[发明专利]污泥深度脱水的预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及污泥深度脱水预处理方法，具体涉及运用破膜、混凝、改性、凝聚的步骤对污泥进行预处理，本发明特别适用于生活污水处理厂产生的剩余污泥，以及印染、纺织、造纸等行业产生的工业污泥，尤其适用于利用污泥热解制备生物炭的方法的预处理步骤。

背景技术

污泥是生活污水和工业废水处理过程中的副产物。随着我国经济的快速发展，工业企业生产规模的扩大，污泥产量在逐年增加。由于污泥处理技术的滞后，很多污水处理厂和企业面临“泥”满为患没有出路的困境。近年来，由于污泥被随意倾倒而造成严重的环境污染事件屡见报道，引起政府和公众的关注。

目前我国污泥的产量大、含水率高、污泥处理技术参差不齐，主要以简单填埋或堆存为主，然而大量污泥达不到含水率60%以下的填埋场入场标准，稳定化、无害化处理处置率较低，既不利于资源利用，又容易造成二次污染问题。

污泥的容积取决于污泥的含水率。污水厂中排放出的污泥中的含水率很高，一般为96～99.8%，体积很大。因此，为了减少污泥容积，必须研究将其所含水分与污泥固体分离的既卫生又经济的有效方法。这种脱水处理，不仅大大减少了污泥数量，而且还可作为利用污泥中有效肥料成分的预处理措施。污泥中的水分按其存在状态共分为四种，即间隙水、毛细水、吸附水和结合水。

1、间隙水

被大小污泥固体包围着的间隙水，并不与固体直接结合，因而相对容易分离。污泥中间隙水约占污泥含水量的70%，借助于自然重力场或者机械产生的人工力场（采用浓缩或者气浮方式）用较小的力可分离间隙水。

2、毛细（结合）水

在高度密集的细小污泥固体颗粒周围的水，由于产生毛细现象，毛细水约占污泥总水分的20%。要去除毛细压力作用下的结合水，只需施以与毛细水表面张力的合力相反的作用力。例如，利用离心力（离心分离机）、负压（真空过滤机）、电渗力或热渗力等。

3、吸附水

粘附在细小污泥或小颗粒表面上的水。要使胶体状颗粒的结合水与固体分离是十分困难的，而分离吸附水则更为困难。需要采用混凝剂辅助进行分离，并借助于外界机械产生的较大压力差（负压或者高压）或者机械重力场分离毛细水和附着水。

4、内部水

微生物细胞内部的液体。一部分污泥被包围在微生物的细胞膜中，间隙水、毛细水。吸附水等都是外部液体，而细胞液则是内部液体。这种内部水与固体结合得很紧。要去除这些内部水，必须破坏细胞膜。因此，使用机械方法难以奏效。但细胞液还是可以得到压缩的。为了去除这种内部水，可以通过好氧或厌氧菌的作用，使细胞在污泥中进行生物分解（好氧氧化、堆肥化、厌氧消化），或采用高温加热和冷冻等措施。这时，内部水又成了外部液体的形式。吸附水和内部水共占污泥水分的10%，由于与污泥颗粒结合紧密，只能用人工加热、干化焚烧等方法才能将其去除。

很多研究表明，常用的无机混凝剂和有机高分子混凝剂只能增加脱水速度，不能提高脱水程度。鉴于此，寻找能改变脱水程度的调理药剂成为一个研究热点，这种药剂应该是可以破坏污泥絮体结构或改变絮体表面性质的药剂，从而使污泥中更多的水份转化为易被脱除的自由水。

目前，各种调理方法与主要机械脱水方式相结合所能达到的脱水效果，见下表。

表1各种调理方法与主要脱水方式相结合的脱水效果

根据上表数据所示，通过简单的添加有机高分子药剂或无机盐药剂，在后续的压滤过程中并不能得到含水率低于60%的污泥，而“无机盐药剂+石灰”、“化学和物理组合调理”和“高温热工调理”配合板框压滤机能使污泥含水率降到60%以下。但上述三种调理方法尚存在以下问题：

1、无机盐药剂+石灰

将低浓度污泥浓缩后采用投加无机盐药剂和石灰调理，石灰投加量大，干基污泥增重较大，污泥容积明显增加，污泥有机物含量降低，热值减少，泥饼和滤液是碱性，滤液还需调节pH值处理，设备的防腐要求较高，运行费用较高。对后续的污泥卫生填埋、焚烧和热能利用以及土地利用都受到了明显限制。

2、化学和物理组合调理

将低浓度污泥浓缩后采用投加无机盐药剂和不会产生化学反应的物质，如烟道灰、硅藻土、污泥灰、粉煤灰等可以降低或者改善污泥的可压缩性。但上述物质需要的投加量大，干基污泥增重较大，污泥容积明显增加，污泥有机物含量降低，热值减少。对后续的污泥焚烧和热能利用以及土地利用都受到了限制。

3、高温热工调理