CN101012095A - 一种低耗高效污泥干化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低耗高效污泥干化方法，属于固体废物处置技术领域。所述方法是将一定比例的浓缩污泥引入厌氧消化池，消化所产生的沼气一部分用于产生过热蒸汽，另一部分用于焚烧供热或发电，消化污泥进入机械脱水机房；经机械脱水后的污泥含水率约在75％～80％左右，将脱水污泥引入过热蒸汽干化装置，污泥中的水分受热蒸发，脱水，杀灭其中的病原菌及其它微生物；所述过热蒸汽回用至厌氧消化池，其中的潜热可用于保持厌氧消化的温度，过热蒸汽经冷凝脱臭后可循环使用。本方法将污泥厌氧消化与过热蒸汽干化相结合，发挥二者的优点。过热蒸汽干化热效率高，安全可靠，过热蒸汽中潜热可用于保持厌氧消化的温度，整个系统充分利用污泥自身的能量，降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种低耗高效污泥干化方法，属于固体废物处置技术领域，特别是涉及对城市污水处理厂所产生的剩余污泥进行减量化、资源化的方法。
背景技术
随着经济发展和人民生活水平提高，我国的生活污水产生量逐年增加，同时随着城市污水处理系统的日益完善，污水收集率和处理率也迅速提高。活性污泥法仍然是城市污水处理厂普遍采用的污水处理方法，此法会产生大量的剩余污泥。据统计，目前我国城市污水厂每年排放干泥约130万吨，并以每年10％的速度增长。根据预测，未来十多年里我国城市污水年平均排放量将达到295~369亿m3，到2010年全国城市污泥年产量将达到2000多万t(按含水率80％~85％的机械脱水污泥计算)。
污泥是城市污水处理过程中产生的体积最大的副产品，含水率高、不易脱水。其中有机质含量高，性质不稳定，易腐化发臭，且含有病原菌、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质。因此，污泥的随意堆放不仅污染环境，还会威胁人类身体健康，带来严重的环境问题和社会问题。如何有效实现污泥的减量化、无害化和资源化是世界各国政府、社会和生产部门普遍关注的重要问题。
城市污水处理厂污泥中有机质含量一般在40~60％左右。将污泥进行厌氧消化，可使其中的有机质部分分解。污泥厌氧消化的温度根据消化池内生物作用的温度分为中温消化和高温消化。中温消化温度一般在33~35℃，高温消化温度一般在55～60℃。污泥经厌氧消化，不仅可以实现污泥的减量化(消化污泥的体积一般可减少1/2~1/3)，还可以提高污泥机械脱水的性能，而消化产沼可用于供热或发电，实现能量的回收利用。
一般来说，机械脱水技术只能将脱水污泥的含水率降至75％左右，如此高的含水率不利于污泥的后续运输和处置，因此，要使污泥得到有效地处理和资源化利用，污泥干化环节是不可避免的。目前，污泥干化包括直接干化和间接干化。直接干化通常采用热空气或废烟气，不仅热效率低(30％左右)，而且产生大量尾气，尾气中臭气浓度高，必须进行脱臭处理。而间接干化易发生污泥胶结粘壁现象。过热蒸汽干化技术是指利用过热蒸汽直接与物料接触而去除水分的一种干燥方式。与热空气干化相比，由于干化装置出口蒸汽可通过冷凝的方式回收潜热，因此热效率高(＞90％)，由于蒸汽的热容量要大于空气，使干燥介质的消耗量减少，降低单位热耗，因此是一种低耗高效的干化技术。而且由于干燥介质为蒸汽，尾气脱臭处理容易，并且无爆炸等危险。
发明内容
本技术是一种低耗高效的污泥干化技术，将污泥厌氧消化与过热蒸汽干化技术联合，通过工艺参数的控制，实现系统能量平衡，达到干化污泥、降低成本、回收利用能源的目的，并为污泥的后续资源化利用提供有利条件。
本发明提出的一种低耗高效污泥干化方法，其特征在于：所述方法是将一定比例的浓缩污泥引入厌氧消化池，消化所产生的沼气一部分用于产生过热蒸汽，另一部分用于焚烧供热或发电，消化污泥进入机械脱水机房；经机械脱水后的污泥含水率约在75％~80％左右，将脱水污泥引入过热蒸汽干化装置，污泥中的水分受热蒸发，脱水，杀灭其中的病原菌及其它微生物；所述过热蒸汽回用至厌氧消化池，其中的潜热可用于保持厌氧消化的温度；所述过热蒸汽经冷凝脱臭后可循环使用。
在上述的干化方法中，所述进入厌氧消化池的浓缩污泥比例为80％~100％。
在上述的干化方法中，所述厌氧消化操作温度为33~35℃，停留时间为10~25d。
在上述的干化方法中，所述过热蒸汽温度为150℃~400℃。
在上述的干化方法中，所述干化时间为20~60min。
本发明具有以下特点：
(1)将污泥厌氧消化与过热蒸汽干化相结合，发挥二者的优点，厌氧消化不仅可以实现污泥的减量化，更可以产生沼气用于污泥干化，而过热蒸汽干化热效率高，安全可靠，并且过热蒸汽中潜热可用于保持厌氧消化的温度，整个系统充分利用污泥自身的能量，降低能耗；
(2)采用过热蒸汽作为干化介质，干化装置不会排出大量含有粉尘及挥发分的尾气，使尾气脱臭处理容易进行；
(3)干化污泥的含水率和出口温度可根据后续处理的需要，通过调节过热蒸汽温度及干化时间进行控制；
(4)可避免爆炸等安全隐患；
(5)经过进一步的处理，可以获得不同于普通污泥的良好的末端产品；
(6)技术能耗低、效率高。
附图说明
图1为本发明污泥低耗高效干化技术工艺流程。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
见附图1所示。本技术为实现污泥的低耗高效干化进行以下步骤：
将一定比例的浓缩污泥引入厌氧消化池(比例根据工艺运行情况和能量衡算结果确定)，消化所产生的沼气一部分用于产生过热蒸汽，另一部分用于焚烧供热或发电，消化污泥进入机械脱水机房；经机械脱水后的污泥含水率约在75％~80％左右，将脱水污泥引入过热蒸汽干化装置，污泥中的水分受热蒸发，达到脱水的目的，同时杀灭其中的病原菌及其它微生物，产生稳定化卫生化的污泥；干化装置出口的污泥颗粒温度和含水率可根据需要通过控制过热蒸汽温度及干化时间进行调节，出口污泥颗粒温度可达80℃，含水率可降低至10％以下；过热蒸汽回用至厌氧消化池，其中的潜热可用于保持厌氧消化的温度；蒸汽经冷凝脱臭后可循环使用。
本技术中需要确定以下几个关键参数：进入厌氧消化池的浓缩污泥比例、厌氧消化操作温度、停留时间、过热蒸汽温度以及干化时间。进行厌氧消化的污泥比例、厌氧消化池操作温度和停留时间将影响到维持该操作温度所需的能量以及甲烷产量；过热蒸汽温度和干化时间则影响污泥干化效果。本技术中，根据污泥产品的要求以及后续处理处置方法的不同，各参数选取范围如下：进入厌氧消化池的浓缩污泥比例为80％~100％；厌氧消化操作温度为33~35℃；停留时间为10~25d；过热蒸汽温度为150℃~400℃；干化时间为20~60min。随着不同污水厂浓缩污泥特性的不同，系统中各参数可根据实际运行情况和能量衡算结果进行调节，因此在不违背本发明的实质和所附权利要求范围的前提下，在具体实施过程中，可以对本发明中关键参数的选择做出一些适当的改变。
本发明可用于处理城市污水处理厂产生的污泥，适用于大中型污水处理厂。
实施例1
一个规模为100000t/d的污水处理厂，采用本技术，进入厌氧消化池的浓缩污泥比例为100％，日产沼气5000m3，全部用于产生过热蒸汽(其中燃烧尾气用于产生蒸汽，燃烧用于使蒸汽过热)，热效率可达80％；消化污泥经脱水后含水率在75％左右，进入过热蒸汽干化系统，过热蒸汽干化热效率90％，出口污泥含水率60％，能量衡算如下，整个系统可实现能量的自平衡，不需额外供热，仅需要动力消耗，能耗低，效率高。干化出口污泥可用于堆肥或制合成燃料，充分利用其中的有机物。
| 厌氧消化阶段 | 进入厌氧消化池的浓缩污泥比例 | 100％ |
| 进口流量 | 1000m3/d | |
| 进口污泥COD | 20000mg/L | |
| 停留时间 | 15d | |
| 操作温度 | 35℃ | |
| 产沼气效率 | 5m3/m3 | |
| 沼气中甲烷含量 | 60％ | |
| 日产沼气热值 | 107400MJ | |
| 过热蒸汽干化阶段 | 进口污泥含水率 | 75％ |
| 出口污泥含水率 | 60％ | |
| 污泥处理量 | 70t/d | |
| 干化时间 | 20min | |
| 干化所需能量 | 77175MJ | |
| 进口过热蒸汽温度 | 250℃ | |
| 出口过热蒸汽温度 | 150℃ | |
| 过热蒸汽干化效率 | 90％ |
实施例2
一个规模为30000t/d的污水处理厂，浓缩污泥全部进入中温厌氧消化池，日产沼气1050m3，全部用于产生过热蒸汽，热效率可达80％；消化污泥经脱水后含水率在75％左右，进入过热蒸汽干化系统，过热蒸汽干化热效率90％，出口污泥含水率10％，能量衡算如下。整个系统除沼气燃烧供热外，还需燃煤约8t(煤的燃烧效率按30％计算)。煤的单价以200元计，则每吨湿泥的处理成本为50元左右。干化出口污泥成颗粒状，可直接用于焚烧发电，干污泥热值按10MJ/kg计算，日可发电量4000度。若干化出口污泥用于代替燃煤，还可进一步降低成本。
| 厌氧消化阶段 | 进入厌氧消化池的浓缩污泥比例 | 100％ |
| 进口流量 | 300m3/d | |
| 进口污泥COD | 20000mg/L | |
| 停留时间 | 20d | |
| 操作温度 | 35℃ | |
| 产沼气效率 | 3.5m3/m3 | |
| 沼气中甲烷含量 | 60％ | |
| 日产沼气热值 | 22500MJ | |
| 过热蒸汽干化阶段 | 进口污泥含水率 | 75％ |
| 出口污泥含水率 | 10％ | |
| 污泥处理量 | 36t/d | |
| 干化时间 | 40min | |
| 干化所需能量 | 76440MJ | |
| 进口过热蒸汽温度 | 300℃ | |
| 出口过热蒸汽温度 | 120℃ | |
| 过热蒸汽干化效率 | 90％ |
Claims (5)
1、一种低耗高效污泥干化方法，其特征在于：所述方法是将一定比例的浓缩污泥引入厌氧消化池，消化所产生的沼气一部分用于产生过热蒸汽，另一部分用于焚烧供热或发电，消化污泥进入机械脱水机房；经机械脱水后的污泥含水率约在75％～80％左右，将脱水污泥引入过热蒸汽干化装置，污泥中的水分受热蒸发，脱水，杀灭其中的病原菌及其它微生物；所述过热蒸汽回用至厌氧消化池，其中的潜热可用于保持厌氧消化的温度；所述过热蒸汽经冷凝脱臭后可循环使用。
2、根据权利要求1所述的干化方法，其特征在于：所述进入厌氧消化池的浓缩污泥比例为80％～100％。
3、根据权利要求1所述的干化方法，其特征在于：所述厌氧消化操作温度为33～35℃，停留时间为10～25d。
4、根据权利要求1所述的干化方法，其特征在于：所述过热蒸汽温度为150℃～400℃。
5、根据权利要求1所述的干化方法，其特征在于：所述干化时间为20～60min。
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