CN107488475A - 一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，首先将高硫煤矸石破碎，然后磨细筛分，处理后的微粉投加到浓缩污泥中，再与回流的污泥混合后进入生物沥滤处理，经过生物沥滤处理后，煤矸石中的硫被转化为硫酸盐，同时污泥和煤矸石中含有的重金属被溶出。在机械压滤脱水过程中，煤矸石微粉能够较好的向污泥传递压滤压力，并形成压滤液流动孔道，从而实现更好的污泥脱水效果。脱水后的污泥含水率可以达到50%以下，而且结构较为松散，在自然环境下晾晒后，含水率可进一步降低，并且其中硫和重金属含量非常低，可以作为燃料直接燃烧利用。本发明将高硫煤矸石和污泥协同处理，进行资源化利用，同时解决了两者的处理处置问题。

Description

一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法
技术领域
本发明涉及废弃物利用技术领域，尤其涉及一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法。
背景技术
我国高硫煤预测总量和探明储量分别为4260亿吨和620亿吨，主要分布在山西、贵州、陕西等地。高硫煤直接使用，会造成严重的SO2污染，2016年底，临汾市空气SO2浓度破千，引起了国家高度重视。为减少污染物排放，一般通过洗选降低高硫煤的硫含量，同时会产生含有较高硫含量的煤矸石，其硫含量一般可达到8%~10%，最高可达到16%左右。山西省煤矸石综合利用率较低，煤矸石大都处于堆存状态，而高硫煤矸石在堆存状态下，极易发生自燃，也会向大气中释放SO2等污染物，严重影响环境质量。
污水处理所产生的污泥中含有大量水分，经过浓缩后其含水率在97%左右，大量的水分极大的增加了污泥处理的困难，因此脱水是污泥处理的一个关键环节。为提高脱水效率，在脱水之前，需要对污泥进行调理，以改善其脱水性能，常用的方法是向污泥中投加聚合氯化铝、氯化铁或者聚丙烯酰胺进行调理，再进行机械脱水，脱水后的含水率在80%左右，含水率仍然较高，不能直接处置或利用。生物沥滤调理是通过氧化硫硫杆菌等化能自养微生物的新陈代谢作用，来改善污泥的脱水性能，处理后的污泥经过板框脱水含水率可以达到60%左右，但是该方法需要投加大量的还原性硫作为营养底物，极大的增加了运行成本，营养底物的费用占污泥生物沥滤处理运行成本的2/3左右。
高硫煤矸石中硫含量可以达到15%以上，难以用于制备建材或通过矸石电厂直接利用，而堆存时容易产生自燃排放大量污染物。另外市政污泥和有机物含量较高的工业污泥，脱水性能一般较差，投加聚合氯化铝（PAC）、氯化铁或聚丙烯酰胺进行调理脱水后，含水率一般在80%左右，不能直接进行填埋、焚烧处置，还需要进行后续处理。生物沥滤处理后的污泥脱水后含水率在60%左右，含水率还是偏高，不能直接进行焚烧利用。本发明将高硫煤矸石和污泥协同处理，进行资源化利用，同时解决了两者的处理处置问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法。
本发明的技术方案如下：
一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，包括以下步骤：
A、煤矸石破碎筛分：对硫含量大于3%的煤矸石进行破碎筛分，得到粒径小于1mm的煤矸石粉，用于下一步处理；
B、生物沥滤处理：将煤矸石粉与浓缩污泥混合，然后再与回流的污泥混合后进入生物沥滤池进行处理，并进行曝气，经过24~48h的处理后，煤矸石中的硫被转化为硫酸盐，同时污泥和煤矸石中含有的重金属被溶出；
C、机械脱水：生物沥滤处理后的混合液进入板框压滤机，部分混合液回流；通过板框压滤脱水实现固液分离，向脱水液投加生石灰或熟石灰，将其中的重金属和硫酸根通过沉淀去除，然后返回污水处理设施进行处理；脱水后的固体含水率可达到50%以下，并且结构松散；
D、自然干化：将脱水后的固体摊开，物料厚度在10~20cm，在自然环境下晾晒24-72h，即可直接燃烧利用。
优选的，所述的步骤B中，浓缩污泥的固含量为1%~8%。
优选的，所述的步骤B中，煤矸石粉投加量为污泥量的1%~10%。
优选的，所述的步骤B中，生物沥滤过程中溶液pH保持在1~5。
优选的，所述的步骤B中，浓缩污泥可以是市政污泥、工业污泥、河道底泥中的任意一种或者多种的混合物。
优选的，所述的步骤D中，在自然环境下晾晒24h以上后，固体含水率可下降到40%以下，热值可达到1500~3000kcal/kg。
本发明首先将高硫煤矸石（硫含量10%）破碎，然后磨细筛分，处理后的微粉粒径在1mm以下，然后投加到浓缩污泥中（固含量1%~8%），再与回流的污泥混合后进入生物沥滤处理，经过24~48h的生物沥滤处理后，煤矸石中的硫被转化为硫酸盐，同时污泥和煤矸石中含有的重金属被溶出。生物沥滤过程中溶液pH保持在1~5，通过酸化调理，改善污泥脱水性能。经过生物沥滤处理后，混合液进入板框压滤机，部分混合液回流。在机械压滤脱水过程中，煤矸石微粉能够较好的向污泥传递压滤压力，并形成压滤液流动孔道，从而实现更好的污泥脱水效果。脱水后的污泥含水率可以达到50%以下，而且结构较为松散，在自然环境下晾晒24h后，含水率可进一步降低，并且其中硫和重金属含量非常低，可以作为燃料直接燃烧利用。
本发明的有益之处在于：
1、将高硫煤矸石破碎磨细至微粉后，投加到污泥中作为调理剂，然后对污泥进行生物沥滤处理，处理后的污泥进行机械压滤脱水。高硫煤矸石粉在用作生物沥滤菌群营养底物的同时，还能在污泥压滤脱水时起到结构改良的作用。在上述两方面作用下，污泥压滤脱水后含水率能够明显降低。
2、高硫煤矸石粉投加到污泥中，进行生物沥滤调理+机械压滤脱水处理后，经过自然干化或余热辅助干化后，用作燃料。经过生物沥滤处理，能够将煤矸石中的硫转化为硫酸盐，同时将污泥和煤矸石中的重金属溶出，再通过机械压滤将硫酸盐和重金属去除，从而降低后续燃料燃烧时的污染物排放。
综上所述，本发明利用高硫煤矸石中含有的还原性硫替代单质硫作为营养底物，底物成本可以降低一半以上，而且由于煤矸石粉的加入，在机械脱水过程中能够改善脱水条件，脱水后的污泥含水率在50%以下。经过简单晾晒后，即可直接燃烧利用。
附图说明
图1为本发明的制备方法流程图。
具体实施方式
实施例1：
一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，包括以下步骤：
A、煤矸石破碎筛分：对硫含量为14.5%的煤矸石进行破碎筛分，得到粒径小于1mm的煤矸石粉，用于下一步处理；
B、生物沥滤处理：将煤矸石粉与浓缩污泥混合，然后再与回流的污泥混合后进入生物沥滤池进行处理，并进行曝气，经过32h的处理后，煤矸石中的硫被转化为硫酸盐，同时污泥和煤矸石中含有的重金属被溶出；
C、机械脱水：生物沥滤处理后的混合液进入板框压滤机，部分混合液回流；通过板框压滤脱水实现固液分离，向脱水液投加生石灰或熟石灰，将其中的重金属和硫酸根通过沉淀去除，然后返回污水处理设施进行处理；脱水后的固体含水率达到47.2%，并且结构松散；
D、自然干化：将脱水后的固体摊开，物料厚度在15-16cm，在自然环境下晾晒48h，即可直接燃烧利用。
所述的步骤B中，浓缩污泥的固含量为4.5%。
所述的步骤B中，煤矸石粉投加量为污泥量的2.5%。
所述的步骤D中，在自然环境下晾晒48h后，固体含水率可下降到35.7%，热值达到2257.2 kcal/kg。
实施例2：
一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，包括以下步骤：
A、煤矸石破碎筛分：对硫含量12.7%的煤矸石进行破碎筛分，得到粒径小于1mm的煤矸石粉，用于下一步处理；
B、生物沥滤处理：将煤矸石粉与浓缩污泥混合，然后再与回流的污泥混合后进入生物沥滤池进行处理，并进行曝气，经过24h的处理后，煤矸石中的硫被转化为硫酸盐，同时污泥和煤矸石中含有的重金属被溶出；
C、机械脱水：生物沥滤处理后的混合液进入板框压滤机，部分混合液回流；通过板框压滤脱水实现固液分离，向脱水液投加生石灰或熟石灰，将其中的重金属和硫酸根通过沉淀去除，然后返回污水处理设施进行处理；脱水后的固体含水率达到49.7%，并且结构松散；
D、自然干化：将脱水后的固体摊开，物料厚度在10~11.5cm，在自然环境下晾晒36h，即可直接燃烧利用。
所述的步骤B中，浓缩污泥的固含量为3%。
所述的步骤B中，煤矸石粉投加量为污泥量的3%。
所述的步骤D中，在自然环境下晾晒72h后，固体含水率可下降到37.7%，热值达到1850.7 kcal/kg。
实施例3：
一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，包括以下步骤：
A、煤矸石破碎筛分：对硫含量大于15.5%的煤矸石进行破碎筛分，得到粒径小于1mm的煤矸石粉，用于下一步处理；
B、生物沥滤处理：将煤矸石粉与浓缩污泥混合，然后再与回流的污泥混合后进入生物沥滤池进行处理，并进行曝气，经过48h的处理后，煤矸石中的硫被转化为硫酸盐，同时污泥和煤矸石中含有的重金属被溶出；
C、机械脱水：生物沥滤处理后的混合液进入板框压滤机，部分混合液回流；通过板框压滤脱水实现固液分离，向脱水液投加生石灰或熟石灰，将其中的重金属和硫酸根通过沉淀去除，然后返回污水处理设施进行处理；脱水后的固体含水率达到48.5%，并且结构松散；
D、自然干化：将脱水后的固体摊开，物料厚度在19~20cm，在自然环境下晾晒24h，即可直接燃烧利用。
所述的步骤B中，浓缩污泥的固含量为5%。
所述的步骤B中，煤矸石粉投加量为污泥量的1.5%。
所述的步骤D中，在自然环境下晾晒24h后，固体含水率可下降到38.9%以下，热值可达到1723.4 kcal/kg。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、煤矸石破碎筛分：对硫含量大于3%的煤矸石进行破碎筛分，得到粒径小于1mm的煤矸石粉，用于下一步处理；
B、生物沥滤处理：将煤矸石粉与浓缩污泥混合，然后再与回流的污泥混合后进入生物沥滤池进行处理，并进行曝气，经过24~48h的处理后，煤矸石中的硫被转化为硫酸盐，同时污泥和煤矸石中含有的重金属被溶出；
C、机械脱水：生物沥滤处理后的混合液进入板框压滤机，部分混合液回流；通过板框压滤脱水实现固液分离，向脱水液投加生石灰或熟石灰，将其中的重金属和硫酸根通过沉淀去除，然后返回污水处理设施进行处理；脱水后的固体含水率可达到50%以下，并且结构松散；
D、自然干化：将脱水后的固体摊开，物料厚度在10~20cm，在自然环境下晾晒24-72h，即可直接燃烧利用。
2.如权利要求1所述的高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，其特征在于，所述的步骤B中，浓缩污泥的固含量为1%~8%。
3.如权利要求1所述的高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，其特征在于，所述的步骤B中，煤矸石粉投加量为污泥量的1%~10%。
4.如权利要求1所述的高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，其特征在于，所述的步骤B中，浓缩污泥可以是市政污泥、工业污泥、河道底泥中的任意一种或者多种的混合物。
5.如权利要求1所述的高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，其特征在于，所述的步骤B中，生物沥滤过程中溶液pH保持在1~5。
6.如权利要求1所述的高硫煤矸石协同污泥资源化利用制备燃料的方法，其特征在于，所述的步骤D中，在自然环境下晾晒24h以上后，固体含水率可下降到40%以下，热值可达到1500~3000kcal/kg。
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