CN104261645B - 一种污泥处理工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥处理工艺，其步骤包括：1)对污泥进行灭菌处理，以杀灭污泥中的微生物；2)对灭菌后的污泥依次进行脱水处理和干化处理，以降低污泥的含水率；3)对干化处理后的污泥进行分离，对分离出的污泥进行高温等离子处理，对分离出的烟气进行再燃烧处理；4)对再燃烧处理中产生的烟气进行污泥‑烟气分离，并对分离出的污泥再次进行高温等离子处理，对分离出的烟气进行净化冷却处理。本发明还公开了一种可进行上述处理工艺的污泥处理系统，包括灭菌装置、脱水装置、干化装置、等离子气化或等离子玻璃化装置，以及净化装置。可实现对污泥的无害化、减量化及资源化处理，不产生二次污染，安全可靠，可实现对污泥的彻底处理。

Description

一种污泥处理工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种污泥处理系统，具体涉及一种利用高温等离子气化技术对污泥进行无害化处理的污泥处理工艺，此外，本发明还涉及一种利用该处理工艺对污泥进行处理的处理系统，适用于市政污泥、工业污泥等泥状固体废物的处理，属于环保领域。

背景技术

污泥是污水处理过程中的产物，具有成分复杂、呈胶体状、性质不稳定、易腐化发臭、重金属、有毒有害污染物含量高、含水率高、脱水性差、不易脱水且含有大量病原菌及寄生虫卵等特点。此类污泥若得不到合适的处理将会对环境、人类及动物健康等造成较大的危害。

目前，污泥的处理工艺主要包括污泥干化处理和污泥处置两大类。其中，污泥干化处理主要包括以热传递的方式，通过加热来蒸发水分，实现干化处理以及通过添加添加剂然后采用机械压榨等脱水的方式来实现干化处理。而污泥处置工艺主要包括厌氧发酵、好氧发酵、协同处置(包括水泥厂协同焚烧、电厂协同焚烧、垃圾协同焚烧等)、简单填埋以及生产肥料等。

然而，采用上述处理工艺存在以下技术缺陷：1)热传递蒸发干燥过程会消耗大量的热量，能耗大，且污泥在受热过程中会排放大量恶臭气体；2)常规机械脱水干化过程需要添加大量的添加剂，成本较高，脱水干化效果不明显，且处理过程中有可能将污泥转变成化学污泥，给后续处置造成限制；3)厌氧发酵处置过程受污泥成分变化影响较大，处置效率低；4)好氧发酵处置的能耗较高，基础投资大，受污泥成分变化影响大；5)协同焚烧处置过程中可能会产生二噁英等有毒有害气体，且不能彻底解决污泥中所含有的重金属等有毒有害物质的污染问题；6)简单填埋近年来逐渐被禁止，此种处理方式将产生严重的环境污染问题；7)以污泥生产的肥料中，有可能含有重金属等污染物，限制了其用途，仅可适用于园林绿化，且存在引起环境污染和食物链污染的风险。因此，开发一种安全环保、不产生二次污染的污泥处理系统和/或工艺是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全环保、不产生二次污染、且污泥处理效率高的处理工艺，本发明的另一目的在于提供一种利用该工艺对污泥进行处理的处理系统，适用于市政污泥、工业污泥等泥状固体废物的处理。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种污泥处理工艺，包括以下处理步骤：

1)对污泥进行灭菌处理，以杀灭污泥中的微生物；

2)对灭菌后的污泥依次进行脱水处理和干化处理，以降低污泥的含水率；

3)对干化处理后的污泥进行分离，对分离出的污泥进行高温等离子处理，对分离出的烟气进行再燃烧处理；

4)对再燃烧处理中产生的烟气进行污泥-烟气分离，并对分离出的污泥再次进行高温等离子处理，对分离出的烟气进行净化冷却处理。

优选的是：步骤1)中所述的灭菌处理为超声波灭菌处理，且超声波的频率不低于40kHz。

优选的是：步骤2)中所述的脱水处理采用的是机械脱水处理，以脱除污泥中大部分的游离态水，所述的干化处理采用的是射流干化处理，以对污泥和其中的水分进行解离。

优选的是：步骤2)中所述的干化处理中还可包括粉碎处理，使污泥的粒径不大于200目。

优选的是：步骤3)和4)中所述的高温等离子处理为高温等离子气化处理或高温等离子玻璃化处理。

优选的是：若污泥的热值高于2000kcal/kg，则对污泥进行高温等离子气化处理，反之，则对污泥进行高温等离子玻璃化处理。

优选的是：对步骤3)和4)中所述的高温等离子处理过程中产生的烟气进行净化冷却处理，净化冷却处理后的烟气返回至干化处理步骤中。

本发明的另一目的，一种污泥处理系统，包括灭菌装置、脱水装置、干化装置、等离子气化或等离子玻璃化装置，以及净化装置，所述等离子气化或等离子玻璃化装置包括初级捕收装置、等离子再燃装置、次级捕收装置以及等离子气化炉或等离子玻璃化炉，其中，所述灭菌装置的入水口与待处理污泥相连，其出水经脱水装置脱水后进入到干化装置中，干化装置中干化产生的污泥进入到初级捕收装置中进行分离，分离出的污泥进入到等离子气化炉或等离子玻璃化炉中，初级捕收装置中分离出的烟气进入到等离子再燃装置中进行再燃烧，再燃烧产生的烟气进入到次级捕收装置中进行烟气-污泥的再分离，分离出的污泥进入等离子气化炉或等离子玻璃化炉中，分离出的烟气进入到净化装置中净化冷却后可返回至干化装置中。

优选的是：所述灭菌装置为超声波发生器，且其频率不小于40kHz；所述干化装置为射流干化机。

优选的是：若初级捕收装置和次级捕收装置分离出的污泥的热值高于2000kcal/kg，则进入等离子气化炉进行处理，反之，则进入等离子玻璃化炉中进行处理。

本发明的有益效果在于，本发明的污泥处理工艺完整，可实现对污泥的无害化、减量化及资源化处理，且整套工艺安全环保，无需额外添加任何添加剂，不产生二次污染，安全可靠，可实现污泥的彻底处理，将污泥由废弃物转变为资源。此外，本发明的处理系统采用模块化设计和自动控制，占地面积小，运营成本低，不仅适用于污水处理厂产生的污泥处理，也适用于处理市政污泥、化工污泥等其它类型的污泥。

附图说明

图1示出了本发明所述污泥处理系统的结构流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如附图1所示，本发明所述的污泥处理系统，包括依次连接设置的灭菌装置、脱水装置、干化装置、等离子气化或等离子玻璃化装置、以及净化装置，所述等离子气化或等离子玻璃化装置包括初级捕收装置、等离子再燃装置、次级捕收装置以及等离子气化炉或等离子玻璃化炉，其中，所述灭菌装置可采用频率不小于40kHz的超声波发生器，其入水口与污水处理厂产生的含水量在95％以上的污泥相连，其出水进入到脱水装置中；所述脱水装置可采用立式压滤机等机械脱水装置，脱水产生的出水可返回至污水处理厂中进一步处理，脱水产生污泥进入到干化装置中；所述干化装置可采用射流干化机，干化产生的含水率约为20％的污泥进入到等离子气化或等离子玻璃化装置的初级捕收装置中进行分离，所述初级捕收装置可采用旋流器，利用沉降的原理使得污泥和水离心力的作用下进行分离，当初级捕收装置分离出的污泥的热值高于2000kcal/kg时，污泥进入到等离子气化炉中进行高温等离子气化处理，当分离出的污泥的热值低于2000kcal/kg时，污泥进入到等离子玻璃化炉中进行高温等离子玻璃化处理，等离子气化炉或等离子玻璃化炉处理后产生的烟气进入到净化装置中进行净化冷却，产生的熔融态尾渣排出后可用于生产建筑材料，如：岩棉、玻璃砂等产品；初级捕收装置产生的烟气进入到等离子再燃装置中，所述等离子再燃装置为等离子废气处理装置，利用等离子体的能量对烟气中的污染物进行处理，使得烟气中的污泥颗粒得到充分处置，等离子再燃装置中产生的烟气进入到次级捕收装置中以分离烟气和污泥，所述次级捕收装置亦可采用旋流器，利用离心沉降原理进行水分和污泥进行再次分离，分离出的污泥根据其热值，可进入到等离子气化炉或等离子玻璃化炉中进行处理，分离产生的烟气可进入到净化装置中进行净化冷却处理，所述净化装置可采用废气酸洗净化装置、废气碱洗净化装置、废气过滤吸附装置等，以对烟气中的污染物进行处置，且所述净化装置中可通入空气进行稀释冷却，净化冷却后的烟气可再次进入到干化装置中进行循环再处理。此外，本发明所述的处理系统还包括对上述各单元实现自动化控制的自动化操控单元。

利用本发明如上所述的处理系统对污水处理厂产生的含水率95％以上的污泥进行处理，其处理工艺包括以下步骤：

1)污水处理厂产生的含水量95％(通常为95-98％)的污泥进行灭菌处理，以杀灭去除污泥中的微生物，所述灭菌处理可采用超声波灭菌处理，且超声波的频率不低于40kHz；

2)对灭菌后的污泥进行脱水处理以使污泥的含水率降至80％以下，所述脱水处理可采用机械脱水，脱水过程中无需添加任何添加剂，脱水产生的污水可返回至污水处理厂进行进一步处理；

3)对脱水后的污泥进行干化处理，以使污泥的含水率降至20％以下，且干化处理过程中还可包括污泥粉碎处理，使污泥的粒径不大于200目，所述干化处理优选射流干化的方式进行；

4)对干化处理后的污泥进行泥-水初级分离，将分离后的污泥于1500℃-5000℃下进行高温等离子气化处理或高温等离子玻璃化处理；根据分离后污泥的热值，若污泥的热值高于2000kcal/kg，则对污泥进行高温等离子气化处理，若污泥的热值低于2000kcal/kg，则对污泥进行高温等离子玻璃化处理，等离子气化或等离子玻璃化处理后产生的熔融态尾渣排出后可经进一步用于生产建筑材料，如岩棉、玻璃砂等产品；高温等离子处理可以彻底杀灭污泥中的所有微生物，并将其中的氨、氮等元素进行有效分解，同时还可将其中的重金属进行离子化转化和固化，使其失去毒性；

5)对泥-水初级分离中产生的烟气于1500℃以上进行等离子再燃烧处理，以对烟气中的污泥颗粒进行充分处置，随后，可对等离子再燃烧处理中产生的烟气进行污泥-烟气分离，分离产生的污泥可根据其热值，进行高温等离子气化处理或高温等离子玻璃化处理；分离产生的烟气进行净化冷却处理；

6)对步骤5)中分离出的烟气进行净化冷却处理，所述净化冷却处理过程中可通入空气，使烟气的温度低于70℃，降温后的烟气可返回至干化处理步骤中。

进一步地；经高温等离子气化处理或高温等离子玻璃化处理产生的烟气亦可返回至净化冷却处理步骤中进行烟气的净化冷却处理。

以本发明如上所述的处理系统及工艺对污水处理厂产生的高含水量污泥进行处理，处理过程中不需要额外添加剂，不会发生因污泥受热而产生大量恶臭气体排放的情况，不会产生粉尘受热爆炸的危险，污泥处理率高，不仅适用于污水处理厂产生的污泥，也适用于处理市政污泥、化工污泥等其它类型的污泥，可真正实现污泥的减量化、无害化、资源化处理。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。公知的功能或结构出于简要和清楚的考虑或不再赘述。

Claims (7)

1.一种污泥处理工艺，其特征在于：包括以下处理步骤：

1)对污泥进行灭菌处理，以杀灭污泥中的微生物；

2)对灭菌后的污泥依次进行脱水处理和干化处理，以使得污泥的含水率降低至20％以下；

3)对干化处理后的污泥进行分离，对分离出的污泥进行高温等离子处理，对分离出的烟气进行再燃烧处理；

4)对再燃烧处理中产生的烟气进行污泥-烟气分离，并对分离出的污泥再次进行高温等离子处理，对分离出的烟气进行净化冷却处理；其中：

步骤1)中所述的灭菌处理为超声波灭菌处理，且超声波的频率不低于40kHz；

步骤3)和4)中所述的高温等离子处理为在1500℃-5000℃下进行高温等离子气化处理或高温等离子玻璃化处理；

若污泥的热值高于2000kcal/kg，则对污泥进行高温等离子气化处理，反之，则对污泥进行高温等离子玻璃化处理。

2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：步骤2)中所述的脱水处理采用的是机械脱水处理，所述的干化处理采用的是射流干化处理。

3.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：步骤2)中所述的干化处理中还包括粉碎处理，使污泥的粒径不大于200目。

4.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：对步骤3)和4)中所述的高温等离子处理过程中产生的烟气进行净化冷却处理；净化冷却处理后的烟气返回至干化处理步骤中。

5.一种污泥处理系统，其特征在于：包括灭菌装置、脱水装置、干化装置、等离子气化或等离子玻璃化装置，以及净化装置，所述等离子气化或等离子玻璃化装置包括初级捕收装置、等离子再燃装置、次级捕收装置以及等离子气化炉或等离子玻璃化炉，其中，所述灭菌装置的入水口与待处理污泥相连，其出水经脱水装置脱水后进入到干化装置中，干化装置中干化产生的污泥进入到初级捕收装置中进行分离，分离出的污泥进入到等离子气化炉或等离子玻璃化炉中，初级捕收装置中分离出的烟气进入到等离子再燃装置中进行再燃烧，再燃烧产生的烟气进入到次级捕收装置中进行烟气-污泥的再分离，分离出的污泥进入等离子气化炉或等离子玻璃化炉中，分离出的烟气进入到净化装置中净化冷却后返回至干化装置中。

6.根据权利要求5所述的污泥处理系统，其特征在于：所述灭菌装置为超声波发生器，且其频率不小于40kHz；所述干化装置为射流干化机。

7.根据权利要求5所述的污泥处理系统，其特征在于：若初级捕收装置和次级捕收装置分离出的污泥的热值高于2000kcal/kg，则进入等离子气化炉进行处理，反之，则进入等离子玻璃化炉中进行处理。