布流出；进泥完成后，调节压力为2.5MPa，并对污泥进行二次压滤。
进一步地，步骤3）中，所述生物质原料选用选自木屑、花生壳、秸秆、稻壳、玉米杆、树尾中的一种或多种。
进一步地，步骤3）中，所述生物质原料选用粒径为2~3mm的木屑颗粒，污泥与木屑颗粒质量比为7:1至5:1。
进一步地，步骤3）中，所述破碎机破碎污泥后，污泥粒径不大于3cm，所述筛网筛选粒径大于3cm的污泥，并将粒径大于3cm的污泥返回破碎机重新破碎，将粒径不大于3cm的污泥送入造粒机造粒。
进一步地，步骤4）中，所述造粒机选自平模造粒机或环模造粒机。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
相比传统三氯化铁试剂的氧化处理，本发明采用无氯试剂对污泥进行高级氧化处理
经过调理后，减少污泥胞外聚合物（EPS）约35%；降低污泥结合水约20%，减少污泥颗粒粒径，平均粒径减少约18%。Zeta电位趋向中性，由调理前的-15mV升至-5mV，便于散乱的颗粒重新絮凝。进一步提升压滤性能，实验表明有效降低污泥的比阻约40%～50%，提升污泥压滤性能，有效减少污泥干基增重、提高脱水性能，降低所生产的污泥颗粒的含水率，从而提高燃烧效率。由于使用无氯试剂，加入生物质原料后，同时铁盐的水解产物与硫酸钙等在颗粒表面形成刚性骨架，有效提高生物质燃料的出模成型率，可达91.5%减少在燃烧过程中的析氯效应对焚烧设备的腐蚀问题；污泥颗粒成型率有所提高，制得污泥颗粒大小均匀、表面积大，可以作为生物质电厂焚烧的原料。
附图说明
图1是本发明的一种污泥处理的组合工艺的流程图；
图2是本发明的一种污泥处理的组合工艺实施例1的压滤曲线图；
图3是本发明的一种污泥处理的组合工艺实施例2的压滤曲线图；
图4是本发明的一种污泥处理的组合工艺对比例的压滤曲线图；
其中，1、出水量曲线；2、压力曲线。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明如图1所示，本发明提供一种污泥处理的组合工艺，包括以下步骤:
1) 污泥调理：向含水率99%污泥依次投加硫酸、亚铁离子、过氧化氢溶液
和氧化钙，搅拌并进行高级氧化反应；
本步骤中，所述亚铁离子选自七水硫酸亚铁；首先利用硫酸调节污泥的pH值2~5，然后依次加入七水硫酸亚铁与过氧化氢，搅拌并高级氧化反应30~50min后，加入氧化钙，搅拌5~10 min；所述硫酸、七水硫酸亚铁、过氧化氢溶液和氧化钙均为工业级纯度；所述亚铁离子加入量为35~70g/kg污泥干基，过氧化氢用量为30~50g/kg污泥干基，氧化钙用量为60~100g/kg污泥干基。该高级氧化反应采用无氯试剂有效减少污泥干基增重、提高压滤性能，加入的氧化钙能够有效抑制生物质在燃烧过程中的析氯效应，减轻对仪器设备的腐蚀。
2) 板框压滤：利用柱塞泵将步骤1）处理后的污泥压入脱水装置中，所述脱
水装置为隔膜式板框压滤机，以对污泥进行压滤脱水处理；
本步骤中，进泥压力为1.2~1.6MPa，使滤液不断从滤布流出；进泥完成后，调节压力为2.5MPa，并对污泥进行二次压滤。
3) 破碎和筛选：将步骤2）处理后的污泥送入破碎机中，破碎并加入生物
质原料充分混合，将破碎后的污泥送入筛网进行筛选；
本步骤中，所述生物质原料选用粒径为2~3mm的木屑颗粒，污泥与木屑颗粒质量比为7:1至5:1；所述破碎机破碎污泥后，污泥粒径不大于3cm，所述筛网筛选粒径大于3cm的污泥，并将粒径大于3cm的污泥返回破碎机重新破碎，将粒径不大于3cm的污泥送入造粒机造粒。加入木屑后，同时铁盐的水解产物与硫酸钙等在颗粒表面形成刚性骨架，有效提高生物质燃料的出模成型率，可达91.5%，制得污泥颗粒大小均匀、表面积大。
4) 造粒：将步骤3）处理后的污泥送入中造粒机进行造粒，所述造粒机具体为平模造粒机，得到污泥颗粒可作为电厂焚烧的原料。
本实施例利用高级氧化法对污泥进行调理，污泥干基增重污泥干基增重只达到8%，且处理过程无氯离子的添加，减少滤液的处理难度和成本；利用隔膜板框压滤机对污泥进行脱水，脱水后的污泥混入生物质原料进行造粒，造粒后，污泥含水率将至40%左右，并且热值有所提高，可以作为生物质电厂焚烧的原料。加入氧化钙能够有效抑制生物质在燃烧过程中的析氯效应，减轻对仪器设备的腐蚀。
实施例1:
本实施例提供一种污泥处理的组合工艺，包括以下步骤:
1）取含水率98.5%左右的污泥100kg（约100L），全部倒入调理罐中；
2）使用50%硫酸将污泥pH调节至3，加入Fe2+，添加量为35g/(kg干污泥)，机械搅拌5min后，加入H2O2，添加量为30g/(kg干污泥)，机械搅拌30min，加入CaO，添加量为100g/(kg干污泥)，搅拌5min；处理后污泥平均粒径48.06μm，污泥干基质增重10.6%。
3）启动柱塞泵，将调理罐中的污泥输送至隔膜板框压滤机，进泥压力保持在1.6MPa，持续时间1h；污泥全部输送至压滤机后，启动压榨泵进行压滤，压力设定为2.5MPa，压滤曲线如图2所示；
4)压滤结束后，收集污泥泥饼，测定含水率，并手动进行破碎，破碎过程中，加入木屑，污泥与木屑质量比为5:1；
5)破碎混合后，将物料投入平模造粒机进行造粒，测定得到颗粒含水率33.4%和高位热值1824 cal。
实施例2：
本实施例提供一种污泥处理的组合工艺，包括以下步骤:
1）取含水率98.2%左右的污泥100kg（约100L），全部倒入调理罐中；
2）使用50%硫酸将污泥pH调节至3，加入Fe2+，添加量为70g/(kg干污泥)，机械搅拌5min后，加入H2O2，添加量为30g/(kg干污泥)，机械搅拌30min，加入CaO，添加量为60g/(kg干污泥)，搅拌5min；处理后污泥平均粒径46.05μm，污泥干基质增重8.4%。
3）启动柱塞泵，将调理罐中的污泥输送至隔膜板框压滤机，进泥压力保持在1.6MPa，持续时间1h；污泥全部输送至压滤机后，启动压榨泵进行压滤，压力设定为2.5MPa，压滤曲线如图3所示；
4）压滤结束后，收集污泥泥饼，测定含水率，并手动进行破碎，破碎过程中，加入木屑，污泥与木屑质量比为3:1；
5)破碎混合后，将物料投入平模造粒机进行造粒，测定得到颗粒含水率40.3%和高位热值1788 cal。
对比例：
本对比例提供一种污泥处理的常用工艺，包括以下步骤:
1）取含水率98.7%左右的污泥100kg（约100L），全部倒入调理罐中；
2）加入三氯化铁，添加量为35g/(kg干污泥)，机械搅拌5min后，加入CaO，添加量为100g/(kg干污泥)，搅拌5min；处理后污泥平均粒径58.6μm，污泥干基质增重24.5%。
3）启动柱塞泵，将调理罐中的污泥输送至隔膜板框压滤机，进泥压力保持在1.6MPa，持续时间1h；污泥全部输送至压滤机后，启动压榨泵进行压滤，压力设定为2.5MPa，压滤曲线如图4所示；
4）压滤结束后，收集污泥泥饼，测定含水率，并手动进行破碎，破碎过程中，加入木屑，污泥与木屑质量比为5:1；
5)破碎混合后，将物料投入平模造粒机进行造粒，测定得到颗粒含水率48.7%和高位热值1121cal。
表1 实施例数据：
参考表1和图2-图4，利用高级氧化法对污泥进行调理，压滤曲线中出水量初期增长较对比例的要快，且在更少的压力下能够达到更多的出水量，进一步提升压滤性能，实验表明有效降低污泥的比阻约40%～50%，提升污泥压滤性能，减少污泥胞外聚合物（EPS）约35%；降低污泥结合水约20%，减少污泥颗粒粒径，平均粒径减少约18%。Zeta电位趋向中性，由调理前的-15mV升至-5mV，便于散乱的颗粒重新絮凝。污泥干基增重污泥干基增重只达到8%，且处理过程无氯离子的添加，减少滤液的处理难度和成本；利用隔膜板框压滤机对污泥进行脱水，脱水后的污泥混入生物质原料进行造粒，造粒后，污泥含水率将至40%左右，并且热值有所提高，可以作为生物质电厂焚烧的原料。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
