1 背景技术

    传统的污泥处理处置方法主要有堆肥农用、填埋、焚烧，这三类污泥处理处置方法都有其自身的缺陷，如剩余污泥中含有重金属等有害物质，若长期将污泥施于农田，有可能会因为有害物质的积累而影响人们的身体健康。因此，欧美国家都对污泥农用作了严格的标准规定。由于污泥即便经过浓缩、脱水后仍然体积庞大，若填埋处置，要占用大量的土地和花费大量的运输费用，而且填埋场周围的环境也会恶化，在许多国家和地区，人们坚决反对新建填埋场。焚烧曾一度很受人们的欢迎，但是它所需的费用很高，而且还存在烟气污染问题。此外，焚烧需要消耗大量的能源，既使在焚烧过程中改进技术、回收热能等，仍然无法大幅度降低能源消耗。

    污泥资源化是污泥处置的关键点，如传统的污泥处理方式将污泥制备成营养肥料、燃料等。而实现污泥资源化的重点之一在于：如何有效的将污泥的含水率从80%以上降低到50%以下甚至更低，成为制约污水处理厂污泥处理的关键。含水率达到50%以上的污泥，在应用中对下道工序的处理都带来困难，无论是焚烧发电、制作肥料、烧制颗粒、运输、填埋等，都会因含水量过高易发酸、发臭，产生沼气等问题而增加处理成本。

    因此，大部份城市的沉降污泥仍沿用填埋处理的传统方法，污泥为患已成为有的大城市之难事，至今城市污泥的高效脱水，已成为业界关注而无法解决的难题，仍需攻关克服。

    2 基本原理：

    本技术一种深度污泥磁化脱水处理方法，其包括将污泥与生物质粉末混合、搅匀，之后对污泥依次进行极化处理、一次脱水处理、微波-磁场联合处理、二次脱水处理，其中微波-磁场联合处理包括向污泥中添加絮凝剂和磁种，经微波辐射处理、外加超导强磁体产生的磁场作用，以破坏污泥的聚胶状态从而显著改善脱水性能。本技术的污泥处理方法操作简便，工序合理，实现了对污泥的深度脱水使所得脱水污泥的含水率为10%-55%。

    ① 污泥预处理：将污泥与生物质粉末按设定的投料比混合搅拌均匀，得到生物质污泥；

    ② 污泥极化处理：利用极化处理器对生物质污泥进行处理；

    该单元采用特殊合金体并融合纳米发生层，当污水流经合金体时，通过纳米发生层和特殊合金作用，合金体便会向水中释放出一种能量，水分子被激活，水分子团族被打碎，水以单分子形态存在，水的渗透性和活性加强，水分子容易从污拟中脱出。

    ③一次脱水处理：将生物质污泥经输送管道输送至脱水设备中，脱水分离得到沉淀污泥；

    ④微波．磁场联合处理：将所得沉淀污泥输送至微波-磁场联合处理装置中，加入絮凝剂和磁种，经微波和外加磁场联合作用，破坏沉淀污泥中泥水粘合态而进一步发生脱水；

    ⑤二次脱水处理：利用脱水设备对沉淀污泥进一步脱水。

  整个污泥处理系统流程为：

  将一定含固率的泥浆（物料）先经污泥极化装置处理后，注入压滤系统板行腔内，在该系统内完成过滤、浓缩和深度脱水，并形成含水率较低的污泥饼，自动落料排出，渗滤清液返回循环系统，部分渗透滤液COD降低，全过程可自动控制。

     具体实施方式：

    Sl:污泥预处理：将污泥与生物质粉末按设定的投料比混合，搅拌均匀，得到生物质污泥，其中，污泥与生物质粉末的投料比为质量比3-6：1，所述的生物质粉末为经过粗碎、精碎处理后的秸秆粉、木屑粉或干枯树叶粉之一，粒径为100-500nm;污泥为来自城镇生活污水处理厂产生的污泥或生活污水或工业污水之一，含水量为85%以上。

    S2:污泥极化处理：利用极化处理器对生物质污泥进行处理，极化处理器包括壳体，壳体外周或内腔设置有磁场发生器，所述磁场发生器包括金属线圈和电源或者由永磁体构成或者由金属线圈与永磁体的组合构成，具体可参考申请号为201510079297.X的发明专利。

    S3: -次脱水处理：将生物质污泥经输送管道输送至脱水设备中，脱水分离得到沉淀污泥和清液。其中，脱水设备还连接曝气装置，脱水后利用曝气装置对生物质污泥进行曝气处理；脱水设备还连接净水器，利用净水器对所得清液进行净化达标后排放；脱水设备可以采用现有的板式压滤脱水机、离心脱水机、无滤布垂直压缩污泥高压脱水机、叠螺式污泥脱水机中的任一种。

    S4:微波-磁场联合处理：将所得沉淀污泥输送至微波-磁场联合处理装置中，加入絮凝剂和新型磁种，经微波和外加磁场联合作用，破坏沉淀污泥中泥水粘合态而进一步发生脱水。其中絮凝剂为硫酸亚铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、阳离子聚丙烯酰胺中的任一种，絮凝剂的投加量为沉淀污泥的1-5W%，磁种为改性纳米四氧化三铁粒子，其投加量为沉淀污泥的4-6W%，该改性纳米四氧化三铁粒子优选为依据申请号为201410221109.8的发明专利的方法制备而得到的平均粒径为8-35nm的改性纳米四氧化三铁粒子；微波处理方式为：在频率为2450MHZ、功率为700w的条件下对污泥进行微波辐射40-60s。外加磁场是由磁场发生装置产生的，该磁场发生装置包括平行对称设置的超导永磁体。

    S5:二次脱水处理：利用脱水设备对沉淀污泥进一步脱水，得到深度脱水后的泥饼。

    通过上述步骤制备得到的污泥饼的含水率仅为10～50%，显著提升了污泥的脱水效率，降低了污泥资源化的成本，市场经济效益前景广阔。

    3 技术创新点：

   （1) 改变传统的过滤脱水与干燥分置的工艺流程，集污泥浓缩、机械脱水和污泥干化工艺于一身，“过滤”与“干燥”同机完成，可一次性将污泥脱水干化到用户需要的程度，突破了污泥压滤设备脱水瓶颈。

   （2) 本技术提供的深度污泥磁化脱水处理方法，利用絮凝剂和磁种，结合微波-磁场联合作用方式，可增加污泥絮体尺寸、破坏污泥胞外聚合物结构，脱除污泥中的自由水和部分束缚水，从而改善污泥的脱水性能。该项技术为专利技术。

   （3) 该污泥脱水处理方法操作过程简单，性能稳定，在不需添加化学药剂的前提下，可有效降低污泥含水率，减少污泥体积，提升污泥资源化潜力，对污泥脱水及沉降性能改善显著，使脱水污泥含水率达到10%-50%。

   （4) 无需电能加热、煤气燃烧等热能工作，系统处理运行费用低，处理污泥吨耗电10KW左右。

   （5) 主体设备使用高强塑钢混事滤板，减少配件损耗。装置机架采用高强度优质钢，并经特别防腐处理，足够满足100kg以上高压压榨要求。同时采取低压进料，高压压榨的技术，进料结束后加压16-50公斤对泥饼压榨脱水，这种压榨压力是隔膜机和板框机的数倍甚至数十倍。

   （6) 选用120点位PLC可编程序控制模式，对机器的运行进行智能控制，实现自动压紧、进料、补压、松开、拉板、自动卸料、洗滤布、翻板等通触摸控制平台一键控制整机全自动。整个系统自动化程度高，减少了人工，安全性能好。