CN105254165B - 一种城市生活污泥建材化处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种城市生活污泥建材化处理系统及处理方法，属于污泥处理技术领域。它解决了现有的城市生活污泥不能得到有效的处理而污染严重的问题。本城市生活污泥建材化处理系统，包括依次相连的污泥储存单元、污泥脱水单元、污泥建材化利用单元和烟气处理单元，它依次通过脱水处理、建材化处理和烟气处理使得城市生活污泥得到建材化处理，使处理后的污泥无害化，变废为宝，使资源得到循环利用，具有经济和环保的优点，同时还降低了城市生活污泥对环境的污染。

Description

一种城市生活污泥建材化处理系统及处理方法

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，涉及一种城市生活污泥建材化处理系统及处理方法。

背景技术

随着中国城市化水平的提高，城市生活污水的排放量逐年增加。污泥是污水处理过程中产生量最大的副产物，其成分非常复杂：有机物含量多，性质不稳定，易腐化发臭；含有铜、锌、铬、汞等重金属，寄生虫卵、病原体等微生物，以及持久性有机污染物等有毒有害物质；含水率高，不易脱水。如果不经过有效处理处置直接进入环境，将对生态环境和人类健康构成严重威胁。国内外对城巿污水污泥的处理已有近百年历史,主要是以填埋、投海、堆肥和焚烧等处理方式为主，填埋投资较少、容量大、见效快，但对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，而且周围容易遭受渗沥水、臭气的影响，近年来填埋处置所占比例越来越小；而投海由于对海洋环境的严重影响已经被禁止；堆肥是利用污泥中含有氮、磷、钾等营养元素，经处理后使其农用，但污泥中含有重金属等有毒有害物质和病原体、寄生虫卵等，需谨慎使用该方法；焚烧可以使污泥中的有机物全部碳化，最大限度地减小了污泥体积，使污泥最终处置极为便利，但其设备投资高、运转费用高、燃烧会产生有毒物质，需要对烟气进行处理，焚烧灰需要再处理等限制了其使用。国内外的相关学者研究表明，脱水污泥中的无机物主要成分是硅、铝、铁、钙等，与建筑原料(如粘土，页岩等)的成分相近，可作为建筑材料，污泥的建材化利用不仅可以减少土地的浪费，而且还可以使资源得到循环利用，变废为宝。

发明内容

本发明的第一个发明目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种城市生活污泥建材化处理系统，它能将城市生活产生的污泥进行建材化处理，且在处理过程中对环境的污染较小。

本发明的第一个发明目的可通过下列技术方案来实现：一种城市生活污泥建材化处理系统，包括污泥储存单元、污泥脱水单元、污泥建材化利用单元和烟气处理单元，其特征在于，所述污泥储存单元用于储存污泥的筒仓，所述筒仓与污泥脱水单元相连接，所述污泥脱水单元用于将储存的污泥进行脱水，且污泥脱水单元与污泥建材化利用单元相连接，所述污泥建材化利用单元用于将脱水后的污泥进行建材化处理，且污泥建材化利用单元与烟气处理单元相连接，所述烟气处理单元用于将污泥建材化利用单元产生的烟气进行净化处理后排出。

本城市生活污泥建材化的处理系统能够将污泥处理厂或者外运而来的污泥经过脱水、建材化处理及烟气处理等一系列工序，使处理后的污泥无害化，变废为宝，使资源得到循环利用，具有经济和环保的优点，同时还降低了城市生活污泥对环境的污染。

在上述的城市生活污泥建材化利用处理系统中，所述筒仓上连接有输送管道，所述输送管道上连接有压力泵，输送管道在压力泵作用下将污泥由筒仓输送至污泥脱水单元。压力泵能够将筒仓储存的呈流体状的污泥加压输送至污泥脱水单元进行脱水，输送效率高。

在上述的城市生活污泥建材化利用处理系统中，所述污泥脱水单元包括板框式压滤机和压滤废水管道，所述板框式压滤机用于对污泥进行脱水，所述压滤废水管道与板框式压滤机相连，且压滤废水管道用于将板框式压滤机压滤出的废水输送至污水处理厂进行回收处理。污泥脱水单元对筒仓输送过来的污泥进行压滤式脱水处理，并将其压滤后产生的废水输送至污水处理厂进行二次处理，避免对环境造成污染。本污泥脱水单元还可采用厢式压滤机或带式压滤机或隔膜式压滤机或板框压滤机进行脱水。

在上述的城市生活污泥建材化利用处理系统中，所述污泥建材化利用单元包括造粒装置、烘干窑和回转窑，所述造粒装置将脱水后的污泥与页岩、淤泥混合进行造粒，所述烘干窑用于将造粒后形成的污泥料球进行烘干和二次造粒，所述回转窑用于将二次造粒的污泥料球进行烧胀。造粒装置、烘干窑和回转窑之间通过传送带进行输送，烧胀后的污泥料球体积增大，材料利用率较高，页岩是重要的建筑原料之一，使用页岩作为污泥建材化处理的添加剂，能够对污泥的成分进行改造使之更能适宜用于建材化处理。本污泥建材化利用单元也可仅通过造粒装置进行造粒。

在上述的城市生活污泥建材化利用处理系统中，所述烟气处理单元包括除尘装置、冷却装置和臭气处理装置，所述除尘装置用于对污泥建材化利用单元产生的烟气进行除尘处理，所述冷却装置用于对除尘后的烟气进行冷却处理并使得烟气温度满足臭气处理装置的温度要求，所述臭气处理装置用于对冷却后的烟气进行除臭处理。烟气经过烟气处理单元的净化处理后，可以直接通过烟囱排出，对环境污染较小。本烟气处理单元还可仅包括除尘装置和臭气处理装置。

本发明的第二个发明目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用上述城市生活污泥建材化处理系统的处理方法，它能将城市生活产生的污泥进行建材化处理，且在处理过程中对环境的污染较小。

本发明的第二个发明目的可通过下列技术方案来实现：一种利用上述城市生活污泥建材化处理系统的处理方法，其特征在于，由以下步骤组成：

步骤一、脱水处理：在污泥储存单元中对污泥添加脱水剂后进行脱水；

步骤二、建材化处理：先将脱水后的污泥与页岩、淤泥混合并在造粒装置中进行初次造粒，然后将污泥造粒后形成的料球烘干并在烘干窑中进行二次造粒，再将二次造粒后形成的料球在回转窑中进行烧胀；

步骤三、烟气处理：在烟气处理单元中对建材化处理产生的烟气进行净化处理后排出。

本城市生活污泥建材化的处理方法能够将污泥处理厂或者外运而来的污泥经过脱水、建材化处理及烟气处理等一系列工序，使处理后的污泥无害化，变废为宝，使资源得到循环利用，具有经济和环保的优点，同时还降低了城市生活污泥对环境的污染。

在上述的利用城市生活污泥建材化处理系统的处理方法中，所述步骤一中添加的脱水剂为聚氯化铝和聚丙酰胺，聚氯化铝的加入量为待脱水的污泥质量的0.2％～0.5％，聚丙酰胺的加入量为待脱水的污泥质量的0.005％～0.015％。城市生活污泥的含水率一般在80％左右，聚氯化铝和聚丙酰胺均适用于呈弱碱性的城市生活污泥的脱水处理，他们能够将城市生活污泥中的污泥成分凝聚成絮状，从而达到脱水的效果，此外经过聚氯化铝和聚丙酰胺混合处理后的城市生活污泥沉淀性能好，而且PH值和碱度变化小，适宜后续的建材化处理。

在上述的利用城市生活污泥建材化处理系统的处理方法中，所述步骤二中页岩、淤泥和脱水后的污泥形成的混合物中，页岩所占的质量百分比为30％～40％，淤泥所占的质量百分比为40％～60％，脱水后的污泥所占的质量百分比为10％～20％。添加的淤泥可来自于河道淤泥或建筑打桩淤泥，即本处理方法不仅可以对城市生活污泥进行循环利用，还可以对生产中产生的淤泥也进行循环利用，处理成本较低，环保性更好。

在上述的利用城市生活污泥建材化处理系统的处理方法中，所述步骤二中产生的烟气余热用于对页岩和初次造粒后形成的料球进行烘干。回转窑的高温区温度为1150℃～1170℃，其产生的烟气带有大量的热量，在对页岩和初次造粒后形成的料球进行烘干时，既能对烟气的余热进行循环利用，还可以将烟气所附带的灰尘进行吸附，而吸附的灰尘来源于料球，即成分与污泥建材化的产物相符合，还能进一步提高污泥建材化处理的转化率。

在上述的利用城市生活污泥建材化处理系统的处理方法中，所述步骤三中烟气依次经过旋风除尘器、布袋除尘器、冷凝器、喷淋塔和臭气处理装置进行净化处理后由烟囱排出。其中旋风除尘器用于对烟气中的灰尘进行一次脱除，布袋除尘器用于对烟气中飞扬的灰尘进行二次脱除，冷凝器用于对烟气进行降温，以满足除臭系统温度要求，喷淋塔用于对烟气进行二次降温净化，臭气处理装置利用臭氧以及催化剂对烟气中的恶臭成分进行氧化分解，减少臭味，达到排放要求，除臭之后的烟气由烟囱在远离底面的高处进行排放，对人群的影响较小。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本污泥建材化处理系统及处理方法能够将污泥处理厂或者外运而来的污泥经过脱水、建材化处理及烟气处理等一系列工序，使处理后的污泥无害化，变废为宝，使资源得到循环利用，具有经济和环保的优点，同时还降低了城市生活污泥对环境的污染；

2、本污泥建材化处理系统及处理方法便于批量处理城市生活污泥，建材化效率高；

3、本污泥建材化处理系统及处理方法在处理过程中对环境的污染较小。

附图说明

图1是城市生活污泥处理的流程图。

图中，1、污泥储存单元；11、筒仓；12、压力泵；13、输送管道；2、污泥脱水单元；21、板框式压滤机；22、压滤废水管道；3、污泥建材化利用单元；31、造粒装置；32、烘干窑；33、回转窑；4、烟气处理单元；41、除尘装置；411、旋风除尘器；412、布袋除尘器；42、冷却装置；421、冷凝器；422、喷淋塔；43、臭气处理装置；44、烟囱；5、污泥处理厂。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

参照图1，本实施例为一种城市生活污泥建材化处理系统，其特征在于，包括污泥储存单元1、污泥脱水单元2、污泥建材化利用单元3和烟气处理单元4，污泥储存单元1用于储存污泥，污泥脱水单元2用于将污泥进行脱水，污泥建材化利用单元3用于将脱水后的污泥进行建材化处理，烟气处理单元4用于将污泥建材化利用单元3产生的烟气进行净化处理后排出。

具体结构如下，污泥储存单元1包括用于储存污泥的筒仓11，筒仓11上连接有压力泵12和输送管道13，输送管道13在压力泵12作用下将污泥由筒仓11输送至污泥脱水单元2。压力泵12能够将筒仓11储存的呈流体状的污泥加压输送至污泥脱水单元2进行脱水，输送效率高。

污泥脱水单元2包括板框式压滤机21和压滤废水管道，板框式压滤机21用于对污泥进行脱水，压滤废水管道与板框式压滤机21相连，且压滤废水管道用于将板框式压滤机21压滤出的废水输送至污水处理厂5进行回收处理。污泥脱水单元2对筒仓11输送过来的污泥进行压滤式脱水处理，并将其压滤后产生的废水输送至污水处理厂5进行二次处理，避免对环境造成污染。

污泥建材化利用单元3包括造粒装置31、烘干窑32和回转窑33，造粒装置31将脱水后的污泥与页岩、淤泥混合进行造粒，烘干窑32用于将造粒后形成的污泥料球进行烘干和二次造粒，回转窑33用于将二次造粒的污泥料球进行烧胀后并出料。造粒装置31、烘干窑32和回转窑33之间通过传送带进行输送，烧胀后的污泥料球体积增大，材料利用率较高。页岩是重要的建筑原料之一，使用页岩作为污泥建材化处理的添加剂，能够对污泥的成分进行改造使之更能适宜用于建材化处理。

烟气处理单元4包括除尘装置41、冷却装置42和臭气处理装置43，除尘装置41用于对污泥建材化利用单元3产生的烟气进行除尘处理，冷却装置42用于对除尘后的烟气进行冷却处理并使得烟气温度满足臭气处理装置43的温度要求，臭气处理装置43用于对冷却后的烟气进行除臭处理。烟气经过烟气处理单元4的净化处理后，可以直接通过烟囱44排出，对环境污染较小。

本实施例还包括利用上述城市生活污泥建材化处理系统的处理方法，由以下步骤组成：

步骤一、脱水处理：在污泥储存单元1中对污泥添加脱水剂后进行脱水；

步骤二、建材化处理：先将脱水后的污泥与页岩、淤泥混合并在造粒装置31中进行初次造粒，然后将污泥造粒后形成的料球烘干并在烘干窑32中进行二次造粒，再将二次造粒后形成的料球在回转窑33中进行烧胀；

步骤三、烟气处理：在烟气处理单元4中对建材化处理产生的烟气进行净化处理后排出。

本处理方法的具体内容如下：

步骤一中添加的脱水剂为聚氯化铝和聚丙酰胺，聚氯化铝的加入量为待脱水的污泥质量的0.2％～0.5％，聚丙酰胺的加入量为待脱水的污泥质量的0.005％～0.015％，其中聚氯化铝和聚丙酰胺的进一步优选范围分别为0.25％～0.3％和0.008％～0.012％。城市生活污泥利用板框压滤将加脱水剂的污泥进行脱水，压滤压力为1.5～1.8MPa，压滤周期为6小时，压滤脱水后的污泥含水率为40％～50％。本处理方法中污泥脱水单元压滤产生的废水经专用管道进入污水处理厂进行二次处理。

步骤二中页岩、淤泥和脱水后的污泥形成的混合物中，页岩所占的质量百分比为30％～40％，淤泥所占的质量百分比为40％～60％，脱水后的污泥所占的质量百分比为10％～20％。添加的淤泥可来自于河道淤泥或建筑打桩淤泥，本处理方法不仅可以对城市生活污泥进行循环利用，还可以对生产中产生的淤泥也进行循环利用，处理成本较低，环保性更好。烘干和二次造粒完成后的料球通过传送带送入到回转窑33进行烧胀，回转窑33的高温区温度为1150℃-1170℃，料球在回转窑33中停留时间为100～140分钟。

步骤二中产生的烟气余热用于对页岩和初次造粒后形成的料球进行烘干。回转窑33产生的烟气带有大量的热量，在对页岩和初次造粒后形成的料球进行烘干时，既能对烟气的余热进行循环利用，还可以将烟气所附带的灰尘进行吸附，而吸附的灰尘来源于料球，即成分与污泥建材化的产物相符合，还能进一步提高污泥建材化处理的转化率。

步骤三中烟气依次经过旋风除尘器411、布袋除尘器412、冷凝器421、喷淋塔422和臭气处理装置43进行净化处理后由烟囱44排出。其中旋风除尘器411用于对烟气中的灰尘进行一次脱除，布袋除尘器412用于对烟气中的灰尘进行二次脱除，冷凝器421用于对烟气进行降温，以满足除臭系统温度要求，喷淋塔422用于对烟气进行二次降温净化，臭气处理装置43利用臭氧以及催化剂对烟气中的恶臭成分进行氧化分解，减少臭味，达到排放要求，除臭之后的烟气由烟囱44在远离底面的高处进行排放，对人群的影响较小。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种城市生活污泥建材化处理系统，包括污泥储存单元(1)、污泥脱水单元(2)、污泥建材化利用单元(3)和烟气处理单元(4)，所述污泥储存单元(1)包括用于储存污泥的筒仓(11)，所述筒仓(11)与污泥脱水单元(2)相连接，所述污泥脱水单元(2)用于将储存的污泥进行脱水，且污泥脱水单元(2)与污泥建材化利用单元(3)相连接，所述污泥建材化利用单元(3)用于将脱水后的污泥进行建材化处理，且污泥建材化利用单元(3)与烟气处理单元(4)相连接，所述烟气处理单元(4)用于将污泥建材化利用单元(3)产生的烟气进行净化处理后排出，所述污泥建材化利用单元(3)包括造粒装置(31)和回转窑(33)，所述造粒装置(31)将脱水后的污泥与页岩、淤泥混合进行造粒，所述烟气处理单元(4)包括除尘装置(41)，所述除尘装置(41)用于对污泥建材化利用单元(3)产生的烟气进行除尘处理，其特征在于，所述污泥建材化利用单元(3)还包括烘干窑(32)，所述烘干窑(32)利用回转窑(33)产生的烟气对造粒装置(31)形成的料球进行烘干，所述料球在烘干时吸附烟气所附带的灰尘实现二次造粒，所述回转窑(33)用于将二次造粒的污泥料球进行烧胀，所述烟气处理单元(4)还包括冷却装置(42)和臭气处理装置(43)，所述冷却装置(42)用于对除尘后的烟气进行冷却净化处理，所述臭气处理装置(43)用于对冷却后的烟气进行除臭处理，所述冷却装置(42)包括冷凝器(421)和喷淋塔(422)，所述除尘装置(41)包括旋风除尘器(411)和布袋除尘器(412)，旋风除尘器(411)、布袋除尘器(412)、冷凝器(421)、喷淋塔(422)和臭气处理装置(43)依次连接。

2.根据权利要求1所述的城市生活污泥建材化处理系统，其特征在于，所述筒仓(11)上连接有输送管道(13)，所述输送管道(13)上连接有压力泵(12)，输送管道(13)在压力泵(12)作用下将污泥由筒仓(11)输送至污泥脱水单元(2)。

3.根据权利要求1所述的城市生活污泥建材化处理系统，其特征在于，所述污泥脱水单元(2)包括板框式压滤机(21)和压滤废水管道，所述板框式压滤机(21)用于对污泥进行脱水，所述压滤废水管道与板框式压滤机(21)相连，且压滤废水管道用于将板框式压滤机(21)压滤出的废水输送至污水处理厂进行回收处理。

4.一种利用权利要求1-3任意一项所述城市生活污泥建材化处理系统的处理方法，由以下步骤组成：

步骤一、脱水处理：在污泥储存单元(1)中对污泥添加脱水剂后进行脱水；

步骤二、建材化处理：先将脱水后的污泥与页岩、淤泥混合并在造粒装置(31)中进行初次造粒，然后将污泥造粒后形成的料球烘干并在烘干窑(32)中进行二次造粒，再将二次造粒后形成的料球在回转窑(33)中进行烧胀；

步骤三、烟气处理：在烟气处理单元(4)中对建材化处理产生的烟气进行净化处理后排出；

其特征在于，所述回转窑(33)产生的烟气余热对页岩和初次造粒后形成的料球进行烘干，所述料球在烘干时吸附烟气所附带的灰尘实现二次造粒；

所述步骤三中烟气依次经过旋风除尘器(411)、布袋除尘器(412)、冷凝器(421)、喷淋塔(422)和臭气处理装置进行净化处理后由烟囱(44)排出。

5.根据权利要求4所述的利用上述城市生活污泥建材化处理系统的处理方法，其特征在于，所述步骤一中添加的脱水剂为聚氯化铝和聚丙酰胺，聚氯化铝的加入量为待脱水的污泥质量的0.2％～0.5％，聚丙酰胺的加入量为待脱水的污泥质量的0.005％～0.015％。

6.根据权利要求4所述的利用上述城市生活污泥建材化处理系统的处理方法，其特征在于，所述步骤二中页岩、淤泥和脱水后的污泥形成的混合物中，页岩所占的质量百分比为30％～40％，淤泥所占的质量百分比为40％～60％，脱水后的污泥所占的质量百分比为10％～20％。