CN104649529A - 脱水污泥的资源化处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脱水污泥的资源化处理系统及方法。所述资源化处理系统由焚烧锅炉、第一烟气余热交换器、储泥池、碱调质室、热破解室、脱水间、第二烟气余热交换器、余热干化间和厌氧发酵罐组成。本发明首先对脱水污泥进行碱调质和热破解，然后脱水得到固相和液相；固相以热破解烟气余热为热源进行干化处理，得到干化污泥；液相以干化烟气余热为热源生产沼气。本发明实现了污泥中易去除水分的去除并实现污泥稳定，同时促进污泥含水率进一步高效去除及可生化降解特性，解决了干化效率低、易粘结、易发生爆炸的问题，实现污泥基于相分离的高效资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种脱水污泥的资源化处理系统及方法。
背景技术
城市污水处理厂每年产生大量的污泥，含水率高(约80％)、处理成本已经成为制约该行业发展的瓶颈因素。单独建设污泥处置设施(如焚烧设施)不仅投资成本高，且运行费用昂贵，利用其他工业的余热资源干化污泥、燃烧设备焚烧污泥时均可以大幅降低污泥的处理费用，如利用水泥厂烟气余热及砖窑烟气余热等干化污泥，干化后的污泥可以用于建材化利用或者作为替代燃料使用，比如专利CN200910102069.4利用水泥厂烟气余热干化污泥与污泥烧制水泥的方法，专利CN200910101945.1利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法。污泥含水率在烟气余热干化过程中可以得到降低，提高污泥热值及后续资源化利用效率。然而由于污泥干化过程能耗大、干化到一定含水率时易粘结，影响进一步含水率的去除效果，甚至出现爆炸风险等经济及技术问题，因此在污泥的热转化过程中控制费用耗费较多。而且在干化及焚烧过程中均存在工艺复杂、处理成本高、处理后的烟气、粉煤灰渣等仍有个别项目难以达标等问题，不仅会对大气、地表水及地下水形成污染威胁，且目前尚未颁布相应的污染控制标准，同时资源化利用价值未得到充分体现。
目前已公布的专利主要涉及工业热源，如低品质蒸汽、烟气余热直接干化污泥，促进污泥资源化再利用，如CN201110067528.7一种污泥干化焚烧系统、污泥干化机及污泥干化方法，CN200910102069.4利用水泥厂烟气余热干化污泥与污泥烧制水泥的方法，CN200710069178.1利用污泥干化尾气余热的污泥储存与预热系统，CN201010106737.3污泥干化方法、焚烧方法及污泥焚烧设备、热电厂及系统。然而目前我国火电厂等具有工业热源设施颇多，大量热能未得到有效利用，针对日益增长的污泥产生量，开展污泥利用工业热能多元化资源回收利用的技术途径显得日益重要。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种脱水污泥的资源化处理系统及方法。该方法以烟气余热为热源，采用热破解技术，经脱水得到固相和液相，然后分别进行资源化处理，以解决现有脱水污泥处理工艺处理效果差、成本过高以及无法有效防止二次污染的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种脱水污泥的资源化处理系统，由焚烧锅炉、第一烟气余热交换器、储泥池、碱调质室、热破解室、脱水间、第二烟气余热交换器、余热干化间和厌氧发酵罐组成；焚烧锅炉与第一烟气余热交换器连接，第一烟气余热交换器与热破解室连接，储泥池与碱调质室连接，碱调质室与热破解室连接，热破解室分别与脱水间和第二烟气余热交换器连接，脱水间分别与余热干化间和厌氧发酵罐连接，第二烟气余热交换器与余热干化间连接，余热干化间分别与厌氧发酵罐和焚烧锅炉连接；所述热破解室为密闭式热处理罐体；所述密闭式热处理罐体内设有蛇形蒸汽盘管和搅拌装置。
利用上述系统资源化处理脱水污泥的方法，包括以下步骤：
(1)脱水污泥倾倒入储泥池后，输送至碱调质室，进行碱调质；
(2)碱调质后污泥输送至热破解室，以焚烧锅炉的热能进行热破解；
(3)热破解后污泥进入脱水间进行脱水操作，得到固相和液相；
(4)固相进入余热干化间以热破解烟气余热为热源进行干化处理，得到干化污泥；液相进入厌氧发酵罐以干化烟气余热为热源生产沼气；干化污泥进入焚烧锅炉作为燃料焚烧。
其中，
步骤(1)中所述碱调质为投加石灰石，石灰石与污泥固体含量的质量比为0.10～0.35，时间为2～3天。
步骤(2)中所述热破解为焚烧锅炉的热能通过第一烟气余热交换器输送至热破解室的蛇形蒸汽盘管，热蒸汽通过蛇形蒸汽盘管对罐体内的物料加热，开启搅拌装置，加快换热速率。
步骤(2)中所述热破解的温度为120～150℃，时间为20～60min。
步骤(3)中所述脱水操作的时间为30～120min。
本发明碱调质阶段主要实现污泥的稳定调理、改善污泥后续处理效果并除去一些恶臭气体，如H2S；热破解处理使得脱水污泥中的菌胶团及絮体结构得到充分的破坏，污泥中内部水分得到充分释放，大分子有机物得到溶解和破坏，进而水解为低分子有机物；此时进行脱水操作，可得粒径小而均匀的固相及富含低分子有机物的液相，固相含水率为60～65％，液相中溶解性化学需氧量(SCOD)含量为50～100g/L，二者均进入资源化处理阶段；固相在余热干化间以热破解烟气余热为热源进行干化处理以实现以废治废，液相进行中温厌氧发酵处理，由于干化烟气余热温度相对较低，因此可提供厌氧发酵的热源。
本发明的有益效果：
(1)本发明实现了污泥中易去除水分的去除并实现污泥稳定，同时促进污泥含水率进一步高效去除及可生化降解特性，解决了干化效率低、易粘结、易发生爆炸的问题，实现污泥基于相分离的高效资源化利用。
(2)本发明经过余热干化和厌氧发酵的协同作用，把脱水污泥转变为气、液、固三相，解决了污泥因含水率高难以后续资源化利用、能源大量浪费的问题。
(3)本发明以烟气余热为热源进行污泥干化及厌氧发酵，实现了脱水污泥的两个二次污染源的统一处理，达到了“以废治废”的效果。
(4)本发明方法内部实现了余热利用，所产生的沼气可以作为清洁能源进行利用，干化所得的低含水率污泥可以作为高热值辅助燃料，实现余热利用及能源的节约。
(5)本发明方法污泥破解效果好，SCOD去除率大于55％，尾气温度低于30℃，减少了能量浪费，比其它烟气余热资源化利用方法节省能源50％以上。
附图说明
图1为脱水污泥资源化处理系统的工艺流程图；
其中：1-焚烧锅炉，2-第一烟气余热交换器，3-储泥池，4-碱调质室，5-热破解室，6-脱水间，7-第二烟气余热交换器，8-余热干化间，9-厌氧发酵罐。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。任何熟悉该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明所做的一些非本质的改进和调整，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明脱水污泥的资源化处理系统，如图1所示，由焚烧锅炉1、第一烟气余热交换器2、储泥池3、碱调质室4、热破解室5、脱水间6、第二烟气余热交换器7、余热干化间8和厌氧发酵罐9组成；焚烧锅炉1与第一烟气余热交换器2连接，第一烟气余热交换器2与热破解室5连接，储泥池3与碱调质室4连接，碱调质室4与热破解室5连接，热破解室5分别与脱水间6和第二烟气余热交换器7连接，脱水间6分别与余热干化间8和厌氧发酵罐9连接，第二烟气余热交换器7与余热干化间8连接，余热干化间8分别与厌氧发酵罐9和焚烧锅炉1连接；所述热破解室5为密闭式热处理罐体；所述密闭式热处理罐体内设有蛇形蒸汽盘管和搅拌装置。
利用上述系统资源化处理脱水污泥的方法，其步骤为：脱水污泥倾倒入储泥池3后，经螺杆泵传送装置输送至碱调质室4，投加石灰石与污泥固体含量的质量比为0.10～0.35，碱调质时间为2～3天；碱调质后的污泥经防腐蚀泵输送装置输送至热破解室5，以焚烧锅炉1的热能进行热破解，焚烧锅炉1产生的热能通过第一烟气余热交换器2输送至热破解室5的蛇形蒸汽盘管，热蒸汽通过蛇形蒸汽盘管对罐体内的物料进行加热，开启搅拌装置，加快换热速率，热破解的温度为120～150℃，时间为20～60min；热破解后的污泥进入脱水间6进行脱水操作，时间30～120min，得到固相和液相；热破解烟气余热通过第二烟气余热交换器7输送至余热干化间8，固相进入余热干化间8以热破解烟气余热为热源进行干化处理，得到干化污泥；液相进入厌氧发酵罐9以干化烟气余热为热源生产沼气；干化污泥进入焚烧锅炉与煤粉一块作为燃料焚烧。
实施例1
一种脱水污泥的资源化处理方法，按以下步骤进行：脱水污泥倾倒入储泥池3后，经螺杆泵传送装置输送至碱调质室4，投加石灰石与污泥固体含量的质量比为0.25，即1t脱水污泥(含水率85％)中加入37.5kg石灰石，碱调质时间为2天；碱调质后的污泥经防腐蚀泵输送装置输送至热破解室5，以焚烧锅炉1的热能进行热破解，焚烧锅炉1的热能通过第一烟气余热交换器2输送至热破解室5的蛇形蒸汽盘管，热蒸汽通过蛇形蒸汽盘管对罐体内的物料进行加热，开启搅拌装置，加快换热速率，热破解的温度为130℃，时间为30min；热破解后的污泥进入脱水间6进行脱水操作，时间90min，得到固相和液相；热破解烟气余热通过第二烟气余热交换器7输送至余热干化间8，固相进入余热干化间8以热破解烟气余热为热源进行干化处理，得到干化污泥；液相进入厌氧发酵罐9以干化烟气余热为热源生产沼气；干化污泥进入焚烧锅炉与煤粉一块作为燃料进行焚烧。
上述处理过程中，脱水后的高固相含水率为60％，105℃热源直接干燥15～20min即可干燥至含水率为18％；脱水后的高液相中SCOD含量为80g/L，进行中温厌氧发酵产沼气4天后SCOD为31.5g/L，累积产气量为250mL沼气/mL液体。
Claims (6)
1.一种脱水污泥的资源化处理系统，其特征在于，由焚烧锅炉、第一烟气余热交换器、储泥池、碱调质室、热破解室、脱水间、第二烟气余热交换器、余热干化间和厌氧发酵罐组成；焚烧锅炉与第一烟气余热交换器连接，第一烟气余热交换器与热破解室连接，储泥池与碱调质室连接，碱调质室与热破解室连接，热破解室分别与脱水间和第二烟气余热交换器连接，脱水间分别与余热干化间和厌氧发酵罐连接，第二烟气余热交换器与余热干化间连接，余热干化间分别与厌氧发酵罐和焚烧锅炉连接；所述热破解室为密闭式热处理罐体；所述密闭式热处理罐体内设有蛇形蒸汽盘管和搅拌装置。
2.利用权利要求1所述系统资源化处理脱水污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)脱水污泥倾倒入储泥池后，输送至碱调质室，进行碱调质；
(2)碱调质后污泥输送至热破解室，以焚烧锅炉的热能进行热破解；
(3)热破解后污泥进入脱水间进行脱水操作，得到固相和液相；
(4)固相进入余热干化间以热破解烟气余热为热源进行干化处理，得到干化污泥；液相进入厌氧发酵罐以干化烟气余热为热源生产沼气；干化污泥进入焚烧锅炉作为燃料焚烧。
3.根据权利要求2所述的脱水污泥的资源化处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述碱调质为投加石灰石，石灰石与污泥固体含量的质量比为0.10～0.35，时间为2～3天。
4.根据权利要求2所述的脱水污泥的资源化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述热破解为焚烧锅炉的热能通过第一烟气余热交换器输送至热破解室的蛇形蒸汽盘管，热蒸汽通过蛇形蒸汽盘管对罐体内的物料加热，开启搅拌装置，加快换热速率。
5.根据权利要求2所述的脱水污泥的资源化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述热破解的温度为120～150℃，时间为20～60min。
6.根据权利要求2所述的脱水污泥的资源化处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述脱水操作的时间为30～120min。
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