CN101671588A - 污泥资源化的处理方法 - Google Patents

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张曙光
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Abstract

本发明公开了一种污泥资源化的处理方法，是由下述步骤组成：(1)将粉碎后的干燥的工农业生产中产生的植物性废弃物与含水质量为80％～85％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于55％～60％；(2)加热干燥至混合物含水质量为20％～25％；(3)经造粒机生产出燃料颗粒；(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。利用低含水率的工农业生产中产生的植物性废弃物与污泥饼混合，混合物在干燥设备中脱水速度比单纯污泥饼脱水速度快，干燥温度低，消耗热量少。用经本发明的方法所获得的燃料颗粒作为能源替代化石能源用于污水处理，同时所获得的热蒸汽还可以作为资源出售。

Description

污泥资源化的处理方法
技术领域
本发明涉及一种污泥的处理方法，特别是涉及一种污泥资源化的处理方法。
背景技术
污泥是一种固液混合的物质，在无外力干预下其固液比相对固定。城镇市政环保设施运行中产生的污泥称为市政污泥。根据其产生源头及性质成分可分为水厂污泥、污水污泥、疏浚污泥、通沟污泥和泵站系统栅渣。
污水处理最重要的步骤就是分离污泥中的水分，减少污泥的体积，减轻后续处理污泥体积负荷。污泥中所含水分可以分为自由水和结合水两大类。自由水不与污泥结合，也不受污泥颗粒影响，可以通过沉淀、压滤等浓缩过程去除。结合水可以分为间隙水、毛细水、水合水。间隙水存在于絮凝团块或有机体的空隙之间，当絮凝体破坏时，可变成自由水；毛细水是结合力大，结合紧的多层水分子，重力浓缩时不能去除这部分水，必须用人工干化、机械脱水或热处理的方法去除；水合水存在于细胞内，只有热处理才能去除这部分水。
污泥对于水，其结合强度取决于单位水化合力和颗粒的大小。颗粒直径越小，污泥结构中细小絮凝体越多或者污泥含有越多的胶体颗粒，污泥越难以脱水。污泥脱水性能一般用污泥比阻来衡量。
污泥浓缩去除的是自由水和部分间隙水。污泥浓缩方法主要有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓机械浓缩等五种方法。
污水处理厂的剩余污泥经过上述处理后，其固体含量达到10～20％左右，成为脱水泥饼。脱水泥饼的处理方法有填埋法、土地利用、建材利用以及热利用等。
污泥的土地利用：按照污泥的含水率大小分，污泥的土地利用分为浓缩污泥肥料、脱水污泥肥料、堆肥污泥肥料以及干化污泥肥料。
污泥填埋法就是将泥饼埋入经过处理的深坑中，经过污泥的稳定化处理和硬化处理后，覆盖上表土。填埋法是最简单、最见效的处理方法。
焚烧法处理含水污泥就是将污泥先脱水，经过烘干的污泥再投入焚化炉中燃烧的技术方案。其中烘干水分的步骤需大量的能源，国外一般采用天然气或煤燃烧产生的热气对含水污泥进行干化。但最终燃烧污泥产生的热值不足以补偿对污泥干化的消耗。采用不可再生的化石燃料做能源，违背了循环与环保原则。
目前，我国民用下水管道与工业下水管道并没有绝对分开，工业废水和居民废水混合在一起处理，污泥中不可避免会有重金属污染物存留，如果采用堆肥处理，长时间的重金属积累会导致土壤的重金属污染，危及人类健康。所以在我国并不适宜使用污泥的堆肥处理方案。
根据我国国情和现有的经济条件，脱水污泥的填埋处理仍将是一种普遍的处置方法。因为它的优点是投资少、处理量大、效果明显，并且对污泥的卫生学指标和重金属指标要求比较低。但是，填埋方法所能使用的土地资源越来越少，填埋容量有限，有害成份的渗漏会污染地下水，重金属污染土地会造成土地永久废弃。世界各国对污泥填埋处置技术标准的要求越来越高，如所有欧盟国家在2005年后，有机质含量大于5％的污泥都将禁止填埋，而焚烧后才能填埋的要求与污泥填埋的低成本初衷相悖；另据美国环保局估计，今后几十年内，美国6500个填埋场将有5000个被关闭。而我国的土地资源比欧美国家更加缺乏。
近年来，随着城市化进程的加快，城市污水处理量大幅增长。据最新资料统计，截至2007年我国已经投入运行的城镇污水处理设施达到1178个，总设计处理能力7243万吨/日，平均每天处理污水5320万吨。据此估算，2007年全国产生污泥约1460万吨(80％含水率泥饼)。污泥产生量的与日俱增与污泥处理能力的严重不足、处理手段的严重落后形成尖锐的矛盾，大量的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放，致使许多城市出现了“污泥围城”的现象，污泥处理问题已经成为我国无法回避的城市环境问题。近几年三峡库区的“污泥填埋危机”就是这一问题的突出反映。
实际上，污泥是一种性质复杂、污染物含量高、潜在环境风险巨大的污染物，对它的处理必须实现污染物的减量化、稳定化和无害化。在此基础上再进一步考虑资源化的可能性，降低污泥处理的成本。污泥中含有大量微生物的菌体和有机胶体物质，导致污泥黏度大，机械脱水困难。国内污水处理厂采用机械脱水的方法通常只能将含水率降低到80％左右。从污水处理厂排出的污泥，每100吨中含有80吨水，大量的水为污泥的后续处理带来重重困难。
在污泥干化过程中有一个特殊的胶黏相阶段(这时污泥含水率在60％左右)。在这一极窄的过渡段内，污泥极易结块，表面坚硬难以粉碎，而里面却仍然是稀泥。这就为污泥的进一步干化带来极大困难。目前解决方法是干泥颗粒返回混合器内与湿泥混合，湿泥包裹在干泥核外薄薄一层，而混合物的总含水率降到30～40％，使污泥直接越过胶黏相，节约了能耗。但干化过程中的返混工艺在完成其使命的同时，也占用了干燥器的有效容积，热量通向干燥器的总数不变的情况下，减少了实际干燥物料的量。
因此亟需一种低成本的污泥资源化的处理方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种低成本的污泥资源化的处理方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的工农业生产中产生的植物性废弃物与含水质量为80％～85％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于55％～60％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为20％～25％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
所述植物性废弃物为秸秆、刨花、锯末、枯枝叶、药渣、酒糟或使用后的食用菌培养基。
本发明利用了干燥的工农业生产中产生的植物性废弃物与污泥饼混合，前者含水量低，后者含水量高，水分会转移到秸秆中。又因废弃物蓬松的外形及结构极利于水分的蒸发二者混合后使混合物含水率低于55％～60％，跨越了特殊的胶黏相阶段，混合物在干燥设备中脱水速度比单纯污泥饼脱水速度快，干燥温度低，消耗热量少。
因为使用工农业生产中产生的植物性废弃物与含水率达到80％左右的污泥饼混合是在搅拌机里完成的，废弃物中的粉尘被湿泥包裹粘连在一起，不会飞起来；另外，加热干燥至混合物含水质量为20％～25％，出干燥器后降温，含水率可降到20％左右。此时的含水量正好适合造粒的需求，经过挤压、摩擦又产生热量，又带走了5％～8％的水分。所以此时燃料颗粒含水率在12～15％左右。
上述燃料颗粒我们用于返回加热干燥步骤供热，每生产一吨颗粒燃料，消耗的燃料颗粒重量大约300～400公斤之间。经本发明的方法所获得的燃料颗粒作为能源替代化石能源用于污水处理，同时所获得的热蒸汽还可以作为资源出售。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的秸秆与含水质量为82％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量为58％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为23％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
实施例2
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的刨花与含水质量为85％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量59％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为25％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
实施例3
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的锯末与含水质量为80％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于54％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为20％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
实施例4
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的枯枝叶与含水质量为81％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于60％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为21％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
实施例5
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的药渣与含水质量为80％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于56％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为22％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
实施例6
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的酒糟与含水质量为83％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于57％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为21％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
实施例7
一种污泥资源化的处理方法，由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的使用后的食用菌培养基与含水质量为84％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于58％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为23％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
实际应用
经过实验验证，污水厂机械脱水后的污泥饼含水质量为83％，我们将经过干燥含水质量为10％的秸秆粉碎，粒径小于100mm，将粉碎秸秆与污泥饼按照重量比1∶1的比例混合，搅拌均匀，放进空心桨叶干燥机中脱水、经过加热处理后的混合物再次加入与前次相同重量的粉碎秸秆搅拌均匀后，继续进入空心桨叶干燥机中脱水；
空心桨叶干燥机中流动的是导热油，约200摄氏度左右；
经过脱水的混合物最后含水质量在23％，在此过程中实际脱水量为537.5公斤/每吨污泥；
第一次添加含水质量为10％的秸秆，与含水质量为83％污泥混合后，实际混合物的含水质量降低到46％左右；再经过空心桨叶干燥机处理，再添加同样重量、同样含水率的秸秆，实际含水率降低到32％左右，此时再继续加热干燥，直到含水率降低到23％，在这样的含水质量下，经过造粒机压制成颗粒燃料。
颗粒燃料经过晾晒，含水率可进一步降低到10％左右。这种颗粒燃料可以直接用于加热导热油、烧锅炉。颗粒燃料的低位热含量为3500kcal/kg左右，将每吨污泥脱水540公斤，大约需要上述颗粒燃料300公斤左右。
加热产生的热蒸汽可以回收利用。

Claims (2)

1.一种污泥资源化的处理方法，其特征是由下述步骤组成：
(1)将粉碎后的干燥的工农业生产中产生的植物性废弃物与含水质量为80％～85％的污泥饼混合均匀；使混合物含水质量低于55％～60％；
(2)加热干燥至混合物含水质量为20％～25％；
(3)经造粒机生产出燃料颗粒；
(4)所述燃料颗粒用于所述干燥步骤的供热。
2.根据权利要求1所述的一种污泥资源化的处理方法，其特征是所述植物性废弃物为秸秆、刨花、锯末、枯枝叶、药渣、酒糟或使用后的食用菌培养基。
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