CN106854031B - 一种污泥资源化处理方法及其处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥资源化处理方法及其处理系统，污泥仓(1)通过污泥泵与污泥脱水机(4)连接，污泥脱水机(4)连接有干化污泥仓(5)；干化污泥仓(5)能与回转窑(6)、燃煤电厂(7)和垃圾焚烧炉(8)连接；垃圾焚烧炉(8)和燃煤电厂(7)与余热锅炉(9)连接，余热锅炉(9)和回转窑(6)与收尘器连接，余热锅炉(9)与发电机组(10)连接，收尘器的烟气出口与洗涤器的烟气进口连接，洗涤器的烟气出口与除尘器的烟气进口连接，除尘器的烟气出口与多功能净化器(14)的烟气进口连接；收尘器、洗涤器、除尘器、垃圾焚烧炉(8)和燃煤电厂(7)的飞灰出口与回转窑(6)的原料进口连接。本发明是一种高效、节能、无污染实现污泥的资源化处置的污泥资源化处理方法及其处理系统。

Description

一种污泥资源化处理方法及其处理系统
技术领域
本发明涉及一种污泥处理方法，尤其涉及一种污泥资源化处理方法。本发明还涉及实现该污泥资源化处理方法的处理系统。
背景技术
随着我国人口的日益增长和经济的飞速发展，截至2015年底，我国已建3910多座城镇污水处理厂，污水处理厂日处理能力已达到1.67亿立方米/日，作为污水的衍生品，2015年市政污泥(含水率80％)产生3000万吨～4000万吨，预计到2020年，我国的市政污泥产量将达到6000万吨～9000万吨。
国内重水轻泥的思路，导致建污水厂时未把污泥的处理作为污水厂的必要组成部分，大量的未处理污泥堆积占用了大量土地，且城市污水污泥含有大量的有机污染物，易腐烂变质，有强烈的臭味，同时含有病原菌、重金属、以及多氯联苯、二噁英等难降解的有毒有害物质，对周围的环境产生了严重的二次污染。
污泥处置目标是减量化、稳定化、无害化和最终资源化，即便于运输和消纳，又对污染资源再利用。当前各种处理方法中，投入的成本由低到高分别为填埋、消化利用、协同焚烧等。
卫生填埋处置不符合国家目前污泥处理处置政策要求，污泥填埋后，内部仍然含有大量水分，产生大量垃圾渗滤液，处理不当污染当地水源，且占用大量的土地面积，未来有取消污泥填埋的风险。
消化分为厌氧和好氧消化，最终污泥可以制肥供土地利用。厌氧消化并不能一次性彻底处理全部污泥，消化过程很难满足污泥无害化要求，往往需厌氧消化前先进行高温热水解，厌氧产沼气过程和沼气储存都存在安全风险，而国内污泥有机质含量偏低，含砂量高，肥份难满足制肥要求，肥料存在销路难题，且通过热水解、厌氧、好氧工艺，投资大，运营费用高，废水、臭气、重金属超标难治理。
焚烧工艺在污泥减量化和无害化方面优势明显，灭菌效果彻底，污泥焚烧前，应尽可能降低污泥的含水率，提高污泥热值，一般的焚烧装置同污泥的干燥过程是一体的，处理设备的一次性投资大，能耗和处理费用高，污泥焚烧后重金属等可能随着烟尘的扩散进入大气造成二次污染。
如何用一种处理工艺，用较小的投资和便捷的运营，达到污泥的减量化、稳定化、无害化和最终资源化利用，是我们迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种高效、节能、无污染实现污泥的资源化处置的污泥资源化处理方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该污泥资源化处理方法的处理系统。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的污泥资源化处理方法，包括如下步骤：
步骤1：湿污泥转运至污泥仓，通过螺旋污泥泵泵至污泥脱水机；
步骤2：湿污泥进入污泥脱水机脱水后，污水返至污水厂处理；脱水后的污泥颗粒储存于干化污泥仓；当污泥含水率干化至30％以下时，对污泥颗粒进行资源化利用：
与水泥原料粘土类材料混配，通过回转窑烧制利用；
污泥热值偏低，干化至含水率25％以下时，通过燃煤电厂混合燃烧发电；
由于城市生活垃圾热值普遍偏低，污泥含水率降至20％以下时，充分利用垃圾焚烧炉焚烧，烟气通过余热锅炉换热，利用蒸汽发电机组发电和蒸汽余热利用；
步骤3：污泥与燃煤电厂混合燃烧发电，火电厂自有烟气处理系统，其甚至可以达到超低排放；垃圾焚烧炉和回转窑出来的烟气，首先通过收尘器处理，将直径10um以上的粗颗粒物沉降，利用洗涤器脱去烟气中的酸性气体并使烟气降温；低温烟气通过除尘器后，直径1um的细颗粒拦截率达到99.9％，从除尘器出来的低温烟气进入后端的多功能净化器进行烟气处理；垃圾焚烧炉内的飞灰和烟气颗粒飞灰重金属含量较高，回回转窑烧制市政道路骨料。
垃圾焚烧炉和回转窑出来的烟气，首先通过多级旋风处理器，将直径10um以上的粗颗粒物沉降，利用半干式洗涤器脱去烟气中的酸性气体并使烟气降温；低温烟气通过布袋除尘器后，直径1um的细颗粒拦截率达到99.9％。
后端的多功能净化器前置有植物液喷淋装置，喷洒的活性植物液能分解降解烟气中的刺激性气体，中置离心除雾器能除去烟气中的水分子颗粒，后置活性炭吸附模组，颗粒活性炭载低温催化剂，彻底吸附烟气中的苯类及二噁英等难降解污染物。
从污泥仓出来的气体进入后端的多功能净化器进行烟气处理。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的实现污泥资源化处理方法的处理系统，污泥仓的污泥出口通过污泥泵与污泥脱水机的进口连接，污泥脱水机的出口连接有干化污泥仓；干化污泥仓的出口能与回转窑、燃煤电厂和垃圾焚烧炉连接；垃圾焚烧炉和燃煤电厂的烟气出口与余热锅炉的烟气端连接，余热锅炉的蒸汽出口与发电机组连接，余热锅炉和回转窑的烟气出口与收尘器的烟气进口连接，收尘器的烟气出口与洗涤器的烟气进口连接，洗涤器的烟气出口与除尘器的烟气进口连接，除尘器的烟气出口与多功能净化器的烟气进口连接，多功能净化器的烟气出口排空；收尘器、洗涤器、布袋除尘器、垃圾焚烧炉和燃煤电厂的飞灰出口与回转窑有的料进口连接。
污泥仓的废气出口与多功能净化器的烟气进口连接。
多功能净化器前置有植物液喷淋装置，中置有离心除雾器，后置有活性炭吸附模组。
厢式低温干燥装置的气体出口与污泥脱水机的一端连接，厢式低温干燥装置的气体进口与污泥脱水机的另一端连接。
污泥脱水机包括电源、阳极螺旋轴、定环、游动环、孔板、旋转切刀和纤维网布传送带。
厢式低温干燥装置包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀。
所述的收尘器为旋风收尘器，所述的洗涤器为半干式洗涤器，所述的除尘器为布袋除尘器；所述的污泥脱水机为具有电渗透与造粒功能的叠螺式污泥脱水机。
所述的污泥泵为螺旋污泥泵。
采用上述技术方案的污泥资源化处理方法及其处理系统，污泥脱水机能实现污泥脱水至含水率50％。经过改进叠螺式污泥脱水机，具有电渗透脱水功能，在电场作用下，使污泥中的“自由水”和“结合水”(细胞水)同时从污泥中分离出来，实现了高效率脱水。经过改进的叠螺式污泥脱水机，尾部装有孔板、旋转切刀、纤维网布传送带，将压滤后的污泥挤压成10mm颗粒。经过改进的叠螺式污泥脱水机，可以实现全封闭低温热干化功能，实现污泥干化后含水率10％～50％之间的任意值。进入污泥脱水机的低温空气来源于厢式低温干燥装置，干燥低温空气(60-80℃)由脱水机底端进入，顶端排出湿热空气后回流至厢式低温干燥装置。通过伴流制冷剂的蒸发压缩冷凝过程，湿热空气被干燥，排出冷凝水，并吸热升温(60-80℃)后循环利用。根据不同需求，通过厢式低温干燥装置，可以实现污泥干化后含水率10％～50％之间的任意值设计，实现污泥颗粒燃料化，提供给水泥厂制作建材原料、或者提供给火电厂与燃煤混合发电、或者与城市生活垃圾联合焚烧发电。
烟气通过收尘器、洗涤器、除尘器和多功能净化器后由引风机高空排放，飞灰进入回转窑制作建材原料。
多功能净化器设置有植物液喷淋除臭装置、离心除雾装置、低温催化活性炭吸附装置。
本发明污泥资源化处置工艺，与现有设备脱水与干化相比，可实现污泥连续脱水干化至含水率10％，通过除湿干燥，能耗仅为其他高温干化工艺的二分之一，且全封闭干化过程只有冷凝水排放，无挥发刺激性气体溢出。由于污泥可以控制脱水干化至含水率10％～50％任意值，这就方便了制备的污泥燃料颗粒可多种途径实现资源化。
综上所述，本发明是一种高效、节能、无污染实现污泥的资源化处置的污泥资源化处理方法及其处理系统。
附图说明
图1为本发明的工艺流程简图。
图中标号：
1-污泥仓，2-螺旋污泥泵，3-厢式低温干燥装置，4-污泥脱水机，5-干化污泥仓，6-回转窑，7-燃煤电厂、8-垃圾焚烧厂，9-余热锅炉、10-发电机组、11-旋风收尘器，12-半干式洗涤器，13-布袋除尘器，14-多功能净化器；
41-电源，42-阳极螺旋轴，43-定环，44-游动环，45-孔板，46-旋转切刀，47-纤维网布传送带；
51-蒸发器，52-压缩机，53-冷凝器，54-膨胀阀；
141-植物液喷淋装置，142-离心除雾器，143-活性炭吸附模组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1，本发明提供的实现污泥资源化处理方法的处理系统，污泥仓1的污泥出口通过螺旋污泥泵2与污泥脱水机4的进口连接，污泥脱水机4为具有电渗透与造粒功能的叠螺式污泥脱水机，污泥脱水机4的出口连接有干化污泥仓5；干化污泥仓5的出口能与回转窑6、燃煤电厂7和垃圾焚烧炉8连接；垃圾焚烧炉8和燃煤电厂7的烟气出口与余热锅炉9的烟气端连接，余热锅炉9的蒸汽出口与发电机组10连接，余热锅炉9和回转窑6的烟气出口与旋风收尘器11的烟气进口连接，旋风收尘器11的烟气出口与半干式洗涤器12的烟气进口连接，半干式洗涤器12的烟气出口与布袋除尘器13的烟气进口连接，布袋除尘器13的烟气出口与多功能净化器14的烟气进口连接，多功能净化器14的烟气出口排空；旋风收尘器11、半干式洗涤器12、布袋除尘器13、垃圾焚烧炉8和燃煤电厂7的飞灰出口与回转窑6的原料进口连接。
进一步地，污泥仓1的废气出口与多功能净化器14的烟气进口连接。
具体地，多功能净化器14前置有植物液喷淋装置141，中置有离心除雾器142，后置有活性炭吸附模组143。
进一步地，厢式低温干燥装置3的气体出口与污泥脱水机4的一端连接，厢式低温干燥装置3的气体进口与污泥脱水机4的另一端连接。
具体地，污泥脱水机4包括电源41、阳极螺旋轴42、定环43、游动环44、孔板45、旋转切刀46和纤维网布传送带47。
具体地，厢式低温干燥装置3包括蒸发器51、压缩机52、冷凝器53和膨胀阀54。
参见图1，一种污泥资源化处理方法，主要用在城镇污泥一体化脱水干燥并实现燃料化后资源化利用，资料化利用的主要方向是联合焚烧发电或者作为原料制备建材，包括如下步骤：
步骤1：湿污泥(含水率80％左右)转运至污泥仓1，通过螺旋污泥泵2泵至污泥脱水机4。
步骤2：湿污泥进入污泥脱水机4后，接通电源41，电源正极接通阳极螺旋轴42，电源负极接通定环43，随着阳极螺旋轴42旋转，污泥在于定环43和游动环44之间挤压推进，在机械压力与电荷作用下，污泥粒子和水分子相互向相反的极性方向分离移动，水滴汇集成滤清液收集后返至污水厂处理。
步骤3：将污泥推进固定的孔板45后，孔板45上密布均孔，在孔板45外侧旋转切刀45的作用下，污泥被造粒成直径10mm左右的泥团，泥团经纤维网布46传送带输送至脱水机底端的污泥出口。
步骤4：同步开启厢式低温干燥装置3，该装置包括制冷循环与干燥介质循环两个功能流程。
制冷循环即压缩机52将已吸收湿热空气热量的制冷剂打入冷凝器53，在冷凝器53处换热，使其变成饱和或过冷液体，经膨胀阀54后形成低压气、液混合物制冷剂，经蒸发器51后进入气液分离器，形成低温低压过热气体制冷剂，最后压缩后形成高温高压过热气体制冷剂，并进行往复循环。
而在制冷循环同时伴流干燥介质循环，湿热空气与蒸发器51进行热交换后降温干燥，冷凝水从管口排出，降温后的空气经冷凝器53和辅助加热器进行换热升温，形成高温(60-80℃)热空气从污泥脱水机4底端的入口进入。
从污泥脱水机4底端进入的热空气不断的与四层纤维网布传送带47上的泥团颗粒进行热交换，并利用余热干燥螺旋推进中的污泥，湿热空气最后经顶端回到厢式低温干燥装置3。通过调节装置功率，控制调节热空气的温度和气流速度，使含水率50％左右的污泥进一步干化至10％。
步骤5：污泥颗粒可储存于干化污泥仓5。当污泥含水率干化至30％以下时，可以对污泥颗粒进行资源化利用。
与水泥原料等粘土类材料混配，通过回转窑6烧制利用。
污泥热值偏低，干化至含水率25％以下时，可以通过燃煤电厂7混合燃烧发电；
由于城市生活垃圾热值普遍偏低，污泥含水率降至20％以下时，可以充分利用垃圾焚烧炉8焚烧，烟气通过余热锅炉9换热，利用蒸汽对发电机组10发电和蒸汽余热利用，还可以节约新建污泥焚烧和烟气处理设施的投资。
步骤6：烟气飞灰处置系统。
污泥与燃煤电厂7混合燃烧发电，一般燃煤电厂7自有烟气处理系统，其甚至可以达到超低排放。
垃圾焚烧炉8和回转窑6出来的烟气，首先通过多级旋风处理器11，将直径10um以上的粗颗粒物沉降，利用半干式洗涤器12脱去烟气中的酸性气体并使烟气降温。
低温烟气通过布袋除尘器13后，直径1um的细颗粒拦截率达到99.9％，后端的多功能净化器14前置有植物液喷淋装置141，喷洒的活性植物液能分解降解烟气中的刺激性气体，中置离心除雾器142能除去烟气中的水分子颗粒，后置活性炭吸附模组143，颗粒活性炭载低温催化剂，彻底吸附烟气中的苯类及二噁英等难降解污染物。
垃圾焚烧炉8内飞灰和烟气颗粒飞灰重金属含量较高，回到回转窑6烧制市政道路骨料。
本发明工艺通过改造污泥脱水机4连续脱水干化，污泥在机械压力与电荷作用下，污泥粒子和水分子相互向相反的极性方向分离移动，污泥可脱水至50％，而来自厢式低温干燥装置3的低温空气(60-80℃)可以使含水率约50％的污泥颗粒进一步干化至含水率10％，且通过低温干燥冷凝方式，能耗只有高温热蒸汽(200℃)干燥的一半，整个脱水干化过程环保，无异味臭气。
干化至含水率30％以下的污泥，资源化前景很好，即可以烧制建材，还可以与燃煤或生活垃圾焚烧发电和蒸汽余热利用，燃烧后剩余的飞灰可以再回窑烧制市政道路骨料等方式实现资源化利用，烟气通过净化装置净化后完全达标高空排放。

Claims (8)

1.一种污泥资源化处理系统，其特征是：污泥仓(1)的污泥出口通过污泥泵与污泥脱水机(4)的进口连接，所述的污泥脱水机(4)的出口连接有干化污泥仓(5)；所述的干化污泥仓(5)的出口与回转窑(6)、燃煤电厂(7)和垃圾焚烧炉(8)连接；所述的垃圾焚烧炉(8)和燃煤电厂(7)的烟气出口与余热锅炉(9)的烟气端连接，所述的余热锅炉(9)和回转窑(6)的烟气出口与收尘器的烟气进口连接，所述的余热锅炉(9)的蒸汽出口与发电机组(10)连接，所述的收尘器的烟气出口与洗涤器的烟气进口连接，所述的洗涤器的烟气出口与除尘器的烟气进口连接，所述的除尘器的烟气出口与多功能净化器(14)的烟气进口连接，所述的多功能净化器(14)的烟气出口排空；所述的收尘器、洗涤器、除尘器、垃圾焚烧炉(8)和燃煤电厂(7)的飞灰出口与所述的回转窑(6)的原料进口连接；
所述的污泥脱水机(4)包括电源(41)、阳极螺旋轴(42)、定环(43)、游动环(44)、孔板(45)、旋转切刀(46)和纤维网布传送带(47)；
所述的污泥脱水机(4)倾斜设置，从污泥脱水机底端进入的热空气不断的与纤维网布传送带上的泥团颗粒进行热交换，并利用余热干燥螺旋推进中的污泥，湿热空气最后经顶端回到厢式低温干燥装置；
厢式低温干燥装置(3)的气体出口与所述的污泥脱水机(4)的一端连接，所述的厢式低温干燥装置(3)的气体进口与所述的污泥脱水机(4)的另一端连接；
厢式低温干燥装置(3)包括蒸发器(51)、压缩机(52)、冷凝器(53)和膨胀阀(54)。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征是：污泥仓的废气出口与多功能净化器的烟气进口连接。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征是：所述的多功能净化器(14)前置有植物液喷淋装置(141)，中置有离心除雾器(142)，后置有活性炭吸附模组(143)。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征是：所述的收尘器为旋风收尘器(11)，所述的洗涤器为半干式洗涤器(12)，所述的除尘器为布袋除尘器(13)；所述的污泥脱水机(4)为具有电渗透与造粒功能的叠螺式污泥脱水机；所述的污泥泵为螺旋污泥泵(2)。
5.一种采用权利要求1-4任一项所述处理系统的污泥资源化处理方法，其特征是：包括如下步骤：
步骤1：湿污泥转运至污泥仓，通过螺旋污泥泵泵至污泥脱水机；
步骤2：湿污泥进入污泥脱水机脱水后，污水返至污水厂处理；脱水后的污泥颗粒储存于干化污泥仓；当污泥含水率干化至30%以下时，对污泥颗粒进行资源化利用，与水泥原料粘土类材料混配，通过回转窑烧制利用；
当干化至含水率25%以下时，通过燃煤电厂混合燃烧发电；
由于城市生活垃圾热值普遍偏低，当污泥含水率降至20%以下时，充分利用垃圾焚烧炉焚烧，烟气通过余热锅炉换热，利用蒸汽发电机组发电和蒸汽余热利用；
步骤3：余热锅炉和回转窑出来的烟气，首先通过收尘器处理，将直径10um以上的粗颗粒物沉降，利用洗涤器脱去烟气中的酸性气体并使烟气降温；低温烟气通过除尘器后，直径1um的细颗粒拦截率达到99.9%，从除尘器出来的低温烟气进入后端的多功能净化器进行烟气处理；垃圾焚烧炉内的飞灰和烟气颗粒飞灰重金属含量较高，回回转窑烧制市政道路骨料。
6.根据权利要求5所述的污泥资源化处理方法，其特征是：余热锅炉和回转窑出来的烟气，首先通过多级旋风处理器，将直径10um以上的粗颗粒物沉降，利用半干式洗涤器脱去烟气中的酸性气体并使烟气降温；低温烟气通过布袋除尘器后，直径1um的细颗粒拦截率达到99.9%。
7.根据权利要求5所述的污泥资源化处理方法，其特征是：后端的多功能净化器前置有植物液喷淋装置，喷洒的活性植物液降解烟气中的刺激性气体，中置离心除雾器除去烟气中的水分子，后置活性炭吸附模组，活性炭吸附模组的颗粒活性炭载低温催化剂，彻底吸附烟气中的苯类及二噁英难降解污染物。
8.根据权利要求5所述的污泥资源化处理方法，其特征是：从污泥仓出来的气体进入后端的多功能净化器进行烟气处理。
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