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1、(10)申请公布号 CN 103613265 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103613265 A (21)申请号 201310673052.0 (22)申请日 2013.12.12 C02F 11/12(2006.01) (71)申请人 湖南大学 地址 410082 湖南省长沙市河西岳麓山湖南 大学环境科学与工程学院 (72)发明人 王慧玲 杨朝晖 黄兢 闫景武 笱成柳 蔡菲菲 (74)专利代理机构 湖南兆弘专利事务所 43008 代理人 赵洪 (54) 发明名称 一种污泥干燥方法 (57) 摘要 本发明公开了一种污泥干燥方法， 该方法包 括以下步骤 ：（1） 污泥微泡。
2、扩增 ： 向机械脱水后的 污泥中投加固体氢氧化钠， 然后通过高速搅拌对 污泥进行微泡扩增， 使微泡扩增后的污泥密度降 至 0.65g/mL 0.75g/mL ；（2） 太阳能干燥 ： 将上 述微泡扩增后的污泥摊堆于太阳能温室内， 进行 太阳能干燥， 直至污泥含水率为 30% 40%。本发 明采用微泡扩增与太阳能干燥相结合的方法对污 泥进行干燥， 具有脱水性能好、 干燥效率高、 干燥 时间短、 处理成本低等优点， 可实现污泥的资源化 利用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书。
3、5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103613265 A CN 103613265 A 1/1 页 2 1. 一种污泥干燥方法， 包括以下步骤 ： （1） 污泥微泡扩增 ： 向机械脱水后的污泥中投加固体氢氧化钠， 然后通过高速搅拌对污 泥进行微泡扩增， 使微泡扩增后的污泥密度降至 0.65g/mL 0.75g/mL ； （2） 太阳能干燥 ： 将上述微泡扩增后的污泥摊堆于太阳能温室内， 进行太阳能干燥， 直 至污泥含水率为 30% 40%。 2. 根据权利要求 1 所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述机械脱水后的污泥含水率 为 75% 85%。 3. 根据权利要求 1 所述的污泥干。
4、燥方法， 其特征在于， 所述固体氢氧化钠的投加质量 为所述机械脱水后的污泥湿重的 0.8% 1.2%。 4. 根据权利要求 1 所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述高速搅拌的速度为 180r/ min 300r/min。 5. 根据权利要求 1 所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述污泥摊堆的形状为条状， 即条状污泥摊堆， 所述条状污泥摊堆的长度为 3m 4m， 宽度为 1.5m 2m， 厚度为 50cm 80cm， 所述条状污泥摊堆的堆间距离为 0.5m 0.8m。 6. 根据权利要求 1 所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述太阳能温室内的条件为 ： 风 速为 0.2m/s 1.2。
5、m/s， 温度为 30 60， 湿度为 20% 50%。 7. 根据权利要求 1 所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述太阳能干燥过程中， 污泥的 翻堆频率为 5 次 / 天 10 次 / 天。 8.根据权利要求17中任一项所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述太阳能干燥采 用的装置为集热器-温室型太阳能干燥系统， 热载体为空气 ； 所述集热器-温室型太阳能干 燥系统干燥污泥的过程是 ： 白天， 将空气送入集热器中进行加热， 形成热空气， 通过风机将 一部分热空气送入太阳能温室对污泥进行干燥， 另一部分热空气送入蓄热器内贮存 ； 夜晚， 将蓄热器内的热空气通过风机送入太阳能温室继续对污泥进。
6、行干燥。 9.根据权利要求17中任一项所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述太阳能温室的 受热面朝向正南面， 采光面倾角为当地纬度， 所述太阳能温室内采用底部进风、 上部排风的 气体流动方式。 10. 根据权利要求 1 7 中任一项所述的污泥干燥方法， 其特征在于， 所述太阳能干燥 后的污泥在所述太阳能温室内进行压实并排出， 最后以焚烧或土地利用的方式进行处置。 权 利 要 求 书 CN 103613265 A 2 1/5 页 3 一种污泥干燥方法 0001 技术领域 本发明涉及环保工程领域中的污泥处理处置技术， 具体涉及一种污泥干燥方法。 0002 背景技术 污泥是指生活污水和工业废水的处。
7、理过程中分离或截流的固体物质的统称。近年来， 随着我国污、 废水处理量的日益增加， 处理过程中的污泥产量也急剧增加。 污泥作为污水处 理的副产物通常含有大量的有毒、 有害或对环境产生负面影响的物质， 如不进行妥善的处 理处置， 对生态环境和人类健康都将构成严重威胁。 在污泥的处理处置过程中， 关键环节就 是降低污泥的含水率， 从而减少污泥体积， 提高污泥的收集、 储存、 输送效率。 0003 目前， 污泥脱水的方法主要有机械脱水、 自然干燥和高温热干燥法。相比较而言， 机械脱水的操作简便， 但脱水能力有限， 一般经机械脱水后的污泥含水率仍为 65% 85%。 要实现对污泥的深度脱水， 通常需采。
8、用自然干燥和高温热干燥两种方法。 0004 高温热干燥法虽可以将污泥含水率降至 40% 以下， 但其能耗过大， 一般将污泥的 含水率由 85% 降至 40%， 热干化的能量消耗为 479MJ 750MJ， 因此经济价值不高。太阳能 干燥是自然干化方法之一， 由于其充分利用了天然的太阳能， 具有节能降耗的现实意义。 同 时， 我国有丰富的太阳能资源， 大约2/3国土的太阳能年辐射量接近或超过5000MJ/m2， 全年 日照时数超过 2200h， 属于太阳能资源丰富或较丰富的地区， 因此太阳能干燥的方法在我国 具有很好的应用前景。 0005 但是， 太阳能干燥又具有污泥干燥效率低的缺点。通常， 厚。
9、度为 30cm 左右的污 泥， 将其含水率由 88% 降至 40%， 在太阳辐射充足的夏季仍需要 8 14d， 在梅雨季节则需 要一个月左右的时间。为提高太阳能干燥的处理效率， 国内外涌现出多种太阳能干燥技 术的改进方法， 主要集中于太阳能干燥系统的改进方面， 基于温室型太阳暖房或辅助热 泵、 太阳能集热装置等进行加热成为了最主要的研究平台。在污泥预处理方面， 公开号为 CN102633421A、 名称为 一种污泥干化的方法 的中国专利文献中公开了微泡扩增处理对于 污泥干燥性能的改善。 但是， 通过对污泥进行预处理后再进行太阳能干燥的方法， 还鲜有报 道。对于如何将污泥的微泡扩增处理与太阳能干。
10、燥相结合， 并克服二者结合所遇到的技术 难点， 进一步降低污泥的含水率并提高污泥的太阳能干燥处理效率的研究， 更是尚未见到 报道。如果能够充分利用天然太阳能， 降低污泥处理成本， 并提高污泥的单位面积蒸发量， 进而提高太阳能干燥的处理效率， 对于实现污泥的 “减量化、 稳定化、 无害化、 资源化” 具有 重要的现实意义和经济价值。 0006 发明内容 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足， 提供一种脱水性能好、 干燥效率高、 处理成本低的污泥干燥方法。 0007 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为一种污泥干燥方法， 包括以下步 骤 ： （1） 污泥微泡扩增 ： 向机械脱水后的污。
11、泥中投加固体氢氧化钠， 然后通过高速搅拌对污 泥进行微泡扩增， 使微泡扩增后的污泥密度降至 0.65g/mL 0.75g/mL ； 说 明 书 CN 103613265 A 3 2/5 页 4 （2） 太阳能干燥 ： 将上述微泡扩增后的污泥摊堆于太阳能温室内， 进行太阳能干燥， 直 至污泥含水率为 30% 40%。 0008 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述机械脱水后的污泥含水率为 75% 85%。 0009 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述固体氢氧化钠的投加质量为所述机械脱水后 的污泥湿重的 0.8% 1.2%。 0010 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述高速搅拌的速度为 180。
12、r/min 300r/min。 0011 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述污泥摊堆的形状为条状， 即条状污泥摊堆， 所 述条状污泥摊堆的长度为 3m 4m， 宽度为 1.5m 2m， 厚度为 50cm 80cm， 所述条状污泥 摊堆的堆间距离为 0.5m 0.8m。 0012 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述太阳能温室内的条件为 ： 风速为 0.2m/s 1.2m/s， 温度为 30 60， 湿度为 20% 50%。 0013 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述太阳能干燥过程中， 污泥的翻堆频率为 5 次 / 天 10 次 / 天。 0014 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述太阳。
13、能干燥采用的装置为集热器 - 温室型太 阳能干燥系统， 热载体为空气 ； 所述集热器 - 温室型太阳能干燥系统干燥污泥的过程是 ： 白 天， 将空气送入集热器中进行加热， 形成热空气， 通过风机将一部分热空气送入太阳能温室 对污泥进行干燥， 另一部分热空气送入蓄热器内贮存 ； 夜晚， 将蓄热器内的热空气通过风机 送入太阳能温室继续对污泥进行干燥。 0015 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述太阳能温室的受热面朝向正南面， 采光面倾角 为当地纬度， 所述太阳能温室内采用底部进风、 上部排风的气体流动方式。 0016 上述污泥干燥方法中， 优选的， 所述太阳能干燥后的污泥在所述太阳能温室内进 行。
14、压实并排出， 最后以焚烧或土地利用的方式进行处置。 0017 与现有技术相比， 本发明的优点在于 ： （1） 本发明采用微泡扩增预处理与太阳能干燥相结合的方法对污泥进行干燥， 污泥微 泡扩增预处理中添加剂仅为固体氢氧化钠， 投加质量为机械脱水后的污泥湿重的 0.8% 1.2%， 与现有技术的 CaO 相比， 本发明中添加剂的投加量大大减少， 污泥微泡扩增的速度明 显提高， 污泥微泡扩增的操作步骤得到很大简化。经微泡扩增预处理后的污泥再进行太阳 能干燥， 在利用天然太阳能的基础上， 充分发挥了微泡扩增污泥单位面积蒸发量高、 干燥速 率快的优点， 大幅缩短了太阳能干燥的时间， 提高了太阳能干燥的处。
15、理效率。 0018 （2） 本发明的方法工艺步骤简单， 污泥的微泡扩增速度快， 太阳能干燥效率高， 脱 水后的污泥含水率低， 便于后续处理。本发明对于实现污泥的 “减量化、 稳定化、 无害化、 资 源化” 具有重要的现实意义。 0019 （3） 本发明的污泥经微泡扩增和太阳能干燥后， 通过压实即可大大降低污泥体积， 从而减少污泥的运输费用， 节约成本， 且干燥后的污泥含水率较低， 满足国家关于污泥处置 的相关标准， 可直接经焚烧、 土地利用等方式进行最终的处置， 实现污泥的资源化利用。 0020 附图说明 图 1 为本发明的污泥干燥方法的工艺流程图。 0021 图 2 为本发明中太阳能温室的结。
16、构示意图。 0022 图3为实施例1中微泡扩增污泥和脱水污泥的含水率随太阳能干燥时间的变化曲 说 明 书 CN 103613265 A 4 3/5 页 5 线图。 0023 图4为实施例2中微泡扩增污泥和脱水污泥的含水率随太阳能干燥时间的变化曲 线图。 0024 图 5 为实施例 2 中经微泡扩增和太阳能干燥后所得干燥污泥的局部形貌图。 0025 图例说明 ： 1、 进泥口 ； 2、 出泥口 ； 3、 进气口 ； 4、 出气口 ； 5、 污泥翻堆机 ； 6、 太阳辐射。 0026 具体实施方式 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述， 但并不因此而限制 本发明的保护范围。 0。
17、027 实施例 1 一种本发明的污泥干燥方法， 其工艺流程如图 1 所示， 包括以下步骤 ： （1） 污泥微泡扩增 ： 从储泥房中取经重力浓缩和机械脱水 （城市污水处理厂处理） 后含 水率为 83%， 密度为 1.05g/mL 的脱水污泥置于搅拌器中， 然后向该脱水污泥中加入质量占 脱水污泥湿重1%的固体氢氧化钠， 高速搅拌， 搅拌速度为200rpm， 搅拌20min后得到密度为 0.70g/mL 的微泡扩增污泥。 0028 （2） 太阳能干燥 ： 将上述密度为 0.70g/mL 的微泡扩增污泥摊堆于太阳能温室中， 其堆体为条状， 即条状污泥摊堆， 厚度为 50cm， 宽度为 1.5m， 长度。
18、为 4m， 条状污泥摊堆的堆 间距离为 0.8m。将微泡扩增污泥在太阳能温室内利用太阳能进行干燥， 太阳能温室内的 风速 （即空气流动速度）控制在 0.5m/s 0.9m/s， 温度控制在 42 50， 湿度控制在 39.2% 43.7%。太阳能温室内温度或湿度的调控通过改变温室内的风速来实现， 温度或 湿度的控制仪与风速调节阀相连接， 当温室内的温度或湿度超过设定值时， 控制仪可自动 调节风速调节阀， 通过对风速的控制实现对温湿度的调节。太阳能温室内的微泡扩增污泥 每隔 4h 翻动一次 （即 6 次 / 天） ， 并测定其含水率， 结果如图 3 所示， 经 80h 后得到含水率为 33.6%。
19、的干燥污泥。 将上述微泡扩增污泥同污水处理厂取出的密度为1.05g/mL的脱水污泥 进行对比， 在太阳能温室中， 脱水污泥未经过微泡扩增就直接进行太阳能干燥处理。 同样干 化条件下， 干燥80h后脱水污泥的含水率降至70.4%， 而微泡扩增污泥的含水率降至33.6%。 如图 3 所示， 是微泡扩增污泥和脱水污泥的含水率随太阳能干燥时间变化的曲线， 通过对 比可知， 经微泡扩增处理过的污泥的太阳能干燥速率明显高于未经微泡扩增处理的脱水污 泥干燥速率， 即采用微泡扩增与太阳能干燥相结合的方法对污泥进行干燥， 提高了太阳能 干燥的处理效率。 0029 干燥污泥的后续处理 ： 对本实施例中太阳能干燥后。
20、的污泥进行压实， 压实采用的 是履带碾压实机 ； 将压实后的干燥污泥进行焚烧、 土地利用， 完成最终的处置， 同时回收污 泥中的可利用资源。 0030 如图 2 所示， 本实施例采用的太阳能温室大小为 6m5m4m， 太阳能温室设有进 泥口 1、 出泥口 2、 进气口 3、 出气口 4， 太阳能温室内还装设有污泥翻堆机 5。太阳能温室采 用双层水泥墙体结构， 双层墙之间留有中空层， 为保温层， 顶部为三角形结构， 接受太阳辐 射 6， 受热面朝向正南面， 采光面倾角为当地纬度， 顶部采用双层玻璃材料， 玻璃底部加一层 塑料薄膜， 起保温作用。太阳能温室内采用底部进风， 上部排风的气体流动方式。。
21、太阳能干 燥采用的装置是集热器 - 温室型太阳能干燥系统， 热载体为空气。白天， 空气首先进入集 说 明 书 CN 103613265 A 5 4/5 页 6 热器， 在集热器中加热以后， 一部分热空气通过风机进入太阳能温室， 另一部分进入蓄热器 （填料为木屑和鹅卵石） 内贮存。夜晚， 蓄热器中的热空气通过风机进入太阳能温室， 继续 对污泥进行干燥。集热器的吸热材料采用的是 PC 太阳能集热板， 同时在集热板上镀吸收涂 层， 用以充分吸收太阳能， 减少太阳光的反射。 0031 实施例 2 一种本发明的污泥干燥方法， 其工艺流程如图 1 所示， 包括以下步骤 ： （1） 污泥微泡扩增 ： 从储泥。
22、房中取经重力浓缩和机械脱水 （城市污水处理厂处理） 后含 水率为 83%， 密度为 1.05g/mL 的脱水污泥置于搅拌器中， 然后向脱水污泥中加入质量占脱 水污泥湿重1.2%的固体氢氧化钠搅拌， 高速搅拌， 搅拌速度为200rpm， 搅拌12min后得到密 度为 0.70g/mL 的微泡扩增污泥。 0032 （2） 太阳能干燥 ： 将上述密度为 0.70g/mL 的微泡扩增污泥摊堆于太阳能温室中， 其堆体为长条状， 厚度为 60cm， 宽度为 1.8m， 长度为 4m， 条状污泥堆间的距离为 0.5m， 利用 太阳能进行干燥， 每隔 3h 翻动一次 （即 8 次 / 天） ， 并测定其含水率。
23、， 结果如图 4 所示。太阳 能温室内的风速控制在 1.0m/s 1.2m/s， 温度控制在 42 50， 湿度控制在 28.5% 33.1%。 0033 将上述微泡扩增污泥同污水处理厂取出的密度为 1.05g/mL 的脱水污泥进行对 比， 在太阳能温室中， 脱水污泥未经过微泡扩增就直接进行太阳能干燥处理。 同样干化条件 下， 脱水污泥经太阳能干燥 48h 后的含水率降至 35.8%， 而上述本实施例的微泡扩增污泥仅 用太阳能干燥 30h 含水率就降至 36.1%， 比脱水污泥少用 18 个小时， 节省了 3/8 的干燥时 间。如图 4 所示， 是微泡扩增污泥和脱水污泥含水率随太阳能干燥时间变。
24、化的曲线， 通过对 比可知， 微泡扩增污泥的干燥速率明显高于脱水污泥的干燥速率， 即采用微泡扩增与太阳 能干燥相结合的方法对污泥进行干燥， 大幅缩短了太阳能干燥的时间， 提高了太阳能干燥 的处理效率。如图 5 所示， 是经微泡扩增和太阳能干燥后最终所得干燥污泥的局部形貌图， 由图 5 可知， 干燥污泥内存在很多孔洞， 极易被压实， 可有效减少污泥的体积。 0034 干燥污泥的后续处理 ： 对本实施例中经太阳能干燥后所得含水率为 36.1% 的干燥 污泥进行压实， 压实采用的是履带碾压实机 ； 将压实后的干燥污泥进行焚烧、 土地利用， 完 成最终的处置， 同时回收污泥中的可利用资源。 0035 。
25、如图 2 所示， 本实施例采用的太阳能温室大小为 6m5m4m， 太阳能温室设有进 泥口 1、 出泥口 2、 进气口 3、 出气口 4， 太阳能温室内还装设有污泥翻堆机 5。太阳能温室采 用双层水泥墙体结构， 双层墙之间留有中空层， 为保温层， 顶部为三角形结构， 接受太阳辐 射 6， 受热面朝向正南面， 采光面倾角为当地纬度， 顶部采用双层玻璃材料， 玻璃底部加一层 塑料薄膜， 起保温作用。太阳能温室内采用底部进风， 上部排风的气体流动方式。太阳能干 燥采用的装置是集热器 - 温室型太阳能干燥系统， 热载体为空气。白天， 空气首先进入集热 器， 在集热器中加热以后， 一部分热空气通过风机进入。
26、太阳能温室， 另一部分进入蓄热器内 贮存。夜晚， 蓄热器中的热空气通过风机进入太阳能温室， 继续对污泥进行干燥。集热器的 吸热材料采用的是 PC 太阳能集热板， 同时在集热板上镀吸收涂层， 用以充分吸收太阳能， 减少太阳光的反射。 0036 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。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出， 对于本技术领 说 明 书 CN 103613265 A 6 5/5 页 7 域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰， 这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103613265 A 7 1/4 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103613265 A 8 2/4 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103613265 A 9 3/4 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103613265 A 10 4/4 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103613265 A 11 。