CN102320854A - 城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污泥的处置及利用方法，具体涉及一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用方法。该方法的特点是，以城市污水处理厂的居民生活污泥为原料，经过干燥、搅拌、造粒、烧结、破碎、除尘、分筛的步骤，将污泥烧制为能为人们所利用的陶粒。采用了上述的对城市污泥进行处置和资源化利用的方法，克服了城市污泥本身的缺点，不用再添加其它的成份，即可对污泥进行处理，使其能烧制成高品质和高性能的陶粒，不仅解决了城市污泥的排放和堆积问题，而且还变废为宝，使城市污泥能被人们继续利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥处置的方法，具体涉及一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法。
背景技术
城市污水处理厂所产的居民生活污泥主要是随城市居民生活污水所排放的污泥，这部分污泥主要是以沉积物的形式存在于污水中，该污泥主要来自于城市居民的日常活动，如餐饮、宾馆、商场等行业运营过程中的洗涤、盥漱、冲刷活动等用水项目形成的。以沉积物形式出现的污泥其主要组成成分有：人、畜的排泄物、食物残渣、油脂、毛发、泥土、纤维、牙膏及化装品洗涤剂中添加剂和磨料等等，污泥中的固体物大部分是可燃物，占70％左右，剩余不可燃烧的部分主要由泥土/尘土和牙膏磨料等组成，其主要化学成分有二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）、碳酸钙（CaCO3）,还有微量钾、钠、镁等盐化合物。由于较粗的悬浮物在污水处理过程中已被打捞干净，出厂污泥中基本不含塑料制品成分，以后在燃烧的过程中产生二恶英的几率甚微。
随着城市规模的扩大，人口的增多，城市污泥呈现出逐年递增的状态，对于日益增长的城市污泥的处理，是人们共同关注的热点问题之一。污泥中含有大量的粗纤维、蛋白质、脂肪等有机物，还含有大量的病原菌、寄生虫/卵、铜、锌、镉、汞等重金属，盐类及多氯联苯、二恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物质，这些物质如果处理不当，将对会环境和人类及动物健康造成较大的危害。
目前对城市污泥处理厂所产的居民生活污泥其采取的主要处理措施是以填埋为主，其它的处理方式有干化焚烧、堆肥处理、污泥超声波破解技术。
污泥填埋分为单独填埋和混合填埋，现大多采用的是将脱水污泥与城市垃圾混合填埋较多，该是目前污泥处理的最主要的方法，但是该方法的缺点是占地大，而且由于填埋时会产生大量的渗沥液，且其所含的重金属、病原菌等，增加了渗沥液处理的负担，造成了严重的二次污染。污泥填埋前必须经过脱水处理，一般都是先经过机械脱水，在污泥内添加部分添加剂，使污泥的含水率控制在65-70%左右，而脱水泥饼直接填埋本身是对资源的严重浪费，此外，还可能对填埋场形成诸多困难：（1）填埋场一般是一层垃圾一层覆土，然后进行碾压，以确保更好的空间利用，污泥的高含水率、高粘度经常使得碾压机械打滑甚至是深陷其中，给填埋场操作带来困难；（2）污泥的流变性使得填埋体易变形和滑坡，成为人为的沼泽地，给填埋场带来了极大的安全隐患；（3）污泥的高含水率大大增加了填埋场渗滤液处理量，由于污泥细小，经常堵塞渗滤液收集系统和排水管，加重了垃圾坝的承载负荷，给填埋场安全和管理带来困难，清理收集系统的费用极为昂贵。随着土地利用日益紧张和污泥的产生量迅速的增加，填埋技术将不再适合污泥处理的长期发展。
污泥焚烧技术其突出的优势在于可以迅速和较大程度的使污泥达到减量化，且在恶劣的天气条件下不需存储设备，同时可以回收其中的热量，杀死病原菌，但是由于某种原因污泥中含水率较高，一般脱水污泥的含水率在30%左右，热值较低，如果将污泥直接的焚烧，需要消耗大量的辅助燃料，焚烧运行的成本很高；而且焚烧过程可能会产生污染，如废气、噪声、震动、热和辐射，因此，该方法也不合适污泥处理的长期发展。
污泥堆肥技术实质上是利用污泥中的好氧微生物对污泥进行好氧发酵的处理过程，借助于混合微生物群落，对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为植物容易吸收的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反应的最终产行是二氧化碳、水和热量，大量的热量使物料维持在60℃以上的持续高温，可有效降低物料的含水率，有效去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，经过10-15天的堆肥发酵后物料的含水率降至25%左右，堆肥发酵后的物料的一部分作为菌种培养基循环利用，另一部分可作为营养土，在好氧菌作用下稳定熟化，易于植物吸收，可直接用于园林绿化、植被恢复、回填土等。其缺点是占地面积大，堆肥周期长，易产生臭气，很难实现无人操作等。
污泥超声波破解技术是一项污泥稳定化、减量化、资源化新技术，它可以应用于污泥消化预处理以强化消化效率，将剩余污泥破解后回流再处理达到减少外排污泥的目的，破解丝状菌消除污泥膨胀、破解固体物提高废水消毒效果等，超声降解污泥主要利用超声波的能量，即利用极短时间内的超声空化作用形成的局部高温、高压条件，伴随强烈的冲击波和自由微射流、轰击微生物细胞，达到污泥中微生物细胞壁破裂的目的，细胞壁破裂，细胞内含物溶出，变固体性COD为溶解性COD，大幅度加速污泥的水解速率。但是该方法由于成本较高，而且不适合大规模的处理污泥，因此也不适合于处理城市污泥。
目前人们正致力于如何对污泥进行处理，既可以解决污泥的处理问题，又可以变废为宝，使污泥继续为人们所使用，转变成造福人类的产品。将污泥通过一定的方法进行处理，烧制成陶粒，不仅可以解决污泥的堆放问题，又可以使其变废为宝，为人们继续使用，该方法是一种具有良好环境效益又具有良好经济效益的处理方法。
但是目前污水处理厂的污泥中有机质含量过高，其绝干比重占70％以上，单纯使用这种污泥焙烧陶粒在通常情况下是不可行的，如果生料球处于高温之下，首先失去的是占总体积90％以上的可燃物，可燃物变成灰烬体积急剧变小，料球失去支撑而瓦解，粉末状的无机物质在高温下会形成一些微小颗粒或崩散为粉末，也有少量小颗粒会破壁相互粘连形成较大颗粒，但为数不多，可被称谓渣滓，这些渣滓具有一定的活性，理论上可作为生产水泥的填充料，但因为原料污泥本身的不稳定，这些渣滓的活性也极不稳定，所以很难被采用。
CN101891361A公开了一种城市生活污泥的处理方法，该方法是在城市生活污泥50-60%配入生活垃圾筛下物30%-42%，再配入烤烟废料或锯沫或稻壳或甘蔗下脚料8-10%，然后将以上的物料均匀混合后放入滚筒烘干机中烘干，再取出，从而达到污泥处理的目的。该方法所处理的城市生活污泥中添加了一定量的其它固体物质。
CN101948232A公开了一种污泥处理方法，该方法在所处理的污泥中加入质量百分比为0.3-5%的纤维材料和质量百分比为0.3-3%的碱性粉末，搅拌混合，再脱水，从而完成污泥处理过程。
CN101955311A披露了一种污泥处理方法，该方法在所处理的污泥中加入质量百分比为0.3-5%的纤维材料和质量百分比为0.3-5%的粉煤灰，搅拌混合，再脱水，从而完成污泥处理过程。
以上的方法实现了污泥处理过程，减少了环境污染，但是以上的方法不能实现污泥的再利用。
因此需要针对城市污泥的特点，找到一种能够处理城市污泥的方法，既能够处理城市污泥所带来的排放问题，又能以城市污泥为原料生产出为人们所需要的产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，该方法不仅解决了城市污泥所带来的种种问题，而且还变废为宝，将污泥资源化利用，使其转化成为产品为人们所使用。
本发明的一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，针对城市污泥本身的组成特点，成功的解决了污泥所带来的排放问题，使不能烧制成陶粒的污泥在不添加任何辅助原料的同时，能烧制成高品质的陶粒。这也是本发明的最突出的特点，即以城市污水处理厂的污泥为原料，在不添加任何如其它组份的情况下，直接对其进行处理，使其能烧制为可以被人们继续利用的陶粒。本发明对污泥处置及资源化利用的方法是将污泥通过脱水处理，使污泥中的含水量达到一定比例后，再对其匀化处理，造粒、烧结、破碎、分筛处理，使其达到陶粒的标准。
本发明的一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，其原理是，将脱水后的污泥经过造粒处理，在立式焙烧炉中高温助燃，因污泥本身含有大量的可燃物，在烘干后会自行燃烧，从而继续向上烘干，继续燃烧，且保持高温状态，燃烧过程中占总体积的90％以上的可燃物急剧减少，料球在外力的约束下向中心集聚，使构成陶粒的无机物质在软化发泡的情况下有机会密集靠拢，相互粘连，因为料球空隙有气流通过，致使黏连现象基本上以原料球为基本体，也有多球粘连现象，但球间黏连较脆弱容易分离，当然也有大面积黏连的现象，这就需要在出料后经破碎分筛才能成为成品，筛余粉末可返回原料污泥中重新成球，或作为陶粒生产的隔离剂使用。
本发明的一种城市污水处理厂污泥处理及资源化利用的方法，该方法包括下述的详细步骤：
a.干燥：以城市污水处理厂的居民生活污泥为原料，对原料污泥烘干脱水，使泥料水份含量在25～30％之间；
b.搅拌：将脱水干燥后的污泥搅拌均匀；
c. 造粒：将搅拌后的污泥投入造粒机中造出颗粒，粒径控制在25～35mm之间;
d. 烧结：将造粒后的颗粒送进立式烧结炉中烧结；
e. 卸料：从高炉底部卸出烧成物；
f.破碎：将大块的的烧成物进行破碎处理，使破碎物的最大粒径为28～32 mm之间；
g.分筛：对破碎后的烧成物分筛，分筛出粒径为10～30mm、5～20mm的陶粒，粒径为0.5～5 mm的陶砂，粒径小于0.5mm的细末，细末再次重复步骤a～h的步骤，直到烧制为陶粒为止。
在以上步骤中，对卸料后炉中产生的烟气作除尘处理，其具体方法是通过引风机将烟汽送入除尘器，处理达标后排空。
本发明的有益效果是：
（1）采用上述的对城市居民生活污泥进行处理和资源化利用的方法，以城市居民生活污泥为原料，不添加如粉煤灰、河底淤泥等其它的任何成份，克服了城市污泥本身的缺点，即可对污泥进行处理；
（2）不仅解决了城市居民生活污泥的排放和堆放问题，还将城市居民生活污泥烧制成了可以为人们所使用的具有较高品质和性能的陶粒，实现了污泥变废为宝，在解决社会问题的同时，也带来了经济效益；
（3）采用本发明的方法处理污泥，相对于其它方法如污泥超声波破解技术，成本较低，而且处理方法简单，能大规模的对城市居民生活污泥进行处理；
（4）采用本发明的方法处理污泥，本发明的方法环保，和污泥填埋和焚烧的处理方法相比，不带来二次污染，适合污泥处理的长远发展。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以便本领域的相关人员更了解本发明，但并不以此限制本发明。
实施例1
本发明的一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，包括下述的步骤：
a.干燥：以城市污水处理厂的居民生活污泥为原料，对原料污泥烘干脱水，使泥料水份含量在25～30％之间；如果采取摊晒自然凉干，要占用大量土地并造成环境污染，占用人力巨多，劳动强度高，受天气影响，不利于生产，因此对物料作烘干处理；
b.搅拌：将脱水干燥后的污泥搅拌均匀；
c. 造粒：将搅拌后的污泥投入造粒机中造出颗粒，粒径控制在25mm左右;
d. 烧结：将造粒后的颗粒送进立式烧结炉中烧结，具体操作如下：
由烧结炉的点火口加入木柴，点火，烧旺时加小块煤，开引风，观察炉膛全部均匀发火时，平铺煤层，关闭（密封）点火口，检测燃烧带炉璧温度达到900℃时开始加料，如燃料不足（炉温达不到）可由高炉上口补充；
由烧结炉上口间断式加料（由斜道提升加料斗完成），加料厚度（湿料厚度）保持在1米高左右；
含水料球之间存在相拥的空间，燃煤热气流向上运动，烘干料球并逐渐引燃污泥料球，待发展到一定程度时就会使污泥料球自然（污泥绝干情况下热值在1800道2500大卡），如燃烧值不足，炉顶设有燃料补给装置；
此时不能出料，须在燃烧带上移1米左右后施为，以下部分成为冷却带，此时开动出料机，调控速度使之与加料速度即烧结速度配合，均匀地不简断地连续出料；
污泥料球在炉膛内自燃温度由于不易散失，自身温度迅速提高能达到1050-1150℃之间，由于周边压力和有机物的减少，本身体积迅速减小，此时料球中的无机物处于半熔化状态，彼此之间发生粘联，粘联的过程中包裹了部分有机物，有机物燃烧后自身消失但产生一些气体，这就使包裹在外层的半熔体发生膨胀形成空气泡，由于大量的空气泡的存在又互相粘联，使失去大量物质的污泥料球不会崩溃，只是比原来缩小了若干，当其离开高温带时，就基本上保留了原来形状的缩小体。当然，过烧时也会结成大块，不过不会太结实，出料机可将其割碎，不妨碍出料；
产出经分选即为产成品，全部是优良的地方建筑材料，除烟气外无任何再生物；
e. 卸料：从高炉底部卸出烧成物；
f. 除尘：通过引风机将烟汽送入除尘器，处理达标后排空；
g. 破碎：将大块的的烧成物进行破碎处理，使破碎物的最大粒径为28mm左右；
h. 分筛：对破碎后的烧成物分筛，分筛出粒径为10～30mm、5～20mm的陶粒，粒径为0.5～5 mm的陶砂，粒径小于0.5mm的细末，细末再次重复步骤a～h的步骤，直到烧制为陶粒为止。
表一 几种常用污泥处理方法比较
| 本发明 | 污泥填埋 | 焚烧 | 堆肥 | 污泥超声波破解 | |
| 年处理量/吨 | 大 | 小 | 小 | 小 | 小 |
| 成本/吨 | 低 | 低 | 低 | 低 | 高 |
| 二次污染 | 无 | 严重 | 严重 | 有 | 无 |
| 占地面积 | 小 | 大 | 小 | 大 | 大 |
| 环境污染 | 无 | 大 | 大气、噪声、震动、热、辐射 | 大 | 小 |
| 周期 | 短 | 短 | 短 | 长 | 长 |
从以上表格中可以看出，和污泥填埋、焚烧、堆肥及超声波破解相比，本发明的方法，年处理污泥量大，成本较低，而不带来二次污染，占地面积小，不会对环境造成污染，且处理周期短，而且还能烧制出为人们所利用的陶粒，无论是从环境保护、社会效益和经济效益以及人类的长远发展来看，本发明所采用的污泥处理的方法都是最适合的，最有利于污泥处理的长远发展。
使用本发明的方法处置城市污水处理厂的污泥，可得到以重量比约10％，体积比20％左右的陶粒和陶砂，这部分产品可冲抵约10％到15％的污泥处理费用。所产陶粒容重为500/M3(410～500)级。各项指标均达到或超过国标规定。产品可用来制作轻质保温砌块、复合保温墙板（我公司有技术专利）、屋面保温层、地面保温、隔音层、C30以下非泵送砼骨料。
实施例2
a.干燥：以城市污水处理厂的居民生活污泥为原料，对原料污泥烘干脱水，使泥料水份含量在30％左右；
b.搅拌：将脱水干燥后的污泥搅拌均匀；
c. 造粒：将搅拌后的污泥投入造粒机中造出颗粒，粒径控制在30mm左右；
d. 烧结：将造粒后的颗粒送进立式烧结炉中烧结；
e. 卸料：从高炉底部卸出烧成物；
f.破碎：将大块的的烧成物进行破碎处理，使破碎物的最大粒径为28～32 mm之间；
g.分筛：对破碎后的烧成物分筛，分筛出粒径为10～30mm、5～20mm的陶粒，粒径为0.5～5 mm的陶砂，粒径小于0.5mm的细末，细末再次重复步骤a～h的步骤，直到烧制为陶粒为止。
Claims (3)
1.一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，包括下述的步骤：
a.干燥：以城市污水处理厂的居民生活污泥为原料，对原料污泥烘干脱水，使泥料水份含量在25～30％之间；
b.搅拌：将脱水干燥后的污泥搅拌均匀；
c.造粒：将搅拌后的污泥投入造粒机中造出颗粒，粒径控制在25～35mm之间;
d.烧结：将造粒后的颗粒送进立式烧结炉中烧结；
e.卸料：从高炉底部卸出烧成物；
f.破碎：将大块的的烧成物进行破碎处理，使破碎物的最大粒径为28～32 mm之间；
g.分筛：对破碎后的烧成物分筛，分筛出粒径为10～30mm、5～20mm的陶粒，粒径为0.5～5 mm的陶砂，粒径小于0.5mm的细末。
2.如权利要求1所述的一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，其特征在于，在步骤e之后对烧结和卸料过程中产生的烟气作除尘处理，具体方法是通过引风机将烟汽送入除尘器，处理达标后排空。
3.如权利要求1所述的一种城市污水处理厂污泥处理及资源化利用的方法，其特征在于，所述的细末再次重复步骤a～g的步骤。
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