申请日2019.08.30
公开(公告)日2019.11.22
IPC分类号C02F11/00; C02F11/13; C02F11/10
摘要
本发明实施例公开了一种工业污泥资源化处理方法，涉及资源与环境技术领域，所述处理方法包括如下步骤：污泥水热处理和富含腐殖酸的碳元素增补剂的制备、挤压定型干燥、热解工艺、热解气回收利用。本发明实施例一种工业污泥资源化处理方法利用农林废弃物的腐殖酸发酵物作为添加剂，按照比例与水热脱水去毒后的污泥进行混合定型、干燥后，进入厌氧热解炉中厌氧热解后，制得能够作为水处理用剂的吸附剂产品，并且挥发份部分收集后分离为凝结液和不凝气，并且由各自专用的燃烧器进行燃烧后，供给热解炉能量，工艺整体形成闭环，主体能量无需外界能量补充，并且不带来二次环保问题。
权利要求书
1.一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：
步骤一：将污泥通过传送装置定量加入到水热反应釜进行水热处理;将农林废弃物通过菌种发酵工艺进行发酵处理制备富含腐殖酸的碳元素增补剂;
步骤二：将经步骤一水热处理后的污泥与富含腐殖酸的碳元素增补剂按照1：(0.1-1)的重量比进行混合，混合均匀后采用挤压定型机挤压成直径为5-50mm的颗粒物，挤压成型完成后，对颗粒物进行干燥处理使其含水量控制在5-25%;
步骤三：将步骤二得到的含水量为5-25%、直径为5-50mm的颗粒物置于厌氧型热解炉中热解处理得固态的工业污泥吸附剂和气态的热解气;
步骤四：将步骤三产生的热解气进行回收再利用。
2.如权利要求1所述的一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，步骤一中，所述水热处理的条件为：温度为140℃-220℃，压力为1.2-3MPa，时间为2-4h。
3.如权利要求1所述的一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，步骤一中，制备富含腐殖酸的碳元素增补剂的具体过程如下：
a.将秸秆、木屑、树枝、杂草、树叶或其他含有木质素和纤维素为主的农林废弃物进行粉碎至粒径为5-80mm;
b.将粉碎后的农林废弃物加入固体发酵罐中，进行蒸汽灭菌;所述蒸汽灭菌的操作温度为110-140℃，时间为20-50min;
c.将经蒸汽灭菌处理后的农林废弃物与混合菌种混合后在(35±2)℃下发酵7-30天得富含腐殖酸的碳元素增补剂，其中混合菌种的添加量为经蒸汽灭菌处理后的农林废弃物量的5%-20%。
4.如权利要求3所述的一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，步骤c中，所述混合菌种选自Bacillus subtilis、Bacillus subtilis subsp.Subtilis、Bacillusamyloliquefaciens、Trichoderma longibrachiatum、Trichoderma koningii、Chaetomiumglobosum Kunze、Trichoderma reesei、Aspergillus carbonarius、Penicilliumcorylophilum、Anoxybacillus rupiensis、Alcaligenes faecalis、Micrococcus terreus中的三种以上菌种。
5.如权利要求1所述的一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，步骤三中，所述热解处理条件为：温度为600-1000℃，时间为10-60min，压力为0.01-0.5MPa。
6.如权利要求1所述的一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，步骤四的具体步骤为：将步骤三产生的热解气先经换热器降温后进入油气分离装置内进行分离;经油气分离装置分离后的上端物料可燃气送入高炉煤气燃烧器中燃烧;经油气分离装置分离后的下端物料焦油送入焦油燃烧器中燃烧。
7.如权利要求6所述的一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，所述高炉煤气燃烧器和焦油燃烧器中燃烧产生的烟气分别依次经过余热回收系统、除尘装置和气体净化装置达标后进行排放。
8.如权利要求1所述的一种工业污泥资源化处理方法，其特征在于，步骤三中，所述厌氧型热解炉为密封式回转窑、多膛炉或者列管炭化炉。
说明书
一种工业污泥资源化处理方法
技术领域
本发明实施例涉及资源与环境技术领域，具体涉及一种工业污泥资源化处理方法。
背景技术
我国污水分为工业污水和生活污水两部分，根据环境统计年鉴数据显示，2007年-2016年我国工业污水排放量由246亿吨增长到305亿吨，按这个趋势发展，2020年我国工业污水排放量将可能达到350亿吨。污泥是由污水处理过程中产生的终端产物，一般为污水体积的3%～5%，质量的1%-2%。
工业废水污泥通常具有以下特点：成分复杂、有毒有害物质含量较高、来源分散、产量较大。目前国内工业企业采用的污泥处理手段主要有重力浓缩、机械脱水、自然干化、消化+自然干化、深度干化+填埋、深度干化+焚烧处理等。
其中，重力浓缩、机械脱水、自然干化、消化+自然干化等方式是将污泥进行稳定化处理，并没有标明其去向，也就是不算做真正的无害化。
深度干化+填埋处理方式，是现阶段我国使用最久的一种处理方式。其拥有以下缺陷：第一，稳定化并不代表去毒性，填埋只是将毒性物质集中管理，并没有根除;第二，集中填埋容易累计毒性;第三，自然降解的同时有毒物质会逃逸，并且是无组织排放。
深度干化+焚烧处理方式，是减量化最好的一种处理方式。但其拥有以下缺陷：第一，无法逃避的二噁英问题，与垃圾焚烧一样二噁英问题始终是困扰污泥焚烧发展的一个重要问题;第二，高昂的能耗，焚烧法处理污泥，其所含热值并不能满足焚烧的需求，所以一般需要另加煤、天然气等能源才能满足正常焚烧条件。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种工业污泥资源化处理方法，以解决现有技术中工业污泥处理方法存在的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，一种工业污泥资源化处理方法，所述处理方法包括如下步骤：
步骤一：将污泥通过传送装置定量加入到水热反应釜进行水热处理;将农林废弃物通过菌种发酵工艺进行发酵处理制备富含腐殖酸的碳元素增补剂;
将污泥进行水热处理的作用是：
①脱水：通过高温高压饱和蒸汽作用使污泥颗粒碰撞几率增大，使微生物细胞破碎、破坏胶体结构，束缚水含量显著降低并析出为自由水。
②去毒：在高温高压的环境条件下使一部分有毒物质(特指易挥发性有毒物质)反应从而脱除毒性。
③溶解可还原性糖：可溶性还原糖在碳化过程中的低温期会形成一定量的孔道，但在后续随着温度的升高，其产生的孔道会产生大量坍塌，这种坍塌所带来的效果是最终产品吸附值的降低，所以前期通过水热法将可溶性糖溶解出总固体是保证产品质量的必要步骤。
将农林废弃物通过菌种发酵工艺进行发酵处理制备富含腐殖酸的碳元素增补剂，其中，采用发酵工艺有以下作用：第一能够增加碳元素含量，提高产品得取率;第二，腐殖酸能够作为碳化过程中微孔腐蚀剂使用，通过H+与C骨链结构的反应，使碳化结构产生微孔。
步骤二：将经步骤一水热处理后的污泥与富含腐殖酸的碳元素增补剂按照1：(0.1-1)的重量比进行混合，混合均匀后采用挤压定型机挤压成直径为5-50mm的颗粒物，挤压成型完成后，对颗粒物进行干燥处理使其含水量控制在5-25%;
步骤三：将步骤二得到的含水量为5-25%、直径为5-50mm的颗粒物置于厌氧型热解炉中热解处理得固态的工业污泥吸附剂和气态的热解气;
步骤四：将步骤三产生的热解气进行回收再利用。
进一步地，所述水热处理的条件为：温度为140℃-220℃，压力为1.2-3MPa，时间为2-4h。
进一步地，步骤一中，制备富含腐殖酸的碳元素增补剂的具体过程如下：
a.将秸秆、木屑、树枝、杂草、树叶或其他含有木质素和纤维素为主的农林废弃物进行粉碎至粒径为5-80mm;过大颗粒会造成发酵不彻底，不能产生足够的腐殖酸从而影响产品质量;过小颗粒会使发酵过程产生透气困难、以及过度发酵等问题，从而使产品碳含量降低以及产品吸附剂的孔径变大，从而影响产品质量;
b.将粉碎后的农林废弃物加入固体发酵罐中，进行蒸汽灭菌;所述蒸汽灭菌的操作温度为110-140℃，时间为20-50min;蒸汽灭菌有三方面用途：其一是用来对农林废弃物中的原有菌种进行灭杀，以免影响后续发酵;其二是利用蒸汽对农林废弃物中的木质素、纤维素、半纤维素等进行水解，方便后续发酵时菌种的增值;其三是溶解农林废弃物中的还原糖，使其在后续接入发酵用菌种时能够第一时间被消耗;
c.将经蒸汽灭菌处理后的农林废弃物与混合菌种混合后在(35±2)℃下发酵7-30天得富含腐殖酸的碳元素增补剂，其中混合菌种的添加量为经蒸汽灭菌处理后的农林废弃物量的5%-20%。
进一步地，步骤c中，所述混合菌种选自Bacillus subtilis、Bacillus subtilissubsp.Subtilis、Bacillus amyloliquefaciens、Trichoderma longibrachiatum、Trichoderma koningii、Chaetomium globosum Kunze、Trichoderma reesei、Aspergilluscarbonarius、Penicillium corylophilum、Anoxybacillus rupiensis、Alcaligenesfaecalis、Micrococcus terreus中的三种以上菌种。
进一步地，步骤三中，所述热解处理条件为：温度为600-1000℃，时间为10-60min，压力为0.01-0.5MPa。
进一步地，步骤四的具体步骤为：将步骤三产生的热解气先经换热器降温后进入油气分离装置内进行分离;经油气分离装置分离后的上端物料可燃气送入高炉煤气燃烧器中燃烧;经油气分离装置分离后的下端物料焦油送入焦油燃烧器中燃烧。每设计用于燃烧1m3可燃气的高炉煤气燃烧器对应设计燃烧10-100mg焦油的焦油燃烧器。
通过上述技术方案，热解气中的氢气、一氧化碳、甲烷及其他烃类等可燃气进入高炉煤气燃烧器中进行燃烧达到回收利用的目的，热解气中的焦油送入焦油燃烧器中燃烧达到回收利用的目的。燃烧器与厌氧型热解炉之间可采用燃烧器火苗与厌氧型热解炉内胆外壁直接接触性换热，也可采用烟气换热法进行能量交换。
进一步地，所述高炉煤气燃烧器和焦油燃烧器中燃烧产生的烟气分别依次经过余热回收系统、除尘装置和气体净化装置达标后进行排放。
通过上述技术方案，余热回收系统可以为加热炉或者换热器等需要加热的装置中，使烟气的余热得到充分利用;通过除尘装置把粉尘从烟气中分离出来，除尘装置可选择生物纳膜抑尘装置、云雾抑尘装置、布袋除尘装置、旋风除尘装置、湿式除尘装置、静电除尘装置、脱硫除尘装置;通过气体净化装置可以对被污染的烟气进行除杂，净化等的处理工作;烟气分别依次经过余热回收系统、除尘装置和气体净化装置经过回收再利用，再经过净化达到安全排放的标准，也实现了资源的充分再利用。
进一步地，步骤三中，所述厌氧型热解炉为密封式回转窑、多膛炉或者列管炭化炉。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例一种工业污泥资源化处理方法利用农林废弃物的腐殖酸发酵物作为添加剂，按照比例与水热脱水去毒后的污泥进行混合定型、干燥后，进入厌氧热解炉中厌氧热解后，制得能够作为水处理用剂的吸附剂产品，并且挥发份部分收集后分离为凝结液和不凝气，并且由各自专用的燃烧器进行燃烧后，供给热解炉能量，工艺整体形成闭环，主体能量无需外界能量补充，并且不带来二次环保问题。（发明人郭凯）
