本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及調(diào)理劑循環(huán)利用的沼液高效固液分離處理技術(shù)方法。

背景技術(shù)：

沼液是有機(jī)餐廚垃圾發(fā)酵處理的必然產(chǎn)物，其攜帶有大量病原菌、重金屬及毒害性有機(jī)污染物，如不妥善處置，將會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。隨著國家垃圾分類政策的大力推進(jìn)，濕垃圾被單獨(dú)收集，由于其易腐敗、高含水的特點(diǎn)，已經(jīng)不可能再像從前一樣同其他垃圾一同被送到填埋場簡單填埋，或者送進(jìn)垃圾焚燒廠焚燒。因此，大量產(chǎn)生的濕垃圾對我國環(huán)境污染防治及社會資源的可持續(xù)利用構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，發(fā)酵技術(shù)因此被廣泛地運(yùn)用于易腐敗物質(zhì)降解，高含水物質(zhì)減容等領(lǐng)域，與此同時(shí)，高濃度有機(jī)物還能被降解成清潔的沼氣資源，但隨發(fā)酵產(chǎn)生沼液懸浮固體含量過高，會加大后續(xù)沼液的生物段處理負(fù)荷，如mbr膜池的膜堵塞、出水ss過高、二沉池負(fù)荷高等。由于技術(shù)、資金等因素的限制，我國有機(jī)餐廚垃圾沼液高效固液分離仍然是水污染控制領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié)，大量投加的不可回收的混/絮凝劑成為了污水廠調(diào)理沼液的主要方法，由此造成的二次污染不僅嚴(yán)重威脅了沼液處理廠附近的環(huán)境質(zhì)量，而且還與當(dāng)今社會生態(tài)文明發(fā)展理念相悖，因此，安全、高效、節(jié)能、低成本的沼液高效固液分離處理技術(shù)仍然是環(huán)境質(zhì)量提升的必然要求，成為水污染控制技術(shù)主流的發(fā)展趨勢。

有機(jī)餐廚垃圾沼液組成的成分極度復(fù)雜，有機(jī)質(zhì)含量通常占總固體含量的80-95wt.％，且有機(jī)組分具有高度的親水性和持水性，使得沼液呈膠體狀的絮體結(jié)構(gòu)，固液分離性能極差，因此，如何高效、低耗地提高沼液固液分離效率是提高我國沼液固液分離處理處置技術(shù)水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前，以聚合氯化鋁(pac)、聚合氯化鐵(pfc)、聚丙烯酰胺(pam)為代表的混凝劑、絮凝劑仍是廣泛使用的沼液混/絮凝調(diào)理劑，其通過電性中和與吸附架橋作用改變沼液固體顆粒的表面電性與聚集狀態(tài)，使得沼液中穩(wěn)定存在的膠體體系失穩(wěn)，失穩(wěn)膠體顆粒聚集，進(jìn)一步形成大絮體聚沉，但采用上述傳統(tǒng)調(diào)理劑后，再進(jìn)行機(jī)械離心，出水ss僅能降低至6000～8000mg/l。再者，焚燒因其減量化、穩(wěn)定化、能源化效益顯著而逐漸已成為我國固廢終處置的發(fā)展方向，但聚合氯化鋁(pac)、聚合氯化鐵(pfc)的投加向污泥中引入大量氯離子，加劇了沼渣焚燒工藝中的二噁英生成風(fēng)險(xiǎn)，fe3+的引入則會造成沼液處理設(shè)備的腐蝕，上述缺陷嚴(yán)重限制了傳統(tǒng)混/絮凝調(diào)理劑在沼液固液分離+焚燒工藝中的可持續(xù)推廣應(yīng)用。另外，對于沼液固液分離工藝而言，生石灰作為混凝調(diào)理藥劑而得以廣泛使用，但投加量通常達(dá)污泥濕重的10-15wt.％，投加量高、增容比大、調(diào)節(jié)沼液ph值至堿性等均成為了傳統(tǒng)混凝調(diào)理劑制約沼液后續(xù)資源化利用與處理效率的主要因素。因此，在兼顧沼液高效固液分離的前提下，若能實(shí)現(xiàn)沼液高效固液分離調(diào)理劑的循環(huán)回收利用，對于提高沼液處理處置技術(shù)水平具有重要意義，同時(shí)也具有廣闊的市場應(yīng)用前景與良好的社會環(huán)境效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，目的是提供一種新型調(diào)理劑可循環(huán)有機(jī)餐廚垃圾沼液高效固液分離處理方法，該處理方法具有不消耗固液分離調(diào)理劑、低能耗沼液高效固液分離、工藝流程簡單易行等特點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種沼液固液分離處理方法，采用調(diào)理劑使沼液中部分極性不溶性物質(zhì)由固液相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，進(jìn)而降低沼液原有膠體體系的穩(wěn)定性，提高污泥的固液分離性能。

進(jìn)一步，對所述調(diào)理劑進(jìn)行有效回收及循環(huán)利用。

所述的沼液固液分離處理方法，包括如下步驟：

(1)將沼液與調(diào)理劑混合，攪拌萃取反應(yīng)，使沼液中部分極性不溶性物質(zhì)由固液相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相；

(2)通過機(jī)械離心進(jìn)行沼液固液分離；

(3)實(shí)現(xiàn)離心后上清液、沼渣中調(diào)理劑的有效回收，進(jìn)而在提高沼渣含固率、降低出水ss的同時(shí)完成調(diào)理劑的循環(huán)利用。

優(yōu)選地，所述沼液為有機(jī)餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的沼液。

優(yōu)選地，所述沼液的含水率為95-97.5％。

優(yōu)選地，所述調(diào)理劑為極性低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，更優(yōu)選地，為乙腈、丙酮。

優(yōu)選地，所述調(diào)理劑與污泥的混合質(zhì)量比為0.1～0.5:1。

優(yōu)選地，步驟(1)中，萃取攪拌時(shí)長5～30min。

優(yōu)選地，步驟(2)中，機(jī)械離心的轉(zhuǎn)速為為1500～4500rpm，離心時(shí)間1～15min。

優(yōu)選地，步驟(3)中，從離心后上清液中減壓蒸餾回收溶劑，操作溫度40～80℃，真空度為0.05～0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度8～18℃。

優(yōu)選地，步驟(3)中，從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收溶劑，操作溫度40～80℃，真空度為0.05～0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度10～20℃。

由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的處理方法簡單易行，且無需消耗沼液混/絮凝調(diào)理劑、無需沼液預(yù)處理工藝過程，可以克服傳統(tǒng)沼液固液分離-焚燒工藝藥劑投加量大、沼液增容比高、固液分離效率低、干化能耗高等缺點(diǎn)，不僅減少大量沼液混/絮凝調(diào)理劑投加可能產(chǎn)生的二次環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，而且還可以高效降低沼渣含水率、大幅降低出水ss；最終可實(shí)現(xiàn)溶劑回收率大于90％，泥餅含水率低于30％，出水ss低于600mg/l。另外，本發(fā)明的沼液高效固液分離處理過程完成后，蒸餾回收的溶劑可重復(fù)利用，均降低了固液分離物耗和工藝運(yùn)行成本，因此，本發(fā)明的處理方法具有較高的社會環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例所提供新型調(diào)理劑可循環(huán)有機(jī)餐廚垃圾沼液高效固液分離處理技術(shù)的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種新型調(diào)理劑可循環(huán)有機(jī)餐廚垃圾沼液高效固液分離處理技術(shù)方法，通過將沼液與極性低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑例如乙腈、丙酮混合，攪拌萃取反應(yīng)一定時(shí)長，使沼液中部分極性不溶物質(zhì)由固液相界面轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，進(jìn)而降低沼液膠體體系穩(wěn)定性、提高沼液的固液分離性能；然后，通過機(jī)械離心方式進(jìn)行沼液固液分離，分別利用減壓蒸餾和減壓蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)離心后上清液、沼渣中溶劑的有效回收，從而在顯著提高沼渣含固率、降低出水ss的同時(shí)完成溶劑型污沼液高效固液分離調(diào)理劑的循環(huán)利用。

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1——上海市某餐廚垃圾處理廠沼液的高效固液分離處理

(1)將初始含水率97.5％的沼液與乙腈混合，混合質(zhì)量比為1:1，萃取攪拌5min；

(2)采用機(jī)械離心方式進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速為4500rpm，離心時(shí)長1min；

(3)從離心后上清液中減壓蒸餾回收溶劑，操作溫度80℃，真空度為0.05mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度8℃；從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收溶劑，操作溫度80℃，真空度為0.05mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度8℃。

(4)最終沼渣中溶劑回收率為87.5％、上清液中溶劑回收率為92.2％，回收溶劑后沼渣最終含水率為32％，出水ss為200mg/l。

實(shí)施例2——上海市某餐廚垃圾處理廠沼液的高效固液分離處理

(1)將初始含水率97.5％的沼液與乙腈混合，混合質(zhì)量比為0.5:1，萃取攪拌15min；

(2)采用機(jī)械離心方式進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速為2500rpm，離心時(shí)長10min；

(3)從離心后上清液中減壓蒸餾回收溶劑，操作溫度70℃，真空度為0.07mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度14℃；從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收溶劑，操作溫度70℃，真空度為0.07mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度14℃。

(4)最終沼渣中溶劑回收率為91.3％、上清液中溶劑回收率為97.1％，回收溶劑后沼渣最終含水率為46％，出水ss為400mg/l。

實(shí)施例3——上海市某餐廚垃圾處理廠沼液的高效固液分離處理

(1)將初始含水率95％的沼液與乙腈混合，混合質(zhì)量比為0.1:1，萃取攪拌30min；

(2)采用機(jī)械離心方式進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速為1500rpm，離心時(shí)長15min；

(3)從離心后上清液中減壓蒸餾回收溶劑，操作溫度80℃，真空度為0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度18℃；從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收溶劑，操作溫度80℃，真空度為0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度18℃。

(4)最終沼渣中溶劑回收率為89.2％、上清液中溶劑回收率為101.1％(這是因?yàn)榛厥者^程中也有水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致回收溶劑的總質(zhì)量高于加入溶劑的質(zhì)量)，回收溶劑后沼渣最終含水率為45.7％，出水ss為500mg/l。

實(shí)施例4——上海市某餐廚垃圾處理廠沼液的高效固液分離處理

(1)將初始含水率95％的沼液與丙酮混合，混合質(zhì)量比為1:1，萃取攪拌5min；

(2)采用機(jī)械離心方式進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速為4500rpm，離心時(shí)長1min；；

(3)從離心后上清液中減壓蒸餾回收溶劑，操作溫度60℃，真空度為0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度10℃；從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收溶劑，操作溫度60℃，真空度為0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度10℃。

(4)最終沼渣中溶劑回收率為98.5％、上清液中溶劑回收率為92.4％，回收溶劑后沼渣最終含水率為55.5％，出水ss為400mg/l。

實(shí)施例5——上海市某餐廚垃圾處理廠沼液的高效固液分離處理

(1)將初始含水率97.5％的沼液與丙酮混合，混合質(zhì)量比為0.5:1，萃取攪拌15min；

(2)采用機(jī)械離心方式進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速為2500rpm，離心時(shí)長8min；

(3)從離心后上清液中減壓蒸餾回收溶劑，操作溫度40℃，真空度為0.05mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度8℃；從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收溶劑，操作溫度40℃，真空度為0.05mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度8℃。

(4)最終沼渣中溶劑回收率為95.4％、上清液中溶劑回收率為96.7％，回收溶劑后沼渣最終含水率為56.1％，出水ss為470mg/l。

實(shí)施例6——上海市某餐廚垃圾處理廠沼液的高效固液分離處理

(1)將初始含水率95％的沼液與丙酮混合，混合質(zhì)量比為0.2:1，萃取攪拌30min；

(2)采用機(jī)械離心方式進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速為1500rpm，離心時(shí)長15min；

(3)從離心后上清液中減壓蒸餾回收溶劑，操作溫度50℃，真空度為0.07mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度17℃；從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收溶劑，操作溫度50℃，真空度為0.07mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度17℃。

(4)最終沼渣中溶劑回收率為96.2％、上清液中溶劑回收率為94.7％，回收溶劑后沼渣最終含水率為54.6％，出水ss為570mg/l。

上述對實(shí)施例的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以容易的對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中，而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的原理，不脫離本發(fā)明的范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種沼液固液分離處理方法，其特征在于：采用調(diào)理劑使沼液中部分極性不溶性物質(zhì)由固液相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，進(jìn)而降低沼液原有膠體體系的穩(wěn)定性，提高污泥的固液分離性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：對所述調(diào)理劑進(jìn)行有效回收及循環(huán)利用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將沼液與調(diào)理劑混合，攪拌萃取反應(yīng)，使沼液中部分極性不溶性物質(zhì)由固液相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相；

(2)通過機(jī)械離心進(jìn)行沼液固液分離；

(3)實(shí)現(xiàn)離心后上清液、沼渣中調(diào)理劑的有效回收，進(jìn)而在提高沼渣含固率、降低出水ss的同時(shí)完成調(diào)理劑的循環(huán)利用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：所述沼液為有機(jī)餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的沼液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：所述沼液的含水率為95-97.5％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼液固液分離脫水處理方法，其特征在于：所述調(diào)理劑為極性低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沼液固液分離脫水處理方法，其特征在于：所述極性低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑為乙腈、丙酮。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：所述調(diào)理劑與沼液的混合質(zhì)量比為(0.1～1):1。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：步驟(1)中，萃取攪拌時(shí)長5～30min。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：步驟(2)中，機(jī)械離心的轉(zhuǎn)速為1500～4500rpm，離心時(shí)間1～15min。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：步驟(3)中，從離心后上清液中減壓蒸餾回收調(diào)理劑，操作溫度40～80℃，真空度為0.05～0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度8～18℃。

12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼液固液分離處理方法，其特征在于：步驟(3)中，從固液分離所得沼渣中減壓蒸發(fā)回收調(diào)理劑，操作溫度40～80℃，真空度為0.05～0.08mpa，溶劑蒸氣冷凝溫度8～18℃。

技術(shù)總結(jié)

一種沼液固液分離處理方法，采用調(diào)理劑使沼液中部分極性不溶性物質(zhì)由固液相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，進(jìn)而降低沼液原有膠體體系的穩(wěn)定性，提高污泥的固液分離性能。進(jìn)一步，對所述調(diào)理劑進(jìn)行有效回收及循環(huán)利用。包括如下步驟：將沼液與調(diào)理劑混合，攪拌萃取反應(yīng)；通過機(jī)械離心進(jìn)行沼液固液分離；實(shí)現(xiàn)離心后上清液、沼渣中調(diào)理劑的有效回收，進(jìn)而在提高沼渣含固率、降低出水SS的同時(shí)完成調(diào)理劑的循環(huán)利用。最終可實(shí)現(xiàn)出水SS低于600mg/L，溶劑回收率大于90％，泥餅含水率低于60％。本方法降低了傳統(tǒng)沼液固液分離工藝對混凝/絮凝調(diào)理藥劑的消耗，也降低了沼渣焚燒處理過程中的能量消耗，具有重要的社會環(huán)境效益與廣闊的市場應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：柴曉利;戴曉虎;汪浩;武博然

受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2020.08.13

技術(shù)公布日：2020.12.29