污泥有机/无机成分分离方法技术

本发明专利技术公开了一种污泥无机/有机成分分离方法，包括：污泥调理、酸液提取、中和处理等三个步骤。首先通过污泥调理，灭菌处理，破坏胞外聚合物，细胞破壁，改善污泥除砂和污泥脱水性，也有利于酸液充分提取无机盐；再通过酸液提取，将黏附在污泥中化学药剂产生的沉淀物，即可溶性钙盐、铁盐、铝盐、重金属、磷酸盐等溶出分离，同时也是进一步调理污泥。从而大大提高了污泥中有机质与无机矿物的分离，通过物理手法，利用比重差异，容易实现机械分离。分离后的有机成分可以用于燃料、污水厂碳源回用等，无机矿物可用于土壤修复材料，建筑材料等。可用于污水处理厂污泥处理、水环境治理清理出底泥和管网中清沟的污泥处理等。

Separation of organic and inorganic components in sludge

【技术实现步骤摘要】
污泥有机/无机成分分离方法
本专利技术涉及一种污泥有机/无机成分分离方法；用于污水处理厂污泥处理、水环境治理清理出底泥和管网中清沟的污泥处理等。
技术介绍
目前国内污泥处理处置技术主要有堆肥、干化+焚烧、破壁预处理+厌氧消化三种主流工艺。我国部分地区已开始将污水处理厂污泥堆肥用于土壤改良和城市绿化，少数地区将污泥作基质，制作复合肥用于农业等。但由于污泥中所含病原菌、重金属等成分可能会对土壤造成二次污染，进而会威胁到食品安全，因此污泥堆肥后的最终出路受限是制约污泥堆肥工艺推广的限制因素。干化+焚烧工艺是污泥处置最为彻底的工艺路线，污泥中的有机物通过焚烧全部得到分解，最终的炉渣可以做为建材进行应用。由于污泥含水率通常均超过80％，因此即使污泥焚烧的热量几乎全部用于污泥的干化使用，但仍需要外加30％以上热源才能满足污泥干化的热量平衡。另外由于我国污泥中有机物含量通常仅为污泥固含量的50％以内，造成污泥干化后热值偏低，不能满足自持燃烧的条件，通常会掺加30％以上煤炭等化石能源才能焚烧和系统能量平衡的要求，这种掺加外加化石能源的焚烧方式不仅会大大增加污泥处置成本，同时也会增加烟气污染物的排放，进一步加重大气污染。破壁预处理+厌氧消化工艺是近几年在国内发展较为迅速的污泥处理工艺路线，尤其北京、天津、武汉等地区，相继上建设了规模较大的污泥厌氧消化工艺项目，已经逐渐成为大体量污泥处置的主力军，同时在污泥厌氧消化阶段会产生大量的甲烷气体，能够用于沼气发电，从而补充整体污泥处理工艺的部分用电，实现了污泥部分有机质的资源化利用。看似完美的工艺背后实质上掩盖了污泥厌氧消化工艺的诸多弊端，首先污泥在厌氧消化之前必须对污泥微生物细胞的破壁预处理，应用较多破壁预处理工艺通常热水解工艺。另外污泥消化工艺通常采用中温厌氧或高温厌氧，厌氧环节消耗的伴热热能非常可观，在厌氧消化工段产生沼气焚烧的热能很难满足上述两个工艺段的热能消耗；其次，由于污泥中的有机物主要是微生物细胞及有机碎片组成，组成成分基本上都是蛋白质，其碳氮比组成是较为均衡的，然而在污泥厌氧消化阶段会将污泥中的部分C和H合成甲烷气体释放出来，氨氮会溶解在沼液当中，该沼液的氨氮浓度通常可达2000mg/L以上，后续排入污水厂进行处理，为本来碳源不充足的污水厂带来严重运行负担，需要在污水处理环节投加大量碳源才能通过污水处理的硝化反硝化工艺将该氨氮去除，成本很高；再次，污泥厌氧工艺由于停留时间及工艺本身的限制，通常污泥中的有机物通过厌氧效果环节只能去除50％左右，其排放出的沼渣固形物中仍然含有20～30％的有机物，无论后续堆肥还是焚烧处理，都是不可避免的难题，但相关厂家基本上都会回避沼渣的处理问题。国家污泥处理处置目标是：控制污染，确保环境安全与公众健康；实现营养物质循环利用，利于可持续发展；利用能量，开发清洁能源；低碳排放(可能成为国家的巨大利益)。然而，目前我国污泥处理处置尚处于起步阶段，全国城镇污水污泥中有80％以上未经任何稳定化处理，通过简单的污泥脱水后，直接进行填埋、焚烧等方式处理。这样造成的结果是：污泥体积庞大，造成污泥处置费用庞大；污泥极不稳定，污泥中有机成分一旦发生腐败变质对环境会造成严重的二次污染；污泥中的有用资源未得到利用，带来了资源的浪费，不符合可持续发展的目标，所以急需要开发新的污泥处理技术，充分利用污泥中有用成分，实现可持续处理处置和开发利用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于弥补现有污泥处理方法存在的缺陷，提供一种高效的无机/有机分离方法，通过调质破坏胞外聚合物和细胞破壁，大大提高了有机质与无机矿物的分离性，同时通过酸性提取，将化学污泥分离出来。从而，简单高效的实现污泥中有机成分与无机成分分离，提高污泥脱水性，分离后的有机成分可以用于燃料、污水厂碳源回用等，无机矿物可用于土壤修复材料，建筑材料等。为达到上述目的，本专利技术的污泥有机/无机成分分离方法，包括以下步骤：1)污泥调质2)酸液提取21)取上述调理后的污泥加入酸调节pH至小于2，充分搅拌反应10-60min；22)固液分离得到酸液和污泥；3)中和处理31)在酸液中投加中强碱，调节pH至中性，产生沉淀，固液分离；32)在污泥中投加中强碱和水，调节pH至中性，充分搅拌均匀；4)污泥有机/无机矿物分离：利用污泥中无机矿物颗粒和有机质颗粒的比重差，通过除砂系统实现有机质污泥与无机矿物污泥的分离；5)检测无机污泥和有机污泥的有机质含量若无机污泥中有机质含量低于15％，则经脱水后资源化利用；若无机污泥中有机质含量高于15％，则返回步骤1)；若有机污泥中有机质含量高于55％，则经脱水后资源化利用；若有机污泥中有机质含量低于55％，则返回步骤1)。本专利技术首先通过污泥调理，灭菌处理，避免处理过程臭气产生，破坏胞外聚合物，细胞破壁，改善污泥除砂和污泥脱水性，也有利于酸液充分提取无机盐；再通过酸液提取，将黏附在污泥中化学药剂产生的沉淀物(含细胞内的无机盐)，即可溶性钙盐、铁盐、铝盐、重金属、磷酸盐等溶出分离，同时也是进一步调理污泥。从而大大提高了污泥中有机质与无机矿物的分离，通过物理手法，利用比重差异，容易实现机械分离。污泥有机/无机矿物分离后测试无机污泥和有机污泥的有机质含量，若无机污泥中有机质含量低于15％，则经脱水后资源化利用，相反若高于15％，则返回污泥前处理经行二次处理；若有机污泥中有机质含量高于55％，则经脱水后资源化利用，相反若低于55％，则返回污泥前处理经行二次处理，依次反复循环处理。分离后的有机成分可以用于燃料、污水厂碳源回用等，无机矿物可用于土壤修复材料，建筑材料等。可用于污水处理厂污泥处理、水环境治理清理出底泥和管网中清沟的污泥处理等。有益效果：1、本专利技术方法处理的污泥通过化学调质和物理调质协同作用，有效破坏胞外聚合物和细胞破壁，从而提高有机质与无机成分的分离性和脱水性；2、本专利技术方法处理的污泥还通过酸液提取将黏附在污泥中的化学污泥中无机盐(含细胞内无机盐)分离出来，同时发挥进一步调理污泥的作用，提高有机质与无机成分的分离性和脱水性；3、本专利技术方法处理的污泥有效实现污泥中有机质与无机矿物成分的高效分离，分别加以处理和利用；4、专利技术方法的处理工艺简单，易于控制，成本低，适合规模化应用。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明图1是本专利技术一种污泥无机/有机成分分离方法工艺流程图表1是分离后无机污泥与有机污泥中有机质含量表2是分离后无机污泥与有机污泥的量具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，所描述的实施例及其结果仅用于本专利技术，而不应当也不会限值权利要求书中所描述的本专利技术。污泥：马鞍山某污水处理厂脱水污泥，含水率80％；四水氯化亚铁：国药试剂过硫酸钠：国药试剂氧化钙：国药试剂氢氧化钠：国药试剂硫酸：国药试剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥无机/有机成分分离方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：/n1)污泥调质/n2)酸液提取/n21)取上述调理后的污泥加入酸调节pH至小于2，充分搅拌反应10-60min；/n22)固液分离得到酸液和污泥；/n3)中和处理/n31)在酸液中投加中强碱，调节pH至中性，产生沉淀，固液分离；/n32)在污泥中投加中强碱和水，调节pH至中性，充分搅拌均匀；/n4)污泥有机/无机矿物分离：利用污泥中无机矿物颗粒和有机质颗粒的比重差，通过除砂系统实现有机质污泥与无机矿物污泥的分离；/n5)检测无机污泥和有机污泥的有机质含量/n若无机污泥中有机质含量低于15％，则经脱水后资源化利用；/n若无机污泥中有机质含量高于15％，则返回步骤1)；/n若有机污泥中有机质含量高于55％，则经脱水后资源化利用；/n若有机污泥中有机质含量低于55％，则返回步骤1)。/n

【技术特征摘要】
1.一种污泥无机/有机成分分离方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)污泥调质
2)酸液提取
21)取上述调理后的污泥加入酸调节pH至小于2，充分搅拌反应10-60min；
22)固液分离得到酸液和污泥；
3)中和处理
31)在酸液中投加中强碱，调节pH至中性，产生沉淀，固液分离；
32)在污泥中投加中强碱和水，调节pH至中性，充分搅拌均匀；
4)污泥有机/无机矿物分离：利用污泥中无机矿物颗粒和有机质颗粒的比重差，通过除砂系统实现有机质污泥与无机矿物污泥的分离；
5)检测无机污泥和有机污泥的有机质含量
若无机污泥中有机质含量低于15％，则经脱水后资源化利用；
若无机污泥中有机质含量高于15％，则返回步骤1)；
若有机污泥中有机质含量高于55％，则经脱水后资源化利用；
若有机污泥中有机质含量低于55％，则返回步骤1)。


2.根据权利要求1所述的一种污泥无机/有机成分分离方法，其特征在于，所述的步骤1)污泥调质具体为：
11)将污泥含水率调至85-95％；
12)取上述污泥置于烧杯中，加入氧化还原剂，充分搅拌反应10-60min；
13)加入生石灰，充分搅拌反应10-60min；
14)对污泥进行物理调质。


3.根据权利要求2所述的一种污泥无机/有机成分分离方法，其特征在于，步骤12)所述的氧化还原剂是指过硫酸盐，双氧水，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高卫民，刘金光，程寒飞，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，中冶华天南京工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34