CN110698013A - 协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法和系统，通过对污泥进行分布式预处理，使污泥的含水量由处理前的80％以上降低至50％以下，能够充分减少其中的水分含量，相当于减少了项目的运输成本；并且能大大灭杀污泥中的病原菌，实现了污泥的无害化处理；还能大大改善后续厌氧消化环节的效果，提高沼气产率；实现了污泥处理的减量化、无害化和提升资源化的综合效果；还具有对脱水污泥和餐厨垃圾进行联合厌氧消化处理，污泥和餐厨的特性互为补充产生“1+1>2”的协同效应，使得沼气产率提升；产生的沼气经提纯后供给天然气用户；实现了污泥的资源化处理的优点。

Description

协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法和系统
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术领域，尤其涉及一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法和系统。
背景技术
随着我国城镇化进程加快和社会经济的快速发展，市政污泥产量和餐厨垃圾产量逐年增加，对生态环境的压力越来越大。市政污泥中具有高含盐量，病原体、氮磷等养分和有机物高聚物的污染成分，污染土壤及水源，危害人类和动植物的生存环境和自身健康；餐厨垃圾有机质含量高、产量大、产地分散，极易腐败发酸发臭、滋生有害生物，若收集运转过程中发生泄漏则会污染空气、土壤及水源，严重干扰人们的正常生活，具有危害性的一面。目前在我国，城市污泥和餐厨垃圾大部分采取随产随运，送去填埋或郊区倾倒或者焚烧，从而变成二次污染源，对大气、水体、土壤都造成污染和危害。如不进行适当处置，将导致在处理污水的同时制造出新的更为严重的污染，使环境进一步恶化并难以修复，且污泥和餐厨中含有大量有机质，是放错了位置的能源，应当正确处置加以利用，目前尚无一种可同时实现无害化、资源化处置市政污泥和餐厨垃圾的工艺方案。
近年来国家对环保问题越来越重视，随着我国经济发展与资源环境矛盾日益突出，大力发展绿色经济已经成为全社会的普遍共识，绿色发展的理念也正伴随着相关政策的出台逐步深入人心，绿色经济的发展必然离不开环保行业的支撑。在我国的环境治理过程中，固体废弃物的妥善处理是极其重要的一部分，而相应地，固废产业也是我国环保产业总体发展中不可忽视地一环。固废对环境危害严重，因此为固废寻求解决出路，对其进行减量化、稳定化、无害化和资源化是十分必要和迫切的。
发明内容
本发明的实施例提供了一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法和系统，用于解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法，包括：
对待处理的污泥进行分布式预处理，使该污泥的含水率降至50％以下；
将预处理后的污泥与待处理餐厨垃圾混合，进行厌氧消化反应，获得沼气和湿沼渣；
对沼气进行提纯，获得天然气；
对湿沼渣进行干化处理，获得干沼渣；
对干沼渣进行燃烧处理。
优选地，分布式预处理包括热水解处理工艺和/或自热高温好氧处理工艺。
优选地，热水解处理工艺包括如下任意一种：低温热水解处理工艺、中温热水解处理工艺、高温热水解处理工艺。
优选地，厌氧消化反应包括如下任意一种：常温厌氧消化反应、中温厌氧消化反应、高温厌氧消化反应。
优选地，对沼气进行提纯的方式包括如下任意一种：高压水洗提纯法、物理吸收提纯法、化学吸收提纯法、膜分离提纯法、低温深冷提纯法、变压吸附提纯法。
第二方面，本发明提供一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的系统，包括：
多个污泥预处理子系统，用于对待处理的污泥进行预处理，使该污泥的含水率降至50％以下；
厌氧消化子系统，用于将预处理后的污泥与待处理餐厨垃圾混合，进行厌氧消化反应，获得沼气和湿沼渣；
沼气提纯子系统，与厌氧消化子系统管道连接，用于对沼气进行提纯，获得天然气；
湿沼渣干化系统，用于对湿沼渣进行干化处理，获得干沼渣；
焚烧装置，与湿沼渣干化系统相连接，用于对干沼渣进行燃烧处理；
中央控制子系统，与多个污泥预处理子系统通信连接。
优选地，污泥预处理子系统包括热水解处理装置和/或自热高温好氧处理装置。
优选地，厌氧消化子系统包括如下任意一种：常温厌氧消化装置、中温厌氧消化装置、高温厌氧消化装置。
优选地，沼气提纯子系统包括如下任意一种：高压水洗法沼气提纯装置、物理吸收法沼气提纯装置、化学吸收法沼气提纯装置、膜分离法沼气提纯装置、低温深冷法沼气提纯装置、变压吸附法沼气提纯装置。
优选地，湿沼渣干化系统为低温余热干化系统，焚化系统向湿沼渣干化系统提供热量。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的方法和系统，通过对污泥进行分布式预处理，使污泥的含水量由处理前的80％以上降低至50％以下，能够充分减少其中的水分含量，相当于减少了项目的运输成本；并且能大大灭杀污泥中的病原菌，实现了污泥的无害化处理；还能大大改善后续厌氧消化环节的效果，提高沼气产率；实现了污泥处理的减量化、无害化和提升资源化的综合效果。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法的流程图；
图2为本发明提供的协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的系统的结构框图；
图3为本发明提供的协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的系统一种优选实施例的结构框图。
图中：
301.污泥预处理子系统 302.厌氧消化子系统 303.沼气提纯子系统 304.湿沼渣干化系统 305.焚烧装置 306.中央控制子系统。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
参见图1，本发明提供的一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法，包括：
在污水厂对待处理的市政污泥进行分布式预处理，使该污泥的含水率降至50％以下；
将预处理后的污泥与待处理餐厨垃圾混合，进行厌氧消化反应，获得沼气和湿沼渣；
对所述沼气进行提纯，获得天然气；
对所述湿沼渣进行干化处理，获得干沼渣，该干沼渣的含水率小于10％；
对所述干沼渣进行燃烧处理；
在本实施例中，分布式预处理的方式为设置多个对污泥进行预处理的地点，每个地点具有相应的处理装置，并通过控制系统进行统一控制协同处理；
本发明提供的方法，通过对污泥进行分布式预处理，使污泥的含水量由处理前的80％以上降低至50％以下，能够充分减少其中的水分含量，相当于减少了项目的运输成本；并且能大大灭杀污泥中的病原菌，实现了污泥的无害化处理；还能大大改善后续厌氧消化环节的效果，提高沼气产率；实现了污泥处理的减量化、无害化和提升资源化的综合效果。
进一步的，在一些优选实施例中，执行将预处理后的污泥与待处理餐厨垃圾混合的步骤的地点可以为多个，即由于预处理后的污泥含水量减少便于车载运输，如图3所示，可以通过运输工具将污泥分散运输至餐厨垃圾处理点进行厌氧消化反应。
进一步的，在一些优选实施例中，分布式预处理包括热水解处理工艺和/或自热高温好氧处理工艺；上述工艺通过具有相应功能的多个设备单独或组合使用。
进一步的，在一些优选实施例中，热水解处理工艺包括如下任意一种：低温热水解处理工艺、中温热水解处理工艺、高温热水解处理工艺；上述工艺通过具有相应功能的设备执行。
进一步的，在一些优选实施例中，对沼气进行提纯的方式包括如下任意一种：高压水洗提纯法、物理吸收提纯法、化学吸收提纯法、膜分离提纯法、低温深冷提纯法、变压吸附提纯法；上述工艺通过具有相应功能的设备执行。
进一步的，在一些优选实施例中，对湿沼渣进行干化处理以及对干沼渣进行燃烧处理通过具有相应功能的设备执行，并且将对干沼渣进行燃烧处理的设备与对湿沼渣进行干化处理相连通，利用燃烧处理的余温对湿沼渣进行干化处理，避免产生二噁英和重金属等污染物，防止二次污染。
进一步的，在一些优选实施例中，还包括对湿沼渣进行固液分离的步骤，分离后的湿沼渣进行进一步干化处理，沼液进行处理以达到排放标准。
进一步的，在一些优选实施例中，还包括对燃烧后的干沼渣混入水泥原料的步骤。
本领域技术人员应能理解上述处理工艺的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的作用相同的处理工艺应用类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
第二方面，如图2和3所示，本发明提供一种执行上述方法的协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的系统，包括：
多个污泥预处理子系统301，用于对待处理的污泥进行预处理，使该污泥的含水率由80％以上降至50％以下；
厌氧消化子系统302，用于将预处理后的污泥与待处理餐厨垃圾混合，进行厌氧消化反应，获得沼气和湿沼渣；
沼气提纯子系统303，与所述厌氧消化子系统302管道连接，通过管道直接输入待处理的沼气，用于对所述沼气进行提纯，获得天然气，并输出到市政天然气管网或附近的天然气用户；
湿沼渣干化系统304，用于对所述湿沼渣进行干化处理，获得干沼渣；
焚烧装置305，与所述湿沼渣干化系统相连接，用于对所述干沼渣进行燃烧处理；
中央控制子系统306，与所述多个污泥预处理子系统通信连接，用于对多个污泥预处理子系统301的运行进行控制。
进一步的，在一些优选实施例中，如图3所示，多个污泥预处理子系统301包括热水解处理装置和/或自热高温好氧(ATAD)处理装置；上述装置可单独或组合使用；
更进一步的，热水解处理装置包括如下类型任意一种：低温热水解处理装置、中温热水解处理装置、高温热水解处理装置。
进一步的，在一些优选实施例中，厌氧消化子系统302包括如下任意一种：常温厌氧消化装置、中温厌氧消化装置、高温厌氧消化装置。
进一步的，在一些优选实施例中，沼气提纯子系统303包括如下任意一种：高压水洗法沼气提纯装置、物理吸收法沼气提纯装置、化学吸收法沼气提纯装置、膜分离法沼气提纯装置、低温深冷法沼气提纯装置、变压吸附法沼气提纯装置。
进一步的，在一些优选实施例中，湿沼渣干化系统304为低温余热干化系统，所述焚化系统305向所述湿沼渣干化304系统提供热量，利用燃烧处理的余温对湿沼渣进行干化处理，避免产生二噁英和重金属等污染物，防止二次污染。
进一步的，在一些优选实施例中，焚化系统305优选水泥窑(水泥回转窑)，水泥窑内的温度达到1600℃以上，在高温及长停留时间的情况下，沼渣中的有机物都会被分解，不会产生二噁英；水泥回转窑是碱性环境，可以有效吸收很多气体，有害气体的排放很少；水泥熟料烧制过程中水泥晶体结构可以有效包裹重金属，没有二次污染隐患；实现了污染物控制的零排放。
进一步的，在一些优选实施例中，湿沼渣干化系统304、焚化系统305可以设置在水泥生产地，焚化系统305优选水泥回转窑，湿沼渣干化系统304为现有技术中水泥生产设备中的低温余热干化系统，焚化系统305向所述湿沼渣干化304系统提供热量，利用燃烧处理的余温对湿沼渣进行干化处理，焚化系统305对干沼渣燃烧后输出的产物可以就近作为水泥原料，有利于减少水泥生产成本。
综上所述，本发明提供的协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法和系统，具有如下有益效果：
(1)在污水处理厂对污泥进行分布式预处理，能够充分减少其中的水分含量，相当于减少了项目的运输成本；能大大灭杀污泥中的病原菌，实现了污泥的无害化处理；能大大改善后续厌氧消化环节的效果，提高沼气产率；一举三得，实现了污泥处理的减量化、无害化和提升资源化的综合效果。
(2)对脱水污泥和餐厨垃圾进行联合厌氧消化处理，污泥和餐厨的特性互为补充产生“1+1>2”的协同效应，使得沼气产率提升；产生的沼气经提纯后供给天然气用户；实现了污泥的资源化处理。
(3)充分利用水泥厂的烟气余热资源进行低温干化，大大降低一次能源消耗，减少运行成本，实现节能目的。
(4)厌氧消化后的沼渣可直接进入水泥窑焚烧，沼渣中的有机质燃烧节约燃料消耗，无机质进入水泥熟料节约原料消耗，实现了固体废弃物的“吃干榨净”。
(5)水泥窑内的温度达到1600℃以上，在高温及长停留时间的情况下，沼渣中的有机物都会被分解，不会产生二噁英；水泥回转窑是碱性环境，可以有效吸收很多气体，有害气体的排放很少；水泥熟料烧制过程中水泥晶体结构可以有效包裹重金属，没有二次污染隐患；实现了污染物控制的零排放。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的方法，其特征在于，包括：
对待处理的污泥进行分布式预处理，使该污泥的含水率降至50％以下；
将预处理后的污泥与待处理餐厨垃圾混合，进行厌氧消化反应，获得沼气和湿沼渣；
对所述沼气进行提纯，获得天然气；
对所述湿沼渣进行干化处理，获得干沼渣；
对所述干沼渣进行燃烧处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式预处理包括热水解处理工艺和/或自热高温好氧处理工艺。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热水解处理工艺包括如下任意一种：低温热水解处理工艺、中温热水解处理工艺、高温热水解处理工艺。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧消化反应包括如下任意一种：常温厌氧消化反应、中温厌氧消化反应、高温厌氧消化反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述沼气进行提纯的方式包括如下任意一种：高压水洗提纯法、物理吸收提纯法、化学吸收提纯法、膜分离提纯法、低温深冷提纯法、变压吸附提纯法。
6.一种协同分布式深度处理市政污泥和餐厨垃圾的系统，其特征在于，包括：
多个污泥预处理子系统，用于对待处理的污泥进行预处理，使该污泥的含水率降至50％以下；
厌氧消化子系统，用于将预处理后的污泥与待处理餐厨垃圾混合，进行厌氧消化反应，获得沼气和湿沼渣；
沼气提纯子系统，与所述厌氧消化子系统管道连接，用于对所述沼气进行提纯，获得天然气；
湿沼渣干化系统，用于对所述湿沼渣进行干化处理，获得干沼渣；
焚烧装置，与所述湿沼渣干化系统相连接，用于对所述干沼渣进行燃烧处理；
中央控制子系统，与所述多个污泥预处理子系统通信连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述污泥预处理子系统包括热水解处理装置和/或自热高温好氧处理装置。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述厌氧消化子系统包括如下任意一种：常温厌氧消化装置、中温厌氧消化装置、高温厌氧消化装置。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述沼气提纯子系统包括如下任意一种：高压水洗法沼气提纯装置、物理吸收法沼气提纯装置、化学吸收法沼气提纯装置、膜分离法沼气提纯装置、低温深冷法沼气提纯装置、变压吸附法沼气提纯装置。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述湿沼渣干化系统为低温余热干化系统，所述焚化系统向所述湿沼渣干化系统提供热量。
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