CN104788006B - 一种强化污泥与药剂混合效果的方法及专用设备 - Google Patents
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Abstract
一种强化污泥与药剂混合效果的方法，污泥先经过快速搅拌后，再进行慢速搅拌，快速搅拌：活性污泥和絮凝剂快速注入快速搅拌机构，停留时间低于1s，平均速度梯度和混合强度均可控，完成混合功能，形成高容积絮体的低剪切力稳定性；慢速搅拌：经快速搅拌的活性污泥进入慢速搅拌机构，经锥形慢速搅拌系统，形成颗粒污泥。本发明针对城市生活污水处理产生剩余污泥中含有亲水性负电生物粒子形成的菌胶团，菌胶团使得污泥不易脱水的特性，通过快速搅拌机构完成活性污泥和絮凝剂的混凝，再通过慢速锥形搅拌机构形成疏水性较好的颗粒污泥，实现污泥颗粒化预处理。污泥颗粒化预处理强化了后续机械脱水系统的脱水效果，提高脱水效率，减少絮凝剂的使用量。
Description
技术领域
本发明属于环境工程污泥治理领域，涉及一种城市生活污水处理产生剩余污泥的预处理技术及设备。
背景技术
目前，世界上超过90%的城市污水处理采用活性污泥处理法，但结果会产生大量含水率高达99%以上的剩余污泥，体积约占处理水量的0.3%~0.5%，若采用深度处理污泥量会增加0.5到1.0倍。各国已建立起回收和再利用剩余活性污泥的方案，常见的方法是填埋或作为营养元素施于土中，但是这些方法会造成环境的二次污染。所以新的法律规定严禁生物固体的抛弃与土地填埋，污泥必须经过减量化、稳定化、无害化处理，鼓励实现资源化。
污泥脱水是污泥减量化中最为经济的一种方法，是污泥处理工艺中的一个重要环节，其目的是去除污泥中的孔隙水和毛细水、降低污泥的含水率，如含水率98%的污泥，减少2%的水，污泥体积将减少50%，污泥脱水是减少污泥体积，便于运输和处理，或是减少空间、减少污泥干燥和焚烧所需要的能量的必要手段，为污泥的最终处置创造条件。
污泥中含有亲水性负电生物粒子形成的菌胶团，菌胶团使得污泥不易脱水，经机械处理含水率仍在80%以上。为了提高剩余污泥的利用效率，污泥预处理技术越来越受到重视，目前研究较多的污泥预处理技术主要包括机械法、超生波法、热预处理法、微波法、冷冻法、辐射法、臭氧法、氯气法和酸碱法等，但这些技术均存在各自缺点，如：对设备材料要求较高，运行维护费用高等。另外，部分预处理技术会增加二次污染和后续工艺处理难度。
污泥脱水处理工艺中可知，污泥在脱水前需要进行药剂的调理，而污泥与药剂的混合对后续污泥的机械脱水起着至关重要的作用。传统的混合只是单一的机械搅拌，污泥与药剂在搅拌罐中混合得不彻底，混合后的污泥颗粒絮体性能并不稳定、密实度也差，即使通过后续的机械脱水处理，最高也只能将含水率降低到75%左右，而更进一步的深度脱水是要通过污泥干化等方法来实现，需要增加额外的能耗。所以，即使将污泥与药剂进行了机械混合，但其通过常规脱水方法仍无法实现脱水率为65%的目标。
发明内容
本发明的目的是针对污泥中含有亲水性负电生物粒子形成的菌胶团，菌胶团使得污泥不易脱水的特性，提供一种强化污泥与药剂混合效果的方法，方法简单，避免了大量絮凝剂或调理剂的使用，直接经机械浓缩、脱水、稳定（根据用户需求）即可形成含固率达到40%以上的泥质。本发明的目的之二是提供一种强化污泥与药剂混合效果的方法的专用设备，通过逐级可控的不等速碰撞，使活性污泥均化成束缚水比例更小的污泥颗粒，为污泥无害化和资源化的最终处置提供了可靠保障。
为实现上述目的采取的技术方案是：一种强化污泥与药剂混合效果的方法，污泥先经过快速搅拌后，再进行慢速搅拌：
快速搅拌：活性污泥和絮凝剂快速注入快速搅拌机构，平均速度梯度和混合强度均可控，变频器的频率控制在25～50赫兹范围内，完成混合功能，形成高容积絮体的低剪切力稳定性；
慢速搅拌：经快速搅拌的活性污泥进入慢速搅拌机构，通过变频调速进行慢速搅拌，变频器的频率控制在0～25赫兹范围内，实现污泥颗粒絮体的实心密实与稳定，形成颗粒污泥。
所述快速搅拌的驱动参数：最大转数：1425 rpm；运行转数：900-1400 rpm。
所述慢速搅拌的驱动参数：最大转数：425 rpm；运行转数：200-330 rpm。
所述快速搅拌：絮凝剂采用聚丙烯酰胺，絮凝剂用量为点污泥中干泥重量的2－4‰。快速搅拌停留时间低于1s。
一种强化污泥与药剂混合效果的方法的专用设备，涉及搅拌机构，搅拌机构包括慢速搅拌机构和快速搅拌机构，框架上装载快速搅拌机构和慢速搅拌机构，快速搅拌机构连通污泥入口和絮凝剂入口；慢速搅拌机构包括内测等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋，内测等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋同心同轴，安装在一个锥形外壳内，慢速搅拌机构通过搅拌轴连接驱动电机，驱动电机安装在横梁上，横梁两侧焊接纵向运动导轨，横梁与框架接触但不固定连接，横梁由线性驱动器驱动沿导轨纵向运动，线性驱动器固定于框架上，线性驱动器的安装位置为框架与导轨接触的内侧；快速搅拌机构出口连通慢速搅拌机构底部入口，慢速搅拌机构上部开设有污泥出口。
本发明根据污泥性状差异，采用一种稳定、高效的颗粒化技术，工艺独特，简单易于操作，有效将污泥与调理药剂在一个装置内通过快速与慢速搅拌的调频优化设置进行充分而高效地混合，混合后的颗粒污泥更容易进行后续的机械脱水处理。其中快速搅拌是第一次污泥与药剂混合后，在颗粒化器进口端通过变频调节搅拌装置进行快速搅拌，在此，可进行转速的调频设置，实现污泥与药剂快速混合的效果；之后，再进行慢速搅拌，此处也可进行转速的调频设置，使污泥与药剂混合的絮体效果更佳。后续的污泥脱水装置采用压滤机或其他可靠的工艺水平先进的脱水装置，强化了系统脱水效果，提高脱水效率，减少絮凝剂的使用量。
本发明与本领域污泥颗粒化设备相比，具有突出的特点：本发明为颗粒化器装置与污泥及污泥调理药剂的组合被分成两个部分，第一部分进行污泥与调理药剂的快速混合；第二部分进行污泥与调理药剂的慢速混合。通过对搅拌装置的调频设置，实现搅拌器的优化运行，保证污泥与调理药剂的充分而高效地混合。，其中慢速锥形搅拌机构主要功能是形成颗粒污泥，其是一种锥形搅拌装置，由内测等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋组成，两个螺旋同心同轴，不同半径导致离心力和流态沿轴分布不同，污泥从底部移动到锥体顶部，由于半径逐渐减少，离心力和剪切力也逐渐减少，大半径的高强度混合加速絮凝状网状结构的破坏，当搅拌强度沿轴减小，污泥絮凝结构经过离散、碰撞及重组，形成稳定的颗粒。
以试验本发明颗粒化处理后出泥可与不同脱水方式耦合使用，可使相应脱水方式的脱水性能提升25%，絮凝剂的用量减少30%。
附图说明
附图1是本发明工艺流程图。
图2是本发明专用设备结构示意图。
图中：１：污泥出口；２：锥形外壳；３：框架；４：污泥入口；５：絮凝剂入口；６：线性驱动器；７：横梁；８：外侧不等距螺旋；９：内侧等距螺旋；１０：支撑杆；１１：快速搅拌机构搅拌桨；１２：慢速搅拌机构驱动电机；１３：快速搅拌机构驱动电机；１４：搅拌轴。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施实例对本发明的污泥颗粒化设备作进一步的详细描述：
如图2所示的一种强化污泥与药剂混合效果的方法的专用设备，是一种污泥颗粒化设备，涉及搅拌机构，搅拌机构包括慢速搅拌机构和快速搅拌机构，框架３上装载快速搅拌机构和慢速搅拌机构，快速搅拌机构连通污泥入口４和絮凝剂入口５；慢速搅拌机构主要由一个锥形外壳２内安装有内测等距螺旋９和外侧不等距锥形螺旋８组成，内测等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋同心同轴安装在搅拌轴１４上，外侧不等距锥形螺旋与搅拌轴之间安装有支撑杆１０，慢速搅拌机构通过搅拌轴连接慢速搅拌机构驱动电机１２，慢速搅拌机构驱动电机１２安装在横梁７上，横梁两侧焊接纵向运动导轨，横梁与框架接触但不固定连接，横梁由线性驱动器6驱动沿导轨纵向运动，线性驱动器６固定于框架上，固定位置为框架与导轨接触的内侧；快速搅拌机构驱动电机１３驱动连接快速搅拌机构搅拌桨１１，快速搅拌机构出口连通慢速搅拌机构底部入口，慢速搅拌机构上部开设有污泥出口１。
所述慢速搅拌机构的驱动电机与横梁通过法兰连接，驱动电机驱动锥形搅拌轴且通过线性驱动器随横梁做小幅度垂直运动。
采用上述污泥颗粒化设备进行处理时，工艺流程如图1所示，污泥先经过快速搅拌后，再进行慢速搅拌：
快速搅拌：含水率99.2%的剩余污泥通过污泥入口４，絮凝剂聚丙烯酰胺用量为污泥中干泥重量的3‰，通过絮凝剂入口５加入，通过快速搅拌机构驱动电机１３由快速搅拌机构搅拌浆１１将污泥和絮凝剂快速混合，停留时间低于1s，平均速度梯度和混合强度均可控，完成混合功能，形成高容积絮体的低剪切力稳定性；其中所述快速搅拌机构的驱动电机参数：最大转数：1425 rpm；运行转数：1200 rpm。
慢速搅拌：经快速搅拌后的污泥由快速搅拌机构出口后进入慢速搅拌机构底部入口，此时剩余污泥和絮凝剂已经混合形成絮凝状网状结构。此种结构污泥经由慢速搅拌机构内侧等距螺旋９和外侧不等距螺旋８的混合、离心以及流态碰撞形成颗粒化污泥，此时颗粒化污泥已经具备稳定、无丝状细胞的疏水性结构。颗粒污泥从污泥出口１排出，经沉降即可实现污泥含水率从入口99.2%降至出口90%以下。并且颗粒污泥自身的特性使其耦合其它脱水方式可大幅度提升脱水性能，减少絮凝剂使用量。其中所述慢速搅拌机构的驱动电机参数：最大转数：425 rpm；运行转数：220 rpm。
Claims (6)
1.一种强化污泥与药剂混合效果的方法，其特征是：采用专用设备，将污泥先经过快速搅拌后，再进行慢速搅拌，
快速搅拌：活性污泥和絮凝剂快速注入快速搅拌机构，平均速度梯度和混合强度均可控，变频器的频率控制在25～50赫兹范围内，完成混合功能，形成高容积絮体的低剪切力稳定性；
慢速搅拌：经快速搅拌的活性污泥进入慢速搅拌机构，通过变频调速进行慢速搅拌，变频器的频率控制在0～25赫兹范围内，实现污泥颗粒絮体的实心密实与稳定，形成颗粒污泥；
其中专用设备涉及搅拌机构，搅拌机构包括慢速搅拌机构和快速搅拌机构，框架上装载快速搅拌机构和慢速搅拌机构，快速搅拌机构连通污泥入口和絮凝剂入口；慢速搅拌机构包括内侧等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋，内侧等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋同心同轴，安装在一个锥形外壳内，慢速搅拌机构通过搅拌轴连接驱动电机，驱动电机安装在横梁上，横梁两侧焊接纵向运动导轨，横梁与框架接触但不固定连接，横梁由线性驱动器驱动沿导轨纵向运动，线性驱动器固定于框架上，线性驱动器的安装位置为框架与导轨接触的内侧；快速搅拌机构出口连通慢速搅拌机构底部入口，慢速搅拌机构上部开设有污泥出口。
2.根据权利要求1所述的一种强化污泥与药剂混合效果的方法，其特征是：所述快速搅拌的驱动参数：最大转数：1425 rpm；运行转数：900-1400 rpm。
3.根据权利要求1所述的一种强化污泥与药剂混合效果的方法，其特征是：所述慢速搅拌的驱动参数：最大转数：425 rpm；运行转数：200-330 rpm。
4.根据权利要求1所述的一种强化污泥与药剂混合效果的方法，其特征是：所述快速搅拌：絮凝剂采用聚丙烯酰胺，絮凝剂用量为污泥中干泥重量的2－4‰。
5.根据权利要求1所述的一种强化污泥与药剂混合效果的方法，其特征是：所述快速搅拌停留时间低于1s。
6.权利要求1－5任一一种强化污泥与药剂混合效果的方法的专用设备，涉及搅拌机构，其特征是：搅拌机构包括慢速搅拌机构和快速搅拌机构，框架上装载快速搅拌机构和慢速搅拌机构，快速搅拌机构连通污泥入口和絮凝剂入口；慢速搅拌机构包括内侧等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋，内侧等距螺旋和外侧不等距锥形螺旋同心同轴，安装在一个锥形外壳内，慢速搅拌机构通过搅拌轴连接驱动电机，驱动电机安装在横梁上，横梁两侧焊接纵向运动导轨，横梁与框架接触但不固定连接，横梁由线性驱动器驱动沿导轨纵向运动，线性驱动器固定于框架上，线性驱动器的安装位置为框架与导轨接触的内侧；快速搅拌机构出口连通慢速搅拌机构底部入口，慢速搅拌机构上部开设有污泥出口。
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