公布日：2023.09.05
申請日：2023.07.05
分類號：C02F11/143(2019.01)I;C02F11/145(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I
摘要
本發明涉及污泥處理技術領域，具體涉及一種市政污泥無公害處理工藝及其應用。該工藝包括(1)在待處理的市政污泥中加入破膠滅菌劑和水，攪拌悶料，得到處理后的污泥樣品；(2)對所述處理后的污泥樣品進行壓濾處理后靜置悶料。本發明提供的市政污泥無公害處理工藝是一套完整的工藝體系，處理后污泥呈現半干狀態，由于污泥中病原菌等有害物質已經去除，無毒性滲出，處理后的污泥無需進行其它額外處理就可以直接用于營養土或種植土等領域中，處理后的污泥不會污染地下水，也不會損傷植被根系，更不會導致水土富營養化，本發明提供了一種更加簡單、脫水率高、無害化、高效穩定的污泥處理工藝。
權利要求書
1.一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，包括如下步驟：(1)在待處理的市政污泥中加入破膠滅菌劑和水，攪拌悶料，得到處理后的污泥樣品；(2)對所述處理后的污泥樣品進行壓濾處理后靜置悶料；所述壓濾包括第一壓濾和第二壓濾；其中，所述第一壓濾的壓力小于第二壓濾的壓力；第一壓濾的時間大于第二壓濾的時間。
2.根據權利要求1所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述第一壓濾的壓力為1-1.2MPa，時間≥1.5h；和/或，所述第二壓濾的壓力為1.4-1.7MPa，時間≥0.5h。
3.根據權利要求1或2所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述步驟(1)中，所述水的加入量為所述市政污泥質量的40-60％。
4.根據權利要求1-3任一項所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述第一壓濾和第二壓濾的總時間≥2h。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述步驟(1)中，所述市政污泥的含水量為70-99％。
6.根據權利要求1-5任一項所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述步驟(1)，所述破膠滅菌劑包括NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、NaClO、C3Cl3N3O3；還包括破膠小料、HNO3、雙氧水、石膏、沸石和活性氧化鎂中的至少一種；優選地，所述破膠滅菌劑為NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破膠小料、NaClO、C3Cl3N3O3、雙氧水、石膏的混合物；或，所述破膠滅菌劑為NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破膠小料、NaClO、C3Cl3N3O3、沸石和活性氧化鎂的混合物；優選地，所述破膠小料為二水氧化鈣、硫酸亞鐵、磷酸鹽和硫酸鋁銨的混合物。
7.根據權利要求1-6任一項所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述步驟(1)中，所述破膠滅菌劑的加入量為所述市政污泥總質量的1-5％；優選地，所述步驟(1)中，所述攪拌悶料的時間為1-3h。
8.根據權利要求1-7任一項所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述步驟(2)中，所述靜置悶料的時間為10-21h。
9.根據權利要求1-8任一項所述的一種市政污泥無公害處理工藝，其特征在于，所述步驟(2)中，還包括將所述壓濾后的廢水進行回收再利用的步驟；優選地，對所述廢水進行回收再利用的方法包括超濾法、反滲透法和過濾法中的至少一種。
10.權利要求1-9任一項所述市政污泥無公害處理工藝處理后的市政污泥在種植土、營養土、土壤修復材料或生物質燃燒顆粒領域中的應用。
發明內容
鑒于此，本發明要解決的技術問題是現有技術中的市政污泥脫水效率低、對環境造成污染、處理后樣品不穩定等的缺陷，進而通過處理工藝進行創新和優化，提供一種脫水效率高、無害化、資源化、穩定化的市政污泥處理工藝。
根據本發明的實施例，第一方面，本發明提供了一種市政污泥無公害處理工藝，包括如下步驟：
(1)在待處理的市政污泥中加入破膠滅菌劑和水，攪拌悶料，得到處理后的污泥樣品；
(2)對所述處理后的污泥樣品進行壓濾處理后靜置悶料，即得；
所述壓濾包括第一壓濾和第二壓濾；
其中，所述第一壓濾的壓力小于第二壓濾的壓力；第一壓濾的時間大于第二壓濾的時間。
在本發明的實施例中，所述第一壓濾的壓力為1-1.2MPa，時間≥1.5h。
在本發明的實施例中，所述第二壓濾的壓力為1.4-1.7MPa，時間為≥0.5h。
在本發明的實施例中，所述步驟(1)中，所述加水量為所述市政污泥質量的40-60％。
在本發明的實施例中，所述第一壓濾和第二壓濾的總時間≥2h。
在本發明的實施例中，所述步驟(1)中，所述市政污泥的含水量為70-99％。
在本發明的實施例中，所述步驟(1)，所述破膠滅菌劑為NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、NaClO、C3Cl3N3O3；還包括破膠小料、HNO3、雙氧水、石膏、沸石和活性氧化鎂中的至少一種。
在本發明的實施例中，所述破膠滅菌劑為NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破膠小料、NaClO、C3Cl3N3O3、雙氧水、石膏的混合物。
在本發明的實施例中，破膠滅菌劑為NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO、破膠小料、NaClO、C3Cl3N3O3、沸石和活性氧化鎂的混合物。
在本發明的實施例中，所述破膠小料為二水氧化鈣、硫酸亞鐵、磷酸鹽、硫酸鋁銨的混合物。
破膠滅菌劑中的各個組分的用量比例不做具體限定，任意比例均可行；破膠小料中的各個組分的用量比例不做具體限定，任意比例均可行。
在本發明的實施例中，所述步驟(1)中，所述破膠滅菌劑的加入量為所述市政污泥總質量的1-5％，可以根據壓濾設備的壓力和污泥含水率調整預處理的投藥比例，通常壓力越高，投藥量越少；含水率越大，投藥量越大。
當95％＜污泥含水率≤99％，破膠滅菌劑的加入量為所述市政污泥總質量的5％；
當90％＜污泥含水率≤95％，破膠滅菌劑的加入量為所述市政污泥總質量的4％；
當85％＜污泥含水率≤90％，破膠滅菌劑的加入量為所述市政污泥總質量的3％；
當80％＜污泥含水率≤85％，破膠滅菌劑的加入量為所述市政污泥總質量的2％；
當70％≤污泥含水率≤80％，破膠滅菌劑的加入量為所述市政污泥總質量的1％。
在本發明的實施例中，所述步驟(1)中，所述攪拌悶料的時間為1-3h。
在本發明的實施例中，所述步驟(2)中，所述靜置悶料的時間為10-21h。
在本發明的實施例中，所述步驟(2)中，還包括將所述壓濾后的廢水進行回收再利用的步驟。
在本發明的實施例中，對所述廢水進行回收再利用的方法包括超濾法、反滲透法和過濾法中的至少一種。
機械壓濾(第一壓濾和第二壓濾)排除的廢水主要采用超濾和反滲透工藝進行處理，將污泥廢水收集，采用“多介質過濾器+超濾系統+一級反滲透”進行再處理達標排放或者回用。超濾作為反滲透的主要前處理，再利用反滲透膜進行脫鹽處理以達到廢水回收再利用，反滲透濃縮液排入廠家廢水處理站處理或者再上一套濃縮液處理設備。回用水作為純水系統的原水，可以大大提高整個水處理系統中水的利用率，節省自來水用量；同時回用水也可以用于其他領域，實現資源回收再利用。
第二方面，本發明提供了一種市政污泥無公害處理工藝處理后的市政污泥在種植土、營養土、土壤修復材料、生物質燃燒顆粒領域中的應用。
與現有技術相比，本發明的技術方案具有如下優點：
1.本發明提供的市政污泥無公害處理工藝，該工藝包括(1)在待處理的市政污泥中加入破膠滅菌劑和水，攪拌悶料，得到處理后的污泥樣品；(2)對所述處理后的污泥樣品進行壓濾處理后靜置悶料；所述壓濾包括第一壓濾和第二壓濾；其中，所述第一壓濾的壓力小于第二壓濾的壓力；第一壓濾的時間大于第二壓濾的時間。本發明提供的市政污泥無公害處理工藝是一套完整的工藝體系，破膠處理、補水、壓濾處理、靜置這些步驟都有關鍵性作用，該工藝處理后的污泥的含水率直接從85-90％減量至35-40％左右，處理后污泥呈現半干狀態，由于污泥中病原菌等有害物質已經去除，無毒性滲出，處理后的污泥無需進行其它額外處理就可以直接用于營養土或種植土等領域中，處理后的污泥不會污染地下水，也不會損傷植被根系，更不會導致水土富營養化，本發明提供了一種更加簡單、脫水率高、無害化、高效穩定的污泥處理工藝。
在待處理的市政污泥中加入破膠滅菌劑可以改變污泥中水泡體結構，在攪拌悶料過程中，將污泥中難以破除泡體結構刺破，破膠率達90-95％，使污泥中的25-30％結合水和吸附水轉變為間隙水，脫水率會大幅度提高，同時反應過程中消耗掉大量的水分子和有機物，破膠處理后污泥中水的通道被打開，配合機械壓濾輕松排出，使污泥含水率為40-45％；再通過步驟(2)中的靜置對污泥進行再次悶料處理，使剩余的破膠污泥慢慢完成整體破膠，該過程還會產生熱量，使水分揮發，污泥含水率可直接降低到35-40％，使污泥呈聚散狀態(半干化狀態)；如果直接對市政污泥進行壓濾排水，只能排出污泥中的自由水，無法排出其內部結構中的結合水和吸附水，導致脫水率不高，脫水后含水率通常在55-60％左右。本發明處理后的污泥無需進行其他額外的處理工序，改良后的污泥不會污染地下水、不會損傷植被根系，也不會導致水土富營養化，可以直接用于營養土和種植土的資源化利用；
機械壓濾采用第一壓濾和第二壓濾相結合的方式，第一壓濾為慢壓，第二壓濾為快壓，最大程度地降低污泥中含水量，避免快壓的速度過快，污泥出水不清澈，尾灰會攜帶污泥顆粒；全部采用慢壓又會導致壓力不足，排水不充分的缺陷，因此該工藝采用雙重壓濾解決了該矛盾，提高了脫水率。
采用額外補水技術，也就是在攪拌悶料前加水，使水在污泥和破膠滅菌劑中間主要起到一個橋接作用，讓破膠滅菌劑和污泥有更好的接觸，激發出大量活性，提高污泥的破膠效率。
2.本發明提供的市政污泥無公害處理工藝，破膠滅菌劑對污泥具有持續的破膠效果，整體悶料時間(攪拌悶料時間+靜置悶料時間)為24h以內，因此步驟(2)中靜置悶料時間設計為10-21h，可以使破膠污泥完成整體破膠；步驟(1)中的悶料時間為1-3h，該時間段內破膠效果達到高峰值，總體破膠率為90-95％，剩余的污泥會在步驟(2)靜置悶料過程慢慢完成整體破膠。
破膠滅菌劑的活躍性可根據加水量的大小進行改變，隨著水量的增大，破膠滅菌劑和污泥的連接也會隨之增強，當加水量為市政污泥總質量的40-60％，可以最大程度的激發出破膠滅菌劑的活性，破膠滅菌劑和污泥達到最佳的和合性，使破膠滅菌劑的使用效率可達90％以上，污泥的破膠效率可達到最高值。
3.本發明提供的市政污泥無公害處理工藝，NaHCO3、Ca(HCO3)2、CaO和破膠小料起到脫水的作用，在破膠脫水的同時破膠滅菌劑中的NaClO、HNO3、雙氧水、石膏、沸石與市政污泥中的重金屬產生化學反應，能夠有效抑制市政污泥中的金屬陽離子向液相中的遷移，大大降低了市政污泥中重金屬毒性滲出，生成不易溶于水的固態顆粒，將重金屬減量，處理后的污泥化學性質穩定；另外，破膠滅菌劑中的NaClO和C3Cl3N3O3具有消毒殺菌的功效，有效去除污泥中的微生物病原菌、細菌、病毒、寄生蟲卵等有害物質，去除率可達99％以上，同時降低污泥中有機質含量，使污泥不再腐熟發酵，不會有臭氣產生。與此同時破膠滅菌劑自身無毒性，在使用過程中不會產生有毒有害物質，經過無害化處理的市政污泥不會產生二次污染。
（發明人：張國梅;程艷;康春）
