本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高生物質(zhì)污泥干度的方法。
背景技術(shù)：
在生物質(zhì)資源綜合利用以及造紙等產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥的存在給生態(tài)環(huán)境帶來巨大負(fù)擔(dān)。為此，國家也出臺了一系列政策、規(guī)劃來推動和促進(jìn)我國污泥處理技術(shù)和工藝的產(chǎn)業(yè)化和市場化。污泥處理將越來越受到重視，在政策推動下有望進(jìn)入快速增長階段。
通常，污泥的處理包括沉淀、重力濃縮、脫水、干燥等處理。之后，將干燥的污泥進(jìn)一步進(jìn)行無害化處理。在濃縮脫水以使污泥減量化方面，據(jù)統(tǒng)計，約80％的污泥通過濃縮脫水進(jìn)行處理，達(dá)到一定程度的減量化。其中，污泥機(jī)械脫水，例如通過螺旋壓榨脫水機(jī)的脫水是目前濃縮脫水實現(xiàn)減量化的最主要的技術(shù)手段。
然而，在通過螺旋式生物質(zhì)污泥脫水機(jī)濃縮脫水的工藝中，存在以下缺點：①減小螺旋式生物質(zhì)污泥脫水機(jī)運行頻率提高出泥干度，往往達(dá)不到工藝指標(biāo)35％，干度只能提高到30％；②運行頻率的降低，導(dǎo)致螺旋式生物質(zhì)污泥脫水機(jī)運行效率差，不能滿足正常生產(chǎn)；③出泥干度低于35％時，運行車輛裝卸污泥時易產(chǎn)生污水并滴灑在路面，造成工作環(huán)境衛(wèi)生差。因此，現(xiàn)有技術(shù)中仍然存在出泥干度低、處理成本高、效率低下等不足，不能滿足節(jié)能性經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種提高生物質(zhì)污泥干度的方法，用植物粉碎材料和纖維素泥投加到未脫水污泥中，用于提高未脫水污泥中的纖維含量，可有效提高污泥脫水后的干度及設(shè)備運行效率。
本發(fā)明所述的提高生物質(zhì)污泥干度的方法，步驟如下：
(1)向生物質(zhì)污泥中投加植物粉碎材料和纖維素泥進(jìn)行生物質(zhì)污泥調(diào)質(zhì)；
(2)然后加入聚丙烯酰胺陽離子溶液混合后進(jìn)行生物質(zhì)污泥絮凝；
(3)最后進(jìn)行螺旋式脫水，即得。
步驟(1)中所述的生物質(zhì)污泥的水含量為80-99wt％。
步驟(1)中所述的植物粉碎材料為玉米稈、小麥稈、大麥稈、谷物稈、蘆葦稈、亞麻莖、雜草、谷物殼、麥糠、豆類秸稈、棉花稈或薯類秧中的一種或幾種。
步驟(1)中所述的植物粉碎材料的添加量為10-600kg，以每噸絕干泥的重量計。
步驟(1)中所述的植物粉碎材料的水分小于30wt％。
步驟(1)中所述的纖維素泥中纖維素含量為40-60wt％，水含量為30-50wt％，灰分含量為1-10wt％。
步驟(1)中所述的纖維素泥的添加量為10-100kg，以每噸絕干泥的重量計。
步驟(2)中所述的聚丙烯酰胺陽離子溶液的濃度為0.05-0.2wt％。
步驟(2)中所述的聚丙烯酰胺陽離子溶液與生物質(zhì)污泥的體積比為0.1-0.3：1。
步驟(3)中所述的螺旋式脫水是先雙螺旋預(yù)脫水，再單螺旋壓榨脫水。
在長期的工作實踐中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，螺旋式生物質(zhì)污泥脫水機(jī)濃縮脫水效率低下的主要原因在于，目前的污泥中纖維含量較低甚至沒有，使得污泥與機(jī)器之間的摩擦較小，從而螺旋式生物質(zhì)污泥脫水機(jī)的運行頻率降低，且不能很好的提高出泥干度。本發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，用植物粉碎材料和纖維素泥投加到未脫水污泥中，用于提高未脫水污泥中的纖維含量，可有效提高污泥脫水后的干度及設(shè)備運行效率。
所述的生物質(zhì)污泥是指在生物質(zhì)資源處理后得到的由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，其主要特性是含水率高(通常為80％至99％)，有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠狀液態(tài)。它是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運輸，但它很難通過沉降進(jìn)行固液分離。污水處理工藝三個階段，預(yù)處理階段在一沉池產(chǎn)生初級污泥，生化處理階段在二沉池產(chǎn)生剩余活性污泥，深度處理階段在三沉池產(chǎn)生化學(xué)污泥。這些污泥主要由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。
所述的生物質(zhì)污泥包括原污泥、經(jīng)沉淀的污泥或生化處理后的污泥。另外，生物質(zhì)污泥優(yōu)選上述污泥經(jīng)過生化處理得到的污泥。本發(fā)明的生物質(zhì)污泥通常具有80wt％以上至99wt％以下的水分，基于污泥的總重量。本領(lǐng)域已知，作為污泥的固體成分含量及組成會因原料來源及處理方式不同而不同，但這些含量及組成不會影響本發(fā)明技術(shù)方案的實施及本發(fā)明效果的實現(xiàn)。
所述的初級污泥是指半纖維素液中懸浮物在一沉池(或初沉池)沉淀產(chǎn)生的污泥，主要由木質(zhì)纖維組成(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)，有機(jī)C(碳)含量大約在40％，C/N(碳/氮)比的中值在300左右，總氮含量為0.002％～0.5％(干重)。
所述的剩余活性污泥是指半纖維素液在生化處理階段發(fā)生厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的厭氧活性污泥(本文中有時也稱作“顆粒污泥”)和好氧反應(yīng)產(chǎn)生的好氧活性污泥，主要由有機(jī)物組成(微生物群體、微生物代謝產(chǎn)物、不能被微生物降解的有機(jī)物)，N、P(氮、磷)含量較高。
所述的化學(xué)污泥是指生化處理后的廢水利用化學(xué)方法去除不易被生物降解的污染物時產(chǎn)生的污泥，主要由無機(jī)物組成(鐵鹽、無機(jī)碳)，因為在深度處理中通常要加入凈水劑(主要成分聚合硫酸鐵)或芬頓試劑(主要成分含硫酸亞鐵、雙氧水)，以促進(jìn)污染物的化學(xué)反應(yīng)。
所述的纖維素泥為三素分離后得到的富含有機(jī)物的污泥。木質(zhì)素原液含有的固形物(細(xì)小纖維素，即碎漿)在三級分離中加入氫氧化鈣沉淀過濾壓榨，得到纖維素泥餅；半纖維液含有的固形物(細(xì)小纖維素，即碎漿)在廢水處理系統(tǒng)經(jīng)過微濾機(jī)過濾，得到纖維素濾渣。纖維素泥餅和纖維素濾渣混合后，即為纖維素泥。
從資源綜合利用的角度，所述的植物粉碎材料優(yōu)選秸稈切割處理時作為下腳料的秸稈輕灰。秸稈輕灰為粒徑長度小于10mm的顆粒狀碎末，大小形狀不一，長期以來被作為廢料處理，或者即使被回收也只是用作顆粒飼料或用于進(jìn)一步處理加工為肥料，完全沒有從綜合利用的角度將其投加到污泥中用于提高污泥干度。因此，本發(fā)明具有預(yù)料不到的效果。
植物粉碎材料的水分小于30wt％，例如，小于25wt％、20wt％或者10wt％，甚至更低例如，5wt％、3wt％或1wt％。作為植物粉碎材料的形狀沒有特別限定，可為短桿狀、片狀、粒狀、粉末，或者這些形狀的組合等。在顆粒的情況下，其平均粒徑小于20mm，優(yōu)選小于10mm，更優(yōu)選小于8mm，還優(yōu)選小于6mm，例如5mm、3mm等。如果平均粒徑過大，則不利于污泥的擠出。這是因為纖維材料過長不利于纖維通過脫水機(jī)，造成機(jī)器功耗過大。另一方面，如果顆粒的平均粒徑過小，不能形成足夠的摩擦力，對于運行頻率的降低以及出泥干度的提高是不利的。優(yōu)選的，所述顆粒的平均粒徑為4mm至10mm，且最長粒徑為30mm以下。
在單螺旋壓榨脫水之后得到的生物質(zhì)污泥干度大于35wt％。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會因生物質(zhì)污泥各組成及其含量的不同而適當(dāng)調(diào)整植物粉碎材料和纖維素泥的添加量，其添加量是基于每噸絕干泥的重量而進(jìn)行的。該添加量(或投加量)是根據(jù)污泥調(diào)制池的污泥(即從濃縮池進(jìn)入調(diào)制池的污泥)濃度計算的，污泥濃度就是污泥中固體物的含量。絕干泥是污泥在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱105℃下烘干時間＞2h后所得的固體物。
初沉池沉淀步驟用于污泥的自由沉淀，沉淀時間為1小時以上至2.5小時以下。二沉池沉淀步驟用于污泥的成層沉淀和壓縮沉淀，沉淀時間通常為2小時以上至5小時以下，優(yōu)選3小時以上至4小時，例如3.5小時。污泥濃縮池沉淀步驟用于重力沉降的方式濃縮污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的各種污泥，并通過污泥泵送到污泥脫水系統(tǒng)。調(diào)質(zhì)濃縮步驟用于使生物質(zhì)污泥混合均勻，保證污泥脫水系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行。絮凝步驟在絮凝罐中將生物質(zhì)污泥和聚丙烯酰胺陽離子溶液混合、攪拌產(chǎn)生絮凝。
使用雙螺旋預(yù)濃縮機(jī)對絮凝后污泥預(yù)脫水使之出泥干度＞10％。使用單螺旋壓榨脫水機(jī)來對預(yù)脫水后污泥進(jìn)一步提高干度，確保污泥脫水系統(tǒng)運出的污泥干度＞32％，優(yōu)選＞35％。
通過單螺旋壓榨脫水機(jī)，例如單軸螺旋壓榨脫水機(jī)或雙軸螺旋壓榨脫水機(jī)進(jìn)行螺旋壓榨脫水步驟。螺旋壓榨脫水機(jī)可使用目前市場上銷售的任何螺旋壓榨脫水機(jī)。當(dāng)出泥干度＜32％，向污泥調(diào)質(zhì)池中加入植物粉碎材料，例如秸稈輕灰，攪拌10至100分鐘，優(yōu)選30分鐘混合均勻，投加量根據(jù)出泥干度進(jìn)行調(diào)整(每噸絕干污泥中秸稈輕灰重量含量為10％至20％，例如16％)。啟動污泥脫水輸送泵和加藥泵，污泥送入絮凝罐，經(jīng)過絮凝后進(jìn)入雙螺旋濃縮機(jī)，隨后進(jìn)入單螺旋壓榨脫水機(jī)，單螺旋壓榨脫水機(jī)運行頻率通常需要＞30Hz。
從運行效果來看秸稈輕灰按一定比例加入污泥調(diào)質(zhì)池，沒有影響污泥絮凝效果，對雙螺旋預(yù)濃縮機(jī)預(yù)脫水同樣沒有影響，能夠有效增加污泥中纖維含量，提高污泥在單螺旋壓榨脫水機(jī)中摩擦力。從而保證污泥脫水系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行，外運的污泥干度＞32％，避免裝卸污泥時產(chǎn)生污水滴灑在路面影響環(huán)境衛(wèi)生。秸稈輕灰本身是下腳料處理，現(xiàn)作為提高污泥干度使用，減少單獨處理費用。
聚丙烯酰胺陽離子溶液濃度0.05-0.2wt％，添加量由生產(chǎn)運行情況(未脫水污泥濃度、未脫水污泥中纖維含量)來決定，通常聚丙烯酰胺陽離子溶液濃度在0.2wt％情況下，未脫水污泥與聚丙烯酰胺陽離子溶液添加量體積比1:0.1-0.3。另外一般聚丙烯酰胺陽離子固體添加量基于每噸絕干泥5kg-15kg；未脫水污泥中纖維含量高，相對用量低；未脫水污泥濃度低，相對用量低。聚丙烯酰胺陽離子溶液可采用本領(lǐng)域內(nèi)通常使用的溶液。例如，江蘇富淼科技股份有限公司生產(chǎn)的型號為：瑞力水清3810DF的產(chǎn)品等。
在單螺旋壓榨脫水之后得到的生物質(zhì)污泥干度大于32wt％。在現(xiàn)有技術(shù)中，減小單螺旋壓榨脫水機(jī)運行頻率提高出泥干度，往往達(dá)不到工藝指標(biāo)35wt％，干度只能提高到25wt％。本發(fā)明的方法得到的生物質(zhì)污泥干度大于35wt％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
本發(fā)明的生物質(zhì)污泥的處理方法針對污泥中纖維含量低或沒有時，需降低單螺旋壓榨脫水機(jī)運行頻率提高出泥干度，眾所周知，秸稈輕灰是作為下腳料處理，利用植物粉碎結(jié)構(gòu)和性能，將絮凝后的污泥更易聚在一起，并增加預(yù)脫水后污泥在單螺旋壓榨脫水機(jī)中摩擦力。由于污泥與機(jī)器之間的摩擦力增加，因此單螺旋壓榨脫水機(jī)運行頻率也應(yīng)加大，一是預(yù)防污泥與軸抱死，二是增加機(jī)器運行效率。
現(xiàn)利用纖維素泥纖維含量高和粘性大特點，將其加入到未脫水污泥中，這樣合理利用，不僅有效提高污泥絮凝效果，降低了市場價格昂貴的絮凝劑(聚丙烯酰胺)藥品用量，而且減少單獨處理費用。另外，使最終脫水后的生物質(zhì)污泥，用于制備生物質(zhì)燃料時，更有利于成型，同時熱值明顯增加。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
實施例1
(1)向生物質(zhì)污泥中投加植物粉碎材料和纖維素泥進(jìn)行生物質(zhì)污泥調(diào)質(zhì)；
(2)然后加入聚丙烯酰胺陽離子溶液混合后進(jìn)行生物質(zhì)污泥絮凝；
(3)最后先雙螺旋預(yù)脫水處理，再單螺旋壓榨脫水處理，即得。
步驟(1)中植物粉碎材料的添加量為300kg，以每噸絕干泥的重量計。
步驟(1)中纖維素泥的添加量為50kg，以每噸絕干泥的重量計。
實施例2
(1)向生物質(zhì)污泥中投加植物粉碎材料和纖維素泥進(jìn)行生物質(zhì)污泥調(diào)質(zhì)；
(2)然后加入聚丙烯酰胺陽離子溶液混合后進(jìn)行生物質(zhì)污泥絮凝；
(3)最后先雙螺旋預(yù)脫水處理，再單螺旋壓榨脫水處理，即得。
步驟(1)中植物粉碎材料的添加量為10kg，以每噸絕干泥的重量計。
步驟(1)中纖維素泥的添加量為10kg，以每噸絕干泥的重量計。
實施例3
(1)向生物質(zhì)污泥中投加植物粉碎材料和纖維素泥進(jìn)行生物質(zhì)污泥調(diào)質(zhì)；
(2)然后加入聚丙烯酰胺陽離子溶液混合后進(jìn)行生物質(zhì)污泥絮凝；
(3)最后先雙螺旋預(yù)脫水處理，再單螺旋壓榨脫水處理，即得。
步驟(1)中植物粉碎材料的添加量為600kg，以每噸絕干泥的重量計。
步驟(1)中纖維素泥的添加量為100kg，以每噸絕干泥的重量計。
具體操作步驟如下：
1、污泥調(diào)質(zhì)池：建造位置在污泥脫水機(jī)房一樓，規(guī)格長4m×寬4m×高3.5m，正上方在二樓位置留有直徑1.5m圓孔。污泥調(diào)質(zhì)池攪拌器機(jī)械框式，變頻調(diào)速，設(shè)計轉(zhuǎn)速5rpm，生物質(zhì)污泥停留時間大于1h，污泥絮凝罐攪拌器機(jī)械攪拌式，變頻調(diào)速，設(shè)計轉(zhuǎn)速30rpm，生物質(zhì)污泥和絮凝劑混合停留時間大于8min。
2、污泥脫水輸送泵功率7.5kW、流量70m3/h、揚程22m，變頻調(diào)速；陽離子PAM(廠家：江蘇富淼科技股份有限公司，型號：瑞力水清3810DF)加藥泵功率3kW、流量8m3/h、揚程60m，變頻調(diào)速。
3、陽離子PAM(聚丙烯酰胺)配藥槽規(guī)格直徑2m、高度2m；污泥絮凝罐規(guī)格直徑1.53m、高度2.2m。
4、雙螺旋預(yù)濃縮機(jī)規(guī)格直徑0.65m、長度6m，變頻調(diào)速；單螺旋壓榨脫水機(jī)規(guī)格直徑1m、長度10m；膠帶輸送機(jī)寬度0.65m、長度9m，變頻調(diào)速。
5、秸稈輕灰的指標(biāo)：水分＜30％，粒徑長度＜10mm；污泥濃縮池送入調(diào)質(zhì)池污泥濃度＞5％；聚丙烯酰胺陽離子溶液濃度2‰。
6、污泥調(diào)質(zhì)池污泥量只有15％時，根據(jù)單螺旋壓榨脫水機(jī)出泥干度適量加入秸稈輕灰(小麥稈，平均粒徑5mm，最長粒徑20mm)和纖維素泥(水分35％，纖維素60％，灰分5％)，投加量如表1污泥脫水工藝運行數(shù)據(jù)。投加完成后，從污泥濃縮池向污泥調(diào)質(zhì)池進(jìn)泥至液位50％，打開攪拌器攪拌30分鐘方可啟動設(shè)備。
表1污泥脫水工藝運行數(shù)據(jù)
7、單螺旋壓榨脫水機(jī)運行頻率與處理污泥調(diào)質(zhì)池污泥量關(guān)系，見表2設(shè)備頻率與處理污泥量關(guān)系。
表2設(shè)備頻率與處理污泥量關(guān)系
8、污泥脫水開機(jī)運行：
(1)污泥操作工完成開機(jī)前檢查與準(zhǔn)備，污泥操作工通知中控依次打開雙螺旋預(yù)濃縮機(jī)、噴淋水、濾網(wǎng)清洗泵、污泥絮凝罐攪拌器、污泥脫水輸送泵、陽離子PAM加藥泵。
(2)雙螺旋預(yù)濃縮機(jī)開始向單螺旋壓榨脫水機(jī)料倉(料倉廂型結(jié)構(gòu)，深度260cm，長度100cm，寬度95cm。)進(jìn)泥，通知中控依次打開2#膠帶輸送機(jī)、1#膠帶輸送機(jī)、螺旋壓榨脫水機(jī)。
(3)若單螺旋壓榨脫水機(jī)出泥干度不符合工藝指標(biāo)(干度＜35％)，則按表1向污泥調(diào)質(zhì)池投加適量秸稈輕灰和纖維素泥后，攪拌30分鐘方可開機(jī)繼續(xù)運行。
從添加秸稈輕灰和纖維素泥前后運行數(shù)據(jù)對比來看，不僅提高單螺旋壓榨脫水機(jī)出泥干度(大于35％)，而且由于設(shè)備運行頻率的加快，每小時處理污泥量也得到增加。結(jié)合實際運行情況來說以合理比例加入污泥中，使污泥脫水系統(tǒng)的運行效率進(jìn)一步提高。
利用不同平均粒徑的秸稈輕灰進(jìn)行了如下實驗，可明顯看出在平均粒徑為5mm和10mm時最大運行頻率的升幅與1mm和30mm時相比較大。污泥脫水工藝運行數(shù)據(jù)與秸稈輕灰(小麥)平均粒徑的關(guān)系見表3。
表3污泥脫水工藝運行數(shù)據(jù)與秸稈輕灰(小麥)平均粒徑的關(guān)系
*試驗樣品選取在未加秸稈輕灰情況下，單螺旋壓榨脫水機(jī)出泥干度31％-35％的生物質(zhì)污泥。
*每噸絕干泥秸稈輕灰投加量90(kg)。