一种污泥预处理方法及预处理装置

摘要

本发明公开了一种污泥预处理方法及预处理装置，方法是将含水率为80％以上的污泥、竹粉、植物废弃物和生物制剂混合加入反应容器中发酵，在发酵过程中采用超声波进行辅助发酵，再将发酵后的污泥挤压成型条状或块状，然后摊铺进行自然发酵、风干；该方法具有预处理时间短、污泥脱水效率高、预处理效果好等优点。装置包括具有封闭内腔的反应容器以及装设于内腔中的搅拌装置，反应容器设有进料口和出料口，出料口处设有用于将污泥挤压成条状或块状的挤压成型装置，反应容器的外壁上还装设有超声波发生器；该装置具有结构简单、使用效果好、易于操作、可实现连续化和自动化作业等优点。

权利要求

1.一种污泥预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将含水率为80%以上的污泥、竹粉、植物废弃物和生物制剂按（78 88）: （10 14）:~ ~

（2.5 4.8）:（0.5 1）的质量比混合加入反应容器中发酵60 75min，在发酵过程中采用超声~ ~ ~波进行辅助发酵；所述竹粉的颗粒大小为80 140目；所述生物制剂包括耐高温耐酸乳酸菌~和酵母菌菌液；

（2）将发酵后的污泥挤压成型呈条状或块状，然后摊铺进行自然发酵、风干；

所述反应容器具有封闭内腔（11）以及装设于所述内腔（11）中的搅拌装置（2），所述反应容器（1）设有进料口（12）和出料口（13），所述出料口（13）设有用于将污泥挤压成条状或块状的挤压成型装置（3），所述反应容器（1）的外壁上还装设有超声波发生器（4）。

2.根据权利要求1所述的污泥预处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中，在发酵过程中采用搅拌装置对混合物进行搅拌。

3.根据权利要求1所述的污泥预处理方法，其特征在于：所述超声波的频率为15~

20kHz，超声波声能密度为0.04 0.06W/cm2，超声波辅助发酵的时间为10 20min。

~ ~

4.根据权利要求1所述的污泥预处理方法，其特征在于：还包括将步骤（2）中风干后的污泥作进一步处理的步骤，所述进一步处理的步骤为将风干后的污泥填埋或干化焚烧，或者处理成生物肥料和土壤改良剂。

5.根据权利要求1所述的污泥预处理方法，其特征在于：所述搅拌装置（2）包括搅拌轴（21）以及与搅拌轴（21）相连的旋转驱动件（22），所述搅拌轴（21）沿竖直方向伸入内腔（11）中，搅拌轴（21）上设有两组上下间隔布置的搅拌叶片（23），位于上方的一组搅拌叶片（23）的叶片半径和叶片面积大于位于下方的一组搅拌叶片（23）的叶片半径和叶片面积。

6.根据权利要求5所述的污泥预处理方法，其特征在于：各组搅拌叶片（23）的数量为两个，同一组的两个搅拌叶片（23）分别向搅拌轴（21）的两侧延伸布置，且上下两组搅拌叶片（23）的布置方向相互垂直。

7.根据权利要求5所述的污泥预处理方法，其特征在于：所述反应容器（1）的内腔（11）呈倒锥体型；所述出料口（13）位于搅拌轴（21）的正下方，所述搅拌轴（21）的下端设有外螺纹（211）。

说明书

一种污泥预处理方法及预处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种污泥预处理方法及预处理装置。

背景技术

[0002] 随着城镇污水产生量和处理量迅速增加，污水污泥作为污水处理过程中的副产物，其产量也在迅速增长。2013年全国城镇污水处理厂累计处理污水444.6亿立方米，根据《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》到2015年其处理能力将达到17045万吨/日，预计到2020年我国的污泥产量将达到6000万吨～9000万吨，目前，全国污水处理设备的平均运行负荷率在84％左右。

[0003] 为了提高污泥中有机质的融出率，缩短污泥水解时间，污泥预处理技术已成为国内外研究的热点。污泥预处理的目的是破坏污泥的结构及细性物质使其为易降解的物质，这样不仅能够促进系统微生物的隐性生长而减少污泥产量，还可将胞内释放出的有机物作为碳源加以利用，改善脱氮除磷的效果，实现污泥的减量化与资源化。

[0004] 目前常用的预处理方法主要有化学法(酸、碱处理、臭氧法)、物理法(热处理、机械处理法)和生物法(酶处理法)。其中，生物强化预处理是向污泥中投加具有特定功能的微生物来改善污泥厌氧消化性能，充分发挥微生物的潜力，同时微生物可以改变或者破坏污泥絮体的结构和成分。采用预处理一方面可改变污泥中有机物的微生物可利用性，克服厌氧消化的不足，提高污泥厌氧消化的效率；另一方面，预处理可实现污泥的减量化，有利于污泥回填至垃圾填埋场或进行焚烧处理。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种预处理时间短、污泥脱水效率高、预处理效果好的污泥预处理方法，还相应提供一种结构简单、使用效果好、易于操作、可实现连续化和自动化作业的污泥预处理装置。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

[0007] 一种污泥预处理方法，包括以下步骤：

[0008] (1)将含水率为80％以上的污泥、竹粉、植物废弃物和生物制剂按(78～88):(10～14):(2.5～4.8):(0.5～1)的质量比混合加入反应容器中发酵60～75min，在发酵过程中采用超声波进行辅助发酵；

[0009] (2)将发酵后的污泥挤压成型条状或块状，然后摊铺进行自然发酵、风干。

[0010] 上述的污泥预处理方法，优选的，所述步骤(1)中，在发酵过程中采用搅拌装置对混合物进行搅拌。

[0011] 上述的污泥预处理方法，优选的，所述超声波的频率为15～20kHz，超声波声能密度为0.04～0.06W/cm2，超声波辅助发酵的时间为10～20min。

[0012] 上述的污泥预处理方法，优选的，所述竹粉的颗粒大小为80～140目。

[0013] 上述的污泥预处理方法，优选的，所述生物制剂包括耐高温耐酸乳酸菌和酵母菌菌液。

[0014] 上述的污泥预处理方法，优选的，还包括将步骤(2)中风干后的污泥作进一步处理的步骤，所述进一步处理的步骤为将风干后的污泥填埋或干化焚烧，或者处理成生物肥料和土壤改良剂。

[0015] 一种用于上述污泥预处理方法的污泥预处理装置，包括具有封闭内腔的反应容器以及装设于所述内腔中的搅拌装置，所述反应容器设有进料口和出料口，所述出料口设有用于将污泥挤压成条状或块状的挤压成型装置，所述反应容器的外壁上还装设有超声波发生器。

[0016] 上述的污泥预处理装置，优选的，所述搅拌装置包括搅拌轴以及与搅拌轴相连的旋转驱动件，所述搅拌轴沿竖直方向伸入内腔中，搅拌轴上设有两组上下间隔布置的搅拌叶片，位于上方的一组搅拌叶片的叶片半径和叶片面积大于位于下方的一组搅拌叶片的叶片半径和叶片面积。

[0017] 上述的污泥预处理装置，优选的，各组搅拌叶片的数量为两个，同一组的两个搅拌叶片分别向搅拌轴的两侧延伸布置，且上下两组搅拌叶片的布置方向相互垂直。

[0018] 上述的污泥预处理装置，优选的，所述反应容器的内腔呈倒锥体型；所述出料口位于搅拌轴的正下方，所述搅拌轴的下端设有外螺纹。

[0019] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明污泥预处理方法将污泥、竹粉、植物废弃物和生物制剂按比例混合进行发酵，同时采用超声波进行辅助发酵，该方法可以缩短预处理的时间，提高污泥脱水效率，使污泥含水率降低至25％以下；植物废弃物可提高污泥有机物质含量及污泥处理成品的可燃性，竹粉中含有维生素和木质素，能够改良土壤团粒结构，丰富土壤矿物质，且竹粉相较于木屑等具有更大的比表面积，可以充分与污泥接触，并且，将竹粉与生物制剂混合加入到污泥中混匀发酵，不仅能消杀污泥中的有害菌群，还能增强污泥的肥性，改善污泥土质，强化污泥的脱水性能；采用该方法可避免长距离运输市政污泥产生的安全问题和费用，有利于推广市政污泥资源化利用的大规模工业化生产。本发明的污泥预处理装置可实现连续化、自动化作业，其结构简单、使用效果好、易于操作，对污泥干化焚烧的产业化及污泥资源化进程皆有一定的促进作用。

附图说明

[0020] 图1为本发明污泥预处理装置的结构示意图。

[0021] 图例说明：

[0022] 1、反应容器；11、内腔；12、进料口；13、出料口；2、搅拌装置；21、搅拌轴；211、外螺纹；22、旋转驱动件；23、搅拌叶片；3、挤压成型装置；4、超声波发生器。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0024] 一种污泥预处理方法，包括以下步骤：

[0025] (1)将含水率为80％以上的污泥、竹粉、植物废弃物和生物制剂按100:15:4:1的质量比混合加入反应容器中发酵70min，在发酵过程中采用搅拌装置对混合物进行搅拌，同时采用超声波进行辅助发酵；其中，超声波的频率为20kHz，超声波声能密度为0.06W/cm2，超声波辅助发酵的时间为10min；

[0026] (2)将发酵后的污泥挤压成型呈12cm长的长条状，然后将长条状污泥摊铺，自然发酵、风干。

[0027] 上述竹粉的颗粒大小为80～140目，能够达到最优发酵反应效果。生物制剂主要成分为耐高温耐酸乳酸菌及酵母菌菌液，通过乳酸菌的降解作用，可以将污泥中的恶臭物质分解转化成CO2、H2O、N2、硫酸盐等无害物质，并且生物制剂中含有的乳酸菌等大量益生菌群能够有效地抑制有害菌群，减少病虫害，此外有益菌群生产的有机酸能够溶解污泥中的磷酸盐和钙，提高污泥的肥效。

[0028] 本方法还包括将步骤(2)中风干后的污泥进一步处理的步骤，进一步处理的步骤具体可以是将风干后的污泥填埋或干化焚烧，或者将风干后的污泥处理成生物肥料和土壤改良剂，将预处理后的污泥作为生物有机肥原料，除了可解决有机质低、未发酵腐熟、易发恶臭、氨味重薰死低矮的作物、包装袋里继续发热发白的问题外，还能有效改良土壤和促进作物生长，具有良好的肥料效果。上述进一步处理的步骤一般是在污泥风干15天后进行处理。

[0029] 上述污泥预处理方法在发酵过程中采用超声波进行辅助发酵，首先，低强度超声波依靠机械振动和稳态空化效应使传质边界层减薄，并使溶质粒子运动加速，这对于反应物进入酶或细胞活性部位以及产物进入液体介质的传质扩散作用有利，可提高生物反应速度；同时，适宜的低强度超声波作用于动植物细胞时会产生胞内微流、胞内质的旋转及涡流运动，还提高了细胞膜和细胞壁的穿透性。上述这些效应可提高细胞的新陈代谢功能，因此，采用合适强度的超声波作用于发酵过程，可增加细胞膜的通透性和选择性，增强细胞的代谢过程，从而缩短发酵时间，改善生物反应条件，提高发酵的质量，加速污泥预处理进程。在发酵过程中对混合物进行搅拌，搅拌动作为一种机械预处理方式，利用机械处理过程中产生的剪切力可破坏污泥上包裹的胞外聚合物及污泥菌体细胞胞壁(膜)，释放胞内有机物，更有利于污泥的发酵。

[0030] 图1示出了本发明污泥预处理装置的一种实施例，该污泥预处理装置包括具有封闭内腔11的反应容器1以及装设于内腔11中的搅拌装置2，反应容器1设有进料口12和出料口13，出料口13处设有用于将污泥挤压成条状或块状的挤压成型装置3，反应容器1的外壁上还装设有超声波发生器4。其中，超声波发生器4共设有两个，两个超声波发生器4分设于反应容器1外壁上的相对两侧，上述挤压成型装置3和超声波发生器4均可采用现有技术。

[0031] 本实施例中，搅拌装置2包括搅拌轴21以及与搅拌轴21相连的旋转驱动件22，搅拌轴21沿竖直方向伸入内腔11中，旋转驱动件22可选用电机，电机安装在反应容器1的顶部，搅拌轴21上设有两组上下间隔布置的搅拌叶片23，位于上方的一组搅拌叶片23的叶片半径和叶片面积大于位于下方的一组搅拌叶片23的叶片半径和叶片面积，并且各组搅拌叶片23的数量为两个，同一组的两个搅拌叶片23分别向搅拌轴21的两侧延伸布置，且上下两组搅拌叶片23的布置方向相互垂直。该种结构的搅拌装置2有利于反应容器1中的污泥在搅拌过程中形成螺旋状，使污泥与其他原料充分接触、反应。

[0032] 本实施例中，反应容器1的内腔11呈倒锥体型。出料口13位于搅拌轴21的正下方，搅拌轴21的下端设有外螺纹211，有利于污泥进入挤压成型装置3完成挤压成型。

[0033] 该污泥预处理装置将反应容器1和挤压成型装置3集成为一体，同时设置搅拌装置2和超声波发生器4，便于在污泥发酵过程中搅拌均匀和进行超声波辅助发酵，可大大提高发酵效率和反应效果，该污泥预处理装置可实现连续化、自动化作业，其结构简单、使用效果好、易于操作，对污泥干化焚烧的产业化及污泥资源化进程有一定的促进作用。

[0034] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。