一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置。具体为，猪粪干燥与热解处理后得到猪粪炭；猪粪炭冷却后将所得猪粪炭细磨为猪粪炭粉末后添加到含铬污泥中进行混合得到含铬污泥混合物；将猪粪干燥时产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到所得含铬污泥混合物中进行配浆得到混合泥浆；混合泥浆水热处理得到水热处理产物后再进行固液分离；分离得到的液体用于厌氧发酵或直接进入污水处理系统处理达标后排放；分离得到的固体经干燥得到脱水稳定化含铬污泥。本发明专利技术方法及设备流程简捷，操作简单，利用猪粪炭改善含铬污脱水性能并固化稳定污泥中的重金属铬，处理成本低，最终固相产物可直接填埋或作为堆肥基质或制备生物炭或建筑材料的原料，绿色环保，具有良好的社会、经济与环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置
本专利技术涉及污泥处理工艺，尤其涉及一种含铬污泥的脱水稳定化方法及装置。
技术介绍
铬超标污泥是一种有毒危险废物，仅用一般填埋方法处理，易对环境、人体产生潜在危害。重金属铬不仅能在植物体内聚集，对植物产生毒害作用，影响植物的正常生长；在生物链的作用下，还会成倍的富集，最后进入人体，使人体内的蛋白质失活变性，损坏人的器官。因此，重金属铬超标污泥的脱水稳定化已经成为人们关注的焦点问题。目前，关于污泥处理的技术较多，包括填埋、焚烧、热解、建材利用等。但无论何种处理技术，首先要解决的都是脱水与重金属稳定化两大难题。污泥深度脱水是采用一定的机械设备将污泥含水率降至60％以下的过程。由于含有离子化的功能基团，如羧基和磷酸基，故污泥通常带负电，并以胶体的形式存在，且高度分散在水中，脱水比较困难。要实现污泥深度脱水，并不能单纯依靠提高脱水设备运行压力，更需要考虑如何提高污泥的脱水性。已有研究表明，由于污泥具有可压缩特性，单纯维持高压是无法实现深度脱水的，为确保机械脱水的效率，化学调理增强脱水性就显得十分重要。在国内，污泥深度脱水及添加剂的开发研究已有报道。专利技术专利中国专利申请CN201610978602.3公开了一种污泥脱水添加剂及其制备工艺与在污泥脱水中的应用，添加剂由固体烟气脱硫石膏以及占固体烟气脱硫石膏质量1～5％的硫酸钠组成，加入量为生化污泥固体含量的10～20％，有利于生化污泥的脱水性能改善，提高污泥脱水效果。中国专利申请CN201010580468.4公开了一种生活污泥脱水用调理剂，所述调理剂的配方包含：占待处理污泥干重0.3％～0.9％的聚丙烯酰胺，占待处理污泥干重5％～20％的竹炭，占待处理污泥干重0.2％～1％的季铵盐，占待处理污泥干重2％～5％的生石灰和占待处理污泥干重5％～20％的聚合硫酸铝，具有调理反应时间短、污泥沉降速度快、脱水效果好等特点。CN107032580A公开一种污泥脱水药剂，其由助滤剂、絮凝剂和过氧化物组成，可以显著降低污泥比阻，经过机械压滤，可使含水率降到70％以下。中国专利申请CN102145974A公开对城市污水中污泥的处理方法，其包括如下步骤：(1)在污泥中加入氧化导向剂和调节剂，搅拌，并通入臭氧，(2)搅拌反应后，然后加入聚沉剂，最后将污泥经压滤，得到含水率55％以下的污泥。上述专利公开的技术方案中，污泥脱水助剂多为无机化学添加剂为主，添加量大，成本高，应用有局限。另一方面，对于污泥中重金属的控制途径主要分为去除和稳定化，其中对于中低浓度重金属污泥，采用稳定化工艺具有操作简单、成本较低，应用广等特点。目前已有一些关于添加剂对污泥中重金属形态及稳定化影响的研究，部分添加剂使污泥中重金属的形态向残渣态转化倾向，对环境的危害也会降低。如曹仲宏等研究发现生石灰、粉煤灰和粘土的添加在污泥填埋过程中均有利于Cr和Cd向稳定形态转化【曹仲宏等.添加剂对脱水污泥中重金属形态的影响[J].中国给水排水,2007,23:82-86.】。中国专利申请CN201710610775.4公开了一种重金属污泥稳定剂的制备及应用方法，包括以下步骤：(1)制备方法：以质量百分比计，骨料10-50％，沉淀剂5-40％，外加剂1-10％；(2)应用方法：重金属污泥加水搅拌成浆体，同时用无机酸或者无机碱调节浆体pH，加入步骤(1)的稳定剂5％-20％，搅拌均匀后加入固化剂，养护后进行检测，固化体浸出液达到危险废物填埋入场标准。中国专利申请CN201310449462.7公开重金属污泥稳定剂及其使用方法，该稳定剂由无机碱性物质、金属螯合剂及有机溶剂复配而成，无机碱性物质质量含量为25％-40％，金属螯合剂质量含量为20％-30％，有机溶剂质量含量为40％-45％，将加入稳定剂后的混合泥土深埋地下2米即可。中国专利申请CN201010145640.3公开了一种高抗压强度稳定污泥，该稳定污泥由向脱水污泥中加入稳定剂和高岭土混合而成，其中脱水污泥、稳定剂和高岭土的质量比为84～85∶11～12∶3～4，所述稳定剂由水泥和元明粉按质量比20∶1～2的比例组成；稳定污泥可以根据实际需要，既可以进行填埋处置，也能够重新进行资源化利用，特别是其具有高抗压强度的特性，不仅可以作为填埋场的盖层或填方材料，也可以替代砂、粘土等建筑材料在其他建筑方面应用。上述专利对于污泥中重金属的固化，过程复杂，成本较高，并不完全适用于含铬污泥无害化处置。因此，开发一种低成本高效含铬污泥脱水稳定化的方法及装置对于实现重金属污染污泥的无害化与资源化利用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含铬污泥脱水稳定化方法，可有效提高含铬污泥脱水性能，实现重金属铬的固化稳定，大大降低其对环境的负面影响风险，操作简单，工艺过程节能效益显著，处理成本低，为实现重金属污泥资无害化处理与后续资源化利用奠定基础，具有良好的经济效益与环境效益。该方法的优势在于克服了现有含铬污泥处理脱水效率低，重金属固化稳定成本高，容易产生二次污染等不足。为实现上述目的，本专利技术提供一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，猪粪干燥与热解处理后冷却得到猪粪炭；将所得猪粪炭细磨为猪粪炭粉末后，添加到含铬污泥中进行混合得到含铬污泥混合物；将猪粪干燥时产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到所得含铬污泥混合物中进行配浆得到混合泥浆；混合泥浆水热处理得到水热处理产物后再进行固液分离；分离得到的液体用于厌氧发酵或直接进入污水处理系统处理达标后排放；分离得到的固体经干燥得到脱水稳定化含铬污泥。进一步，所述猪粪为养殖场经固液分离预处理得到的猪粪；优选的，猪粪的含水率为40-50％；任选的，所述含铬污泥为工业污水处理厂产生的离心脱水含铬污泥，含水率为80-90％，总铬含量<10000mg/kg。进一步，所述猪粪干燥的温度为60℃-100℃，时间为10-30min，干燥后含水率<3％。进一步，所述猪粪热解处理的温度为400℃-700℃，热解处理的时间为5-30min。所述冷却步骤中，冷却的方式可以为滚筒式或管束式间接冷却，冷却后得到猪粪炭物料终温<80℃；任选的，所述猪粪炭粉末的粒径为100目-200目。进一步，所述猪粪炭粉末与含铬污泥混合的干基质量比为5％-10％；任选的，所述混合泥浆的固液质量比为8％-15％。进一步，所述水热处理的温度为160-220℃，压力为1-5bar，时间为30-60min；任选的，所述水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤、真空抽滤、离心分离或带式过滤。进一步，所述热解的装置加热炉产生的高温烟气分别作为猪粪干燥工序、水热处理工序和水热处理后固相干燥工序的间接加热热源。进一步，所述水热处理后固相干燥温度为80℃-120℃，时间为30-60min。本专利技术还提供一种用于含铬污泥的脱水稳定化方法的装置，其特征在于，包括猪粪储仓(1)、输送装置1#(2)、干燥装置1#(3)、输送装置2#(4)、热解装置(5)、冷却装置(6)、输送装置3#(7)、细磨装置(8)、输送装置4#(9)、冷凝装置(10)、11是液体泵1#(11)、含铬污泥储仓(12)、输送装置5#(13)、混合装置(14)、输送装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，猪粪干燥与热解处理后冷却得到猪粪炭；将所得猪粪炭细磨为猪粪炭粉末后，添加到含铬污泥中进行混合得到含铬污泥混合物；将猪粪干燥时产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到所得含铬污泥混合物中进行配浆得到混合泥浆；混合泥浆水热处理得到水热处理产物后再进行固液分离；分离得到的液体用于厌氧发酵或直接进入污水处理系统处理达标后排放；分离得到的固体经干燥得到脱水稳定化含铬污泥。

【技术特征摘要】
1.一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，猪粪干燥与热解处理后冷却得到猪粪炭；将所得猪粪炭细磨为猪粪炭粉末后，添加到含铬污泥中进行混合得到含铬污泥混合物；将猪粪干燥时产生的水蒸汽进行冷凝，将冷凝后的水加入到所得含铬污泥混合物中进行配浆得到混合泥浆；混合泥浆水热处理得到水热处理产物后再进行固液分离；分离得到的液体用于厌氧发酵或直接进入污水处理系统处理达标后排放；分离得到的固体经干燥得到脱水稳定化含铬污泥。2.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述猪粪为养殖场经固液分离预处理得到的猪粪；优选的，猪粪的含水率为40-50％；任选的，所述含铬污泥为工业污水处理厂产生的离心脱水含铬污泥，含水率为80-90％，总铬含量<10000mg/kg。3.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述猪粪干燥的温度为60℃-100℃，时间为10-30min，干燥后含水率<3％。4.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述猪粪热解处理的温度为400℃-700℃，热解处理的时间为5-30min。所述冷却步骤中，冷却的方式可以为滚筒式或管束式间接冷却，冷却后得到猪粪炭物料终温<80℃；任选的，所述猪粪炭粉末的粒径为100目-200目。5.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述猪粪炭粉末与含铬污泥混合的干基质量比为5％-10％；任选的，所述混合泥浆的固液质量比为8％-15％。6.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述水热处理的温度为160-220℃，压力为1-5bar，时间为30-60min；任选的，所述水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤、真空抽滤、离心分离或带式过滤。7.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述热解的装置加热炉产生的高温烟气分别作为猪粪干燥工序、水热处理工序和水热处理后固相干燥工序的间接加热热源。8.根据权利要求1所述一种含铬污泥的脱水稳定化方法，其特征在于，所述水热处理后固相干燥温度为80℃-120℃，时间为30-60min。9.一种用于含铬污泥的脱水稳定化方法的装置，其特征在于，包括猪粪储仓(1)、输送装置1#(2)、干燥装置1#(3)、输送装置2#(4)、热解装置(5)、冷却装置(6)、输送装置3#(7)、细磨装置(8)、输送装置4#(9)、冷凝装置(10)、11是液体泵1#(11)、含铬污泥储仓(12)、输送装置5#(13)、混合装置(14)、输送装置6#(15)、水热装置(16)、分离装置(17)、干燥装置2#(18)、液体泵2#(19)、污水处理系统(20)、输送装置7#(21)、脱水固化稳定含铬污泥储仓(22)、燃烧装置(23)、风机1#(24)、风机2#(25)、风机3#(26)、尾气净化装置(27)；其中，猪粪储仓(1)出口与输送装置1#(2)入口相连；输送装置1#(2)出口与干燥装置1#(3)入口相连；干燥装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：余广炜，谢胜禹，汪印，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：福建,35