CN113149734A - 一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法及系统，其特征在于，包括以下步骤，市政污泥存入市政污泥预脱水干化系统中的原泥料仓中，将原泥料仓中79％～85％含水率的市政污泥泵入污泥调质反应罐(3)中，投加聚铁复合剂，连续搅拌使原泥和聚铁充分混合，再泵入高压带式压滤机(6)连续压滤预脱水处理，预脱水的污泥离开高压带式压滤机(6)后掉入干泥饼破碎机(7)进行破碎，然后进入市政污泥好氧堆肥系统的拌混机(9)，和部分熟料一起伴混，然后在好氧堆肥槽(12)进行好氧发酵，发酵腐熟后的熟料送入熟料仓(15)，部分返回拌混机(9)。本发明无需投加石灰、粉煤灰等物质，也无需投加秸秆、木屑等有机质，同时减短污泥堆肥腐熟时间，可降低运行成本65～70元/吨。

Description

一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法及系统
技术领域
本发明涉及一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法及系统，属于市政污泥处理技术领域。
背景技术
随着我国市政污水排放量和处理量不断增长，市政污水处理厂处理市政污水会产生大量市政污泥，其含有丰富的有机质和氮、磷、钾等营养物质，同时也含有大量微生物、细菌、病毒和虫卵等有害物质，如果不对市政污泥进行有效处理，将会产生严重的二次污染问题。目前，城市市政污泥的处理方式有填埋、焚烧和堆肥等，随着填埋场逐渐不接收市政污泥，考虑到市政污泥的最终处置问题，大中城市倾向于选择处理成本高的污泥干化后焚烧处理，而小城镇更倾向于选择处理成本相对较低的堆肥处理工艺。
此外，随着各地政府对市政污泥外运处置含水率的要求越来越严格，为了达到污泥更低的含水率要求，市场上出现了大量技术，其在污泥脱水干化的过程中，投加了大量的石灰、粉煤灰等无机干污泥或者干燥的秸秆、木屑等有机质以实现更低的含水率要求，但是其额外增加了外运处置市政污泥的总量，未有效的实现污泥真正的减水率，未实现污泥的减量化。
好氧堆肥是一种处理市政污泥的有效方法，通过堆肥可以将市政污泥进行无害化和减量化处理。好氧堆肥是一个放热过程，其堆肥生物反应速度与堆体的温度有直接关系，堆肥初期因为市政污泥温度较低，微生物活动能力较弱，产热量也少，升温慢，导致好氧堆肥整体停留时间长。
市政污水厂目前主要采用叠螺式污泥脱水机、带式污泥脱水机或离心式污泥脱水机将污泥脱水至80％～85％含水率后外运处置。随着各地对污泥外运处置含水率要求的越来越高，而为使好氧堆肥系统良好运行，需要初始发酵的污泥含水率在50％左右，为了使污泥达到初始发酵需要的含水率要求，人们通常采用加入大量秸秆、木屑等干有机质进行混合降低污泥的含水率，如果污泥含水率为80％，则需加秸秆、木屑等干有机质的量为污泥量的20％～25％，导致了市政污泥堆肥单位处理成本高达250元/吨以上，而大量干有机质的加入大大降低了市政污泥堆肥的减量化，也增加了堆肥最终处置费用。为了减少加秸秆、木屑等干有机质的加入量，人们通常采用高压隔膜压滤机对市政污水处理厂运来的含水率为80％左右的污泥进行预脱水处理后再进行堆肥，例如中国专利授权公告号CN211311336U的实用新型专利一种好氧堆肥污泥处理装置、中国专利授权申请公布号CN108997037A的发明专利一种市政污泥堆肥系统及中国专利申请公布号CN103922820A的发明专利一种污泥高效好氧堆肥方法均采用隔膜压滤机对污泥进行预脱水至60％左右，再进行堆肥。但是采用隔膜压滤机需要先将市政污水处理厂运来的含水率为80％左右的污泥进行加水稀释到含水率95％左右，再通过加入大量石灰或粉煤灰等脱水剂达到市政污泥预脱水的目的，其中石灰或粉煤灰的加入量约为 80％含水率市政污泥的5％～10％，严重影响了市政污泥堆肥减量化，额外增加了需好氧堆肥处理的污泥量，同时也增加了堆肥最终处置费用。
除了污泥含量率外，污泥好氧堆肥的初始温度也影响着市政污泥好氧堆肥腐熟时间，无形中也增加了污泥好氧堆肥的单位运行成本，例如中国专利申请公布号CN103922820A的发明专利一种污泥高效好氧堆肥方法采用煤、气或油为燃料的加热烘干机加热，再进行堆肥发酵，可大大缩短市政污泥堆肥的启动时间，减短污泥堆肥腐熟时间，提高堆肥的成功率和堆肥产品的质量。但同时存在大量煤、气或油等燃料消耗量大，运行成本反而更高的问题。
随着市政污泥量的不断增加，在好氧堆肥的过程中，为达到市政污泥最大程度地减量化，减少最终堆肥的处理费用，避免引入秸秆、木屑等有机质以及石灰、粉煤灰等物质的同时，怎么样加快市政污泥腐熟速度，进一步降低污泥处理成本，急需研究者的积极开发。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法及系统，预脱水的过程及好氧堆肥过程无需投加石灰、粉煤灰等物质，也无需投加秸秆、木屑等有机质，同时采用太阳能真空集热系统将太阳能用于市政污泥堆肥初期发酵预热，达到好氧堆肥的全程高温发酵，减短污泥堆肥腐熟时间，可降低运行成本65～70元/吨。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，包括以下步骤，市政污泥存入市政污泥预脱水干化系统中的原泥料仓中，将原泥料仓中79％～85％含水率的市政污泥泵入污泥调质反应罐中，投加聚铁复合剂，连续搅拌使原泥和聚铁充分混合，再泵入高压带式压滤机连续压滤预脱水处理，预脱水的污泥离开高压带式压滤机后掉入干泥饼破碎机进行破碎，然后进入市政污泥好氧堆肥系统的拌混机，和部分熟料一起伴混，然后在好氧堆肥槽进行好氧发酵，发酵腐熟后的熟料送入熟料仓，部分返回拌混机。
前述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，所述投加聚铁复合剂的剂量为原泥量的2％～5％，聚铁复合剂有效成分为10％～15％。
前述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，所述高压带式压滤机压泥带压大于或等于55公斤压力，经高压带式压滤机压滤后出口泥饼含水率小于或等于59％，原泥预脱水减量率大于或等于50％。
前述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，所述市政污泥好氧堆肥系统拌混机内，熟料返回拌混的比例为原料的60％～75％，拌混后的混合料含水率小于或等于50％。
前述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，所述市政污泥好氧堆肥系统的混合料从好氧堆肥槽始端推至终端为14～18天。
前述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，所述市政污泥好氧堆肥系统好氧堆肥槽始端底部设有热交换器用于混合料初始好氧发酵的升温，热交换器的温度为45～55摄氏度。
高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统，包括市政污泥预脱水干化系统、市政污泥好氧堆肥系统和臭气处理系统，所述市政污泥预脱水干化系统包括原泥料仓，原泥料仓的污泥通过螺杆泵泵入污泥调质反应罐中，污泥调质反应罐连接液体聚铁复合剂投加系统，污泥调质反应罐的污泥再通过柱塞泵泵入高压带式压滤机，高压带式压滤机后连接干泥饼破碎机；
市政污泥好氧堆肥系统包括传送机一，从干泥饼破碎机来的污泥通过传送机一进入拌混机，同时好氧堆肥槽终端通过传送机二将部分熟料回到拌混机内，然后通过布料机将混合料布在好氧堆肥槽始端，好氧堆肥槽上设有翻抛机，在好氧堆肥槽终端通过熟料提升机提升后通过传送机二送至熟料仓或者返回拌混机；
所述臭气处理系统包括厂房、负压收集系统和臭气生物净化系统，厂房的臭气通过负压收集系统收集后进入臭气生物净化系统。
前述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统，所述好氧堆肥槽始端底部设有热交换器，热交换器沿槽宽向满铺并沿槽长向铺3～4m，热交换器通过连接循环泵与太阳能集热系统连接。
前述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统，所述好氧堆肥槽底部布设好氧通气管道系统，好氧通气管道系统连接鼓风机。
本发明的有益效果为：通过举两个例子计算进行说明：
(1)第一个例子：每天处理80％含水率的市政污泥100吨，已有技术一采用直接掺混秸秆等有机质和返混熟料，其中需加入秸秆(含水率10％)等有机质20％以上，其中秸秆等有机质价格按照500元/吨计，好氧堆肥发酵腐熟后含水率按照35％计算，则已有技术一对 80％含水率的市政污泥的减量率在50％左右，好氧堆肥发酵时间需20～30天，单位处理全成本在250元左右，则处理100吨污泥需2.5万元处理费用，污泥减量50吨，最后需要处理的熟料量为50吨。如采用本发明技术，每天处理同样量的污泥的总投资费用接近，采用高压带式压滤机预脱水，好氧堆肥发酵时间需14～18天，好氧堆肥发酵腐熟后含水率按照35％计算，因无需投加秸秆掺混发酵，处理每吨原泥节约秸秆投加按20％计，可节约秸秆投加费用100元/吨，增加高压带式预脱水系统增加每吨污泥处理电费增加10度计(按照1元/度)，增加液体聚铁复合剂药剂按照4％计(按照500元/吨)，增加的电费和药剂费为30元/吨，相比已有技术一处理80％含水率的市政污泥节约70元/吨，单位处理全成本在180元左右，其处理80％含水率的市政污泥100吨需1.8万元，可节约28％的处理成本，同时污泥减量70吨，最后需要处理的熟料量为30吨，相对于已有技术一减量化提高40％。
第二个例子：每天处理80％含水率的市政污泥100吨，已有技术二采用高压隔膜压滤机预脱水至60％含水率，再掺混秸秆等有机质和返混熟料进行好氧堆肥，其中原泥进入高压隔膜压滤机前需投加石灰(按照600元/吨)5％，投加聚铁6％(按照500元/吨)，好氧堆肥前需掺混秸秆等有机质(按照500元/吨)5％以上，好氧堆肥发酵时间需18～25天，单位处理全成本在244元左右，则处理100吨污泥需2.44万元处理费用，好氧堆肥发酵腐熟后含水率按照35％计算，则已有技术二对80％含水率的市政污泥的减量率在48％左右，污泥减量48吨，最后需要处理的熟料量为52吨。如采用本发明技术，每天处理同样量的污泥的总投资费用接近，采用高压带式压滤机预脱水，好氧堆肥发酵时间需14～18天，好氧堆肥发酵腐熟后含水率按照35％计算，因无需投加秸秆掺混发酵，节约石灰(按照600元/吨)和聚铁投加费用为40元，节约秸秆等有机质(按照500元/吨)掺混费用为25元/吨，相比已有技术二处理80％含水率的市政污泥节约65元/吨，单位处理全成本在180元左右，其处理80％含水率的市政污泥100吨需1.8万元，可节约23.4％的处理成本，同时污泥减量70吨，最后需要处理的熟料量为30吨，相对于已有技术一减量化提高42.3％。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
附图标记：1-原泥料仓，2-螺杆泵，3-污泥调质反应罐，4-柱塞泵，5-液体聚铁复合剂投加系统，6-高压带式压滤机，7-干泥饼破碎机，8-传送机一，9-拌混机，10-布料机，11-翻抛机，12-好氧堆肥槽，13-熟料提升机，14-传送机二，15-熟料仓，16-热交换器，17-循环泵， 18-太阳能集热系统，19-好氧通气管道系统，20-鼓风机，21-厂房，22-负压收集系统，23-臭气生物净化系统。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
具体实施方式
本发明的实施例1：高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统，包括市政污泥预脱水干化系统、市政污泥好氧堆肥系统和臭气处理系统，所述市政污泥预脱水干化系统包括原泥料仓1，原泥料仓1的污泥通过螺杆泵2泵入污泥调质反应罐3中，污泥调质反应罐3连接液体聚铁复合剂投加系统5，污泥调质反应罐3的污泥再通过柱塞泵4泵入高压带式压滤机6，高压带式压滤机6后连接干泥饼破碎机7；
市政污泥好氧堆肥系统包括传送机一8，从干泥饼破碎机7来的污泥通过传送机一8进入拌混机9，同时好氧堆肥槽12终端通过传送机二14将部分熟料回到拌混机9内，然后通过布料机10将混合料布在好氧堆肥槽12始端，好氧堆肥槽12上设有翻抛机11，在好氧堆肥槽12终端通过熟料提升机13提升后通过传送机二14送至熟料仓15或者返回拌混机9；
所述臭气处理系统包括厂房21、负压收集系统22和臭气生物净化系统23，厂房21的臭气通过负压收集系统22收集后进入臭气生物净化系统23。
所述好氧堆肥槽12始端底部设有热交换器16，热交换器16沿槽宽向满铺并沿槽长向铺 3～4m，热交换器16通过连接循环泵17与太阳能集热系统18连接。
所述好氧堆肥槽12底部布设好氧通气管道系统19，好氧通气管道系统19连接鼓风机 20。
一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，包括以下步骤，市政污泥存入市政污泥预脱水干化系统中的原泥料仓中，将原泥料仓中79％～85％含水率的市政污泥泵入污泥调质反应罐3中，投加聚铁复合剂，连续搅拌使原泥和聚铁充分混合，再泵入高压带式压滤机6连续压滤预脱水处理，预脱水的污泥离开高压带式压滤机6后掉入干泥饼破碎机7进行破碎，然后进入市政污泥好氧堆肥系统的拌混机9，和部分熟料一起伴混，然后在好氧堆肥槽12进行好氧发酵，发酵腐熟后的熟料送入熟料仓15，部分返回拌混机9。
按重量计，所述投加聚铁复合剂的剂量为原泥量的2％～5％，聚铁复合剂有效成分为 10％～15％。
所述高压带式压滤机6压泥带压大于或等于55公斤压力，经高压带式压滤机6压滤后出口泥饼含水率小于或等于59％，原泥预脱水减量率大于或等于50％。
所述市政污泥好氧堆肥系统拌混机9内，熟料返回拌混的比例为原料的60％～75％，拌混后的混合料含水率小于或等于50％。
所述市政污泥好氧堆肥系统的混合料从好氧堆肥槽12始端推至终端为14～18天。
所述市政污泥好氧堆肥系统好氧堆肥槽12始端底部设有热交换器16用于混合料初始好氧发酵的升温，热交换器16的温度为45～55摄氏度。
本发明的实施例2：高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统如实施例1。
一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，包括以下步骤，市政污泥存入市政污泥预脱水干化系统中的原泥料仓中，将原泥料仓中79～85％含水率的市政污泥泵入污泥调质反应罐3中，投加聚铁复合剂，连续搅拌使原泥和聚铁充分混合，再泵入高压带式压滤机6连续压滤预脱水处理，预脱水的污泥离开高压带式压滤机6后掉入干泥饼破碎机7进行破碎，然后进入市政污泥好氧堆肥系统的拌混机9，和部分熟料一起伴混，然后在好氧堆肥槽12进行好氧发酵，发酵腐熟后的熟料送入熟料仓15，部分返回拌混机9。
所述投加聚铁复合剂的剂量为原泥量的4％，聚铁复合剂有效成分为12％～13％。
所述高压带式压滤机6压泥带压大于或等于55公斤压力，经高压带式压滤机6压滤后出口泥饼含水率小于或等于59％，原泥预脱水减量率大于或等于50％。
所述市政污泥好氧堆肥系统拌混机9内，熟料返回拌混的比例为原料的68％，拌混后的混合料含水率小于或等于50％。
所述市政污泥好氧堆肥系统的混合料从好氧堆肥槽12始端推至终端为16天。
所述市政污泥好氧堆肥系统好氧堆肥槽12始端底部设有热交换器16用于混合料初始好氧发酵的升温，热交换器16的温度为50摄氏度。
下面结合具体实施例进一步说明。
实施例3
某日处理30吨市政污泥的好氧堆肥厂如图1所示，该厂包括原泥料仓1、螺杆泵2、污泥调质反应罐3、柱塞泵4、液体聚铁复合剂投加系统5、高压带式压滤机6和干泥饼破碎机7、传送机一8、拌混机9、布料机10、翻抛机11、好氧堆肥槽12、熟料提升机13、传送机二14、熟料仓15、热交换器16、循环泵17、太阳能集热系统18、好氧通气管道系统19、鼓风机20、厂房21、负压收集系统22和臭气生物净化系统23。运到该厂原泥料仓1的市政污泥含水率在80％～85％，通过螺杆泵2泵入污泥调质反应罐3，通过与2％～5％的液体聚铁复合剂混合后通过柱塞泵4泵入高压带式压滤机6，高压带式压滤机6设计处理原泥能力为 50吨/天，运行时间为15小时/天，运行时带压在55～60公斤，高压压滤后泥饼的含水率降到55％～59％，30吨原泥经高压带式压滤机6预脱水后重量降至13吨～15吨，原泥减重率为50％～56％，再经干泥饼破碎机7破碎后通过传送机一8送至拌混机9，并加入60％～75％的熟料反混料，混匀后通过布料机10布置于好氧堆肥槽12内，利用太阳能集热系统18将热量收集通过热交换器16为好氧堆肥槽12始端初始发酵期污泥加热，其中控制热交换器16 温度为50℃左右，并通过鼓风系统为好氧堆肥槽12供气，鼓风机20供风量为0.1～0.3m3/ (混合料·min)，经15天好氧堆肥腐熟后含水率小于28％～33％，干泥饼破碎机7破碎后的泥饼经好氧堆肥后熟料为6.5吨～8吨，污泥减量率约为50％，再通过熟料提升机13将腐熟料输送至熟料仓15或拌混机9，该厂设计生物除臭系统，厂房内换气量按照6次/小时设计，尾气达标排放。该项目处理80％含水率的市政污泥，进过一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统处理后，剩余堆肥熟料为6.5吨～8吨，污泥减重量大于70％，单位原泥(80％含水率)处理全成本包括电费、人工费、药剂费、维修费、折旧费及管理费约为180元/吨。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，其特征在于，包括以下步骤，市政污泥存入市政污泥预脱水干化系统中的原泥料仓中，将原泥料仓中79％～85％含水率的市政污泥泵入污泥调质反应罐(3)中，投加聚铁复合剂，连续搅拌使原泥和聚铁充分混合，再泵入高压带式压滤机(6)连续压滤预脱水处理，预脱水的污泥离开高压带式压滤机(6)后掉入干泥饼破碎机(7)进行破碎，然后进入市政污泥好氧堆肥系统的拌混机(9)，和部分熟料一起伴混，然后在好氧堆肥槽(12)进行好氧发酵，发酵腐熟后的熟料送入熟料仓(15)，部分返回拌混机(9)。
2.根据权利要求1所述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，其特征在于，按重量计，所述投加聚铁复合剂的剂量为原泥量的2％～5％，聚铁复合剂有效成分10％～15％。
3.根据权利要求1或2所述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，其特征在于，所述高压带式压滤机(6)压泥带压大于或等于55公斤压力，经高压带式压滤机(6)压滤后出口泥饼含水率小于或等于59％，原泥预脱水减量率大于或等于50％。
4.根据权利要求3所述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，其特征在于，所述市政污泥好氧堆肥系统拌混机(9)内，熟料返回拌混的比例为原料的60％～75％，拌混后的混合料含水率小于或等于50％。
5.根据权利要求1所述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，其特征在于，所述市政污泥好氧堆肥系统的混合料从好氧堆肥槽(12)始端推至终端为14～18天。
6.根据权利要求1所述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理方法，其特征在于，所述市政污泥好氧堆肥系统好氧堆肥槽(12)始端底部设有热交换器(16)用于混合料初始好氧发酵的升温，热交换器(16)的温度为45-55摄氏度。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述方法使用的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统，其特征在于，包括市政污泥预脱水干化系统、市政污泥好氧堆肥系统和臭气处理系统，所述市政污泥预脱水干化系统包括原泥料仓(1)，原泥料仓(1)的污泥通过螺杆泵(2)泵入污泥调质反应罐(3)中，污泥调质反应罐(3)连接液体聚铁复合剂投加系统(5)，污泥调质反应罐(3)的污泥再通过柱塞泵(4)泵入高压带式压滤机(6)，高压带式压滤机(6)后连接干泥饼破碎机(7)；市政污泥好氧堆肥系统包括传送机一(8)，从干泥饼破碎机(7)来的污泥通过传送机一(8)进入拌混机(9)，同时好氧堆肥槽(12)终端通过传送机二(14)将部分熟料回到拌混机(9)内，然后通过布料机(10)将混合料布在好氧堆肥槽(12)始端，好氧堆肥槽(12)上设有翻抛机(11)，在好氧堆肥槽(12)终端通过熟料提升机(13)提升后通过传送机二(14)送至熟料仓(15)或者返回拌混机(9)；所述臭气处理系统包括厂房(21)、负压收集系统(22)和臭气生物净化系统(23)，厂房(21)的臭气通过负压收集系统(22)收集后进入臭气生物净化系统(23)。
8.根据权利要求7所述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统，其特征在于，所述好氧堆肥槽(12)始端底部设有热交换器(16)，热交换器(16)沿槽宽向满铺并沿槽长向铺3～4m，热交换器(16)通过连接循环泵(17)与太阳能集热系统(18)连接。
9.根据权利要求7所述的高减量化的低成本市政污泥堆肥处理系统，其特征在于，所述好氧堆肥槽(12)底部布设好氧通气管道系统(19)，好氧通气管道系统(19)连接鼓风机(20)。
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