CN108558179A - 一种污泥处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于生物干化耦合污泥碳化的方法，S1：将来自污水厂的原泥中加入污泥绝干重量的1‰‑3‰絮凝剂进行浓缩，浓缩后的污泥经带式压滤机压滤，得到滤饼和滤液；S2：将步骤S1得到的滤饼污泥中加入含水率为10％‑35％碎秸秆，并进行充分混合得到混合料，污泥与碎秸秆生物质的混合比例为2‑4:1；得到的滤液排至污水厂处理；S3：向步骤S2中所得的混合料中加入混合料绝干重量比例3‰‑6‰的微生物菌剂进行混合，混合后得到的待干化料堆进行发酵、干化，得到生物干化污泥；S4：将步骤S3得到的生物干化污泥置于碳化炉中碳化20‑40min，得到炭化污泥，热解得到气体和馏油；将得到的炭化污泥进行活化后返混至污泥生物干化发酵仓中混合发酵，得到的热解气和油通入焚烧炉或焚烧炉系统的二燃室燃烧，燃烧的烟气再通入碳化炉中。

Description

一种污泥处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理处置领域，特别是涉及一种基于污泥生物干化耦合热解碳化的技术。
背景技术
城市污泥含有较高的含水率和丰富的有机质，同时污泥中又含有一定量的重金属、病原菌、寄生虫卵等，若不妥当处置，势必会造成二次污染，严重影响周边生态环境。环保产业的“新常态”下，我国相继颁布了一系列国家政策和行业标准，其中2015年颁布的《水十条》明确了现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90％以上。
城市污泥中污泥含水率较高，经浓缩后含水率一般为85％左右，具有体积大、运输困难等特点。目前市场上主流污泥工艺有三种，填埋、焚烧、好氧堆肥。填埋污泥中有毒有害物质进入土壤地下水，造成环境污染而逐渐被禁止或者减少使用；好氧堆肥虽能从一定程度上实现污泥的稳定化，但污泥中含有重金属及难降解的有机物，不能实现污泥环境风险的有效控制；焚烧可以从很大程度上使污泥减量化和无害化，但由于含水率高，传统污泥焚烧系统能耗较高，投资成本大，且产生的二噁英气体污染环境，因此实际应用时受到限制。
由于污泥含有较高的含水率，所以必须对污泥实现干化处理。传统的干化技术有太阳能干化、热干化、自然干化等。太阳能干化具有设备投资大，干化效果易受天气因素影响。热干化具有设备运行费用高，在污泥较高含水率条件下，运行能耗较高。自然干化具有占地面积大。
发明内容
针对现有技术不足，本发明主要解决的技术问题是，提供一种污泥的处理处置方法，该方法利用微生物好氧发酵产生的能量，用于驱动污泥基质水分传递及蒸发，后将生物后的污泥热解碳化，经酸化后的污泥炭基返混至污泥发酵仓内再进行发酵干化，能够解决现有技术中污泥处理处置的高成本、高耗能、易产生二次污染、工艺路线复杂等技术问题。
本发明采用以下技术路线予以实现：一种基于生物干化耦合热解碳化的技术，包括以下步骤：
S1：将来自污水厂的原泥中加入污泥绝干重量的1‰-3‰絮凝剂进行浓缩，浓缩后的污泥经带式压滤机压滤，得到滤饼和滤液；
S2：将步骤S1得到的滤饼污泥中加入含水率为10％-35％碎秸秆(包括稻麦棉豆玉米、花生壳等秸秆、壳生物质)，并进行充分混合得到混合料，污泥与碎秸秆生物质的混合比例为2-4:1；得到的滤液排至污水厂；
S3：向步骤S2中所得的混合料中加入混合料绝干重量比例3‰-6‰的微生物菌剂进行混合，混合后得到的待干化料堆进行发酵、干化，得到生物干化污泥；
S4：将步骤S3得到的生物干化污泥置于碳化炉中碳化20-40min，得到炭化污泥，热解得到气体和馏油；将得到的炭化污泥进行活化后返混至污泥生物干化发酵仓中混合发酵，得到的热解气和油通入焚烧炉(或焚烧炉系统的二燃室)燃烧，燃烧的烟气再通入碳化炉中即可；
步骤S2所述的碎秸秆生物质的粒径为0.25-8mm；
污泥加入碎秸秆(包括稻壳、花生壳等)生物质的碳氮比为20-35:1，污泥混合料含水率为60％-75％；
步骤S3所述的菌剂为复合菌剂，由耐高温酵母菌：高温放线菌、固氮菌、嗜热芽孢杆菌、米曲霉按照1:1:2:2:2重量比混合而成，后将复合菌剂接种于灭菌的营养基(包括麸皮等的组合物)中，发酵48±18h晾干，制成固体菌剂；
步骤S3所述污泥生物干化发酵过程：污泥生物干化发酵采用鼓风机间隙通风，通风开启20±10min，关闭60±30min，通风量为0.05-0.4m3/min·m3，翻堆频率为2-4次/d。生物干化时间为10-12d；
步骤S4所述热解碳化方法:将生物干化污泥输送至热解碳化炉内，采用内外混合式加热方式，通过生物质在燃烧室内燃烧供热，炉内热解碳化产生碳化污泥，后将碳化污泥总量的20-50％经水冷螺旋冷却，再添加浓度为5％的稀硫酸，调整碳化污泥pH为5.5-7.0，再返混至污泥生物干化发酵仓内发酵；返混的碳化污泥与压滤机压滤后得到的污泥的重量比为1：1-5。
所述碳化炉炉内温度为400-550℃，保持绝氧或缺氧状态，且炉内处于微负压状态下运行；保持负压的目的是为了防止干燥后污泥的臭气和粉尘散发到空气中，引起环境安全问题。
所述碳化后产生的热解油和气通入燃烧室，产生的热量再通入碳化炉内。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明将生物干化发酵后的污泥进行碳化，得到生物质炭、热解气、油，将生物质炭酸化活化后返混至污泥发酵仓中进行发酵，同时将高温下的热解气和油通入二燃室燃烧，产生的热量返回至碳化炉。本发明将生物干化和污泥热解碳化完美的结合在一起，既减少了污泥发酵的时间和污泥干化的能耗，又实现了污泥碳化产物的无害化、减量化、资源化的处理处置。鉴于目前国内污泥处理处置技术路线较为局限，难以实现环保效益和经济效益的统一。
本发明方法将生物干化和污泥热解碳化结合起来，本发明为污泥处理处置技术提供了新的思路。充分利用微生物好氧发酵产生的能量干化污泥，相对于传统热干化工艺的能耗，很大程度上降低了能耗，因此是一种经济环保的技术。
且以生物干化污泥为原料经热解碳化制成污泥炭基，污泥炭基经活化后增大了比表面积，返混至污泥生物发酵仓中进行生物干化，由于污泥炭基含有较大的比表面积，可大量吸附发酵细菌，为微生物提供良好的生存环境，同时缩短了污泥生物干化发酵周期，因此实现了污泥处理处置过程中的资源化循环利用。污泥生物干化耦合热解碳化技术，既降低了污泥干化能耗和污泥中难降解有机物的含量，又可使污泥中的重金属固定在碳中，降低了污泥重金属的浸出毒性，减少了污泥的二次污染。污泥热解碳化产生的热解油和气通至燃烧室，产生的能量再通入碳化炉，提高了能量的利用效率。本发明方法将生物干化和污泥热解碳化完美的结合在一起，既减少了污泥发酵的时间和污泥干化的能耗，又实现了污泥碳化产物的无害化、减量化、资源化的处理处置。鉴于目前国内污泥处理处置技术路线较为局限，难以实现环保效益和经济效益的统一，本发明方法将生物干化和污泥热解碳化结合起来，为污泥处理处置技术提供了新的思路。
附图说明
图1是本发明一种污泥生物干化耦合污泥碳化的工艺流程图。
具体实施方式
本发明更加详细的描述内容如下：本发明将污泥生物干化发酵和热解碳化结合在一起，既很大程度上降低了干化的能耗，又实现了污泥产物的无害化、稳定化、资源化。
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：
S1：将来自污水厂含水率为99％的原泥中加入污泥绝干重量的1‰-3‰PAM经转鼓浓缩机进行浓缩，浓缩后的污泥含水率为94.5％，经带式压滤机压滤，得到含水率为80％的滤饼和滤液；
S2：将步骤S1得到的含水率为80％滤饼污泥中加入含水率为10％秸秆、花生壳、稻壳等生物质，并进行充分混合，污泥与生物质的混合比例为3:1，混合后混合料含水率为62.5％，得到的滤液排至污水厂；
S3：向步骤S2中所得的含水率为62.5％混合料中接种复合微生物菌剂，微生物菌剂混合料绝干重量比例5‰的微生物菌剂，复合菌剂主要菌种为耐高温酵母菌：高温放线菌、固氮菌、嗜热芽孢杆菌、米曲霉，五种菌的混合比例为1:1:2:2:2，将复合菌群接种与灭菌的麸皮中，晒干48h制成固体菌剂，后将固体菌剂与污泥混合，将混合后的污泥置于生物干化发酵仓中，发酵仓内污泥堆高为30cm，生物干化发酵仓中底部设有曝气通风系统，曝气量为0.5m3/min·m3，采用间歇式通风，通风开启20min，关闭60min，顶部设有翻抛机，翻抛频率为2-4次/d，经10-12d生物干化，生物干化污泥含水率为24.7％。
S4：将步骤S3得到的含水率为24.7％生物干化污泥置于碳化炉中，采用内外混合式加热方式，在400℃缺氧条件下碳化20min，得到碳化污泥，热解气和油；将得到的碳化污泥总量的50％经水冷螺旋冷却后，添加浓度为5％的稀硫酸，调节污泥炭基的pH值为5.5-7.0，后将酸化后的碳化污泥返混至生物干化仓中，将得到的热解油和气通入燃烧室，燃烧的烟气再通入碳化炉中即可；
本发明制备的污泥炭基，一部分用于污泥生物干化，另一部分污泥炭基可作为环保砖的原料或土壤改良剂，实现了污泥产物的资源化利用。返混的碳化污泥与压滤机压滤后得到的污泥的重量比为1：2-3更好。所述碳化炉炉内温度为400-550℃，保持绝氧或缺氧状态，且炉内处于微负压状态下运行；所述碳化后产生的热解油和气通入燃烧室，产生的热量再通入碳化炉内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于生物干化耦合热解碳化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将来自污水厂的原泥中加入污泥绝干重量的1‰-3‰絮凝剂进行浓缩，浓缩后的污泥经带式压滤机压滤，得到滤饼和滤液；
S2：将步骤S1得到的滤饼污泥中加入含水率为10%-35%碎秸秆，并进行充分混合得到混合料，污泥与碎秸秆生物质的混合比例为2-4:1；得到的滤液排至污水厂处理；
S3：向步骤S2中所得的混合料中加入混合料绝干重量比例3‰-6‰的微生物菌剂进行混合，混合后得到的待干化料堆进行发酵、干化，得到生物干化污泥；
S4：将步骤S3得到的生物干化污泥置于碳化炉中碳化20-40min，得到炭化污泥，热解得到气体和馏油；将得到的炭化污泥进行活化后返混至污泥生物干化发酵仓中混合发酵，得到的热解气和油通入焚烧炉或焚烧炉系统的二燃室燃烧，燃烧的烟气再通入碳化炉中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2所述的碎秸秆生物质的粒径为0.25-8mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，污泥加入碎秸秆生物质的碳氮比为20-35:1，污泥混合料含水率为60%-75%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3所述的菌剂为复合菌剂，由耐高温酵母菌：高温放线菌、固氮菌、嗜热芽孢杆菌、米曲霉按照1:1:2:2:2重量比混合而成，后将复合菌剂接种于灭菌的营养基（包括麸皮等的组合物）中，发酵48±18h晾干，制成固体菌剂；步骤S3所述污泥生物干化发酵过程：污泥生物干化发酵采用鼓风机间隙通风，通风开启20±10min，关闭60±30min，通风量为0.05-0.4m3/min·m3，翻堆频率为2-4次/ d；生物干化时间为10-12d。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3所述污泥生物干化发酵过程：污泥生物干化发酵采用鼓风机间隙通风，通风开启20min，关闭60min，通风量为0.05-0.4m3/min·m3，翻堆频率为2-4次/d。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4所述热解碳化方法:将生物干化污泥输送至热解碳化炉内，采用内外混合式加热方式，通过生物质在燃烧室内燃烧供热，炉内热解碳化产生碳化污泥，后将碳化污泥总量的20-50%经水冷螺旋冷却，再添加浓度为5%的稀硫酸，调整碳化污泥pH为5.5-7.0，再返混至污泥生物干化发酵仓内发酵；返混的碳化污泥与压滤机压滤后得到的污泥的重量比为1：1-5。
7.根据权利要求1- 5之一所述的方法，其特征在于，所述碳化炉炉内温度为400-550℃，保持绝氧或缺氧状态，且炉内处于微负压状态下运行。
8.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述碳化后产生的热解油和气通入燃烧室，产生的能量再通入碳化炉内。
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