[发明专利]基于分布式超强吸液小球的污泥深度干化装置及方法

说明书

本发明提供一种基于分布式超强吸液小球的污泥快速深度干化装置和方法，装置包括主系统和辅助系统，主系统的主体包括依次联通的混料搅拌装置、筛分装置、固液分离装置，还包括循环利用装置，辅助系统包括固渣储集装置、流体处理装置。驱动设备连接和驱动混料搅拌装置，将来自进料口的待处理污泥和吸液小球搅拌均匀后送入筛分装置，污泥的固相颗粒通过筛分孔进入固渣储集装置；剩下的吸液小球通过固液分离装置施力后排出孔隙中流体，所排出流体进入流体处理装置，吸液小球则通过固液分离装置出料口排出，沿着循环利用装置推进到混料搅拌装置的进料口，再次用于干化处理。本发明通过分布式介入方式增加吸液小球的比表面积，加大吸液强度，与机械方法结合实现了污泥连续性、集约化的高效干化和减量处理，污泥含水率可以降至10％以下，吸液材料可以循环利用，从而使成本大幅下降。

技术领域

本发明涉及固废干化处理领域，尤其是涉及一种基于分布式超强吸液小球的污泥深度干化装置及方法。

背景技术

污泥水分大致可以分成以下四个部分：即间隙水(游离水)约占总水分的70％，毛细水约占总水分的20％，颗粒表面吸附水和内部水约占10％；水中除了可能易腐、有恶臭、含大量寄生虫卵与病原微生物外，重金属也是污泥中的主要污染物之一，这些重金属容易聚集、难以迁移，严重制约了污泥的再利用。除此之外污泥中往往有不等含量的油相和或乳化油相。因此，如何在做好污泥深度干化(含水率小于10％)的同时，妥善处理排出液的微生物，祛除干化物的重金属残留，处理和利用残余油相和或乳化油相，是污泥干化处理面临的主要难题；而要有效降低成本，无疑需要增加技术的集约化程度。

(一)深度干化技术

污泥脱水或干化大体经历了四代技术发展：(1)自然干化；(2)机械式干化；(3)高分子材料干化；(4)纳米材料干化。技术的复合程度不断增大。

机械式干化靠机械动能或热能实现固液分离，主要包括叠螺脱水机、带式压滤机、板框式压滤机、离心式脱水机及回转窑烘干机等方式；一般处理后的污泥含水率在20％以上；污泥经过调制后，处理后的污泥含水率能够到15％左右，难以降至10％的主要原因是部分污泥团聚。叠螺脱水机、带式压滤机、板框式压滤机、离心式脱水机均存在处理后的泥饼含水率高、设备噪音大、单机处理量小、能耗高、设备占地面积大、不易维护、应用领域范围受限等缺陷；回转窑烘干机虽然可以将泥饼处理的含水率低，但处理成本高，尾气排放污染严重，投资成本高。为了进一步降低含水率到10％以下，以减小后期深度处理的耗能，就必须对颗粒表面吸附水进行解吸附，以及对内部水进行破壁。就需要采用高分子材料或纳米材料法。

超强吸水材料技术始于1938年，我国研究始于上世纪80年代；目前主要材料包括聚丙烯酸类和淀粉接枝丙烯酸类、聚丙烯腈水解物类和淀粉接枝聚丙烯腈水解物类、纤维素类、聚乙烯醇类。其中，聚丙烯酰胺(PAM)等水溶性高分子聚合物作为絮凝剂，被用于祛除颗粒表面吸附水，但面临二次污染。超强吸水高分子树脂(SAP)吸水能力可达自身重量的500～2000倍，但不能生物降解并存在生物毒性；氧化石墨烯被引入到丙烯酸树脂的高分子网络中，进一步提高了材料的吸水和保水效果，但吸水后不易快速挤压脱水复用。近期公开的“一种加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂”用碱渣、磷石膏、电石渣和偏高岭土的混合粉体材料与粒径6μm的钢渣粉混合，加SAP、水玻璃、聚丙烯酰胺，形成高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂，掺混后可将污泥含水率降到5％以下，但材料不可复用。

基于纳米科技的超强吸液材料和各类分离膜技术研究始于上世纪80年代中期，90年代后快速发展。如Oasis超强吸水纤维、印度理工学院开发出一种由微型纳米纤维制成的吸水健康环保新材料，可降解，对环境影响较小。但是这些材料由于技术门槛和成本较高，目前基本没有被用于污泥处理。

(二)其它组分的祛除

1、去重金属残留的方法：主要包括吸附法、化学淋滤法、电动修复法、生物淋滤和膜分离法等。其中，和本发明相似的膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解。