一種混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統及處理混凝污泥的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于污泥再生領域，更具體地說，涉及一種混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統及處理混凝污泥的方法。
【背景技術】
[0002]含鋁混凝劑如硫酸鋁、聚合氯化鋁被廣泛應用于水處理領域，包括自來水廠凈水預處理，工業廢水污染物的去除等。水體中懸浮固體、膠體、有機物、色度、微生物等在混凝沉淀的作用下濃度均可得到顯著的降低。
[0003]同時，伴隨著含鋁混凝劑的使用會產生很多殘余污泥。常規的污泥處置手段包括填埋，焚燒，堆肥等，但是由于分別存在占地面積大，選址難，運行成本高，二次污染等問題，導致上述手段應用受到限制。另外混凝污泥中含有很多鋁元素，回收利用其中的鋁既減少了污泥的體積，又能夠得到有價值的產品，因而污泥中鋁的再生得到了很大的重視。
[0004]目前常見的回收技術主要包括酸溶法、堿溶法、離子交換和膜法。已報道的酸溶法將PH設置在4以下不同范圍，特別的更有將酸選擇為10以上摩爾濃度的強酸來浸泡，如中國專利申請號為201210022836.2，申請日為2012年2月2日的專利申請文件公開了一種鋁鹽混凝污泥的資源化及安全處置方法，包括:用酸浸出法對鋁鹽印染污泥進行資源化處理，重力濃縮污泥，將含鋁鹽的印染污泥泵入污泥處理池中處理，加入濃度為0.5mol/L的硫酸，充分混合反應至泥水分層并用離心機進行脫水，回收后的鋁鹽資源化再利用；在分離的污水中加入酸性膨潤土和七水硫酸亞鐵；將分離后的印染污泥中加入作為固化劑的水泥、粉煤灰和煤渣，以固化印染污泥；對污泥進行固化養護，進行衛生填埋。強酸能增大鋁的浸出量，但是同時也帶來了高濃度酸廢液，極難處理，且不分污泥組成，一步完成不加循環，酸液用量控制不夠精細。中國專利申請號為201210038811.1，申請日為2012年2月21日的專利申請文件公開了一種酸浸出法鋁循環混凝污泥資源化處理方法，包括以下操作步驟:污泥脫水，使鋁鹽混凝污泥的含水率降至80%以下，并烘干焙燒；酸化處理，加入水混和酸，使污泥泥漿的PH值達到3，控制反應的溫度為38°C，攪拌混合液中的污泥與酸，使其充分接觸；分離凈化，最后過濾、蒸發、結晶，得到具有絮凝效用的晶體鋁鹽。但是該發明并未根據污泥中鋁的浸出難易程度進行針對性的提取，且PH較高，鋁的浸出效果難以保證，同時溫度控制不具有選擇性，遇到不同性質的污泥時難以調整至最適溫度。堿溶法往往將pH控制為11到12之間，常用堿為NaOH和石灰乳，優點為有一定選擇性，回收液中其它金屬很少，但是缺點明顯，成本高，回收率低。離子交換和膜法的使用要根據所需產品純度要求選擇，成本較高。因此，如何協調工藝組成，優化工藝參數，取得規模效益，降低運營成本，是急需解決的問題。
【發明內容】
[0005]1.要解決的問題
[0006]針對現有鋁鹽混凝污泥處理方法存在成本高、回收率低、后處理難度大等問題，本發明提供一種混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統及處理混凝污泥的方法，其再生系統包括混合室、旋轉沉降池、強化反應室、脫水室和加壓處理室；混凝污泥經過與酸液混合、沉降、強化再生處理、脫水、超濾劑納濾處理后，鋁鹽得到再生及資源化利用。
[0007]2.技術方案
[0008]為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下:
[0009]一種混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統，包括混合室、旋轉沉降池、強化反應室、脫水室和加壓處理室，所述的混合室和強化反應室設有攪拌裝置，所述的強化反應室側壁上設有超聲發生裝置，底部設加熱設備及溫度控制感應器；所述的加壓處理室分為兩部分，第一部分為超濾室，第二部分為納濾室；所述的混合室與旋轉沉降池連接，旋轉沉降池與強化反應室連接，強化反應室與脫水室連接，脫水室與加壓處理室的超濾室部分連接。
[0010]優選地，所述的旋轉沉降池分四個部分，旋轉速度在O?0.6r/h之間可控。
[0011]優選地，所述的脫水室采用全自動板框壓濾機。
[0012]優選地，所述的超濾室設有截留分子量為300000dalton的陶瓷膜，納濾室設有聚酰胺復合膜。
[0013]上述的一種混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統處理混凝污泥的方法，其步驟為:
[0014](a)將待處理的脫水混凝污泥與酸液一加入混合池，攪拌均勻得到混合溶液；
[0015](b)將步驟(a)中的混合溶液流入旋轉沉降池，經沉降固液分離后上清液為鋁鹽再生液一，旋轉沉降池下層濃縮污泥進入強化反應室；
[0016](c)調節強化反應室溫度，加入酸液二，同時打開攪拌和超聲發生裝置，進行鋁鹽強化再生；
[0017](d)步驟(C)中強化反應室的出水進入脫水室的板框壓濾機中進行脫水，得到的上清液體部分回流至混合室，部分進入加壓處理室進行下一步處理；
[0018](e)步驟(d)中進入加壓處理室的上清液體先通過超濾室進行固液分離，超濾截留殘渣回流至脫水室，通過超濾處理的液體進入納濾室進行納濾處理，通過納濾處理的液體回流至混合室，納濾截留部分為鋁鹽再生液二。
[0019]優選地，所述的步驟(a)中酸液一與污泥的液固比為0.5?2g/L，酸液一的pH值為2.5，攪拌強度為60?10rpm，所述的待處理的脫水混凝污泥含水率為40?85%，所述的酸液一為鹽酸或主體為鹽酸的工業廢酸。
[0020]優選地，所述的步驟(C)中強化反應室溫度控制為40?70°C，酸液二的pH值為
1.5，攪拌強度為150?300rpm，超聲波功率為1000?3000w，所述的酸液二為鹽酸或主體為鹽酸的工業廢酸。
[0021]優選地，所述的步驟(d)中的板框壓濾機操作壓力為7?14Bar。
[0022]優選地，所述的步驟(b)中旋轉沉降池轉速為0.5r/h。
[0023]優選地，所述的步驟(d)中上清液體的60?80%回流至混合室，20?40%進入加壓處理室進行下一步處理。
[0024]優選地，所述的步驟(e)中超濾的操作壓力為3?5bar，納濾的操作壓力為30?40bar。
[0025]優選地，所述的步驟(e)中通過納濾處理的液體回流至混合室的次數為4?6次，或者回流直到旋轉沉降池內pH為3時止。
[0026]3.有益效果
[0027]相比于現有技術，本發明的有益效果為:
[0028](I)本發明根據鋁鹽污泥中鋁的浸出難易程度分兩個階段進行再生，用較低濃度的酸提取出固體中鋁的主體部分，對于剩余固體中的鋁元素采取超聲加熱和加少量濃酸的強化手段進行處理，酸液循環，極大的提高了酸液的利用率；
[0029](2)本發明的旋轉沉淀池四部分的設置可以減少在混合過程中后期加入的混合液對之前混合液固液分離的影響，使沉降和混合可同時運行，提高生產效率；
[0030](3)本發明的強化反應室同時將超聲、溫度控制和攪拌裝置集成在一體，通過傳感器實時監控室內操作條件，可根據實際進泥的特性進行條件的實時調整，以較低的成本將混凝污泥中較難再生的鋁鹽提取出來，經脫水后再生液體可根據實際需要，改變回流和進入加壓處理室的比例，最大程度提高酸液利用率，降低成本；
[0031](4)本發明的加壓處理室通過膜分離技術可極大的提高再生液中鋁的濃度，并降低顆粒物及有機物的含量，系統運行殘余固體量少，極大的減輕了環境的壓力。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發明的混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統結構示意圖；
[0033]圖2為本發明的旋轉沉降池的俯視圖。
[0034]圖中:1、混合室；2、旋轉沉降池；3、強化反應室；4、脫水室；5、加壓處理室；6、第一攪拌裝置；7、第二攪拌裝置；8、超聲發生裝置；9、溫控設備；10、回流管道；501、超濾室；502、納濾室。
【具體實施方式】
[0035]下面結合具體實施例對本發明進一步進行描述。
[0036]實施例1
[0037]如圖1所示，一種混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統，包括混合室1、旋轉沉降池2、強化反應室3、脫水室4和加壓處理室5，混合室I設有第一攪拌裝置6，強化反應室3設有第二攪拌裝置7，強化反應室3側壁上設有超聲發生裝置8，底部設溫控設備9 ;旋轉沉降池2分四個部分，旋轉速度在0-0.6r/h之間可控，脫水室采用全自動板框壓濾機；加壓處理室5分為兩部分，第一部分為超濾室501，超濾室501中設有超濾膜，膜材料為截留分子量300000dalton的陶瓷膜，第二部分為納濾室502，納濾室502中設有納濾膜，材質為聚酰胺復合膜；混合室I與旋轉沉降池2連接，旋轉沉降池2與強化反應室3連接，強化反應室3與脫水室4連接，脫水室4與超濾室501連接，脫水室4和納濾室502同時通過回流管道10與混合室I連接。
[0038]采用上述的混凝污泥鋁鹽循環強化再生系統處理混凝污泥進行鋁鹽再生，其步驟為:采取某自來水廠脫水污泥，污泥含水率為40%，烘干后破碎研磨，在混合室I內與pH2.5酸液一(將鹽酸溶液PH值調節至2.5得到)按照固液比lg/L混合，攪拌強度80rpm。混合均勻后投入旋轉沉降池2中，旋轉沉降池2轉速為0.5r/h，旋轉一周后下層濃縮固體進入強化反應室3，上層清液為鋁鹽再生液一，經檢測與原料比較，鋁鹽再生液一鋁鹽的回收率為52%。強化反應室3溫度設置為50攝氏度，超聲波功率設為1500?，加入pHl.5的酸液二(將主體為鹽酸的工業廢酸的PH調節至1.5得到)，固液比lg/L，攪拌強度200rpm，30分鐘后混合液進入脫水室4的板框壓濾機中進行脫水，操作壓力9bar，得到的上清液75%回