CN112225434A

CN112225434A - 一种生活污水厂污泥的资源化利用方法

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Publication number: CN112225434A
Application number: CN202011011989.8A
Authority: CN
Inventors: 施美
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2021-01-15

Abstract

本发明属于环境工程技术领域，特别涉及一种生活污水厂污泥的资源化利用方法，所述的方法包括向脱水待干化的污泥中加入干化助剂，然后对其进行干化处理；以及，将干化处理后的污泥送入燃烧炉中燃烧利用；其中，所述的干化助剂由石灰石粉、高岭土、粉煤灰和生物质粉复配而成；本发明提供的技术方案中，通过干化助剂的加入，提高了污泥在干化设备中的干化效率，降低了污泥的干化成本。

Description

一种生活污水厂污泥的资源化利用方法

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，特别涉及一种生活污水厂污泥的资源化利用方法。

背景技术

污泥是由原废水中的固体物质和在废水处理过程中所产生的固体物质所组成的。随着城市人口的日益增长，城市污水的产生量逐渐增加，随着废水处理技术的不断发展，废水是可以得到相应的处理，但随之产生的污泥又带来了新的处理难题，生活污水处理后产生的污泥中的有害因素，例如重金属、有机污染物、寄生虫、病原菌以及臭气将严重影响城市环境，危害人体健康。因此，如何妥善、科学的处理污泥成为全球环境领域共同关注的问题。

现有的污泥处理方法主要有填埋、土地利用、焚烧三种方式。其中，填埋是较为传统的污泥处理方法，由于产生二次污染和适宜填埋的场所越来越有限，污泥填埋的应用已经受到了限制。土地利用主要包括将污泥农用、森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等，由于污泥中含有有毒物质，土地利用可能造成土壤或水体的污染。污泥的焚烧处理是近年来应用较为广泛的处置方式，其优点在于通过焚烧能够将污泥中的大部分有机物和微生物处理掉，并将污泥完全矿化，且能达到大规模的处理而无需占用大量的空间资源，且对环境的负面影响相对易于控制。现有污泥焚烧处理的方式主要有两种：其一是直接焚烧，即将脱水污泥掺入煤或油等辅助燃料后燃烧；其二是污泥经干化处理后再焚烧，即脱水污泥进一步进行干化处理后焚烧。需要引起注意的是，污泥虽然是污水处理后产生的一种污染物，但从另一角度看，却是一种资源。生活污水处理后产生的污泥中含有大量的有机物质，具有燃料价值，我国的脱水污泥处理及资源化利用工艺技术依然没有形成一个统一的思路，因此，研究安全、高效且经济的污泥处理工艺，实现污泥的减量化、稳定化、无害化，甚至是资源化，成为环境领域迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生活污水厂污泥的资源化利用方法，提高污泥的干化效率，使其焚烧以充分利用污泥中蕴含的热量。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种生活污水厂污泥的资源化利用方法，所述的方法包括向脱水待干化的污泥中加入干化助剂，然后对其进行干化处理；以及，

将干化处理后的污泥送入燃烧炉中燃烧利用；

其中，所述的干化助剂由石灰石粉、高岭土、粉煤灰和生物质粉复配而成。

优选地，所述的干化助剂中，石灰石粉、高岭土、粉煤灰与生物质粉的重量比为1：(1-3)：(0.1-1)：(0.1-1)；

优选地，所述石灰石粉、高岭土、粉煤灰与生物质粉的重量比为1：(2-2.5)：(0.3-0.5)：(0.3-0.8)；

优选地，所述石灰石粉、高岭土、粉煤灰与生物质粉的重量比为1：2.2：0.4：0.4。

优选地，所述干化助剂在待干化污泥中的添加量为：每100kg待干化污泥中加入1-10kg干化助剂；

优选地，每100kg待干化污泥中加入8kg干化助剂。

优选地，所述石灰石粉中氧化钙的含量不低于50重量％。

优选地，所述石灰石粉的平均颗粒直径为10-500μm。

优选地，所述高岭土的粒径为0.1-0.5mm。

优选地，所述的粉煤灰为I级粉煤灰、II级粉煤灰和Ш级粉煤灰中的至少一种；

优选地，所述粉煤灰的烧失量小于5重量％。

优选地，所述的生物质粉优选为木粉、竹粉、稻壳粉或玉米秸秆粉。

优选地，所述生物质粉的平均粒径小于0.2mm。

优选地，所述的干化处理采用转鼓式干化设备进行，干化助剂与待干化的污泥一同进入转鼓式干化设备，在转鼓式干化设备中搅拌混合。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的技术方案中，通过干化助剂的加入，提高了污泥在干化设备中的干化效率，降低了污泥的干化成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明中，为了实现污泥资源的充分利用，提供了一种生活污水厂污泥的资源化利用方法，该方法是在现有流程的基础上进行的改进。具体的，所述的方法具体是向脱水待干化的污泥中加入干化助剂，然后对其进行干化处理；以及，将干化处理后的污泥送入燃烧炉中燃烧利用，其中，所述的干化助剂由石灰石粉、高岭土、粉煤灰和生物质粉复配而成。

现有技术中，通过对污泥进行焚烧处理，可以迅速且较大程度的使污泥减容，最大限度的降低污泥的污染，并且有效利用污泥中含有的有机成分，提供能量或电力等，实现污泥的资源化利用。但是，如何提高污泥的焚烧效率，以及，降低污泥焚烧处理后续可能带来的粉尘污染，成为本领域技术人员进一步完善该处理流程所需要进行的工作。

本申请的发明人在仔细研究脱水污泥的干化工序后发现，在污泥进入干化设备之初，以及沿着污泥移动方向的整体温度是逐渐升高的，污泥中水分的脱除也主要集中在后段；本申请的发明人通过向待干化的污泥中加入干化助剂，所述的干化助剂由石灰石粉、高岭土、粉煤灰和生物质粉复配而成，其中，石灰石粉与污泥中的水分接触后，可以迅速的转化为熟石灰，如此，不仅吸出了污泥中的水，还能在此过程中产生热量，实现污泥温度的快速提升；所述的高岭土、粉煤灰和生物质粉均能不同程度的吸附污泥中的水分，使污泥这一相对粘稠的物料中的水分被快速的脱离出来，随着物料的移动，整体干化设备中的温度提高，高岭土、粉煤灰以及生物质粉中吸附的水又能重新被蒸发形成湿气被抽出，进而实现了污泥水分的快速脱除，提高了污泥干化的效率。

本发明中，所述的粉煤灰是由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物，包含一些未燃尽的碳微粒；具体如燃煤电厂从烟道气体中收集到的细灰。由于表面张力的作用，粉煤灰大部分呈球状，表面光滑，微孔较小，且一部分因在熔融状态下互相碰撞而粘连，成为表面粗糙、棱角较多的蜂窝状组合粒子。通过将其加入到污泥中，其所具有的微孔结构以及含有的一些如氢氧化钙等成分会吸收污泥中的水分，在污泥干化的后段中将该吸附水在此释放出来；此外，在干化污泥的焚烧阶段，掺杂在其中的粉煤灰能够吸附并作为微小粉尘的载体，降低焚烧粉尘物的产生，降低干化污泥焚烧后残余气体的处理难度。

本发明中，所述的高岭土是自然界中常见的，且非常重要的一种粘土矿物，是由火成岩和变质岩中的长石或其他硅酸盐矿物经风化作用形成的。高岭土在40-60℃，至多不超过110℃的温度下就会发生脱水而干燥，因此很容易的即可将与污泥混合后吸附的水分释放出来；并且，当掺杂有高岭土的干化污泥在焚烧时，高岭土中的水分被进一步脱除，以及其表面富含的羟基等基团也会被上脱去，使其表面和内部形成大量的微孔结构，表面呈现蜂窝状结构，能够对干化污泥焚烧后产生的粉尘等有害物质实现高效吸附，降低干化污泥焚烧后烟尘的处理难度。

本发明中，所述的生物质粉作为一种碳源，其不仅能够吸附污泥中的水分，其本身也能作为一种有机质来燃烧，对于生活污水厂产生污泥中有机质含量不高的缺陷进行弥补，确保干化污泥的可靠燃烧。

根据本发明，本发明中，所述干化助剂中各组分的含量可以在较宽的范围内选择，为了更好的提高污泥的干化效率，所述的干化助剂中，石灰石粉、高岭土、粉煤灰与生物质粉的重量比为1：(1-3)：(0.1-1)：(0.1-1)；优选的，所述石灰石粉、高岭土、粉煤灰与生物质粉的重量比为1：(2-2.5)：(0.3-0.5)：

(0.3-0.8)；更为优选的，所述石灰石粉、高岭土、粉煤灰与生物质粉的重量比为1：2.2：0.4：0.4。

根据本发明，本发明中，所述干化助剂在待干化污泥中的添加量可以在较宽的范围内选择，作为优选的，所述干化助剂在待干化污泥中的添加量为：每100kg待干化污泥中加入1-10kg干化助剂；

特别的，当干化助剂的用量较低时，达到不到较好的干化促进效果，而干化助剂的用量过高时，虽然能够进一步促进污泥干化效率的提高，但是需要投入更多的干化助剂，性价比较低，因此，更为优选地，每100kg待干化污泥中加入8kg干化助剂。

本发明中，所述的石灰石粉投入到污泥中，其中的氧化钙与污泥中的水分结合产生氢氧化钙，不仅能够脱出污泥中的水分，也能在此过程中释放出热量，提高污泥的升温速度，作为优选的，所述石灰石粉中氧化钙的含量不低于50重量％。进一步的，本发明中，所述石灰石粉的平均颗粒直径为10-500μm。

本发明中，所述高岭土的粒径可以在较宽的范围内选择，作为优选的，所述高岭土的粒径为0.1-0.5mm。

根据本发明，本发明对所述粉煤灰的种类不做特殊限定，可以采用本领域常规知晓的各种粉煤灰，优选的情况下，所述的粉煤灰为I级粉煤灰、II级粉煤灰和Ш级粉煤灰中的至少一种；

其中，所述的I级粉煤灰、II级粉煤灰和Ш级粉煤灰是根据其细度、需水量、烧失量、含水量和三氧化硫含量进行分级的，所述I级粉煤灰的参数为：采用45μm筛余量(％)不大于12％，需水量不大于95％，烧失量不大于5％，含水量不大于1％，三氧化硫含量不大于3％；

所述II级粉煤灰的参数为：采用45μm筛余量(％)不大于20％，需水量不大于105％，烧失量不大于8％，含水量不大于1％，三氧化硫含量不大于3％；

所述III级粉煤灰的参数为：采用45μm筛余量(％)不大于45％，需水量不大于115％，烧失量不大于15％，含水量为无规定，三氧化硫含量不大于3％。

优选情况下，本发明中，所述粉煤灰的烧失量小于5重量％。

根据本发明，本发明对所述生物质粉的具体来源不做特殊限定，可以为本领域常规使用的各种来源的生物质粉，优选情况下，所述的生物质粉为木粉、竹粉、稻壳粉或玉米秸秆粉。在具体的生产过程中，收集上述材质的原料，先剪碎至长度约为5cm，然后在进一步粉碎至粉末状。优选的，本发明中，所述生物质粉的平均粒径小于0.2mm。

根据本发明，本发明中，所述的干化处理采用转鼓式干化设备进行，干化助剂与待干化的污泥一同进入转鼓式干化设备，在转鼓式干化设备中搅拌混合。在此过程中，干化助剂通过与污泥的接触，不仅能够将污泥中的水分尽快的脱除出来，还能提高污泥的温度，促使其更快的达到脱水温度；并且，在干化设备的后段高温区域中，干化助剂吸附的水分还会在释放出来，并可尽快排出，因此，在整体上提高污泥的干化效率。本发明中，所述的转鼓式干化设备具体可选择常州市皖苏干燥设备有限公司生产的KJG系列空心桨叶干燥机。

以合肥王小郢污水处理有限公司(肥西县西部组团污水处理厂)处理污水过程中产生的同一批次污泥作为试验对象，现有的处理工艺是将部分污泥进行回流，即将流入二沉池的污泥及时回流到生化系统，确保生化系统活性污泥的平衡，而另一部分污泥进行浓缩、除磷、脱水处理后形成泥饼。

以KJG-48型空心桨叶干燥机作为干化设备，对脱水后的泥饼进行干化处理，并进一步燃烧以充分利用资源，上述脱水后的泥饼的含水率为78％，经干化处理后，干化污泥的含水率降低至24.7％；

在同批次的污泥干化处理中，按每100kg的待干化污泥中掺入8kg的干化助剂，所述的干化助剂采用以下组分复配而成：

石灰石粉(平均颗粒直径为200μm)2kg

高岭土(粒径为0.3mm)4.4kg

I级粉煤灰(烧失量小于5重量％，购自灵寿县二平矿产品加工厂)0.8kg

生物质粉(木粉，平均粒径小于0.2mm，购自佛山市浩瑞森木业有限公司)0.8kg

当保持同样溢流板高度时，出料口排出的干化污泥的含水率为13.9％。通过该试验可以看出，通过本发明中干化助剂的加入，当保持同样的溢流板高度使污泥在干化设备中停留时间相当，污泥被干化的程度更高了；当对含水率的要求不高时，可以酌情降低溢流板高度，进而缩短了污泥经干化设备的处理时间，降低了处理成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种生活污水厂污泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的方法包括向脱水待干化的污泥中加入干化助剂，然后对其进行干化处理；以及，

将干化处理后的污泥送入燃烧炉中燃烧利用；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的干化助剂中，石灰石粉、高岭土、粉煤灰与生物质粉的重量比为1：(1-3)：(0.1-1)：(0.1-1)；

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干化助剂在待干化污泥中的添加量为：每100kg待干化污泥中加入1-10kg干化助剂；

优选地，每100kg待干化污泥中加入8kg干化助剂。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石灰石粉中氧化钙的含量不低于50重量％。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石灰石粉的平均颗粒直径为10-500μm。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高岭土的粒径为0.1-0.5mm。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的粉煤灰为I级粉煤灰、II级粉煤灰和Ш级粉煤灰中的至少一种；

优选地，所述粉煤灰的烧失量小于5重量％。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的生物质粉优选为木粉、竹粉、稻壳粉或玉米秸秆粉。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生物质粉的平均粒径小于0.2mm。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的干化处理采用转鼓式干化设备进行，干化助剂与待干化的污泥一同进入转鼓式干化设备，在转鼓式干化设备中搅拌混合。