CN110342780A - 一种污泥沼渣的资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种污泥沼渣的资源化利用方法，向来自污水厂的原泥中加入絮凝剂进行脱水，得到脱水污泥；将得到的脱水污泥进行厌氧消化处理，得到消化污泥并产生沼气；将得到的消化污泥进行干化处理，得到的固态污泥沼渣进行低温热解，得到热解炭；将污泥沼渣热解炭加入到脱水污泥中进行厌氧消化处理；本发明脱水污泥进行厌氧消化处理有利于城市污泥的集中处理，实现污泥的减量化，对已有的厌氧消化污泥处理存在的问题进行改进，创造出新方法，通过优化污水处理厂厌氧消化处理工艺，提供污泥处理稳定化和减量化新型处理法，改善厌氧消化处理污泥的效果，提高重金属污染物的稳定程度，实现“以污治污”资源循环利用，同时也降低污泥的产生率。

Description

一种污泥沼渣的资源化利用方法
技术领域
本发明涉及污泥处理处置领域，特别是涉及一种污泥沼渣的资源化利用方法
背景技术
随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设得到了高速发展。与此同时，剩余污泥产量急剧增加，市政污泥处理处置形势日益严峻。在众多的污泥处理方法中，污泥厌氧消化工艺具有能量回收高、环境影响低等特点，被认为是现代污水处理厂的重要组成部分。高固含量污泥厌氧消化工艺可直接处理脱水污泥，具有反应器容积小、热量需求少、运行成本低等优点，使得污泥厌氧消化工艺更具竞争力。然而，厌氧消化工艺存在对污泥有机物的降解率较低(通常低于50％)、停留时间长、产气率较低等问题，限制了其应用。
目前有许多物理、化学、生物等预处理方法用于强化污泥厌氧消化产气效率，但均存在处理成本高、易产生二次污染等问题。厌氧消化污泥(污泥沼渣)仍含有挥发性脂肪酸、氨氮、硫化物、溶解性多糖和蛋白质等弱稳定化合物，具有植物毒性，同时厌氧消化工艺对污泥中重金属、持久性有机污染物等有害物质没有很好的去除或稳定化效果，限制了污泥沼渣的土地及资源化利用，仍需进一步的稳定化和无害化处理。然而污泥沼渣热解炭重金属含量高进行土地利用仍存在安全风险，因此进行污泥沼渣的资源化利用研究十分迫切。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种污泥沼渣的资源化利用方法，该方法利用污泥沼渣通过热解产生的炭回用于污泥厌氧消化处理系统，不仅可改善厌氧消化处理污泥的效果，还能够解决现有污泥沼渣处理处置技术高成本、高耗能、易产生二次污染、工艺路线复杂等问题。
为达到上述目的，采用如下技术方案：
一种污泥沼渣的资源化利用方法，具体步骤如下：
(1)向来自污水处理厂的原泥中加入絮凝剂进行脱水，得到含固率为8％-20％的脱水污泥；
(2)将步骤(1)得到的脱水污泥进行厌氧消化处理，得到消化污泥并产生沼气；
(3)将步骤(2)得到的消化污泥进行干化处理，得到的固态污泥沼渣进行低温热解，得到热解炭；
(4)将步骤(3)中的污泥沼渣热解炭返回步骤(2)，加入到脱水污泥中进行厌氧消化处理。
步骤(1)絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁等，絮凝剂投加量与原泥的体积比为8-10:100。
步骤(2)厌氧消化处理是在无氧条件下，30-38℃处理20-30d。
步骤(3)干化处理是在60-105℃干化处理至含水率低于10％。
步骤(3)低温热解是在氮气环境下，在45-60min内升温至300-500℃保温热解处理1-3h。
步骤(4)污泥沼渣热解炭按照污泥沼渣热解炭与脱水污泥中的固体质量比1:10-20。
本发明的有益效果：(1)本发明针对含固率为8-20％的脱水污泥进行厌氧消化处理，不仅能有效降低厌氧消化反应器体积，而且有利于城市污泥的集中处理，实现污泥的减量化。(2)对消化污泥沼渣进行热解炭化处理，可以大规模化应用，且无需引入化学药剂，可最大程度实现污泥沼渣的资源化利用。(3)污泥沼渣热解炭投加到污泥厌氧消化系统可以调控厌氧消化处理的C/N比和含水率，最终有效提高污泥的分解效率和有机物的转化效率，从而产气性能提高。(4)较传统的污泥厌氧消化过程来说，加入热解炭后的污泥固相部分具有很好的脱水性能，便于后续脱水及干化处理。(5)污泥沼渣热解碳化技术，既降低了污泥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。(6)污泥沼渣热解炭回用于厌氧消化系统在一定缓解了污泥沼渣的出路问题，污泥处理成本降低。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种污泥沼渣的资源化利用方法，具体步骤如下：
(1)向来自污水厂的原泥中加入絮凝剂聚丙烯酰胺进行脱水，絮凝剂聚丙烯酰胺与原泥的体积比为8:100，得到含固率为20％脱水污泥；
(2)对步骤(1)得到的脱水污泥进行厌氧消化处理，厌氧消化处理是在在无氧条件下，37℃处理20d，得到消化污泥并产生沼气；
(3)将步骤(2)得到的消化污泥进行干化处理，干化处理是在105℃干化处理至含水率低于10％，获得固态污泥沼渣进行低温热解，低温热解是在氮气环境下，45min时间内升温至300℃保温热解处理3h，得到热解炭；
(4)将步骤(3)中的污泥沼渣热解炭按照污泥沼渣热解炭和脱水污泥中的固体的质量比为1:20的比例返回步骤(2)，加入到脱水污泥中进行厌氧消化处理过程。
研究结果表明，加入热解炭处理后，污泥沼渣中重金属Cd的非稳定态从33.8％降低到17.0％，而重金属Cr的稳定态从54.3％增加68.9％，表明污泥沼渣重金属形态由非稳定态转化稳定态，重金属的浸出毒性降低。同时与空白对照组相比，投加污泥沼渣热解炭的污泥厌氧消化处理系统产气率提高了18.9％，有机质降解率提高了17.8％，此外毛细吸水时间CST由原来的43.2s降低到32.6s，表明厌氧消化处理后污泥的脱水性能也得到进一步改善。
实施例2
一种污泥沼渣的资源化利用方法，具体步骤如下：
(1)向来自污水厂的原泥中加入絮凝剂聚合硫酸铝进行脱水，絮凝剂聚合硫酸铝与原泥的体积比为9:100，得到含固率为10％脱水污泥；
(2)对步骤(1)得到的脱水污泥进行厌氧消化处理，厌氧消化处理是在无氧条件下，38℃处理25d，得到消化污泥并产生沼气；
(3)将步骤(2)得到的消化污泥进行干化处理，干化处理是在60℃干化至含水率低于10％，获得固态污泥沼渣进行低温热解，低温热解是在氮气环境下，60min时间内升温至500℃保温热解处理1h，得到热解炭；
(4)将步骤(3)中的污泥沼渣热解炭按照污泥沼渣热解炭和脱水污泥中的固体质量比为3:50的比例返回步骤(2)，加入到脱水污泥中进行厌氧消化处理过程。
研究结果表明，加入热解炭处理后，污泥沼渣中重金属Cd的非稳定态从33.8％降低到16.5％，而重金属Cr的稳定态从54.3％增加72.2％，表明污泥沼渣重金属形态由非稳定态转化稳定态，重金属的浸出毒性降低。同时与空白对照组相比，投加污泥沼渣热解炭的污泥厌氧消化处理系统产气率提高了17.8％，有机质降解率提高了17.2％，此外毛细吸水时间CST由原来的43.2s降低到28.9s，表明厌氧消化处理后污泥的脱水性能也得到进一步改善。
实施例3
一种污泥沼渣的资源化利用方法，具体步骤如下：
(1)向来自污水厂的原泥中加入絮凝剂聚合氯化铁进行脱水，絮凝剂聚合氯化铁与原泥的体积比为10:100，得到含固率为8％脱水污泥；
(2)对步骤(1)得到的脱水污泥进行厌氧消化处理，厌氧消化处理是在无氧条件下，30℃处理30d，得到消化污泥并产生沼气；
(3)将步骤(2)得到的消化污泥进行干化处理，干化处理是在100℃干化至含水率低于10％，获得固态污泥沼渣进行低温热解，低温热解是在氮气环境下，50min时间内升温至400℃保温热解处理2h，得到热解炭；
(4)将步骤(3)中的污泥沼渣热解炭按照污泥沼渣热解炭和脱水污泥中的固体质量比为1:10的比例返回步骤(2)，加入到脱水污泥中进行厌氧消化处理过程。
研究结果表明，加入热解炭处理后，污泥沼渣中重金属Cd的非稳定态从33.8％降低到15.2％，而重金属Cr的稳定态从54.3％增加76.4％，表明污泥沼渣重金属形态由非稳定态转化稳定态，重金属的浸出毒性降低。同时与空白对照组相比，投加污泥沼渣热解炭的污泥厌氧消化处理系统产气提高了16.9％，有机质降解率提高了17.2％，此外毛细吸水时间CST由原来的43.2s降低到24.5s，表明厌氧消化处理后污泥的脱水性能也得到进一步改善。

Claims (6)

1.一种污泥沼渣的资源化利用方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)向来自污水厂的原泥中加入絮凝剂进行脱水，得到含固率为8％-20％的脱水污泥；
(2)将步骤(1)得到的脱水污泥进行厌氧消化处理，得到消化污泥并产生沼气；
(3)将步骤(2)得到的消化污泥进行干化处理，得到的固态污泥沼渣进行低温热解，得到热解炭；
(4)将步骤(3)中的污泥沼渣热解炭返回步骤(2)，加入到脱水污泥中进行厌氧消化处理。
2.根据权利要求1所述污泥沼渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤(1)絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化铁或聚合硫酸铁，絮凝剂与原泥的体积比为8-10:100。
3.根据权利要求1所述污泥沼渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)厌氧消化处理是在无氧条件下，30-38℃处理20-30d。
4.根据权利要求1所述污泥沼渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤(3)干化处理是在60-105℃处理至含水率低于10％。
5.根据权利要求1所述污泥沼渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤(3)低温热解是在氮气环境下，在45-60min内升温至300-500℃保温1-3h。
6.根据权利要求1所述污泥沼渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤(4)污泥沼渣热解炭按照污泥沼渣热解炭与脱水污泥中的固体质量比为1:10-20的比例加入。
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