CN102786190A - 一种污泥快速资源化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥快速资源化方法。包括如下步骤：（1）原料污泥输送至物化预处理器中与水进行配制；（2）经配制后的污泥经换热器输送至氧化反应器中，同时向所述氧化反应器中通入氧气，所述污泥与所述氧气在所述氧化反应器中进行部分湿式氧化反应；（3）经所述部分湿式氧化反应得到高温物料和气体，所述气体排放，所述高温物料输入至所述换热器；（4）所述高温物料经所述换热器换热后进入至强制过滤器中；经所述强制过滤器得到的浓缩物料进入至活化反应器中进行活化反应；（5）所述活化反应后的物料进入至膨化器中进行膨化；经所述膨化后的物料进入离心机中进行固液分离，即实现对污泥的快速资源化。本发明提供的方法中，处理后的产物更易于固液分离，过滤比阻更小；产物无毒害、无恶臭，能作为土壤改良剂、园林绿化用肥或堆肥原料等。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥快速资源化方法，尤其涉及一种适用于市政污水处理厂产生的污泥无害化、减量化、资源化处理的一种污泥快速处理方法，属于污水处理领域。
背景技术
城市污水处理厂产生的大量污泥，含水率高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及镉、铬、铅、汞等重金属和难以降解的有毒有害及致癌物质，如果不进行妥善的处理，将会对环境造成直接或潜在的污染。
在我国，城市污水处理厂正处在建设高峰期，随着污水处理率的提高，污泥的产生量也不可避免的大幅度增加。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体、土壤和大气带来二次污染，会对我国的生态环境和人们的活动构成严重的威胁。另一方面，污泥中来自土壤的有机质不能安全回归土壤，造成土质越来越贫瘠。因此，如何合理的处理处置污泥已成为城市循环可持续发展的重要问题。
纵观世界污泥处理处置发展历史，从填埋、焚烧干化的发展过程逐渐转到了土地利用的阶段，土地利用的技术越来越受到重视，成为污泥处置方案的重要选择。传统的污泥堆肥方法存在占地大、需要时间长（20至60天）、无害化不彻底等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥快速资源化方法，本发明得到的污泥可作为土地改良、园林绿化、植被修复、荒漠化治理、水土保持、及其它生态保护等多种用途。
本发明所提供的一种污泥快速资源化方法，包括如下步骤：
（1）原料污泥输送至物化预处理器中与水进行配制；
（2）经配制后的污泥经换热器输送至氧化反应器中，同时向所述氧化反应器中通入氧气，所述污泥与所述氧气在所述氧化反应器中进行部分湿式氧化反应；
（3）经所述部分湿式氧化反应得到高温物料和气体，所述气体排放，所述高温物料输入至所述换热器；
（4）所述高温物料经所述换热器换热后进入至强制过滤器中；经所述强制过滤器得到的浓缩物料进入至活化反应器中进行活化反应；
（5）所述活化反应后的物料进入至膨化器中进行膨化；经所述膨化后的物料进入离心机中进行固液分离，即实现对污泥的快速资源化。
上述的污泥资源化方法中，经所述强制过滤器过滤得到的分离液和经离心机分离得到的液相均可作为所述配制步骤用水，以回收利用能量。
上述的污泥资源化方法中，经所述配制步骤后，所述经脱水后的污泥的温度可升至60℃~80℃，具体可为60℃或80℃。
上述的污泥资源化方法中，所述氧化反应器内的温度可为160℃~220℃，具体可为160℃或220℃，压力可为1.5MPa~3.0MPa，具体可为1.5MPa或3.0MPa。
上述的污泥资源化方法中，所述污泥在所述氧化反应器中的停留时间可为10min~30min，具体可为10min或30min；所述氧气的通入体积量可为进入所述氧化反应器内的污泥COD值的15%~35%，具体可为15%或35%；经过所述部分湿式氧化反应，可以达到对物料的无害化、减量化、稳定化的处理，使存活于原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活。
上述的污泥资源化方法中，所述活化反应器内的温度可为120℃~140℃，具体可为120℃或140℃；所述浓缩物料在所述活化反应器中的停留时间可为10min~20min，具体可为10min或20min。
上述的污泥资源化方法中，向所述活化反应器中加入添加剂；可以根据生成产物的目标，加入氢氧化钾、褐煤、泥炭土或沸石等添加剂进行反应，以对体系pH值、产物养分（NPK）进行调节控制。
上述的污泥资源化方法中，所述膨化器内的温度可为110℃~140℃，具体可为110℃或140℃，压力可为0.8MPa~1.5MPa，具体可为0.8MPa或1.5MPa；所述物料中的木质纤维素，经膨化后，能够最大程度的裸露出来，能够使产物的吸水性、持水性得到明显的提高，改善资源化产物的品质。
本发明使污泥处理后的产物回归土地使用，并解决传统处理方法的耗时长，能耗高等问题，整个处理过程约需要一小时。处理方法中部分湿式氧化法与通常的湿式氧化法不同之处在于，它在处理有机废弃物时，主要是稳定易腐化有机物，如其中的蛋白质、脂肪和糖类，而不是全部氧化。与通常的湿式氧化法相比，部分湿式氧化法主要的优点还包括：（1）反应的温度、压力较低，相应的反应釜造价低；（2）氧化程度较低，无需在反应中加入催化剂，同时可以减少氧气（或压缩空气）用量，节省费用；（3）处理后的产物更易于固液分离，过滤比阻更小；（4）产物无毒害、无恶臭，能作为土壤改良剂、园林绿化用肥或堆肥原料等。
附图说明
图1为本发明提供的污泥资源化方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明提供的污泥快速资源化方法的流程示意图如图1所示。
本发明提供的方法可以分为三个单元：预处理单元、氧化反应单元和活化膨化单元，如图1中的虚线框所示。
实施例1、
（1）预处理单元
原料污泥经输送机送入至污泥储罐中。污泥储罐中的污泥由罐底部出口，用固体泵输送至物化预处理器中。在物化预处理器中，完成对物料的配制。配制好的物料通过物料泵输送至氧化反应器中。在物化预处理器中，对物料的预热使用经强制过滤器得到的分离液和离心机得到的液体换热，物料温度升至60℃。
（2）氧化反应单元
来自物化预处理器的低温物料与氧化反应器出来的反应后高温物料通过换热器进行换热，换热后进入氧化反应器的物料温度可达120℃。在氧化反应器中，物料与通入反应器内的氧气发生部分湿式氧化反应。氧化反应后的高温物料进入换热器，气体达标排放。控制氧化反应器的操作温度为160℃，压力为1.5MPa，停留时间30min；通入氧化反应器的氧气量为进入反应器污泥COD值的15%。
（3）活化膨化单元
经换热器出来的物料，进入强制过滤机中。强制过滤机中，物料中部分的水被分离出去，分离液可供物化预处理器配制物料使用。浓缩后物料利用压差进入活化反应器中，在活化反应器中可以根据生成产物的目标，加入氢氧化钾和褐煤（分别占干基污泥质量的0.3%和0.5%）进行反应及混合，对pH值、产物养分（NPK）进行调节控制。控制活化反应器内温度为120℃，停留时间为20min。活化反应后的物料，经排料口，利用压差，被压入膨化器中膨化，控制膨化器内的温度为110℃，压力为1.5MPa；膨化后进入离心机进行固液分离。离心机分离出液体，一部分与强制过滤机出来的分离液混合，混合后作为物化预处理器配料用液体；另一部分液体返回污水处理厂进行处理。离心机出来的固体，含水率低于50%，可作为最终产品—有机营养土，回归土地使用，也可作为农用肥料的基质进行深加工。
本实施例得到的有机营养土的pH为6.9，有机质（以干基计）含量为380g/kg，总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数（以干基计）为9.1%，因此能作为土壤改良剂、园林绿化用肥或堆肥原料等。
实施例2、
（1）预处理单元
原料污泥经输送机送入至污泥储罐中。污泥储罐中的污泥由罐底部出口，用固体泵输送至物化预处理器中。在物化预处理器中，完成对物料的配制。配制好的物料通过物料泵输送至氧化反应器中。在物化预处理器中，对物料的预热使用经强制过滤器得到的分离液和离心机得到的液体换热，物料温度升至80℃。
（2）氧化反应单元
来自物化预处理器的低温物料与氧化反应器出来的反应后高温物料通过换热器进行换热，换热后进入氧化反应器的物料温度可达140℃。在氧化反应器中，物料与通入反应器内的氧气发生部分湿式氧化反应。氧化反应后的高温物料进入换热器，气体达标排放。控制氧化反应器的操作温度为220℃，压力为3.0MPa，停留时间10min；通入氧化反应器的氧气量为进入反应器污泥COD值的35%。
（3）活化膨化单元
经换热器出来的物料，进入强制过滤机中。强制过滤机中，物料中部分的水被分离出去，分离液可供物化预处理器配制物料使用。浓缩后物料利用压差进入活化反应器中，在活化反应器中可以根据生成产物的目标，加入氢氧化钾和泥炭土（分别占干基污泥质量的0.4%和0.6%）进行反应及混合，对pH值、产物养分（NPK）进行调节控制。控制活化反应器内温度为140℃，停留时间为10min。活化反应后的物料，经排料口，利用压差，被压入膨化器中膨化，控制膨化器内的温度为140℃，压力为0.8MPa；膨化后进入离心机进行固液分离。离心机分离出液体，一部分与强制过滤机出来的分离液混合，混合后作为物化预处理器配料用液体；另一部分液体返回污水处理厂进行处理。离心机出来的固体，含水率低于50%，可作为最终产品—有机营养土，回归土地使用，也可作为农用肥料的基质进行深加工。
本实施例得到的有机营养土的pH为6.7，有机质（以干基计）含量为310g/kg，总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数（以干基计）为8.3%，因此能作为土壤改良剂、园林绿化用肥或堆肥原料等。
Claims (8)
1.一种污泥快速资源化方法，包括如下步骤：
（1）原料污泥输送至物化预处理器中与水进行配制；
（2）经配制后的污泥经换热器输送至氧化反应器中，同时向所述氧化反应器中通入氧气，所述污泥与所述氧气在所述氧化反应器中进行部分湿式氧化反应；
（3）经所述部分湿式氧化反应得到高温物料和气体，所述气体排放，所述高温物料输入至所述换热器；
（4）所述高温物料经所述换热器换热后进入至强制过滤器中；经所述强制过滤器得到的浓缩物料进入至活化反应器中进行活化反应；
（5）所述活化反应后的物料进入至膨化器中进行膨化；经所述膨化后的物料进入离心机中进行固液分离，即实现对污泥的快速资源化。
2.根据权利要求1所述的资源化方法，其特征在于：经所述强制过滤器过滤得到的分离液和经离心机分离得到的液相均作为所述配制步骤用水。
3.根据权利要求1或2所述的资源化方法，其特征在于：经所述配制步骤后，所述经脱水后的污泥的温度为60℃~80℃。
4.根据权利要求1-3中任一所述的资源化方法，其特征在于：所述氧化反应器内的温度为160℃~220℃，压力为1.5MPa~3.0MPa。
5.根据权利要求1-4中任一所述的资源化方法，其特征在于：所述污泥在所述氧化反应器中的停留时间为10min~30min；所述氧气的通入体积量为进入所述氧化反应器内的污泥COD值的15%~35%。
6.根据权利要求1-5中任一所述的资源化方法，其特征在于：所述活化反应器内的温度为120℃~140℃；所述浓缩物料在所述活化反应器中的停留时间为10min~20min。
7.根据权利要求1-6中任一所述的资源化方法，其特征在于：向所述活化反应器中加入添加剂；所述添加剂为氢氧化钾、褐煤、泥炭土或沸石。
8.根据权利要求1-7中任一所述的资源化方法，其特征在于：所述膨化器内的温度为110℃~140℃，压力为0.8MPa~1.5MPa。
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