[發明專利]一種基于熱調理耦合壓濾的污泥類物質深度脫水方法

有效

• 申請號: 201310451590.5
• 申請日: 2013-09-28
• 公開（公告）號: CN103508648A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李愛民;王利平
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F11/12
• 分類號: C02F11/12;C02F11/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種基于熱調理耦合壓濾的污泥類物質深度脫水方法，適用于各種類別污泥的脫水處理，特別適用于剩余污泥的脫水處理，屬于污泥處理領域。?

背景技術

鑒于中華人民共和國環保法規《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的實施，經過污水處理廠處理的污水數量逐年增加，從而導致污水處理廠產生的剩余污泥數量亦在逐年增加，且數量龐大。根據《中國環境狀況公報》中的污水排放數據，同時考慮我國生活污水中的含固率為0.015%及城鎮污水處理廠的平均處理效率，估算我國城鎮污水處理廠產生含水率為80%的剩余污泥量，其數值從2004年的353.54萬噸快速增加到了2010年的1854.94萬噸，且每年以近250多萬噸的速率在增長。如此大量的剩余污泥必須進行有效的處理和再利用，以實現污廢水處理的可持續發展。?

剩余污泥是污廢水在利用生物法處理過程中產生的，由大量微生物及其代謝產物以及吸附的污廢水中的有機物和無機物所組成的，具有高有機物含量和高含水率的生物質固體。由于剩余污泥中的EPS通過靜電引力、氫鍵作用、物理和化學吸附以及裹挾作用束縛了大量的水分，使得污泥屬于難脫水物料，通常把污泥中的水分分為自由水分、間隙水分、表面吸附水分和內部結合水分。?

對于污泥填埋、好氧堆肥、土地利用和焚燒等污泥最終處理和處置方法，都對污泥中的含水率提出了一定的要求。《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）規定城市污泥進入生活垃圾衛生填埋場污泥含水率必須小于?60%；《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）規定好氧堆肥時污泥的含水率必須小于65%；《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（CJ248-2007）規定園林綠化用泥質含水率必須小于45%；《城鎮污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質》（CJ/T290-2008）規定污泥自持燃燒時污泥的含水率必須小于50%。所以污泥深度脫水是污泥處理與處置的必經之路。?

目前廣泛使用的機械脫水和熱干燥脫水都存在一定的局限性，例如，機械脫水通常很難使污泥的含水率降到75%以下，而熱能干燥脫水的能耗卻非常高，故非常有必要尋求一種高效低能耗污泥脫水方法。水熱處理是20世紀初期發展起來的一種用以模擬含碳生物質煤化過程的技術方法，屬于物理化學反應過程。在水熱過程中發生的脫水和脫羧基等反應使固體產品不僅具有較高的熱值，而且表現出明顯的疏水特性。因此，把機械脫水和水熱調理處理有機的結合到一起不僅可以實現剩余污泥的高干度低能耗脫水，而且可以提高剩余污泥的有效再利用價值。?

發明內容

鑒于污泥脫水困難的特性、污泥最終處理處置對污泥脫水的要求和目前熱能與機械脫水組合脫水方式的缺陷，本發明提供了一種基于熱調理耦合壓濾的污泥類物質深度脫水方法，不但利用熱能改善了污泥結構、物化特性和水分分布，提高了壓濾脫水效率，而且污泥中水分主要以液態形式被壓濾脫除，避免了水分汽化的熱能消耗，同時污泥中水分在水熱過程中吸收的熱能（高溫濾液中含有的熱能）被回收再利用（預熱污泥），污泥中固體吸收的熱能亦被進一步利用（蒸發脫水），降低了脫水能耗，同時熱調理處理過程屬于放熱過程，有效節約了能耗輸入，最后得到的熱調理處理產品的熱值顯著提高，有利于脫水污泥的后續利用與處置。?

本發明提出的是一種基于熱調理耦合壓濾的污泥類物質深度脫水方法，按以下步驟進行：?

1）本方法中的污泥是指污水廠、凈水廠剩余污泥、消化污泥經濃縮和機械脫水后的污泥或其他高含水率膏狀污泥類物質；?

2）污泥在預熱處理單元與高溫濾液進行換熱，一方面回收高溫壓濾水的熱能，提升自身溫度；另一方面可將高溫濾液溫度降至大氣壓沸點以下以排除帶壓系統；?

3）經預熱的污泥在密閉的水熱處理單元中被加熱至120℃以上，停留一定時間進行熱調理，在熱調理過程中，污泥充分進行脫羥基、脫羧基和水解等反應，改善了污泥結構、物理化學特性和水分分布；?

4）熱調理完全后的污泥在熱狀態下立即注入壓濾脫水處理單元中，壓濾脫水處理單元中提前充有空氣等氣體，并使氣壓高于相應溫度時水分的飽和蒸汽壓，以使污泥中的水分不發生沸騰，在0.3～10MPa的有效機械壓力作用下一定時間，污泥中水分以液態形式被脫除，避免了水分汽化的熱能消耗，得到了高溫液態濾液；濾液收集裝置中的高溫液態濾液經過換熱器回收熱能，并用于污泥預熱處理單元提高污泥溫度，既可以降低污泥熱調理處理過程中的能量輸入，同時使濾液溫度降低；低溫液態濾液進行泄壓處理，得到低溫常壓濾液，再對低溫常壓濾液進行凈化處理；?