CN104609693A - 一种高浓度有机质污泥处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高浓度有机质污泥处理方法，包括：准备有机质污泥、臭氧预处理、化学调质、隔膜压滤深度脱水、污泥造粒、经低温热泵除湿干燥机进行干化处理、干化污泥进入污泥仓、掺杂生物质燃料、富氧燃烧及燃烧热量、蒸汽、炉渣的转化回收应用，整个处理工艺便于配备全自动控制系统，提高管理运行方便性，其污泥脱水率高、污泥燃烧利用率高且处理效率高；其多处采用闭式处理，确保无废气废热排放、无噪音污染，更为节能、环保、安全；其多环节对污泥进行杀菌除害处理，确保排放尾气达标；污泥焚烧热量用于发电返回供给污泥处理设备用电，降低了运行成本，提高了经济效益，真正实现了污泥从源头减量、无害化处理、资源化利用及污泥的循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理领域技术，尤其是指一种高浓度有机质污泥处理方法。
背景技术
随着环保意识的提高，城市污水处理行业得到迅速发展，城市污泥的产量与日俱增，污泥的处置和开发利用问题日益为人们所关注。
现有的大多污水处理厂的处理方式是，先对二沉池排出的活性污泥经浓缩后进行调质，其一般传统石灰法等调质处理，减少了污泥的体积，污泥中的病原体、微生物等危害物质仍然存在于脱水调质后的湿污泥内,但是其减量不太明显，要想达到污泥脱水的理想效果，往往其浓缩时间较长，调质成本较高；然后，需经过污泥脱水达到减量处理，将流态污泥 ( 经过或未经过浓缩 ) 转化为固态的湿污泥；再用余热锅炉等提供蒸汽对污泥进行烘干，此过程中其耗能较多，且干燥效率不高，同时，其干燥处理设备占地面积较大，管理也不太方便；最后，进行焚烧处理，但是，污泥热值低，不易燃烧，往往造成污泥燃烧不充分、燃烧效率低、炉渣减量较少等问题，在实际处理过程中往往需要向锅炉内喷入燃油等辅助燃料来助燃，因此，其污泥焚烧成本也较高。
因此，需要研究出一种新的污泥处理方法来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种高浓度有机质污泥处理方法，其实现了污泥从源头减量、无害化处理、资源化利用及污泥的循环利用。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种高浓度有机质污泥处理方法，包括如下步骤：
（1）准备有机质污泥：污水处理厂二沉池内的污泥；
（2）臭氧预处理：通过污泥螺杆泵将二沉池内的污输送至臭氧接触器；将臭氧由曝气管通入臭氧接触器中，进行臭氧曝气使污泥与臭氧充分接触，利用臭氧的强氧化性破坏污泥中不易被生物降解利用的细胞壁和细胞膜，使细胞类物质较快地溶于水中，同时杀死污泥中的病原体和细菌，使污泥得到初步的无害化、减量化处理；
（4）化学调质：然后在臭氧接触器中加入PAM絮凝剂进行胶体絮凝，使污泥体积大幅浓缩减少；
（5）隔膜压滤深度脱水：将化学调质后的污泥输送至隔膜压滤机进行深度脱水，其压滤水则排入处理厂的废水池内循环处理；
（6）污泥造粒：污泥深度脱水后经过污泥造粒机进行造粒成型；
（7）经低温热泵除湿干燥机进行干化处理：将前述造粒成型的污泥装入干燥室内；加热干燥装置开始工作，干燥室内污泥的湿空气自干燥室的出风口流出，经第一回热器加热进入热泵蒸发器，热泵蒸发器内的低压制冷剂吸收湿空气的热量由液态变为气态，湿空气因降温而形成凝结水并由冷凝水排出装置排出；来自热泵蒸发器的低压制冷剂由热泵压缩机升压后送至热泵冷凝器，脱湿后的干冷空气经第二回热器流经热泵冷凝器时，热泵冷凝器内部的高压制冷剂因冷凝而放出热量，干冷空气则被加热为热风经过循环风机将热风抽送至干燥室对污泥进行干燥；干燥完污泥后的回风经干燥室的出风口流出并回流经第一回热器加热进入热泵蒸发器进行前述循环以不断排出冷凝水直至污泥干燥完毕；在加热干燥装置整个工作过程中，空气所流经的循环风道为密闭循环风道；
（8）干化污泥进入污泥仓：干化后的污泥经由皮带输送装置送至污泥仓内储存；
（9）掺杂生物质燃料：往污泥仓内加入生物质燃料，通过搓合机将生物质燃料与干化污泥进行掺杂；
（10）富氧燃烧：通过皮带输送机将相互掺杂好的生物质燃料与干化污泥输送至流化床锅炉顶部上料口，与此同时，将氧气通过助燃风管路送到流化床锅炉，实现干化污泥与掺烧生物质燃料的富氧燃烧；
（11）燃烧热量、蒸汽、炉渣的转化回收应用：前述富氧燃烧过程所产生的热能通过流化床锅炉、汽轮机和发电机转换成电能，其电能供应于前述污水处理厂、隔膜压滤机及低温热泵除湿干燥机；流化床锅炉经过汽轮机后产生的蒸汽经过凝汽器冷凝形成冷凝水又回流到流化床锅炉中；流化床锅炉中的固相炉渣由流化床锅炉底部出料口排出作为建材原料。
作为一种优选方案，所述步骤（2）中，臭氧接触器内安装有机械搅拌器进行搅拌以加快絮凝，且臭氧接触器设计处于密封状态防止臭氧挥发。
作为一种优选方案，所述步骤（2）中，所述臭氧的添加量为10kg至15kg/T。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中，PAM絮凝剂的添加量为1kg至1.5kg/T。
作为一种优选方案，所述步骤（7）中，其循环风机包括有设置于热泵冷凝器出风口处的第一循环风机和设置干燥室内的第二循环风机，利用第二循环风机使整个干燥室的热风均匀分布流通，热风在干燥室内部形成循环流动，同时，第一循环风机使干燥室内空气与干燥室外部加热干燥装置间形成循环流动。
作为一种优选方案，所述步骤（7）中，脱水后的污泥装入干燥室内要停留15至45分钟，加热干燥装置才开始工作。
作为一种优选方案，所述步骤（9）中，所述生物质燃料包括有机质，该生物质燃料与前述干化污泥的掺杂比例为1:8至1:10或者100kg至125kg/T。
作为一种优选方案，所述步骤（9）中，所述生物质燃料的热值为2500kcal至2800kcal/kg。
作为一种优选方案，所述步骤（1）中，其污水处理厂二沉池内的污泥含水率95%至99%；所述步骤（5）中，隔膜压滤深度脱水至含水率50%以下；所述步骤（7）中，经低温热泵除湿干燥机进行干化处理，其污泥含水率降至10%-15%。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是通过准备有机质污泥、臭氧预处理、化学调质、隔膜压滤深度脱水、污泥造粒、经低温热泵除湿干燥机进行干化处理、干化污泥进入污泥仓、掺杂生物质燃料、富氧燃烧及燃烧热量、蒸汽、炉渣的转化回收应用等多个工艺步骤，实现对污泥从源头减量、无害化处理、资源化利用及污泥的循环利用；整个处理工艺便于配备全自动控制系统，提高管理运行方便性，其污泥脱水率高、污泥燃烧利用率高且处理效率高；其多处采用闭式处理，确保无废气废热排放、无噪音污染，更为节能、环保、安全；其多环节对污泥进行杀菌除害处理，确保排放尾气达标；污泥焚烧热量用于发电返回供给污泥处理设备用电, 降低了运行成本，提高了经济效益。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例中高浓度有机质污泥处理方法的步骤示意图；
图2是本发明之实施例中低温热泵除湿干燥机的结构示意图；
图3是图2所示低温热泵除湿干燥机的干化处理流程示意图；
图4是本发明之实施例中富氧燃烧及燃烧热量、蒸汽、炉渣的转化回收应用流程示意图。
附图标识说明：
10、箱体 11、干燥室
20、热泵蒸发器 30、热泵压缩机
40、热泵冷凝器 50、膨胀阀
60、第一回热器 70、第二回热器
80、第一循环风机 90、第二循环风机
100、冷凝水排出装置
101、污泥仓 102、皮带输送机
103、流化床锅炉 104、助燃风管路
105、汽轮机 106、发电机
107、凝汽器 108、隔膜压滤机
109、干燥机 110、污水处理厂。
具体实施方式
请参照图1至图4所示，其显示出了本发明之实施例的具体结构；该高浓度有机质污泥处理方法，包括如下步骤：
（1）准备有机质污泥：污水处理厂二沉池内的污泥，其含水率95%至99%。
（2）臭氧预处理：通过污泥螺杆泵将二沉池内的污输送至臭氧接触器；将臭氧由曝气管通入臭氧接触器中，本实施例中，所述臭氧的添加量为10kg至15kg/T，当然也可根据实际处理污泥种类等而设定；臭氧曝气使污泥与臭氧充分接触，利用臭氧的强氧化性破坏污泥中不易被生物降解利用的细胞壁和细胞膜，导致细胞死亡，使细胞类物质较快地溶于水中，同时杀死污泥中的病原体和细菌，因此，臭氧对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力，臭氧在杀伤微生物的同时，还能氧化污泥中的各种有机物，去除污泥中的色、嗅、味和酚等，使污泥得到初步的无害化、减量化处理；因为臭氧为气相，当与污泥发生强氧化反应后，会分解为氧气重新回到空气中，不会停留在污泥中，而传统技术中添加石灰、三氯化铁等，其本身会增加一定的处理后污泥量，本发明实现了真正的减量化。
前述溶解在污泥里的臭氧会产生两种反应：一是直接氧化，较缓慢且有明显选择性；另一种是在污泥中羟基、过氧化氢、有机物、腐植质和高浓度的氢氧根诱发下自行分解成羟基自由基，间接地氧化有机物、微生物或氨等；后一种反应速度快，无选择性，另外还能将重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸，氧化能力更强；臭氧的自行分解率在很大程度上取决于ph值、温度、UV值、臭氧浓度以及污泥中存在的其他可去除物，其分解速率可由臭氧余量间接表示；由于碳酸盐有较强的缓冲性能，因此在低PH和高缓冲性能下的余臭氧可维持时间更长。
（4）化学调质：然后在臭氧接触器中加入PAM絮凝剂进行胶体絮凝，使污泥体积大幅浓缩减少；此处，PAM絮凝剂的添加量可以为1kg至1.5kg/T或按实际需要设定其他数值；为了加快絮凝，可以通过于臭氧接触器内安装有机械搅拌器进行搅拌，这样，污泥体积逐渐大幅浓缩减少；在整个利用臭氧及PAM絮凝剂对污泥进行预处理的过程中，所述臭氧接触器设计处于密封状态，以防止因曝气和搅拌使部分臭氧挥发造成污染和处理效果的偏差。
（5）隔膜压滤深度脱水：将化学调质后的污泥输送至隔膜压滤机进行深度脱水，污泥经隔膜压滤深度脱水至含水率50%以下；其产生的压滤水则排入处理厂的废水池内循环处理。
（6）污泥造粒：污泥深度脱水后经过污泥造粒机进行造粒成型。
（7）经低温热泵除湿干燥机进行干化处理：低温热泵除湿干燥机包括有箱体10和设置于箱体10内的干燥室11、加热干燥装置，该加热干燥装置包括有热泵蒸发器20、热泵压缩机30、热泵冷凝器40、膨胀阀50、第一回热器60及第二回热器70；将前述造粒成型的污泥装入干燥室11内，要停留15至45分钟，加热干燥装置才开始工作，干燥室11内污泥的湿空气自干燥室11的出风口流出，经第一回热器60加热进入热泵蒸发器20，热泵蒸发器20内的低压制冷剂吸收湿空气的热量由液态变为气态，湿空气因降温而形成凝结水并由冷凝水排出装置100排出；来自热泵蒸发器20的低压制冷剂由热泵压缩机30升压后送至热泵冷凝器40，脱湿后的干冷空气经第二回热器70流经热泵冷凝器40时，热泵冷凝器40内部的高压制冷剂因冷凝而放出热量，干冷空气则被加热为热风经过循环风机将热风抽送至干燥室11对污泥进行干燥；干燥完污泥后的回风经干燥室11的出风口流出并回流经第一回热器60加热进入热泵蒸发器20进行前述循环以不断排出冷凝水直至污泥干燥完毕，其干化污泥的含水率降至10%-15%；在加热干燥装置整个工作过程中，空气所流经的循环风道为密闭循环风道；整个系统密闭循环，无需添加其它辅助供热，污泥干化的废气和湿空气混合被干燥机的制冷循环系统降温脱湿，重新用于整个干燥系统的内部循环干燥，所以只要设备连续运行就不会产生多余的烟气造成空气污染。
此步骤中，通过采用闭式除湿干燥方式及热泵原理进行蒸汽冷凝热回收，无需外在添加蒸汽等外加热源进行干燥，无需耗费大量电能，运行费用大大降低，无废气废热排放，无噪音污染，其更为节能、环保、安全；且干燥介质的温度、湿度方便控制，不受外界影响，使用管理方便。
以及，于本实施例中，如图2所示，前述循环风机包括有设置于热泵冷凝器出风口处的第一循环风机80和设置干燥室内的第二循环风机90，利用第二循环风机90使整个干燥室11的热风均匀分布流通，热风在干燥室11内部形成循环流动，污泥的各个部位都能实现均匀干燥；同时，第一循环风机80使干燥室11内空气与干燥室11外部加热干燥装置间形成循环流动。
（8）干化污泥进入污泥仓：干化后的污泥经由皮带输送装置送至污泥仓内储存。
（9）掺杂生物质燃料：往污泥仓101内加入生物质燃料，通过搓合机将生物质燃料与干化污泥进行掺杂；此处，所述生物质燃料主要包括有机质，其经过一系列的无害化处理，不含重金属、病原体等危害物质，环保安全；该生物质燃料的热值为2500kcal至2800kcal/kg，该生物质燃料与前述干化污泥的掺杂比例为1:8至1:10或者100kg至125kg/T，通过搓合机将生物质燃料与干化污泥进行掺杂，配合污泥掺烧，提高污泥焚烧的热值，其热值大概为2600kcal/kg,一般污泥的自持燃烧热值为 1000kcal左右，因此，前述比例掺杂生物质燃料的污泥完全可以自持燃烧，解决了污泥热值低、不易燃烧的问题。
（10）富氧燃烧：通过皮带输送机102将相互掺杂好的生物质燃料与干化污泥输送至流化床锅炉103顶部上料口，与此同时，将氧气通过助燃风管路104送到流化床锅炉103，实现干化污泥与掺烧生物质燃料的富氧燃烧，使燃烧更为充分，提高燃料的利用率,无需再外加辅助燃料，降低成本，便于后续的发电。
（11）燃烧热量、蒸汽、炉渣的转化回收应用：前述富氧燃烧过程所产生的热能通过流化床锅炉103、汽轮机105和发电机106转换成电能，其电能供应于前述污水处理厂110、隔膜压滤机108及低温热泵除湿干燥机109；流化床锅炉103经过汽轮机105后产生的蒸汽经过凝汽器107冷凝形成冷凝水又回流到流化床锅炉103中；流化床锅炉103中的固相炉渣由流化床锅炉103底部出料口排出作为建材原料（如图4所示）。
污泥经过臭氧处理，已经杀死污泥中绝大部分的病原体和一些难分解的高浓度有机物，又经过热泵除湿干燥机的干燥，最后经过流化床锅炉的焚烧，其排出的烟气基本上不会产生co,二噁英等有害物质，能够实现达标排放。
本发明的设计重点在于，其主要是通过准备有机质污泥、臭氧预处理、化学调质、隔膜压滤深度脱水、污泥造粒、经低温热泵除湿干燥机进行干化处理、干化污泥进入污泥仓、掺杂生物质燃料、富氧燃烧及燃烧热量、蒸汽、炉渣的转化回收应用等多个工艺步骤，实现对污泥从源头减量、无害化处理、资源化利用及污泥的循环利用；整个处理工艺便于配备全自动控制系统，提高管理运行方便性，其污泥脱水率高、污泥燃烧利用率高且处理效率高；其多处采用闭式处理，确保无废气废热排放、无噪音污染，更为节能、环保、安全；其多环节对污泥进行杀菌除害处理，确保排放尾气达标；污泥焚烧热量用于发电返回供给污泥处理设备用电, 降低了运行成本，提高了经济效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）准备有机质污泥：污水处理厂二沉池内的污泥；
（2）臭氧预处理：通过污泥螺杆泵将二沉池内的污输送至臭氧接触器；将臭氧由曝气管通入臭氧接触器中，进行臭氧曝气使污泥与臭氧充分接触，利用臭氧的强氧化性破坏污泥中不易被生物降解利用的细胞壁和细胞膜，使细胞类物质较快地溶于水中，同时杀死污泥中的病原体和细菌，使污泥得到初步的无害化、减量化处理；
（4）化学调质：然后在臭氧接触器中加入PAM絮凝剂进行胶体絮凝，使污泥体积大幅浓缩减少；
（5）隔膜压滤深度脱水：将化学调质后的污泥输送至隔膜压滤机进行深度脱水，其压滤水则排入处理厂的废水池内循环处理；
（6）污泥造粒：污泥深度脱水后经过污泥造粒机进行造粒成型；
（7）经低温热泵除湿干燥机进行干化处理：将前述造粒成型的污泥装入干燥室内；加热干燥装置开始工作，干燥室内污泥的湿空气自干燥室的出风口流出，经第一回热器加热进入热泵蒸发器，热泵蒸发器内的低压制冷剂吸收湿空气的热量由液态变为气态，湿空气因降温而形成凝结水并由冷凝水排出装置排出；来自热泵蒸发器的低压制冷剂由热泵压缩机升压后送至热泵冷凝器，脱湿后的干冷空气经第二回热器流经热泵冷凝器时，热泵冷凝器内部的高压制冷剂因冷凝而放出热量，干冷空气则被加热为热风经过循环风机将热风抽送至干燥室对污泥进行干燥；干燥完污泥后的回风经干燥室的出风口流出并回流经第一回热器加热进入热泵蒸发器进行前述循环以不断排出冷凝水直至污泥干燥完毕；在加热干燥装置整个工作过程中，空气所流经的循环风道为密闭循环风道；
（8）干化污泥进入污泥仓：干化后的污泥经由皮带输送装置送至污泥仓内储存；
（9）掺杂生物质燃料：往污泥仓内加入生物质燃料，通过搓合机将生物质燃料与干化污泥进行掺杂；
（10）富氧燃烧：通过皮带输送机将相互掺杂好的生物质燃料与干化污泥输送至流化床锅炉顶部上料口，与此同时，将氧气通过助燃风管路送到流化床锅炉，实现干化污泥与掺烧生物质燃料的富氧燃烧；
（11）燃烧热量、蒸汽、炉渣的转化回收应用：前述富氧燃烧过程所产生的热能通过流化床锅炉、汽轮机和发电机转换成电能，其电能供应于前述污水处理厂、隔膜压滤机及低温热泵除湿干燥机；流化床锅炉经过汽轮机后产生的蒸汽经过凝汽器冷凝形成冷凝水又回流到流化床锅炉中；流化床锅炉中的固相炉渣由流化床锅炉底部出料口排出作为建材原料。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中，臭氧接触器内安装有机械搅拌器进行搅拌以加快絮凝，且臭氧接触器设计处于密封状态防止臭氧挥发。
3.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述臭氧的添加量为10kg至15kg/T。
4.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（3）中，PAM絮凝剂的添加量为1kg至1.5kg/T。
5.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（7）中，其循环风机包括有设置于热泵冷凝器出风口处的第一循环风机和设置干燥室内的第二循环风机，利用第二循环风机使整个干燥室的热风均匀分布流通，热风在干燥室内部形成循环流动，同时，第一循环风机使干燥室内空气与干燥室外部加热干燥装置间形成循环流动。
6.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（7）中，脱水后的污泥装入干燥室内要停留15至45分钟，加热干燥装置才开始工作。
7.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（9）中，所述生物质燃料包括有机质，该生物质燃料与前述干化污泥的掺杂比例为1:8至1:10或者100kg至125kg/T。
8.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（9）中，所述生物质燃料的热值为2500kcal至2800kcal/kg。
9.根据权利要求1所述的高浓度有机质污泥处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中，其污水处理厂二沉池内的污泥含水率95%至99%；所述步骤（5）中，隔膜压滤深度脱水至含水率50%以下；所述步骤（7）中，经低温热泵除湿干燥机进行干化处理，其污泥含水率降至10%-15%。
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Denomination of invention: A method for treating sludge with high concentration of organic matter Effective date of registration: 20221129 Granted publication date: 20160824 Pledgee: Dongguan Kechuang Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: DONGGUAN DONGYUAN ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980023955 |