一种多级脱水方法及装置与流程

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种基于多次压榨实现机械极限脱水的方法及其装置。

背景技术：

随着城市化进程的加快和人们生活水平不断提高，公众对环境问题愈来愈关注，对环境质量的要求也日渐提高，我国大部分城市建设了集中式城市生活污水处理厂，然而污水处理技术将污水中的污染物大量转移到剩余污泥中，污水处理厂污泥产量急剧增加，水污染问题被转换成固体废物的处理处置问题。

目前污泥脱水方法主要包括：自然干化、机械脱水和热干化。自然干化是通过利用光、风等自然条件使一次脱水污泥中水分蒸发的一种脱水方法，该方法的优点明显，操作简单，成本低廉，但缺点也很多，如脱水效率低，占地面积大、容易产生恶臭造成二次污染等，仅适用于特定场合；热干化法能将污泥的含水率降到20％以下，但其能耗大和对设备的要求高而限制了其应用；机械脱水因操作简单、脱水速度快、效果好、能耗低，而被广泛应用于污泥脱水中，是污水处理最常用的脱水方法。

污泥深度脱水是指通过对一次脱水后的污泥进行化学调理，再进行二次高压脱水，使污泥脱水后泥饼的含水率降低到60％以下的过程，这样不仅能够在体积上减少50％以上，而且更重要的是能够使污泥后续的处理处置途径更为广泛。

专利cn105693049a公开了一种污水污泥深度处理方法。该方法基于污水污泥处理装置，包括污泥冷冻容器和冷冻干燥能量循环系统和余热回收装置，冷冻干燥能量循环系统包括压缩机，蒸发器、冷凝器以及设置于污泥冷冻容器中的第一换热器，压缩机的出气端与冷凝器连接，冷凝器经节流元件与蒸发器连接，蒸发器经第一换热器与压缩机的进气端连接；所述的冷凝器通过气体管道与干燥装置底部相连通，蒸发器与通过气体管道与干燥装置顶部相连通，同时冷凝器与蒸发器通过气体管道相连通，余热回收的热量供干燥装置干燥污泥以及供污泥解冻。本发明在处理过程不会增加污泥处理量，工质能量的循环利用提高了污泥的冷冻效率和热量利用率。专利cn105693049a公开了一种用于生物固体物质的微波辐射溶剂萃取联用深度脱水的方法及装置。该方法包括微波辐射预处理、溶剂萃取脱水、固液分离、和溶剂回收，通过采用微波对含水生物固体物质进行辐射，使固体中的空隙增多，并使生物质破壁，从而释放出更多的固体物质内部结合水，然后将微波辐射后的生物固体物质与一种低沸点低潜热的物质的溶剂充分接触，使该溶剂将固体中的水分吸收并萃取出来，以除去固体中的水分，接着含水的该溶剂在分离设备中通过减压蒸发或减压气化，使水分和溶剂分离，溶剂经压缩冷凝回收后以循环使用。该微波辐射溶剂萃取联用深度脱水的方法可以明显降低生物固体物质的含水率。上述发明所采用污泥深度脱水技术工艺复杂，且污泥处理过程中能耗大、处理成本高。

专利cn205473318u公开了一种脱水污泥二次深度脱水装置。该装置包括由进料端至出料端依次设置的含水率80％污泥储存仓、0型螺旋输送机、u型无轴螺旋输送机、1#改性机、2#改性机、三氯化铁溶液储罐、计量泵、石灰储罐、加药螺旋输送机、带式污泥压滤机、皮带输送机；由含水率80％污泥储存仓仓体底部的污泥出口排出的污泥依次通过0型螺旋输送机、u型无轴螺旋输送机、1#改性机、2#改性机送入带式污泥压滤机，三氯化铁溶液储罐出料口通过计量泵与所述1#改性机进料端相连通，石灰储罐的出料口通过所述加药螺旋输送机与2#改性机进料端相连通。本实用新型大幅度降低污泥的含水率和后续处理费用，可对污泥进行连续处理，不对环境造成二次污染。专利cn106542718a公开了对污泥进行深度脱水的方法。该方法利用板框压滤型污泥脱水设备进行脱水，其步骤包括：(1)设备检查；(2)配制高分子絮凝剂和脱水助剂；(3)污泥提取；(4)添加脱水助剂和高分子絮凝剂、分散和反应；(5)污泥泵工作；(6)压滤脱水；(6)卸泥；(8)参数记录；(9)设备清洁；本发明采用的高分子凝聚剂是一种具有长链结构的阳离子型有机高分子凝聚剂，链上有很多活性阳离子基团，能中和污泥颗粒上的负电荷并同时黏结多个污泥颗粒，有利于脱水；所述脱水助剂是一种高活性植物纤维，能改变和增加污泥絮体结构，构建网状骨架。经本发明脱水后污泥的含水率低于60％，且脱水前后污泥中有机物含量和污泥热值基本保持不变，有利于后续的干化焚烧处理，具有显著的治理优势。上述发明在对污泥进行深度脱水处理时，随着压榨过程推进，污泥孔隙逐步闭合，水分难以充分去除。

技术实现要素：

针对上述现有技术的工艺复杂、能耗大、处理成本高以及由于污泥空隙的闭合导致水分难以充分去除等问题，提供一种多级脱水方法，包括如下步骤：s1、采用调制剂对所述待处理污泥进行调制处理；s2、将待处理污泥进行第一次压榨处理，获得压榨泥料；s3、将所述压榨泥料进行破碎处理后进行再压榨处理，获得再压榨泥料；

当所述再压榨泥料的含水率没有达到脱水要求时，重复步骤s3，直至达到脱水要求。

较佳地，所述调制剂为三氯化铁。

较佳地，所述第一次压榨处理前还可进行脱水处理。

还提供了一种多级脱水装置，应用于上述的基于多次压榨实现机械极限脱水的方法，包括有依次连接的第一压滤设备、破碎设备和再压滤设备组，所述第一压滤设备、破碎设备之间通过输送机相连通，所述破碎设备与所述再压滤设备组为一体设备；所述再压滤设备组包括有至少一台再压滤设备。

较佳地，所述深度带式压滤机之前还设置有脱水设备；所述脱水设备包括有离心脱水机、叠螺脱水机、浓缩带式脱水机。

较佳地，所述第一压滤设备包括有板框式压滤机和深度带式压滤机；所述板框式压滤机的滤布张进力为0.8～1.2mpa，处理后的污泥厚度为20～40mm；所述深度带式压滤机的滤布张进力为0.2～0.5mpa，处理后的污泥厚度为4～10mm。

较佳地，所述再压滤设备组包括有两台及以上的所述再压滤设备，两台及以上的所述再压滤设备首尾依次连接。

较佳地，所述再压滤设备为模块化带式压滤机，冲洗水压≥0.5mpa；所述模块化带式压滤机包括有5～7根压辊，所述压辊的直径相同。

较佳地，所述模块化带式压滤机还包括有脱水滤布，所述脱水滤布的接头断裂强度2500～3000n/cm、定力伸长率0.2～0.4％、耐高温程度≤100℃、行进速度为2～5m/min、张紧力为0.2～0.6mpa。

较佳地，所述输送机为倾斜无轴螺旋输送机。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明提供的多级脱水方法及装置，将待处理污泥经所述调制剂调质处理后，大量表面吸附水及部分内部结合水转化为可通过机械设备处理去除的空隙水与毛细结合水，随着压滤机械设备的压榨处理过程推进，污泥中已转化的空隙水和毛细结合水大部分可被挤压排出，大大降低待处理污泥的含水量。

2、本发明提供的多级脱水方法及装置，通过破碎处理使污泥被破碎成小粒径颗粒状，污泥比表面积增大，孔隙率提高，从而对深度脱水后污泥进行孔隙再造，去除因孔隙闭塞而未完全挤压排出的空隙水。

3、本发明提供的多级脱水方法及装置，所述模块化带式压滤机中所述压辊的数量为5～7根，相比现有的带式压滤机中压辊的数量为8～15根，去除了现有的带式压滤机中末端无挤压出水或挤压出水效率低的压辊，优化了机械设计，使设备结构紧凑、占地面积小；且所述模块化带式压滤机中各所述压辊的直径相同，相比现有的带式压滤机中压辊直径朝出泥方向呈阶梯型减小的情况，能够对本发明中深度脱水处理后抗压强度较高的破碎泥料进行处理，具有针对性改进。

4、本发明提供的多级脱水方法及装置，所述滤布为耐高压滤布，可以承受更高拉力，具有较高的抗拉强度、耐酸碱、耐温度变化等性能；同时还可根据泥浆或淤泥的具体性质，选择适合的编织方式，以使所述滤布对不同性质的污泥具备针对性的良好透气性能及对泥浆或淤泥颗粒的拦截性能。

5、本发明提供的多级脱水方法及装置，由于各个设备之间通过简单的所述输送机连接，可根据实际污泥处理要求，增加或减少设备数量，整个装置适用性强，且装简易。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

具体实施方式

以下参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

如附图1，本发明提供了一种多级脱水方法，包括如下步骤：s1、采用三氯化铁对待处理污泥进行调制处理；s2、将待处理污泥进行第一次压榨处理，获得压榨泥料，当第一次压榨处理采用深度带式压滤机时，还需进行脱水处理；s3、将压榨泥料进行破碎处理后进行再压榨处理，获得再压榨泥料；当再压榨泥料的含水率没有达到脱水要求时，重复步骤s3，即污泥破碎和再压榨处理，直至达到脱水要求，步骤s3的重复次数依据再压滤设备的数量，可根据实际污泥处理要求，增加或减少再压滤设备的数量。本发明能够对深度脱水后污泥进行孔隙再造，去除因孔隙闭塞而未完全挤压排出的空隙水与毛细结合水，进一步降低污泥含水率，且工艺简单，成本低，克服了现有技术中工艺复杂、能耗大、处理成本高以及由于污泥空隙的闭合导致水分难以充分去除等问题。

还提供了一种多级脱水装置，应用于上述的基于多次压榨实现机械极限脱水的方法，包括有依次连接的第一压滤设备、破碎设备和再压滤设备组，第一压滤设备、破碎设备之间通过倾斜无轴螺旋输送机相连通，破碎设备与再压滤设备组为一体设备；再压滤设备组包括有至少一台再压滤设备，当再压滤设备组包括有两台及以上的再压滤设备时，两台及以上的再压滤设备首尾依次连接，经再压榨处理后的污泥通过皮带输送机输出。

进一步的，破碎设备选用污泥破碎均布机，通过使用污泥破碎均布机，对污泥进一步粉碎并使破碎后粒状污泥均匀分布于滤布上，便于进行后续的再压榨处理，具体选用专利zl201720097132.x《一种泥浆与淤泥连续脱水固化一体化系统》中的搅拌设备。

进一步的，第一压滤设备选自自动板框式压滤机和高压带式压滤机中的一种，自动板框式压滤机通过一维垂直压力对污泥进行压滤处理；高压带式压滤机是通过二维垂直压力与剪切力联合作用对污泥进行压滤处理。自动板框式压滤机的滤布张进力为0.8～1.2mpa，处理后的污泥厚度为20～40mm；深度带式压滤机的滤布张进力为0.2～0.5mpa，处理后的污泥厚度为4～10mm。当选用高压带式压滤机时，之前还应通过倾斜无轴螺旋输送机连通设置脱水设备，脱水设备包括但不限定于离心脱水机、叠螺脱水机、浓缩带式脱水机，经脱水设备处理后的污泥的形状为团状或片状、含水率为75-90％。

进一步的，再压滤设备为模块化带式压滤机，冲洗水压≥0.5mpa；模块化带式压滤机包括有5～7根压辊，压辊的直径相同。模块化带式压滤机还包括有脱水滤布，脱水滤布的接头断裂强度2700n/cm、定力伸长率0.3％、耐高温程度≤90℃、行进速度为2～5m/min、张紧力为0.5mpa。其他部件可选用专利zl201921169812.3《一种污泥高压脱水机》中脱水设备的相同部件。

本发明通过调制处理的第一级脱水、脱水设备的第二级脱水、第一次压榨处理的第三级脱水、和再压榨的第四级脱水，形成高效的四级脱水系统，实现对污泥的极限脱水处理。

下面通过三个实施例具体说明：

实施例一：

使用离心脱水机将污泥进行第一次压榨处理前的脱水处理，获得的含水率为75-85％的团状或片状污泥；使用深度带式压滤机对污泥进行第一次压榨处理，获得含水率更低的可破碎薄片状污泥，深度带式压滤机的滤布张紧力为0.2-0.5mpa；将污泥经倾斜无轴螺旋输送机输送至污泥破碎均布机中进行破碎处理，污泥被粉碎成小粒径颗粒状，粉碎后污泥在脱水滤布上均匀分布；接着随脱水滤布行进入模块化带式压滤机中进行再压榨处理，模块化带式压滤机的压辊数量为6根，且各压辊的直径相同，在压辊与脱水滤布的一维压榨力以及脱水滤布位移形成的二维剪切力的共同作用下，孔隙再造后污泥中的空隙水得到充分去除，若出泥含水率仍然不能满足要求，可在出口处再接上多个模块化带式压滤机，重复上述再压榨处理过程，当模块化带式压滤机的数量为大于一个时，各个模块化带式压滤机之间首尾相连，经再压榨处理后的泥料比第一次压榨处理后的污泥的含水率降低5～15％。

其中，模块化带式压滤机的脱水滤布的基本性能参数为：接头断裂强度可选2500-3000n/cm，定力伸长率为0.2-0.4％，耐高温程度≤100℃，行进速度为2～5m/min，滤布张力为0.2～0.6mpa，模块化带式压滤机中的冲洗水压≥0.5mpa。

实施例二：

使用自动板框压滤机对污泥进行第一次压榨处理，施加压力为0.8-1.2mpa，获得含水率降低的可破碎厚块状污泥；将污泥经倾斜无轴螺旋输送机输送至污泥破碎均布机中进行破碎处理，污泥被粉碎成小粒径颗粒状，粉碎后污泥在脱水滤布上均匀分布；接着随脱水滤布行进入模块化带式压滤机中进行再压榨处理，模块化带式压滤机的压辊数量为6根，且各压辊的直径相同，在压辊与脱水滤布的一维压榨力以及脱水滤布位移形成的二维剪切力的共同作用下，孔隙再造后污泥中的空隙水得到充分去除，若出泥含水率仍然不能满足要求，可在出口处再接上多个模块化带式压滤机，重复上述再压榨处理过程，当模块化带式压滤机的数量为大于一个时，各个模块化带式压滤机之间首尾相连，经再压榨处理后的泥料比第一次压榨处理后的污泥的含水率降低8～10％。

其中，模块化带式压滤机的脱水滤布的基本性能参数为：接头断裂强度为2700n/cm，定力伸长率为0.3％，耐高温程度≤90℃，行进速度为3～4m/min，滤布张力为0.5～0.6mpa，模块化带式压滤机中的冲洗水压≥0.6mpa。

实施例三：

使用浓缩带式脱水机将污泥进行第一次压榨处理前的脱水处理，获得的含水率为79-81％的团状或片状污泥；使用深度带式压滤机对污泥进行第一次压榨处理，获得含水率更低的可破碎薄片状污泥，深度带式压滤机的滤布张紧力为0.4mpa；将污泥经倾斜无轴螺旋输送机输送至污泥破碎均布机中进行破碎处理，污泥被粉碎成小粒径颗粒状，粉碎后污泥在脱水滤布上均匀分布；接着随脱水滤布行进入模块化带式压滤机中进行再压榨处理，模块化带式压滤机的压辊数量为6根，且各压辊的直径相同，在压辊与脱水滤布的一维压榨力以及脱水滤布位移形成的二维剪切力的共同作用下，孔隙再造后污泥中的空隙水得到充分去除，若出泥含水率仍然不能满足要求，可在出口处再接上多个模块化带式压滤机，重复上述再压榨处理过程，当模块化带式压滤机的数量为大于一个时，各个模块化带式压滤机之间首尾相连，经再压榨处理后的泥料比第一次压榨处理后的污泥的含水率降低15～20％。

其中，模块化带式压滤机的脱水滤布的基本性能参数为：接头断裂强度可为2700n/cm，定力伸长率为0.3％，耐高温程度≤80℃，行进速度为3～4m/min，滤布张力为0.5mpa，模块化带式压滤机中的冲洗水压≥0.6mpa。

因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。