CN102964048A - 污泥干化及污水处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污泥干化及污水处理的方法，湿污泥经计量后，送入干燥器进行连续干化，干燥后的颗粒和气体进入旋风分离器进行固气分离，污泥颗粒由旋转阀排出，送入水泥窑中焚烧，气体则被送往袋式收尘器，滤除的气体和蒸汽经过加热器重新加热返至干燥器的始端，其余蒸汽进入冷凝塔冷却，冷却后的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进行pH调节，再调节水量及充氧，然后进行气浮脱油，再进行好氧生化后进行沉淀；经重力沉淀后的污泥转移至贮泥池，污水则进行脱氮后，通过生物反应器进一步脱除水中的可氧化性物质及部分氨氮，再经消毒和氧化脱色后，出达标清水。本发明的优点是：自动化程度高，运行管理方便，适应性强，实现能源回收利用及无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥干化及污水处理的方法，它利用水泥窑产生的高温气体作为污泥干化的热源，干化后的污泥在分解炉内焚烧可以替代部分燃料；污泥干化产生的污水采用分离工程中的膜分离技术与传统污水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，最终达到工业循环水标准。
背景技术
城市生活污水处理后的污泥，一般含水率约80％，富含有机质等营养成分，又含有一定量的重金属和病毒、病原体、寄生虫卵等有害物质，污泥处置不当会造成严重的二次环境污染。目前国外污泥主要的处置方法是填埋、焚烧、填海与农田应用，欧美各国主要是填埋和农田利用，日本填海造地的污泥占70％以上，目前我国的污水厂污泥的主要去向是垃圾填埋场，随着污水处理率的不断提高，污泥大量的产出给垃圾填埋场带来巨大负担，缩短了使用年限，进而给城市垃圾处理又造成了影响，并使得适宜填埋的场所显得越来越有限。因此为城市污水厂的污泥寻求解决出路，是至关重要的。
先将污泥干化后再处置虽是一个很好的办法，但污泥干化产生的污水COD波动大(从几百到上万不等)，同时污水中矿物油、pH、温度也受污泥干化方式以及污泥自身性状的影响。对于采用水泥厂余热进行干化的项目，又存在水泥窑检修以及水泥生产中其他因素的影响，污水水量也会出现较大波动。污泥干化后污水的处理同传统的生活污水、工业污水相比具有其特异性，因此选择适当的污水处置方案也是十分重要的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种污泥干化及污水处理的方法，它利用水泥窑产生的高温气体作为湿污泥干化的热源，再通过干燥器的导热油将热量传递给湿污泥，使湿污泥干化，干化后的污泥在窑尾分解炉内焚烧释放的热量可以替代部分燃煤。污泥干化产生的污水则采用分离工程中的膜分离技术与传统污水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，最终达到工业循环水标准。
本发明的目的是由以下技术方案实现的，它包括污泥干化系统和污水处理系统，具体步骤如下：
一、污泥干化系统：
(1)来自各污水处理厂的湿污泥经计量后，首先进入污泥接收仓，然后用污泥接收仓底部的链板输送机送入湿污泥料仓储存；
(2)湿污泥料仓中的污泥被送入干燥器进行连续干化，所述干燥器的干燥介质为导热油，干燥的热量全部来自水泥窑，通过在水泥窑分解炉抽取850～900度高温气体，高温烟气的热量经热交换器把热量传递给导热油，导热油被循环加热至280～300度，最终将热量传递给湿污泥，使污泥干燥(在干燥器内污泥被加热干燥)，水分从80％降低到25％～35％；干化后的污泥体积仅为原来的1/3～1/2。
(3)干燥后的颗粒和气体进入旋风分离器，在旋风分离器内固形物和气体因密度差别而被分离，污泥颗粒收集在底部，由旋转阀排出；
(4)冷却后的污泥颗粒经输送设备送入水泥窑分解炉中焚烧；所述干燥后的污泥热值在2600大卡左右，在分解炉内焚烧可以替代部分燃料。
(5)含有水蒸气和少量超细固体颗粒的气体被送往袋式收尘器，在袋式收尘器内滤除气体和蒸汽，将小粒径的超细产品分离出来，分离出来的细颗粒产品沉落在底部，送往输送设备；与步骤(4)中的污泥颗粒一起送入水泥窑分解炉中焚烧；
(6)经袋式收尘器分离出的蒸汽部分经过离心机抽取循环后，一部分经过加热器重新被加热返至干燥器的始端，其余蒸汽进入冷凝塔冷却；
(7)冷却后的冷凝水(即废水)被收集于冷凝塔底部流出，然后送至污水处理系统；从冷凝塔顶部排出的废气，由离心风机抽取送往水泥窑焚烧。经污水处理系统处理后的水可重新回到工艺中利用，做到污水的零排放。
二、污水处理系统
(8)污泥干化系统产生的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进入原水提升井，污水经泵送至pH调节池，污水pH在线监测，采用反馈式自动控制，当pH呈现酸性时，碱罐内氢氧化钠溶液自动注入pH调节池，碱液和污水在调节池内经来自接触氧化池的空气鼓风混合进行中和反应，pH经过调节控制在7～7.5；
(9)经过pH调节后的污水进入水质调节池，在水质调节池内污水进行混合，水质调节池对后续污水处理水量进行调节(未达液位线时在池内贮存，达到液位线时流出)，同时通过鼓风机向水质调节池内鼓风，对水质调节池内污水提前进行充氧；使水质调节池内污水水质均匀。
(10)经过水质调节池调节水质与水量后的污水通过毛发过滤器进入浮油机，通过气浮脱油，脱油后污水进入换热器降温至35℃以下，再进入接触氧化池，在接触氧化池内进行连续好氧生化；
(11)接触氧化池内流出的污水从沉淀池底部进入沉淀池，经重力沉淀后的污水由顶部流出，再进入脱氮池经反硝化脱除大部分氮和磷，沉淀池收集的污泥则转移至贮泥池；
(12)经过脱氮的污水进入MBR反应器，进一步脱除水中的可氧化性物质以及部分氨氮，同时将泥水进行分离，部分污泥回流至脱氮池，其它污泥转移至贮泥池，污水则进入臭氧接触罐进行消毒和氧化脱色；
(13)从臭氧接触罐内出来的清水达到工业循环水标准，在清水池贮存；该清水一部分用作污泥干化车间用水，一部分用作脱水车间用水。
(14)来自贮泥池的污泥添加PAC(聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰胺)在调理槽内混合后，经泥水分离机进行压滤脱水，压滤后的污泥含水率80％左右，运输至污泥干化系统中的接收车间后转至污泥干化车间进行干化处理，分离出的污水又回到格栅渠，与污泥干化车间出水混合后进行再处理。
所述污泥接收仓分为2个，共可容纳80吨湿污泥。
所述湿污泥料仓分a仓和b仓，共可容纳300吨湿污泥。
所述干燥器采用涡轮薄层干燥机。
所述步骤(2)中，被送入干燥器进行连续干化的湿污泥的最大量为4吨/小时。
所述加热器的热量来自热交换器。
所述输送设备可为拉链机。
所述旋转阀直接安装在旋风分离器的下部管口上。
所述旋风分离器与袋式收尘器均具有热水回路的加热保温，以避免蒸汽冷凝。
为保证干燥回路在常压和微负压下进行，从污泥干燥过程回路中抽取少量蒸汽进入冷凝塔，水蒸气被逆向循环的水冷凝。冷凝过程采用闭路循环节省水的消耗。
所述步骤(7)中，在冷凝塔通往水泥窑的管道中设有除雾器，用于过滤饱和气体(即从冷凝塔顶部排出的废气)中的雾滴，并将雾滴隔离下来并回流至冷凝塔内。
所述换热器为两级换热器，由波接管换热器和制冷机组换热器构成。
所述接触氧化池分为1#、2#两个。
所述MBR反应器为膜生物反应器，其内为ES型液中膜。
所述泥水分离机为履带式泥水分离机。
涡轮薄层干燥机的工作原理：
涡轮-干燥技术的主要原理是产生原料薄层。原料在强大的涡流作用下在内部连续移动并附着在缸体内壁。通过这种材料的薄层，可以在很高的热交换系数和热效率下进行热交换。
需被干燥的产品被送入平置的圆柱体容器内，其中的涡轮搅拌器将原料离心分离到内壁上。
热传导主要是通过在缸体容器同轴衬套中的热油的间接传导，部分是通过预热空气对流获取。这种干燥工艺只需使用少量空气、无需直接火焰加热。因此，特别适用于不改变产品性质的原料再利用系统。
被干燥的污泥通过上料器进入涡轮薄层干燥机，干燥机的衬套内循环有温度高达280～300度的导热油，使反应器的内壁得到均匀有效地加热。在进料地同时，220～260度的工艺空气从同侧进入干燥机。与圆柱形反应器同轴的转子在不同位置上装配有不同曲线的桨叶，含水污泥在顺流的工艺空气带动下被高速旋转桨叶形成的涡流在反应器内壁上形成一层物料薄层，该薄层以一定的速率从反应器进料一侧向另一侧螺旋移动，完成干燥等工序。
连续式涡轮薄层干燥机配有热油循环衬套。污泥通过与热壁的热传导以及与同向流入的循环热气流的热对流两种间接热交换对污泥进行加热和干燥。涡轮干燥机产生涡流，产品在离心作用下沿着涡轮干燥机热的内壁向前运动。
涡轮由一台三相电机及皮带驱动。在入口处有预热空气进气口，需被干燥的污泥的入口。转动部件涂覆有耐磨材料。热油循环衬套是由碳钢制造，并由岩棉绝缘纤维包裹隔热(100mm厚)，外面由不锈钢外壳(0.5mm厚)保护。
本发明的优点是：
1、取热来源于水泥窑分解炉，不必另行建造锅炉。
2、热干化设备自动化程度高、安全性能好、热转化效率较高。
3、干燥后污泥直接输送至分解炉内焚烧，避免了干化污泥储存中存在的危险，同时可利用干化污泥燃烧释放的热量替代分解炉部分燃煤，实现干化污泥的能源回收。
4、污泥在分解炉850℃的高温下焚烧，停留时间长焚烧彻底，解决传统焚烧存在的二噁英产生的问题，焚烧后污泥产生的飞灰在水泥窑1450℃高温下作为水泥原料烧制成水泥，不存在传统焚烧存在的焚烧飞灰的问题。
5、污水处理后的出水水质优质稳定
由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准(CJ25.1-89)，可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。
6、占地面积小，不受设置场合限制
生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。
7、可去除氨氮及难降解有机物
由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。
8、操作管理方便，易于实现自动控制
该工艺实现了水力停留时间(HRT)与污泥停留时间(SRT)的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为污泥干化系统的工艺流程图。
图2为污水处理系统的工艺流程图。
具体实施方式
本实施例所述的一种污泥干化及污水处理的方法，它包括污泥干化系统和污水处理系统，工艺流程如图1、图2所示：
一、污泥干化系统：
(1)来自各污水处理厂的湿污泥经计量后，首先进入污泥接收仓，然后用污泥接收仓底部的链板输送机送入湿污泥料仓储存；
(2)湿污泥料仓中的污泥被送入干燥器进行连续干化，所述干燥器的干燥介质为导热油，干燥的热量全部来自水泥窑，通过在水泥窑分解炉抽取850～900度高温气体，高温烟气的热量经热交换器把热量传递给导热油，导热油被循环加热至280～300度，最终将热量传递给湿污泥，使污泥干燥(在干燥器内污泥被加热干燥)，水分从80％降低到25％～35％；干化后的污泥体积仅为原来的1/3～1/2。
(3)干燥后的颗粒和气体进入旋风分离器，在旋风分离器内固形物和气体因密度差别而被分离，污泥颗粒收集在底部，由旋转阀排出；
(4冷却后的污泥颗粒经输送设备送入水泥窑分解炉中焚烧；所述干燥后的污泥热值在2600大卡左右，在分解炉内焚烧可以替代部分燃料。
(5)含有水蒸气和少量超细固体颗粒的气体被送往袋式收尘器，在袋式收尘器内滤除气体和蒸汽，将小粒径的超细产品分离出来，分离出来的细颗粒产品沉落在底部，送往输送设备；与步骤(4)中的污泥颗粒一起送入水泥窑分解炉中焚烧；
(6)经袋式收尘器分离出的蒸汽部分经过离心机抽取循环后，一部分经过加热器重新被加热返至干燥器的始端，其余蒸汽进入冷凝塔冷却；
(7)冷却后的冷凝水(即废水)被收集于冷凝塔底部流出，然后送至污水处理系统；从冷凝塔顶部排出的废气，由离心风机抽取送往水泥窑焚烧。经污水处理系统处理后的水可重新回到工艺中利用，做到污水的零排放。
二、污水处理系统
(8)污泥干化系统产生的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进入原水提升井，污水经泵送至pH调节池，污水pH在线监测，采用反馈式自动控制，当pH呈现酸性时，碱罐内氢氧化钠溶液自动注入pH调节池，碱液和污水在调节池内经来自接触氧化池的空气鼓风混合进行中和反应，pH经过调节控制在7～7.5；
(9)经过pH调节后的污水进入水质调节池，在水质调节池内污水进行混合，水质调节池对后续污水处理水量进行调节(未达液位线时在池内贮存，达到液位线时流出)，同时通过鼓风机向水质调节池内鼓风，对水质调节池内污水提前进行充氧；使水质调节池内污水水质均匀。
(10)经过水质调节池调节水质与水量后的污水通过毛发过滤器进入浮油机，通过气浮脱油，脱油后污水进入换热器降温至35℃以下，再进入接触氧化池，在接触氧化池内进行连续好氧生化；
(11)接触氧化池内流出的污水从沉淀池底部进入沉淀池，经重力沉淀后的污水由顶部流出，再进入脱氮池经反硝化脱除大部分氮和磷，沉淀池收集的污泥则转移至贮泥池；
(12)经过脱氮的污水进入MBR反应器，进一步脱除水中的可氧化性物质以及部分氨氮，同时将泥水进行分离，部分污泥回流至脱氮池，其它污泥转移至贮泥池，污水则进入臭氧接触罐进行消毒和氧化脱色；
(13)从臭氧接触罐内出来的清水达到工业循环水标准，在清水池贮存；该清水一部分用作污泥干化车间用水，一部分用作脱水车间用水。
(14)来自贮泥池的污泥添加PAC(聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰胺)在调理槽内混合后，经泥水分离机进行压滤脱水，压滤后的污泥含水率80％左右，运输至污泥干化系统中的接收车间后转至污泥干化车间进行干化处理，分离出的污水又回到格栅渠，与污泥干化车间出水混合后进行再处理。
所述污泥接收仓分为2个，共可容纳80吨湿污泥。
所述湿污泥料仓分a仓和b仓，共可容纳300吨湿污泥。
本实施例中，所述干燥器采用VOMM涡轮薄层干燥机。
所述步骤(2)中，被送入干燥器进行连续干化的湿污泥的最大量为4吨/小时。
所述加热器的热量来自热交换器。
本实施例中，所述输送设备为拉链机。
所述旋转阀直接安装在旋风分离器的下部管口上。
所述旋风分离器与袋式收尘器均具有热水回路的加热保温，以避免蒸汽冷凝。
所述步骤(7)中，在冷凝塔通往水泥窑的管道中设有除雾器，用于过滤饱和气体(即从冷凝塔顶部排出的废气)中的雾滴，并将雾滴隔离下来并回流至冷凝塔内。
本实施例中，干化后的污泥水分从80％降低到25％，体积仅为原来的1/3。
本实施例中，所述换热器为两级换热器，由波接管换热器和制冷机组换热器构成。
所述接触氧化池分为1#、2#两个。
所述MBR反应器为膜生物反应器，其内为ES型液中膜。
本实施例中，所述泥水分离机为履带式泥水分离机。
本发明中所有的百分比均为重量百分比。
Claims (10)
1.一种污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：它包括污泥干化系统和污水处理系统，具体步骤如下：
一、污泥干化系统：
(1)来自各污水处理厂的湿污泥经计量后，首先进入污泥接收仓，然后用污泥接收仓底部的链板输送机送入湿污泥料仓储存；
(2)湿污泥料仓中的污泥被送入干燥器进行连续干化，所述干燥器的干燥介质为导热油，干燥的热量全部来自水泥窑，通过在水泥窑分解炉抽取850～900度高温气体，高温烟气的热量经热交换器把热量传递给导热油，导热油被循环加热至280～300度，最终将热量传递给湿污泥，使污泥干燥，水分从80％降低到25％～35％；
(3)干燥后的颗粒和气体进入旋风分离器，在旋风分离器内固形物和气体因密度差别而被分离，污泥颗粒收集在底部，由旋转阀排出；
(4)冷却后的污泥颗粒经输送设备送入水泥窑分解炉中焚烧；
(5)含有水蒸气和少量超细固体颗粒的气体被送往袋式收尘器，在袋式收尘器内滤除气体和蒸汽，将小粒径的超细产品分离出来，分离出来的细颗粒产品沉落在底部，送往输送设备；与步骤(4)中的污泥颗粒一起送入水泥窑分解炉中焚烧；
(6)经袋式收尘器分离出的蒸汽部分经过离心机抽取循环后，一部分经过加热器重新被加热返至干燥器的始端，其余蒸汽进入冷凝塔冷却；
(7)冷却后的冷凝水被收集于冷凝塔底部流出，然后送至污水处理系统；从冷凝塔顶部排出的废气，由离心风机抽取送往水泥窑焚烧；
二、污水处理系统
(8)污泥干化系统产生的污水经格栅渠过滤掉大块杂物后进入原水提升井，污水经泵送至pH调节池，污水pH在线监测，采用反馈式自动控制，当pH呈现酸性时，碱罐内氢氧化钠溶液自动注入pH调节池，碱液和污水在调节池内经来自接触氧化池的空气鼓风混合进行中和反应，pH经过调节控制在7～7.5；
(9)经过pH调节后的污水进入水质调节池，在水质调节池内污水进行混合，水质调节池对后续污水处理水量进行调节，同时通过鼓风机向水质调节池内鼓风，对水质调节池内污水提前进行充氧；
(10)经过水质调节池调节水质与水量后的污水通过毛发过滤器进入浮油机，通过气浮脱油，脱油后污水进入换热器降温至35℃以下，再进入接触氧化池，在接触氧化池内进行连续好氧生化；
(11)接触氧化池内流出的污水从沉淀池底部进入沉淀池，经重力沉淀后的污水由顶部流出，再进入脱氮池经反硝化脱除大部分氮和磷，沉淀池收集的污泥则转移至贮泥池；
(12)经过脱氮的污水进入MBR反应器，进一步脱除水中的可氧化性物质以及部分氨氮，同时将泥水进行分离，部分污泥回流至脱氮池，其它污泥转移至贮泥池，污水则进入臭氧接触罐进行消毒和氧化脱色；
(13)从臭氧接触罐内出来的清水达到工业循环水标准，在清水池贮存；
(14)来自贮泥池的污泥添加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在调理槽内混合后，经泥水分离机进行压滤脱水，压滤后的污泥含水率80％左右，运输至污泥干化系统中的接收车间后转至污泥干化车间进行干化处理，分离出的污水又回到格栅渠，与污泥干化车间出水混合后进行再处理。
2.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述污泥接收仓分为2个，共容纳80吨湿污泥。
3.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述干燥器采用涡轮薄层干燥机。
4.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，被送入干燥器进行连续干化的湿污泥的最大量为4吨/小时。
5.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述输送设备为拉链机。
6.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述旋风分离器与袋式收尘器均具有热水回路的加热保温，以避免蒸汽冷凝。
7.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述步骤(7)中，在冷凝塔通往水泥窑的管道中设有除雾器，用于过滤饱和气体中的雾滴，并将雾滴隔离下来并回流至冷凝塔内。
8.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述换热器为两级换热器，由波接管换热器和制冷机组换热器构成。
9.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述MBR反应器为膜生物反应器，其内为ES型液中膜。
10.如权利要求1所述的污泥干化及污水处理的方法，其特征在于：所述泥水分离机为履带式泥水分离机。
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