申请日2018.07.23
公开(公告)日2018.12.07
IPC分类号C02F11/14; C02F11/12; C02F11/10; C10B53/00; C10B57/10
摘要
本发明公开了一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，涉及污泥处理处置技术领域。本发明包括污泥浓缩系统、调理改性系统、压滤系统、破碎机、干化系统和炭化系统;其中，调理改性系统中采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式进行调理改性;压滤系统可采用高压钢制板框压滤机或隔膜压滤机，以及在深度脱水的方式中设置的压榨时间和压榨压力的调节。本发明通过采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式，降低了尾气处理成本，一定程度上降低了炭化技术的运营成本;通过对高压钢制板框压滤机和隔膜压滤机的压榨时间、压榨压力的范围控制，具有节约资源、提高工作效率、提高企业的经济效益，降低成本的优点。
权利要求书
1.一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，包括如下步骤：S1、将原泥经浓缩系统进行污泥浓缩;S2、再进入调理改性系统中进行调理改性;S3、再进入压滤系统进行深度脱水;S4、经所述压滤系统脱水后的泥饼进入破碎机;S5、破碎后泥饼进入干化系统进行干化处理;S6、再通过炭化系统进行炭化处理;其特征在于：所述S2中调理改性系统中采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式进行调理改性;所述调理改性系统的操作流程为：
S201、先浓缩后的污泥投加无机药剂，搅拌5～60min;
S202、再投加有机药剂，搅拌1～30min。
2.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述无机药剂为聚硅铝、聚硅铁、聚硅铁铝、聚合铝铁硫酸铝、聚合硫酸铝、硫酸铁、聚合硫酸铁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述有机药剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺共聚物、聚烯丙基胺盐酸盐、十二烷基苯磺酸钠、直链烷基苯磺酸钠、TX-10乳化剂、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐、聚乙烯醇、聚醚胺、聚丙烯酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述无机药剂投加比例为污泥干重的1%～80%，有机药剂投加比例为污泥干重的0～1%。
5.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述步骤S3中的压滤系统可采用高压钢制板框压滤机;所述高压钢制板框压滤机进行深度脱水的操作流程为：
S301、将所述高压钢制板框压滤机进行一次进料，所述一次进料时间为20～30min，所述一次进料压力为0.6～1MPa;
S302、当一次进料完成后，开始进行一次压榨，所述一次压榨时间5～20min，所述一次压榨的最大压榨压力为2.5～5MPa;
S303、当一次压榨完成后，开始进行二次进料，所述二次进料时间为5～15min，所述二次进料压力为0.6～1MPa;
S304、当二次进料完成后，开始进行二次压榨，所述二次压榨时间10～25min，所述二次压榨的最大压榨压力为2.5～5MPa。
6.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述步骤S3中的压滤系统可采用隔膜压滤机;所述隔膜压滤机进行深度脱水的方式包括低压进泥和高压进泥;所述隔膜压滤机的压榨时间为40～70min，压榨压力1.1～2.0MPa;
所述低压进泥时，对隔膜压滤机的操作设置为：低压进泥时间设置为60～120min，低压进泥压力设置为0.5～0.7MPa;当高压进泥时，对隔膜压滤机的操作设置为：高压进泥时间设置为40～60min，高压进泥压力设置为0.9～1.2MPa。
7.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述步骤S5中干化系统包括干化生物质燃烧器、干化辅燃室和内热式干化炉;所述干化生物质燃烧器点燃生物质燃料，产生的热气经由干化辅燃室进入内热式干化炉与污泥直接接触供热;可提高热量有效利用率。
8.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述步骤S6中的炭化系统包括炭化生物质燃烧器、二燃室和外热式炭化炉;所述外热式炭化炉包括筒体;所述筒体的两端面分别设置有料封;所述筒体包括内筒和外筒，所述内筒和外筒之间设有保温夹套层;所述内筒内表面设置有导流机构，污泥在内筒导流机构作用下由进料端往出料端移动。
9.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述炭化系统中的炭化炉内筒的污泥炭化产生的热解气通过保温伴热管道进入二次燃烧室点火端进行直接燃烧。
10.根据权利要求1所述的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，其特征在于，所述炭化系统中炭化生物质燃烧器点燃生物质燃料，产生的热气经由二燃室后从靠近污泥出料端的热气进气口进入所述保温夹套层，对炭化炉筒体内污泥间接加热，从靠近污泥进料端的热气出气口经由高温风机抽入干化炉内;利用炭化炉余热对干化炉进行供热，尾气经处理后排放。
说明书
一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺
技术领域
本发明属于污泥处理处置技术领域，特别是涉及一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺。
背景技术
我国每年产生大量污水污泥，污泥中含有大量的细菌、真菌、寄生虫、病原体以及重金属等有毒有害物质。如果这些污泥不及时进行处理而进行任意堆放，不仅会占据大量的土地资源而且容易对环境造成二次污染。
目前市场上主流的污泥处理处置技术有污泥填埋技术、好氧堆肥技术、污泥厌氧消化技术、污泥焚烧技术、污泥自然干化技术、污泥焚烧技术等。污泥填埋资源有限、资源的严重浪费;污泥好氧堆肥技术处置周期长，减量化有限;污泥厌氧消化技术投资大，运营成本高、安全问题，产生大量沼渣，需再次处理;自然干化技术周期长，占地面积大，干化过程中易产生臭气;污泥焚烧技术投资大、对锅炉腐蚀严重，维护成本高;对尾气排放影响较大，易产生二噁英等有害气体。
在专利申请号为CN201511003635.8的一种组合式污泥深度脱水系统及深度脱水工艺中，所述调理剂包括石灰和聚合氧化铝;所述石灰的添加量为污泥干重的20～30%;所述聚合氯化铝的形态为粉剂或液态，粉剂聚合氯化铝的添加量为污泥干重的5～15%，液态聚合氯化铝的添加量为污泥干重的25～30%，而本发明的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺中采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式进行调理改性，可以达到对污泥进行调理改性效果的同时，还具有减少土壤中的氯离子的成分，避免了处置后的泥土中氯离子对土壤的污染以及对植物的危害。
在专利申请号为CN201710171278.9的一种污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法中的权利要求9中，步骤S3所述铝铁盐为氯化铝、硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝钾、铝酸钠、硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的至少一种;而本发明的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺中，还可以采用聚硅铝、聚硅铁、聚硅铁铝、聚合铝铁硫酸铝等无机药剂，以及聚硅铝、聚硅铁、聚硅铁铝、聚合铝铁硫酸铝与聚合硫酸铝、硫酸铁、聚合硫酸铁中两项中每项至少一种的混合使用。
在专利申请号为CN201720880390.5的一种规模化污泥集中处理系统的说明书中提到，污泥的消化与调理：为了改善污泥去除水的性能，提高机械脱水设备的处理能力，污泥浓缩或脱水前常采用消化或化学调理等方法进行预处理。污泥的消化是在人工控制下，通过微生物的代谢作用使污泥中的有机物稳定化。而本发明的一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺中，采用的有机药剂与无机药剂相结合的方式，具有工艺所需材料选择多样性，提高对污泥进行调理改性效果的作用。
针对上述问题，本发明通过采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式，避免了常规药剂添加造成的设备腐蚀及热解气温度降低形成焦油造成的管道堵塞，提高了热解气的利用效率、降低了尾气处理成本，一定程度上降低了炭化技术的运营成本;通过高压钢制板框压滤机的二次压榨，以及隔膜压滤机的压榨时间、压榨压力的范围控制，精准的达到所需深度脱水效果，具有对电力、燃料资源的节约、提高工作效率、提高企业的经济效益，降低成本的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，通过采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式和高压钢制板框压滤机、隔膜压滤机的作业，解决了现有处置后的泥土中氯离子对土壤的污染以及对植物的危害，资源浪费、土壤污染、企业污泥处理成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种污泥调理改性深度脱水及干化炭化处理工艺，包括如下步骤：S1、污水处理厂二沉池的含水率99%左右的原泥经浓缩系统进行污泥浓缩;S2、所述浓缩后污泥进入调理系统中进行调理改性，或经污水处理厂带式压滤机初步脱水含水率约80%污泥可直接进入调理系统加水稀释到含水率95%左右后进行调理改性;S3、调理改性后污泥进入压滤系统进行深度脱水，泥饼含水率60%以下;S4、所述压滤系统脱水后的泥饼进入破碎机;S5、破碎后泥块进入干化系统，干化污泥含水率20%～30%;S6、将碎泥块进入炭化系统进行热解炭化：碎泥块从炭化炉进料端进入炭化炉内筒，炭化产物从炭化炉出料端冷却后排出，炭化产物达到含水率5%以下;
所述S2中调理改性系统中采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式进行调理改性;所述调理改性系统对含水率80%～99.8%的污泥均适用，所述调理改性系统的操作流程为：
S201、先浓缩后的污泥投加无机药剂，搅拌5～60min;
S202、再投加有机药剂，搅拌1～30min。
进一步地，所述步骤S1所述浓缩系统可采用转鼓浓缩机、重力浓缩、叠螺浓缩机进行污泥浓缩。
进一步地，所述无机药剂为聚硅铝、聚硅铁、聚硅铁铝、聚合铝铁硫酸铝、聚合硫酸铝、硫酸铁、聚合硫酸铁中的至少一种。
进一步地，所述有机药剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺共聚物、聚烯丙基胺盐酸盐、十二烷基苯磺酸钠、直链烷基苯磺酸钠、TX-10乳化剂、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐、聚乙烯醇、聚醚胺、聚丙烯酰胺中的至少一种。
进一步地，所述无机药剂投加比例为污泥干重的1%～80%，有机药剂投加比例为污泥干重的0～1%。
进一步地，所述步骤S3中的压滤系统可采用高压钢制板框压滤机;所述高压钢制板框压滤机的型号采用高压钢制板框压滤机MF-120;所述高压板框压滤机污泥处理量20～40立方米，所述高压钢制板框压滤机进行深度脱水的操作流程为：
S301、将所述高压钢制板框压滤机进行一次进料，所述一次进料时间为20～30min，所述一次进料压力为0.6～1MPa;
S302、当一次进料完成后，开始进行一次压榨，所述一次压榨时间5～20min，所述一次压榨的最大压榨压力为2.5～5MPa;
S303、当一次压榨完成后，开始进行二次进料，所述二次进料时间为5～15min，所述二次进料压力为0.6～1MPa;
S304、当二次进料完成后，开始进行二次压榨，所述二次压榨时间10～25min，所述二次压榨的最大压榨压力为2.5～5MPa;即脱水后泥饼的含水率为60%以下。
进一步地，所述步骤S3中的压滤系统可采用隔膜压滤机;所述隔膜压滤机的型号采用隔膜压滤机XMZGS300/1500-UF;所述隔膜压滤机过滤面积100～450平方米，污泥处理量20～400立方米;所述隔膜压滤机进行深度脱水的方式包括低压进泥和高压进泥;所述隔膜压滤机的压榨时间为40～70min，压榨压力1.1～2.0MPa;即脱水后泥饼的含水率为60%以下。
进一步地，所述低压进泥时，对隔膜压滤机的操作设置为：低压进泥时间设置为60～120min，低压进泥压力设置为0.5～0.7MPa;当高压进泥时，对隔膜压滤机的操作设置为：高压进泥时间设置为40～60min，高压进泥压力设置为0.9～1.2MPa。
进一步地，所述步骤S5中干化系统包括干化生物质燃烧器、干化辅燃室和内热式干化炉;所述干化生物质燃烧器点燃生物质燃料，产生的热气经由干化辅燃室进入内热式干化炉与污泥直接接触供热;可提高热量有效利用率。
进一步地，所述步骤S6中的炭化系统包括炭化生物质燃烧器、二燃室和外热式炭化炉;所述外热式炭化炉包括筒体;所述筒体的两端面分别设置有料封;所述筒体包括内筒和外筒，所述内筒和外筒之间设有保温夹套层;所述内筒内表面设置有导流机构，污泥在内筒导流机构作用下由进料端往出料端移动。
进一步地，所述炭化系统中炭化生物质燃烧器点燃生物质燃料，产生的热气经由二燃室后从靠近污泥出料端的热气进气口进入夹套层，对炭化炉筒体内污泥间接加热，从靠近污泥进料端的热气出气口经由高温风机抽入干化炉内;炭化炉内筒中污泥炭化产生的热解气通过保温伴热管道进入二次燃烧室点火端直接燃烧;可有效利用炭化炉余热对干化炉进行供热，尾气经处理后排放，具有节约资源、减少能源消耗、减少气体污染的优点。
进一步地，所述干化系统一般采用炭化炉余热进行供热，特殊情况下，如：当炭化余热不能满足干化炉供热温度时，利用干化辅燃室进行供热;干化系统所需温度150～220℃，干化时间30～40min，干化后污泥含水率20%～30%;所述炭化系统采用中温炭化，所需温度450～650℃，炭化时间30～40min，炭化产物含水率5%以下。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过采用不含氯离子的无机药剂和有机药剂相结合的方式，避免了常规药剂添加造成的设备腐蚀及热解气温度降低形成焦油造成的管道堵塞，提高了热解气的利用效率、降低了尾气处理成本，一定程度上降低了炭化技术的运营成本。
2、本发明通过高压钢制板框压滤机的二次压榨，以及隔膜压滤机的压榨时间、压榨压力的范围控制，精准的达到所需深度脱水效果，具有对电力、燃料资源的节约、提高工作效率、提高企业的经济效益，降低成本的优点。
3、本发明具有实现减量化、稳定化更彻底的优点：炭化物最终含水率5%以下，减量率大，且炭化物发生了质的变化，炭化物遇水不再变成污泥，形成了稳定化;具有适用范围广的优点：可处理的污泥对象多样化，对不同性质污泥包括市政污泥、工业污泥、石油污泥、存量污泥及不同含水率的污泥均有较好的适用性，实用性较强;具有无害化的优点：通过高温处理后，污泥中的有害病原体被杀灭，重金属发生螯合固定形成稳定态;具有资源化的优点：所述炭化产物可作为低值燃料、活性炭、土壤改良剂、融雪剂、营养土原料等进行资源化利用;具有提高了热解气利用效率的优点，同时烟气量减少，尾气处理成本降低。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
