次氯酸钠破络 一种污泥资源化利用方法.pdf
(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公开号 (43)申请公开日 (21)申请号 2.5 (22)申请日 2023.03.23 (71)申请人 中国能源建设集团广东省电力设计院有限公司 地址：广东省广州市黄埔区广州科技园 (72)发明人：杨永飞、李鹏、何晖、范永春 (74)专利代理机构：广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205专利代理人 (51)Int.Cl./00(2006.01)/122(2019.01)C02F1/52(2023.01)(54)发明名称 一种污泥资源化回收利用方法 (57)摘要 本发明公开了一种污泥资源化回收利用方法，包括以下步骤：1)向污泥中添加复合破碎剂，搅拌进行络合破碎反应；然后加入酸溶液控制pH值至2‑3，再将污泥过滤，得到泥饼和酸性滤液；2）向酸性滤液中加入碱，沉淀得到沉淀物，将沉淀物酸化、热水解，过滤得到固体，将固体干燥得到絮凝剂产品。本发明的污泥资源化利用方法，先用络合破碎剂对污泥进行裂解，再用酸溶解无机金属离子，可有效去除污泥中的无机杂质，提高有机物含量和热值，提高污泥的资源化利用率；通过碱沉淀回收酸溶液中的无机金属离子，再经酸化、热水解活化，得到工业絮凝剂产品，实现污泥的资源化利用。
权利要求书第1页、说明书第7页、附图第2页。一种污泥资源化方法，其特征在于包括以下步骤：1)向污泥中加入复合破胶剂，搅拌进行复合破胶反应；然后加入酸性溶液控制pH值至2-3，再过滤污泥，得到泥饼和酸性滤液；2)向酸性滤液中加入碱沉淀得到沉淀物，对沉淀物进行酸化、热水解，过滤得到固体，干燥得到絮凝剂产品。2.根据权利要求1所述的污泥资源化方法，其特征在于步骤1)中污泥的含水率为96-98％。3.根据权利要求1所述的污泥资源化方法，其特征在于步骤1)中复合破胶剂包括次氯酸钠。 4.根据权利要求3所述的污泥资源化方法，其特征在于：络合破胶剂与污泥的摩尔体积比为(0.003-0.03)mol:1L。5.根据权利要求4所述的污泥资源化利用方法，其特征在于：步骤1)中解络合反应的时间为20-40min。6.根据权利要求1所述的污泥资源化利用方法，其特征在于：步骤1)中解络合反应后，将污泥离心分离得到有机污泥和无机污泥，向有机污泥中加入酸性溶液控制pH值至2-3，然后过滤得到泥饼和酸性滤液。7.根据权利要求1或6所述的污泥资源化利用方法，其特征在于：步骤1)中在加入酸性溶液后或同时加入絮凝剂。
8.根据权利要求1所述的污泥资源化利用方法，其特征在于，步骤2)中，酸性滤液中加入的碱的量满足加入后的pH值为9～11。9.根据权利要求1所述的污泥资源化利用方法，其特征在于，步骤2)中，沉淀时间为10～14h。10.根据权利要求1所述的污泥资源化利用方法，其特征在于，步骤2)中，酸化热水解处理的温度为90～110，时间为1.5～2h。一种污泥资源化利用方法技术领域[0001]本发明涉及固体废物处理及资源化技术领域，具体涉及一种污泥资源化利用方法背景技术[0002]污泥是污水生物处理的副产物。 随着经济建设和城镇化水平的快速发展，污水产生量日益增多，相应的污水收集处理率也逐步提高，从而产生了大量的污泥。然而，由于技术、资金等因素的限制，污泥的安全处理处置仍是水污染控制领域的薄弱环节。[0003]目前，一般采用合流制污水收集系统，将生活污水、工业废水、雨水混合收集处理，加之管网尚不完善，漏损率较高，导致污水处理厂进水中无机杂质含量较高。同时，为避免碳源损失对生物脱氮除磷过程造成不利影响，大量污水处理厂一般省略沉砂池的设置，这也导致剩余污泥中无机砂含量明显高于其他发达国家。
以上一系列因素的综合作用，使无机物含量高、有机物含量低成为我国污泥的显著特征(有机物含量通常低于40%)，导致国际主流污泥处理处置工艺和技术装备对我国污泥的适应性较差。例如污泥厌氧消化工艺产气率低、设备结垢腐蚀严重；污泥焚烧工艺辅助燃料消耗大、运行成本高；污泥中有毒有害污染物(重金属等)含量超标，资源化获取不畅通。[0004]干化+焚烧工艺是污泥处置最彻底的工艺路线，通过焚烧可以将污泥中的有机物完全分解，最终的渣可以作为建筑材料利用。由于污泥含水率通常在80%以上，因此污泥热值较低。 因此，即使污泥焚烧产生的热量全部用于污泥干化，仍需额外增加30%以上的热源才能满足污泥干化热平衡。我国污泥中有机物含量通常在污泥固含量的50%以内，导致污泥干化后热值较低，不能满足自持燃烧的条件。通常需额外增加30%以上的煤等化石能源才能满足焚烧和系统能量平衡的要求。这种额外增加化石能源的焚烧方式，不仅会大大增加污泥处置成本，还会增加烟气污染物的排放量，进一步加剧大气污染。[0005]因此，实现污泥有机物、无机物和水相的三相分离，是我国污泥高效处理处置、资源安全利用的重要技术前提。 实现污泥分离，对于改善我国污泥品质、提高处理处置效率、促进污泥高值化利用具有重要意义。
发明内容 [0006] 为了克服现有污泥不能有效资源化利用的问题，本发明的目的是提供一种污泥的资源化利用方法。 [0007] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： [0008] 本发明提供了一种污泥的资源化利用方法，包括以下步骤： [0009] 1)向污泥中添加复合破胶剂，搅拌进行复合破胶反应；然后加入酸性溶液控制pH值至2-3，再将污泥过滤，得到泥饼和酸性滤液； [0010] 2)向酸性滤液中加入碱进行沉淀，得到沉淀物，对沉淀物进行酸化、热水解，过滤得到固体，将固体干燥，得到絮凝剂产品。 [0011] 本发明首先采用络合物破胶剂对污泥中的颗粒络合物、砂石、悬浮颗粒进行解络，再通过酸溶法将污泥中的无机离子去除至滤液中，再通过碱沉法回收酸液中的无机金属离子，经酸化、热水解活化后得到工业絮凝剂产品。[0012] 优选的，该污泥资源化利用方法中，步骤1)中污泥的含水率为96-98％；进一步优选的，污泥的含水率为96.5-97.5％；一般二沉池污泥的含水率为99.9％，污泥含水率高，后续处理成本高，因此本发明的污泥在处理前需控制污泥含水率为96-98％。 在本发明的一些具体实施例中，向二沉池污泥中添加絮凝剂PAM，然后利用螺旋叠泥机将污泥的含水率降低到合适的范围。
[0013] 优选地，该污泥资源化方法中，所述污泥固体碱的有机质含量为30-50％。 [0014] 优选地，该污泥资源化方法中，所述污泥固体碱的铁含量为5-20g/kg。 [0015] 优选地，该污泥资源化方法中，所述污泥固体碱的铝含量为10-30g/kg。 [0016] 优选地，该污泥资源化方法中，所述污泥固体碱的钙含量为5-15g/kg。 [0017] 优选地，该污泥资源化方法中，步骤1)中，所述分解剂包括次氯酸钠；进一步优选地，次氯酸钠的浓度为0.5-3wt％。 [0018] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤1)中，所述分解剂与污泥的摩尔体积比为(0.003-0.03)mol:1L。[0019] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤1)中，所述络合物破除反应的时间为20-40min；进一步优选地，所述络合物破除反应的时间为25-35min。[0020] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤1)中，所述络合物破除反应结束后，对污泥进行离心分离，得到有机污泥和无机污泥，向有机污泥中加入酸性溶液控制pH值至2-3，然后对有机污泥进行过滤，得到泥饼和酸性滤液； 在本发明的一些优选实施例中，离心分离采用旋风分离，底部流出物为无机污泥，无机污泥主要含有肉眼可见的砂石颗粒，粒径为0.1-5mm。通过离心分离去除砂石等杂质得到有机污泥，可以进一步提高污泥的有机物含量，提高污泥的燃烧热值。
[0021] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤1)中，在加入酸性溶液之后或者同时加入絮凝剂；絮凝剂的加入量满足加入后污泥中絮凝剂含量为30-60g/m3；是否加入絮凝剂对后续压滤泥是否形成有影响，加入絮凝剂可以提高泥饼形成效果，降低泥饼含水率。[0022] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤1)中，压滤机采用板框压滤机，板框压滤机压力为0.5MPa，压滤时间为4-5h，压滤后泥饼含水率为50-65％。 [0023] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤2)中，酸性滤液中加入的碱的量满足加入后污泥的pH值为9-11。[0024] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤2)中，沉淀时间为10-14h；进一步优选地，沉淀时间为11-13h；更加优选地，沉淀时间为11.5-12.5h。[0025] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤2)中，酸化热水解处理的温度为90-110℃，时间为1.5-2h。[0026] 优选地，该污泥资源化利用方法中，步骤2)中，酸化热水解所用的酸性溶液包括盐酸、硫酸、硝酸溶液中的一种； 进一步优选地，所述酸性溶液的浓度为0.5-1.5mol/L。
[0027] 本发明的有益效果为： [0028] 本发明的污泥资源化利用方法，首先采用裂解剂对污泥进行裂解打断，打断后再通过物理方式分离去除无机颗粒，再利用酸溶解无机金属离子，可有效去除污泥中的无机杂质，提高有机物含量和热值，提高污泥的资源化利用率；通过碱沉回收酸液中的无机金属离子，经酸化、热水解活化得到工业絮凝剂产品，实现了污泥的资源化利用。 附图说明 [0029] 图1为实施例1各步骤中污泥的热值； [0030] 图2为实施例1中絮凝剂的效果验证图； [0031] 图3为实施例2各步骤污泥热值； [0032] 图4为实施例4各步骤污泥热值。 具体实施例 [0033] 下面通过具体实施例对本发明的内容作进一步的详细说明。 实施例中所用到的原料、试剂或设备， 除非另有说明， 均可从常规商业渠道获得， 也可采用现有的技术方法获得。 除非另有说明， 实验或测试方法均为本领域常规方法。 [0034] 实施例1 [0035] 本实施例的污泥资源化利用方法， 采用“破网+旋风分离+硝酸改性+絮凝剂回收”工艺， 10m3/批设备， 具体工艺如下： [0036] (1) 将污泥从二沉池经污泥泵送入叠螺机。
加入浓度为2g/L的分子量约1200万的阳离子-150L，折算质量为200-250g/批，螺旋排泥机排出的污泥含水率由99.9%降至95%，排泥时间约2h，排泥量为0.7-0.8m3清水，将含水率95%的污泥稀释至97%（以便后续更好的进行旋风分离）。 [0037] (2)在浓缩污泥(97%)中，加入浓度为0.5-3%的次氯酸钠分解剂10-25L，搅拌反应30min后开始旋风分离，旋风分离器泥浆入口直径为50mm，底流出口直径为8mm，分离器高度为50cm，泥浆流速为4m3有机污泥，0.2m3无机污泥，其中无机污泥中存在大量肉眼明显可见的砂石颗粒，粒径为0.1mm-5mm。 [0038] (3)分离后的有机污泥加入硝酸控制溶液pH为2-3，加入20L浓度为2g/L的1200万分子量阳离子PAM，通过气动隔膜泵进入板框压滤机，压力控制在0.5MPa。过滤4-5h后污泥清洗排出，测得泥饼含水率约为50-65%。[0039] (4)板框压滤机滤液进入滤液槽，加碱后滤液中的Fe、Al、P沉淀回收，调节pH为3-10，自然沉淀12h后排出上清液，沉淀回收。 将得到的沉淀物先进行酸化热水解，酸为1mol/L HCl，温度控制在90-110，水解1.5-2h。将水解产物干燥，得到絮凝剂产品。[0040]将二沉池中富含砂石、Al、P的沉淀物加入滤液池，加热至400℃，再加热至200℃，再加热至400℃，再加热至200℃，再加热至200℃，再加热至300℃，再加热至2 ...