申请日2010.12.21
公开(公告)日2011.06.01
IPC分类号C02F11/00; F23G5/00; F23G5/46; C02F11/12
摘要
一种污泥无害化资源化利用的方法。包括以下步骤：将含水率94%～96%的污泥进行浓缩脱水，使其含水率降低到75%～85%;将浓缩脱水后的污泥进行干化脱水处理，使其含水率降低到不高于60%;将干化脱水后的污泥掺入生物质废弃物中送往循环流化床生物质锅炉燃烧。该方法有利于维持污泥的自燃，同时能回收污泥燃烧过程中产生的热能，不仅节约了污泥运输和填埋的费用，还能回收污泥燃烧过程中的热能生产蒸汽，节约能源，避免了填埋对环境造成的二次污染。
权利要求书
1. 一种污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将含水率94%～96%的污泥进行浓缩脱水，使其含水率降到75%～85%;
2)将步骤1脱水后的污泥进行干化脱水处理，使其含水率降低到不高于60%;
3)将步骤2干化脱水后的污泥掺入生物质废弃物中送往循环流化床生物质锅炉燃烧。
2. 根据权利要求1所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：步骤1所述污泥浓缩脱水使用带式污泥脱水机脱水处理。
3.根据权利要求1或2所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：所述94%～96%的污泥在浓缩脱水过程中加入絮凝剂。
4.根据权利要求3所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，每m3 污泥聚丙烯酰胺的加入量为20～35g。
5. 根据权利要求1所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：步骤2所述干化脱水处理使用污泥螺旋压榨机脱水处理。
6.根据权利要求5所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：所述干化脱水处理过程中使用热气体对污泥进行加热。
7.根据权利要求6所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：所述热气体为石灰窑烟气。
8.根据权利要求7所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：所述石灰窑烟气为经静电除尘后的烟气，温度为180～220℃。
9.根据权利要求1所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：步骤3所述生物质废弃物为树皮和锯灰。
10.根据权利要求1、2、5任一权利要求所述的污泥无害化资源化利用的方法，其特征在于：所述污泥来源于硫酸盐法制浆造纸生化污水处理站初沉池、氧化沟和深度处理气浮池的污泥，其含水率为98.5%～99.5%，经过污泥浓缩池浓缩到含水率94%～96%。
说明书
一种污泥无害化资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及一种废弃物无害化资源化利用的方法，尤其是涉及一种污泥无害化资源化利用的方法。
背景技术
随着国内污水处理率不断提高，相应的污泥量也不断增加，每座污水处理厂每天要排放含水率约99%的污泥数百乃至上万吨，污泥的大量产生，已引起日益严峻的二次污染，污泥处理技术已成为污水处理行业的瓶颈，污泥处理技术包括了污泥的浓缩、脱水和干燥三方面的技术。目前污泥经浓缩和脱水后，一般含水率只能降低到80%左右，不便用于焚烧和堆肥，难以做到无害化资源化利用。目前污泥主要有三种处置方式：填埋、焚烧、堆肥，目前我国污水处理产生的污泥绝大部分采用填埋的处置方式，仅10%左右用于堆肥， 5%左右用于焚烧，污泥处理处置率低，而污泥处理技术的发展趋势是向无害化、资源化方向迈进。污泥做到无害化、资源化综合利用，污泥的脱水和干化是技术瓶颈，目前污泥脱水和干化的方法主要有：
自然干化法：在污泥干化场内，依靠下渗和蒸发降低流放到场上的污泥的含水量，下渗过程约经2～3天完成，可使含水率降低到85%左右。此后主要依靠蒸发，数周后可降到75%左右。污泥干化场的脱水效果，受当地降雨量、蒸发量、气温、湿度等的影响，并有可能污染地下水源。一般适宜于在干燥、少雨、沙质土壤地区采用。
机械脱水法：机械脱水法有过滤法和离心法。过滤法是将湿污泥用滤层过滤，使水分(滤液)渗过滤层，脱水污泥(滤饼)则被截留在滤层上。离心法是借污泥中固、液比重差所产生的不同离心倾向达到泥水分离。过滤法用的设备有真空过滤机、板框压滤机和带式过滤机。真空过滤机连续进泥，连续出泥，运行平稳，但附属设施较多。板框压滤机为化工常用设备，过滤推动力大，泥饼含水率较低，进泥、出泥是间歇性的，生产率较低。带式过滤机是新型的过滤机，有多种设计，依据的脱水原理也有不同(重力过滤、压力过滤、毛细管吸水、造粒)，但它们都有回转带，一边运泥，一边脱水;离心法常用卧式高速沉降离心脱水机，由内外转筒组成，转筒一端呈圆柱形，另一端呈圆锥形。转速一般在3000转/分左右或更高，内外转筒有一定的速差。离心脱水机连续生产和自动控制，卫生条件较好，占地也小，但对污泥预处理的要求较高。
造粒脱水法：加入高分子混凝剂后的污泥，先进入造粒部，在污泥自身重力的作用下，絮凝压缩，分层滚成泥丸，接着泥丸和水进入脱水部，水从环向泄水斜缝中排出。最后进入压密部，泥丸在自重下进一步压缩脱水，形成粒大密实的泥丸，推出筒体。泥丸的含水率一般在70%左右。
以上方法都难以将污泥的含水率降低到60%以下，浓缩后的污泥大部分仍采用填埋的方式处置，不能做到资源化利用，要将污泥干化到含水率60%以下，传统的方法是使用蒸汽热源或电力进行热干化，将含水率80%的污泥干化到含水率60%以下，平均每吨污泥要消耗压力1.2MPa、温度为190℃的蒸汽约1.6～1.7吨，能耗较高，污泥的处理成本高，推广速度较慢。
中国专利申请号CN200810014871.3，申请日2008年3月26日，公开日2008年8月27日，发明名称为《一种用压榨方法进行污泥脱水使污泥减量化和资源化利用的工艺方法》的发明专利申请，该专利文件公开的一种用压榨方法进行污泥脱水，使污泥减量化和资源化利用的工艺方法，将污水处理厂产生的含水量在75-85%的浓缩污泥，输送至储泥仓内;通过加药设备向储泥仓内加入脱水剂，使污泥体系中结合水与固体成分的结合键被破坏，提高固体成分和水脱离的效果;脱出污水返回污水池再处理;将污泥使用滤布包装成包状，装入滤缸中，使用专门设计的压榨设备进行压榨脱水，通过提高压榨的压力使污泥中的固体和液体分离，脱水后的干污泥自动出料与打开包装;将压榨好的干污泥用通过输送设备进入粉碎机制成并颗粒，获得污泥颗粒。该方法有实施过程中需添加脱水剂，污泥需包装至5～30kg/包，操作过程复杂，投资和运行成本相对较高。
焚烧污泥的方法有多种，如竖式多级焚烧炉、转筒式焚烧炉、流化焚烧炉、喷雾焚烧炉。目前使用较多的是竖式多级焚烧炉：炉内沿垂直方向分4～12级,每级都装水平圆板作为多层炉床，炉床上方有能转动的搅拌叶片,每分钟转动0.5～4周。污泥从炉上方投入,在上层床面上，经搅拌叶片搅动依次落到下一级床面上。通常上层炉温约300～550℃，污泥得到进一步的脱水干燥;然后到炉的中间部分，在炉内 750～1000℃温度下焚烧;在炉的底层炉温约220～330℃，用空气冷却。燃烧产生的气体进入气体净化器净化，以防止污染大气。焚烧法所需设备庞大，基建投资大，管理要求高，焚烧热能回收少，若污泥有机质含量低、含水率高时难以维持自燃，需添加油料等燃料，生产过程中成本高。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是，提供一种能耗低、实现污泥无害化、资源化利用的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的基本技术方案为：一种污泥无害化资源化利用的方法，包括以下步骤：1)将含水率94%～96%的污泥进行浓缩脱水，使其含水率降到75%～85%;2)将步骤1浓缩脱水后的污泥进行干化脱水处理，使其含水率降低到不高于60%;3)将步骤2干化脱水后的污泥掺入生物质废弃物中送往循环流化床生物质锅炉燃烧。
以下为本发明基本技术方案的进一步改进方案：
改进方案之一：步骤1所述污泥浓缩脱水使用带式污泥脱水机脱水处理。带式污泥脱水机脱水采用重力与压力相接合的方式过滤，具有连续进泥，连续出泥，运行平稳的优点。
改进方案之二：步骤2所述污泥干化脱水处理使用污泥螺旋压榨机脱水处理。污泥螺旋压榨机由机架、变径变距螺旋、孔形筛鼓、反压止推装置、传动装置等构成，该设备是利用机械加压的方式来压缩污泥的体积实现污泥的脱水，经带式污泥脱水机脱水后的污泥进入污泥螺旋压榨机后，污泥在锥度螺旋轴和变径螺旋的作用下，产生体积上的压缩，从而使污泥中的水分通过孔状滤筒迅速被分离出去，污泥螺旋压榨机的每一片螺旋叶片设计成具有中空内腔，在螺旋叶片中空内腔中通入热气体，可迅速对污泥进行加热，使污泥温度升高，有利于污泥的脱水，从而将污泥中的自由态水、部分间隙水尽可能挤压出来，并可蒸发部份污泥中的水份，达到降低污泥含水率的目的。污泥经螺旋不断压缩和热气体不断加热后含水率逐渐下降，最后在螺旋的输送下排出污泥螺旋压榨机外。从污泥中分离出来的滤液在重力的作用下被收集到设备的集水盘内，然后回用到污水处理系统，避免滤液的排放对环境造成污染。污泥螺旋压榨机能实现连续、密闭式运行，生产环境较好，具有设备一次性投资小，且能利用热源对污泥进行加热，提高出泥干度的优点。
改进方案之三：在改进方案二的基础上，所述螺旋压榨机脱水处理过程中使用热气体对污泥进行加热。热气体可以是蒸汽、热空气、锅炉或工业窑炉的排气余热气体等。所述热气体优选为碱回收白泥回收石灰窑烟气，更优选温度为180～220℃的石灰窑烟气，更佳方案为石灰窑烟气经静电除尘后的热气体，可减少对设备的磨损和无机物进入污泥中的量。
改进方案之四：步骤3所述生物质废弃物为树皮和锯灰。
改进方案之五：所述污泥来源于硫酸盐法制浆造纸污水处理站初沉池、氧化沟和深度处理气浮池的污泥。上述污泥的有机物含量约占60%～65%，而重金属离子含量少，含水率60%左右的污泥，其低位发热值能达到1300Kcal/Kg以上，制浆造纸污水处理站的污泥更有利于维持污泥的自燃。
改进方案之六：所述污水处理站初沉池、氧化沟和深度处理气浮池的污泥含水率为98.5%～99.5%，经过污泥浓缩池浓缩到含水率94%～96%。含水率94%～96%的污泥在浓缩脱水过程中优选加入絮凝剂, 絮凝剂的加入点优选为污泥输送管道之中;絮凝剂可以是无机高分子絮凝剂如聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁等，也可以是有机絮凝剂如改性淀粉絮凝剂、聚丙烯酰胺及其改性产品等;絮凝剂优选为聚丙烯酰胺，每m3 污泥聚丙烯酰胺的加入量优选为20～35g。
以上改进方案可以单独实施，也可两个及两个以上方案组合实施。
本发明的有益效果是：污泥经干化处理后含水率能降到60%以下，将含水率60%以下的污泥掺入生物质中送往生物质锅炉燃烧，有利于维持污泥的自燃，同时能回收污泥燃烧过程中产生的热能，不仅节约了运输和填埋的费用，避免污泥填埋对环境造成二次污染，还能通过回收污泥燃烧过程中的热能生产蒸汽，节约能源。改进方案中利用污泥螺旋压榨机来压缩污泥脱水，污泥螺旋压榨机具有一次性投资小，能将污泥中的自由态水、部分间隙水挤压出来，同时在设备中通入热气体对污泥进行加热，能进一步降低污泥的含水率等优点;改进方案中将常规的蒸汽热源改为石灰窑烟气，石灰窑烟气是向外排放的废气，利用废气中的余热干化污泥，降低了污泥干化的成本，节约了能源。在污泥浓缩脱水过程中加入絮凝剂，使污泥产生的絮团大，能提高脱水效率和污泥的干度。
