公布日：2023.10.03
申請日：2023.03.13
分類號：C02F11/147(2019.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C02F11/13(2019.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F11/127(2019.01)I;C02F11/15(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;
C10B53/00(2006.01)I
摘要
本發明公開了一種污泥細微泥沙分離方法，屬于污泥處理技術領域，包括以下步驟：污泥預脫水、污泥中性低溫水熱處理、污泥酸性中溫水熱處理、污泥高溫水熱炭化處理、懸濁液冷卻至室溫并超聲處理、懸濁液旋流分離處理得到細微泥沙層和生物炭層、細微泥沙層和生物炭層分別深度脫水。通過對污泥預脫水，再通過逐級升溫水熱處理，將有機質轉化為生物炭，保留碳資源，提高污泥中磷的釋放，增強對污泥中重金屬的鈍化；通過超聲處理及水力旋流分離反應后的污泥生物炭和細微泥沙；最后對有機質層和微細泥沙層分別深度脫水處理，方便分類處置利用。本發明能夠提高水力旋流分離分離效率，降低后續污泥處理量和處理成本，最大限度回收污泥中的能源和資源。
權利要求書
1.一種污泥細微泥沙分離方法，其特征在于，包括以下步驟：1)污泥預脫水；2)污泥中性低溫水熱處理；3)污泥酸性中溫水熱處理；4)污泥高溫水熱炭化處理；5)懸濁液冷卻至室溫并超聲處理；6)懸濁液旋流分離處理得到細微泥沙層和生物炭層；7)細微泥沙層和生物炭層分別深度脫水；預脫水后的污泥經逐級升溫水熱炭化處理，懸濁液通過超聲處理及旋流分離將生物炭和細微泥沙分離，最后經過深度脫水得到生物炭濾餅和泥沙濾餅，濾液進入污水處理系統再處理。
2.根據權利要求1所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述步驟1)中污泥預脫水的具體步驟如下：11)將污泥加入陽離子聚丙烯酰胺調理，添加量為絕干污泥的0.5-1‰；12)機械濃縮至含水率80-90％。
3.根據權利要求1所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述步驟2)在高壓封閉環境下進行中性低溫水熱處理，溫度為100-140℃，反應時間為30-60min。
4.根據權利要求1所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述步驟3)在高壓封閉環境下，添加酸性催化劑進行酸性中溫水熱處理，溫度為140-180℃，反應時間為60-90min。
5.根據權利要求4所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述酸性催化劑為硫酸、鹽酸中的一種或兩種以上混合物，所述酸性催化劑的添加量為絕干污泥的1-3％。
6.根據權利要求1所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述步驟4)在高壓封閉環境下進行高溫水熱炭化處理，溫度為180-220℃，反應時間為30-60min。
7.根據權利要求1所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述步驟5)中超聲頻率為10-50kHz，超聲的聲能密度為0.1-1W/mL，超聲處理時間5-60min。
8.根據權利要求1所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述步驟6)應用水力旋流器進行懸濁液水力旋流分離，參數中進料壓力為0.05-0.5Mpa，水力旋流器的筒體上部設有進料口、底部設有泥沙出料口、頂部設有生物炭出料口。
9.根據權利要求1所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述步驟7)中深度脫水采用板框壓濾或高壓帶式脫水，得到的有機濾餅含水率30％-50％，有機質含量60％-100％，微細泥沙泥餅含水率10％-30％，有機質含量0％-20％。
10.根據權利要求1-9任一項所述的污泥細微泥沙分離方法，其特征在于：所述污泥為市政/工業污水處理廠污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管網通溝污泥。
發明內容
本發明的目的是提供一種污泥細微泥沙分離方法，旨在解決現有技術中由于污泥中有機質和無機質包覆雜糅在一起，導致污泥中細微泥沙分離效果差的技術問題。
為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：
一種污泥細微泥沙分離方法，包括以下步驟：
1)污泥預脫水；
2)污泥中性低溫水熱處理；
3)污泥酸性中溫水熱處理；
4)污泥高溫水熱炭化處理；
5)懸濁液冷卻至室溫并超聲處理；
6)懸濁液旋流分離處理得到細微泥沙層和生物炭層；
7)細微泥沙層和生物炭層分別深度脫水；
預脫水后的污泥經逐級升溫水熱炭化處理，懸濁液通過超聲處理及旋流分離將生物炭和細微泥沙分離，最后經過深度脫水得到生物炭濾餅和泥沙濾餅，濾液進入污水處理系統再處理。
優選的，所述步驟1)中污泥預脫水的具體步驟如下：
11)將污泥加入陽離子聚丙烯酰胺調理，添加量為絕干污泥的0.5-1‰；
12)機械濃縮至含水率80-90％。
優選的，所述步驟2)在高壓封閉環境下進行中性低溫水熱處理，溫度為100-140℃，反應時間為30-60min。
優選的，所述步驟3)在高壓封閉環境下，添加酸性催化劑進行酸性中溫水熱處理，溫度為140-180℃，反應時間為60-90min。
優選的，所述酸性催化劑為硫酸、鹽酸中的一種或兩種以上混合物，所述酸性催化劑的添加量為絕干污泥的1-3％。
優選的，所述步驟4)在高壓封閉環境下進行高溫水熱炭化處理，溫度為180-220℃，反應時間為30-60min。
優選的，所述步驟5)中超聲頻率為10-50kHz，超聲的聲能密度為0.1-1W/mL，超聲處理時間5-60min。
優選的，所述步驟6)應用水力旋流器進行懸濁液水力旋流分離，參數中進料壓力為0.05-0.5Mpa，水力旋流器的筒體上部設有進料口、底部設有泥沙出料口、頂部設有生物炭出料口。
優選的，所述步驟7)中深度脫水采用板框壓濾或高壓帶式脫水，得到的有機濾餅含水率30％-50％，有機質含量60％-100％，微細泥沙泥餅含水率10％-30％，有機質含量0％-20％。
優選的，所述污泥為市政/工業污水處理廠污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管網通溝污泥。
采用上述技術方案所產生的有益效果在于：與現有技術相比，本發明首先對污泥預脫水，再通過逐級升溫水熱處理，并變換反應條件，可將有機質轉變為生物炭，保留污泥中的碳資源，提高污泥中磷的釋放，增強對污泥中重金屬的鈍化；再超聲處理提高污泥生物炭與微細顆粒的分離性，經過水力旋流分離污泥生物炭和細微泥沙；最后對有機質層和微細泥沙層分別深度脫水處理，分類處置利用。采用本發明能夠提高水力旋流分離分離效率，可將顆粒粒徑粒徑≤100μm細微泥沙分離出來，降低后續污泥處理量和處理成本，實現對污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化利用，最大限度回收污泥中的能源和資源。
（發明人：高衛民;程寒飛;張哲;冉景;朱巧紅;徐馳;李傳松）
