一種污泥預處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及污泥處理技術領域，尤其涉及了一種造紙污泥預處理工藝。
【背景技術】
[0002]近年來，我國污水處理廠的建設速度較快，已經形成一定規模。在政策拉動下，各地方政府和企業在污水處理廠建設上也表現積極，但是多年來的投資基本上都沒有設計污泥處理，以至于污泥在沒有得到妥善處置的情況下，導致二次污染，使污水處理在某種程度上失去意義。
[0003]造紙行業屬于重污染行業，其產生的廢水和伴隨廢水處理產生的污泥已經成為嚴重的環境負擔，據不完全統計，目前全國有造紙污水處理廠近683座，造紙污水集中處理率為25.3%左右，年產生含水濕污泥在1500萬噸以上。而污水和污泥是解決污染問題同等重要又緊密關聯的兩個系統。污泥處理處置是污水處理得以最終實施的保障。在發達國家，污泥處理處置是極其重要的環節，其投資約占污水處理廠總投資的50-70%。而我國早期的污水處理，由于沒有嚴格的污泥排放監管，普通將污水和污泥處理單位剝離開來，為了追求簡單盡可能地簡化、甚至將未做任何處理的濕污泥隨意外運、簡單填埋或堆放，給生態環境帶來不容忽視的安全隱患。
[0004]污泥處理面臨的最大問題是，污泥中含水率過高，造成污泥體積過大，難以運輸和處理，因此污泥處理最關鍵的問題是如何脫水，研宄表明當污泥的含水率自99.5%降低至98.5%時，污泥體積縮成原污泥的三分之一左右，再降至95% (含固率為5%)時，污泥的體積減縮成原污泥的十分之一左右。因此，若能將污泥中的含水率降低，那么在后續處理中的工作量會大大降低，降低污泥的處理成本和處理難度并提高工作效率。現有技術中一般利用機械方式脫水，常用的機械脫水設備有真空過濾、板框壓濾機、帶式壓濾機和離心脫水機等，通過對污泥施加壓力將污泥中水擠出，但是造紙污泥中水分以多種狀態存在如結合水、毛細水等，污泥顆粒具有復雜的結構，單純依靠機械壓力只能去除一部分水，大部分水仍然以結合態存在于污泥中；因此污泥脫水前或脫水時加入化學試劑進行化學調理能達到較高的脫水效率，一般常用的化學試劑包括有機高分子混凝劑和無機混凝劑，常用的有機高分子混凝劑有聚丙烯酰胺，無機混凝劑有氯化鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁、聚硅酸鋁、聚合氯化鋁鐵等；但研宄顯示，添加調理劑只能提高脫水速度，對污泥脫水量并沒有太多增加；單一混凝劑只能針對造紙污泥中一種或兩種類型的水產生作用，實際對脫水量影響有限；現有技術中也有無機和有機混凝劑搭配使用的技術，但目前檢索到的技術方案均不具備全面脫除各種類水的能力，對水的脫除量沒有顯著的增加；因此迫切需要尋找新的調理藥劑來改變造紙污泥的脫水程度。
[0005]此外，使用傳統工藝進行機械脫水時，泥餅受外力擠壓，其中的水分可以通過纖維間的通道排出；但是，污泥顆粒會被擠進纖維間的排水通道，從而阻塞排水通道。濾腔中充滿污泥后，泥餅較厚，脫水時泥餅表面的排水通道被阻塞，泥餅內部的水就無法排出，因此越到后期污泥脫水越困難，脫水后期脫水率提高5%可能花費的成本和時間是前期脫水的幾十倍甚至上百倍。中國發明專利CN200810198537. 8公開了一種污泥脫水的方法，其在污泥中添加助劑后采用板框壓濾機壓濾脫水，污泥注入壓力逐漸增加，即將調制完成的污水污泥以一定進泥壓力注入壓濾機，注滿時，濾液排出流量為Vl ;當濾液排出流量低于1/2Vl時，將污泥注入壓力提高，此時濾液排出流量會增大到V2 ;又當濾液排出流量低于1/2V2時，再將污泥注入壓力提高，以此方式逐漸增加至設定壓力，至設定壓力時停止進料并保壓，然后再隔膜擠壓；然而該方法需要加入助劑(污泥量的5-10%)，間接增大處理量；壓力逐漸升高，雖然開始時一定程度上可以減少過濾阻力，但由于是一次進料，濾餅擠壓不充分，壓濾后期仍會存在濾餅通道阻塞，過濾阻力升高的問題，與恒定壓力式壓濾方式相比脫水效果提高有限，而且該發明采用特定結構的壓濾機才能達到上述效果，適用性較差，無法應用在常規的壓濾機上。
[0006]因此本發明為克服上述缺陷，針對造紙污泥特點，提出了一種全新的污泥預處理工藝，其針對造紙污泥纖維含量多、壓縮比大的特點，通過分段進料結合壓力梯級變化的方式并添加特殊的調理劑，對污泥進行連續式、多階段、多批次過濾脫水，解決了傳統工藝污泥泥餅過濾不徹底的缺陷，其中所用的調理劑可以提高污泥脫水量和脫水速率，其依據不同混凝劑種類的絮凝特性，包括分子結構、電子團結構以及所具有的功能基團的特性等理化性質，從增強分子協同，促進組分電子架構優化等方面出發，結合造紙污泥中水的存在狀態等多方面考慮，選擇出適于污泥中各類水的脫除的具有特定配合和增強效應的混凝劑組分，上述混凝劑組成的調理劑結合新型的脫水工藝可以極大地促進造紙污泥中水的脫除，有效降低污泥泥餅的含水率，有利于污泥減量化，推動污泥資源化進程。

【發明內容】

[0007]本發明提出了一種污泥預處理工藝，其主要包括以下步驟：
(1)將造紙廢水處理系統產生的污泥排入污泥濃縮系統中進行污泥濃縮；
(2)將濃縮后的污泥排入污泥調理系統中進行污泥的化學調理，其中混凝劑通過加藥泵輸送到污泥調理池中與濃縮后的污泥混合；
(3)調理后污泥通過進泥泵輸送到干化系統中進行脫水干化，所述干化系統采用階梯式過濾壓榨工藝進行脫水處理；
(4)干化后污泥通過干污泥輸送系統排出，進行進一步的處理；
其中所述混凝劑由以下組分組成：無機混凝劑、有機混凝劑、生物混凝劑、表面活性劑、活化劑和團聚劑，混凝劑的投加量優選為污泥處理量的O. 1-3% (重量百分比）；
所述階梯式過濾壓榨工藝步驟為：將調理后污泥通過進料管道加入到隔膜板框式壓濾機中，進料壓力到O. 6MPa時，停止進料，施加I. OMPa壓力脫水5_10分鐘；脫水完成后繼續進料，進料壓力達到I. 2MPa時停止進料，施加I. 4MPa的脫水壓力脫水10-15分鐘；繼續進料，進料壓力達到I. 6MPa時停止進料，施加I. 8MPa的脫水壓力脫水10-15分鐘；繼續進料，進料壓力達到2. OMPa時，停止進料，在2. OMPa壓力下脫水10-15分鐘。
[0008]作為優選，本發明的無機混凝劑優選包括鐵或鋁的無機鹽；
所述有機混凝劑優選包括陽離子改性基團的有機混凝劑；進一步的有機混凝劑優選包括陽離子型高分子有機混凝劑或兩性高分子有機混凝劑；由于污泥通常帶有負電荷，因此選擇帶有陽離子基團的高分子混凝劑以中和上述負電荷，使污泥顆粒吸附在上述陽離子基團上形成大的絮體；
所述生物混凝劑可以選擇NOC-1混凝劑或用P.Alcaligene菌培育生物混凝劑，進一步的所述微生物混凝劑優選從造紙廢水產生的好氧活性污泥的上清液中篩選出具有良好絮凝性的生物菌種，其篩選方法可以采用現有技術中常規的生物混凝劑培養方法；
所述表面活性劑優選高分子的兩性表面活性劑，更優選陽離子CTAB表面活性劑或十六烷基三甲基氯化銨；表面活性劑具有的兩性和增溶作用，其對污泥胞外有機物具有較好的提取效果，且在電中和作用和長碳鏈結構下，表面活性劑能降低污泥絮體負電荷，并通過長碳鏈對污泥再凝聚，使污泥的脫水性能得到較大改善；
所述活化劑優選鋅鹽或銅鹽，如氯化鋅，硫酸鋅，氯化銅等；活化劑可以增大污泥空隙，提高污泥水流通道的大小，有利于表面水和間隙水的脫除，加入鹽可使污泥細胞外鹽度提尚，利于胞內水的外滲和脫除；
所述團聚劑優選固體廢渣，包括粉煤灰、石英砂、爐渣等硬質顆粒，其可以提高污泥顆粒之間的間隙，硬質顆粒的加入使得壓濾或機械脫水時顆粒碰撞機率增大，進一步擠壓或造成細胞的破裂從而促進細胞內結合水的脫除；
上述混凝劑各組分的重量配比優選無機混凝劑10-40%、有機混凝劑10-40%、生物混凝劑5-20%、表面活性劑5-10%、活化劑5-10%、團聚劑5-10% ；
進一步的優選無機混凝劑25%、有機混凝劑25%、生物混凝劑20%、表面活性劑10%、活化劑10%、團聚劑10% ；
本發明的脫水干化步驟的工作過程為:進料管道上的壓力傳感器將實時進料壓力傳送到干化系統PLC中，由觸摸屏顯示壓力。一旦達到設定的進料壓力值，進料泵立即停止工作，進料閥門關閉，干化設備閥門開啟，干化設備開始工作。待達到設定的脫水壓力和脫水時間時，干化設備停止工作，干化設備閥門關閉，進料閥門打開，進料泵開始工作。如此反復，整個脫水過程分多階段階梯式脫水，全都由PLC自動化控制，提高了設備的穩定性，顯著降低了人工成本。
[0009]本發明的污泥預處理工藝具有以下優點:
1、本發明采用化學調理與機械脫水結合的方式，實現污泥高效預處理，與單一處理方式相比，效率高，