申请日2019.02.18
公开(公告)日2019.04.16
IPC分类号C02F11/10; C02F11/12; C02F11/02; C02F11/13; C02F11/00; C02F11/18; F23G7/00
摘要
本发明公开了一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，属于污泥处理与资源化技术领域。本发明首先收集污水厂含水率75%‑80%的机械脱水污泥;其次脱水污泥进行预处理，包括污泥热水解和泥沙分离;然后对预处理污泥超高温生物干化;最后将生物干化污泥转移至回旋流化床焚烧炉内焚烧，燃烧产生的高温烟气进入蒸汽余热锅炉，炉渣进行固化填埋处理。本发明一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺的有益效果：污泥在经过干化后，含水率低，易于燃烧，降低了水分蒸发能量消耗，处理成本低;污泥燃烧产生的高温烟气进入蒸汽余热锅炉，炉渣进行固化填埋处理，资源循环使用，实现了污泥减量化、无害化、资源化，节能环保。
权利要求书
1.一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、收集污水厂含水率75%-80%的机械脱水污泥;
步骤二、脱水污泥进行预处理，包括污泥热水解和泥沙分离：将含水率75%-80%的脱水污泥通过螺杆泵打入热水解、浆化罐中进行热水解和浆化，热水解所需的高温蒸汽由蒸汽余热锅炉提供，期间热水解、浆化罐保温保压30 min，温度为120℃，压力为0.5 Mpa;热水解、浆化罐中的搅拌器对脱水污泥进行搅拌浆化，使罐中污泥保持流动，均匀状态，污泥经过热水解、浆化后转移至闪蒸罐中进行瞬间泄压，使污泥的温度降至80℃，压力降至0.1Mpa，热水解完成后，污泥 移至缓冲池中存储，之后，污泥进入热交换器进行冷热交换，进一步降温至50℃，最后，通过泥沙分离器进行泥沙分离;
步骤三、污泥超高温生物干化：初始，预处理后的污泥与超高温复合菌按1：4的比例进行混合发酵，超高温发酵过程中无需另外投加秸秆，木屑等生物质，混料进入生物干化罐进行超高温干化，污泥超高温干化周期为17-26天，生物干化期间，当温度出现拐点开始下降时进行翻堆，期间翻堆次数为2-3次，污泥超高温干化后产物含水率在50%-55%，干化的产物一部分作为后续生物干化的原料菌，另一部分进入回旋流化床焚烧炉进行焚烧;
步骤四、生物干化污泥焚烧：将含水率在50%-55%的干化污泥转移至回旋流化床焚烧炉内进行焚烧，焚烧温度为850℃-1000℃，空气由焚烧炉底部通风装置进入炉内，垂直上升的气流吹动炉内的颗粒物，并使之处于流态化状态，燃烧产生的高温烟气进入蒸汽余热锅炉，炉渣进行固化填埋处理。
2.根据权利要求1所述一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，其特征在于，所述步骤二中的热水解过程为：加热使得污泥胞外聚合物中的氢键断裂，胞外聚合物包裹的污泥三维网状结构打开，污泥解体，微生物细胞破壁，胞内蛋白质，多糖和脂类有机物释放并降解成小分子有机物。
3.根据权利要求1所述一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，其特征在于，所述步骤二中，污泥进入泥沙分离器中通过离心沉降进行泥沙分离。
4.根据权利要求1所述一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，其特征在于，所述步骤三中的复合菌主要优势菌种为Firmicutes、Actinobacteria、Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi，其质量比为11：6：2：1：1。
5.根据权利要求1所述一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，其特征在于，所述步骤三中的干化产物在后续的混合发酵过程中可作为返混料与预处理污泥进行混合，其混合比例为1：3，无需再添加超高温复合菌。
6.根据权利要求1所述一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，其特征在于，所述步骤四中，流化床焚烧炉中以砂为介质通过均匀传热与蓄热实现完全燃烧。
说明书
一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理工艺，尤其涉及一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺。
背景技术
污水厂污泥是水处理过程中形成的以有机物为主要成分的泥状物质，是多种微生物形成的菌 胶团及其吸附的有机和无机颗粒组成的集合体，含有大量的水分及难降解的有机物、重金 属和盐类、病原菌、寄生虫卵等。随着我国社会经济和企业工厂化的发展，污水处理厂不断增加， 污泥的产量也大幅度增长。研究安全、高效、经济的污泥处理工艺，实现污泥的减量化、稳定化、无害化成为广为关注的热点问题。传统的污泥处置方式主要有三种 ：填埋、土地利用、焚烧。由于污泥的直接填埋会产生二次污染且适宜污泥填埋的场所越来越有限，污泥填埋的应用已经受到了限制;土地利用 主要包括污泥农用、污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等，但污泥中的有毒有害物 会导致土壤或水体污染;污泥焚烧是近年来应用较广泛的处置方式，其优点在于能最大限度地实现污泥的减量化，污泥焚烧即将脱水污泥掺入煤或油等辅助燃料后燃烧，焚烧需要消耗大量煤等燃料，造成资源浪费，节能性差，另外，污泥的堆肥化技术发展较快，但污泥堆肥工艺及装置的局限性开始显现：占地面积大;堆肥周期长;臭气污染严重; 技术风险大。
发明内容
发明目的：针对现有的污泥处理技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种能有效实现了污泥的环保化、无害化、减量化和资源化处理的方法，该方法处理污泥过程，运行成本低，资源循环利用，节能环保。为了实现上述技术目的，本发明提供一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺。
工艺方案：一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、收集污水厂含水率75%-80%的机械脱水污泥;
步骤二、脱水污泥进行预处理，包括污泥热水解和泥沙分离：将含水率75%-80%的脱水污泥通过螺杆泵打入热水解、浆化罐中进行热水解和浆化，热水解所需的高温蒸汽由蒸汽余热锅炉提供，期间热水解、浆化罐保温保压30 min，温度为120℃，压力为0.5 Mpa;热水解、浆化罐中的搅拌器对脱水污泥进行搅拌浆化，使罐中污泥保持流动，均匀状态，污泥经过热水解、浆化后转移至闪蒸罐中进行瞬间泄压，使污泥的温度降至80℃，压力降至0.1Mpa，热水解完成后，污泥移至缓冲池中存储，之后，污泥进入热交换器进行冷热交换，进一步降温至50℃，最后，通过泥沙分离器进行泥沙分离;
步骤三、污泥超高温生物干化：初始，预处理后的污泥与超高温复合菌按1：4的比例进行混合发酵，超高温发酵过程中无需另外投加秸秆，木屑等生物质，混料进入生物干化罐进行超高温干化，污泥超高温干化周期为17-26天，生物干化期间，当温度出现拐点开始下降时进行翻堆，期间翻堆次数为2-3次，污泥超高温干化后产物含水率在50%-55%，干化的产物一部分作为后续生物干化的原料菌，另一部分进入回旋流化床焚烧炉进行焚烧;
步骤四、生物干化污泥焚烧：将含水率在50%-55%的污泥转移至回旋流化床焚烧炉内进行焚烧，焚烧温度为850℃-1000℃，空气由焚烧炉底部通风装置进入炉内，垂直上升的气流吹动炉内的颗粒物，并使之处于流态化状态，燃烧产生的高温烟气进入蒸汽余热锅炉，炉渣进行固化填埋处理。
优选的，所述步骤二中的热水解过程为：加热使得污泥胞外聚合物中的氢键断裂，胞外聚合物包裹的污泥三维网状结构打开，污泥解体，微生物细胞破壁，胞内蛋白质，多糖和脂类有机物释放并降解成小分子有机物。
优选的，所述步骤二中，污泥进入泥沙分离器中通过离心沉降进行泥沙分离。
优选的，所述步骤三中的复合菌为的主要优势菌种为Firmicutes、Actinobacteria、Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi，其质量比为11：6：2：1：1。
优选的，所述步骤三中的干化产物在后续的混合发酵过程中可作为返混料与预处理污泥进行混合，其混合比例为1：3，无需再添加超高温复合菌。
优选的，所述步骤四中，流化床焚烧炉中以砂为介质通过均匀传热与蓄热实现完全燃烧。
本发明一种超高温生物干化耦合流化床焚烧的污泥处理工艺的有益效果：
1、污泥热水解，高温中污泥受到不同程度的分解破坏，接着对污泥进行干化，干化后污泥含水率低，起燃温度和燃尽温度较低，易于燃烧，减少了水分蒸发能量消耗，处理成本低，污泥实现了减量化、无害化、稳定化;
2、污泥处理的过程不需要添加其他任何辅助燃料，运行成本低，且干化产物在后续的混合发酵过程中可作为返混料与预处理污泥进行混合，无需再添加超高温复合菌，资源得到合理利用。
3、污泥的焚烧采用流化床焚烧炉来实现，干化完成后的污泥其含水率为50%左右，风通过炉体底部的通风装置送入炉内，在保证床料良好流化的同时为污泥充分燃烧提供足够的空气;流化床焚烧炉中以砂为介质通过均匀传热与蓄热实现完全燃烧。燃烧产生的高温烟气进入蒸汽余热锅炉，炉渣进行固化填埋处理，资源循环使用，节能环保。
