CN114044618A - 一种污泥成型剂及其在污泥造粒中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥成型剂及其在污泥造粒中的应用。污泥成型剂包括按质量百分比计：55％‑70％酚醛树脂、15％‑25％生石灰和10％‑20％垃圾焚烧炉灰渣。该污泥成型剂在污泥热干化之前加入污泥中，然后将热干化处理后的污泥进行造粒即可。污泥成型剂在污泥热干化之前加入污泥，不仅能大幅提高污泥热干化效率以及污泥造粒产品强度，而且得到的污泥造粒产品在垃圾炉排焚烧炉焚烧过程中，可以大幅降低因污泥掺烧而产生的垃圾焚烧炉飞灰，并且降低因污泥掺烧引起的炉排型垃圾焚烧炉炉壁结焦的频率。

Description

一种污泥成型剂及其在污泥造粒中的应用
技术领域
本发明涉及污泥和生活垃圾处理处置及资源化利用技术领域，尤其涉及一种污泥成型剂及其在污泥造粒中的应用。
背景技术
目前我国城镇污水处理厂超过4000多座，剩余污泥作为生活污水活性污泥法处理的必然产物，其年产量超过6000万吨(含水率按80％计算)，处理处置压力巨大。其中，有近20％以上的污泥进行焚烧处理。污泥焚烧包括两种方式，单独干化焚烧和与垃圾协同焚烧。前者一次性投入费用大但运行稳定性较好，适合于大批量污泥的处理，后者投入运行费用与维护费用较低。因而，我国住建部将污泥与垃圾协同焚烧作为首选焚烧方式进行推荐。
我国垃圾焚烧的炉型主要是炉排焚烧炉。从现有工程实践看，污泥在垃圾炉排焚烧炉中掺烧时，发现焚烧厂飞灰数量剧增并出现了炉膛底部结焦频繁的现象。这些现象的出现，不仅带来了飞灰处置费用大幅提高的问题，而且还导致了炉膛检修频次的明显增加和检修时间的延长。因而，给焚烧企业带来了运行操作上的困难，影响了污泥在垃圾焚烧炉中掺烧技术的推广。为解决上述污泥掺烧中出现的问题，人们开始采用对污泥进行造粒的办法，来解决掺烧污泥引起的炉膛飞灰量及结焦频率增加的问题。然而，由于现有污泥干化时间较长、干化造粒成本较高等原因，该技术在实际工程中尚未得到推广使用。可见，研发可降低污泥掺烧成本的污泥干化造粒掺烧技术，具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高污泥热干化速率及减少掺烧过程结焦的污泥成型剂和应用，主要用于污泥和生活垃圾协同焚烧过程飞灰产生量增大及结焦问题的控制。通过加入污泥成型剂，混合均匀后即可达到快速干化的水平，经过造粒后，能够达到污泥掺烧生活垃圾过程控飞灰、控结焦的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种污泥成型剂，包括按质量百分比计：55％-70％酚醛树脂、15％-25％生石灰和10％-20％垃圾焚烧炉灰渣。
优选地，所述酚醛树脂在温度超过100℃时受热硬化。
优选地，所述垃圾焚烧炉灰渣的颗粒粒径为1-3mm。
本发明还提供了一种污泥成型剂在污泥造粒中的应用。
进一步地，所述污泥成型剂在污泥造粒中的应用具体包括以下步骤：
S1、在含水的污泥中添加污泥成型剂；
S2、将经过S1步骤处理后的污泥搅拌均匀，进行热干化处理；
S3、对经S2步骤处理后的污泥进行造粒处理，形成污泥造粒产品。
优选地，步骤S1中，所述污泥的含水率按质量百分比计为75％-85％。
优选地，步骤S1中，所述污泥成型剂为固体粉末状。
优选地，步骤S1中，所述污泥成型剂在所述污泥中的添加量按质量百分比计为4％-8％。
优选地，步骤S2中，所述热干化处理的温度为100℃-300℃。
优选地，步骤S2中，所述热干化处理的时间为1-3.5小时。
优选地，所述热干化处理后的污泥的含水率按质量百分比计为25％-35％。
本发明至少具有以下技术效果：
1、本发明的污泥成型剂在污泥热干化之前加入污泥，不仅能大幅提高污泥热干化效率(污泥干化速率可提高25％-35％)，提高污泥造粒产品强度(强度可以达到0.1-0.3Mpa)，而且污泥造粒产品在垃圾炉排焚烧炉焚烧过程中，可以大幅降低因污泥掺烧而产生的垃圾焚烧炉飞灰，并且降低因污泥掺烧引起的炉排型垃圾焚烧炉炉壁结焦的频率。
2、本发明污泥成型剂中的酚醛树脂，在高温下受热硬化，对污泥颗粒起到固结粘合作用，使污泥颗粒度增大，减少掺烧过程中焚烧炉结焦现象的产生。生石灰在湿污泥中吸水放热，从而降低污泥的粘滞性，提升了污泥的热干化速率。垃圾焚烧炉灰渣含有大量的钙、镁、铁、二氧化硅等物质，可以作为骨料起到污泥疏松剂的作用，使污泥粘滞性进一步降低，并由此提高污泥的热干化速率。另外垃圾焚烧炉灰渣具有一定的火山灰类物质特征，在热干化处理和之后的焚烧中，可以与生石灰发生反应，提高污泥造粒产品强度。此外，由于垃圾焚烧炉灰渣中含有硅等元素，可以提高污泥灰的熔点，有效降低污泥掺烧生活垃圾产生的结焦现象。另外加入粒径为1-3mm的垃圾焚烧炉灰渣，可以在污泥造粒产品燃烧过程中使污泥造粒产品颗粒表面形成大量孔隙，实现污泥造粒产品颗粒内部的充分燃烧，提高资源的利用效率。
3、本发明所提供的污泥成型剂，制备简单、成本低廉，整个污泥造粒过程工艺简单易行，效果显著，并且不会引起二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种污泥成型剂，包括按质量百分比计：55％-70％酚醛树脂、15％-25％生石灰和10％-20％垃圾焚烧炉灰渣。
酚醛树脂在高温下受热会发生硬化。在一些实施例中，酚醛树脂在温度超过100℃时受热硬化。
在一些实施例中，垃圾焚烧炉灰渣的颗粒粒径为1-3mm。粒径太细，会影响污泥疏松程度，对促进污泥干化的效果不佳；粒径太大，会影响污泥产品的造粒效果。
在一些实施例中，污泥成型剂包括按质量百分比计：65％的酚醛树脂、15％的生石灰和20％的垃圾焚烧炉灰渣。
在一些实施例中，污泥成型剂包括按质量百分比计：55％的酚醛树脂、25％的生石灰和20％的垃圾焚烧炉灰渣。
在一些实施例中，污泥成型剂包括按质量百分比计：70％的酚醛树脂、20％的生石灰和10％的垃圾焚烧炉灰渣。
一种污泥成型剂在污泥造粒中的应用，具体包括以下步骤：
S1、在含水的污泥中添加污泥成型剂；
S2、将经过S1步骤处理后的污泥搅拌均匀，输送到污泥热干化设备中进行热干化处理；
S3、对经S2步骤处理后的污泥输送至造粒机进行造粒处理，形成污泥造粒产品。
在一些实施例中，步骤S1中，污泥的含水率按质量百分比计为75％-85％。
在一些实施例中，步骤S1中，污泥成型剂为固体粉末状。
在一些实施例中，步骤S1中，污泥成型剂在污泥中的添加量按质量百分比计为4％-8％。
在一些实施例中，步骤S2中，热干化处理的温度为100℃-300℃。
在一些实施例中，步骤S2中，热干化处理的时间为1-3.5小时。
在一些实施例中，热干化处理后的污泥的含水率按质量百分比计为25-35％。
实施例1
取自上海市某污水处理厂的脱水污泥，其含水率为85％。加入包含65wt％的酚醛树脂、15wt％的生石灰和20wt％的垃圾焚烧炉灰渣的污泥成型剂，其中炉灰渣的粒径约为1mm。按照6wt％的添加量将污泥成型剂添加至含水率为85％的污泥中，充分搅拌均匀后输送到污泥桨叶热干燥机中进行干化处理，干化温度为150℃，干化时间为2.5h。使污泥含水率降至25％后输送至造粒机进行污泥造粒处理。将造粒完成的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧。
对比例1
取自上海市某污水处理厂的脱水污泥，其含水率为85％(使用的污泥与实施例1相同)。直接将污泥输送到污泥桨叶热干燥机中进行干化处理，干化温度为150℃。使污泥含水率降至25％后输送至造粒机进行污泥造粒处理。将造粒完成的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧。
与对比例1相比，实施例1中的污泥在降至同样的污泥含水率时，污泥在桨叶式污泥干燥机中的干化时间缩短了32％，并且实施例1中的污泥造粒产品强度可达到0.3Mpa，而对比例1中的污泥造粒产品，其强度不足0.05Mpa。使用实施例1中的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧时，使因污泥掺烧引起的结焦频率降低93％，而使用对比例1中的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧时，仅使因污泥掺烧引起的结焦频率降低68％。
实施例2
取自上海市某污水处理厂的脱水污泥，其含水率为75％。加入包含55wt％的酚醛树脂、25wt％的生石灰和20wt％的垃圾焚烧炉灰渣的污泥成型剂，其中炉灰渣的粒径约为2mm。按照4wt％的添加量将污泥成型剂添加至含水率为75％的污泥中，充分搅拌均匀后输送到污泥桨叶热干燥机中进行干化处理，干化温度为100℃，干化时间为3.5h。使污泥含水率降至35％后输送至造粒机进行污泥造粒处理。将造粒完成的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧。
对比例2
取自上海市某污水处理厂的脱水污泥，其含水率为75％(使用的污泥与实施例2相同)。直接将污泥输送到污泥桨叶热干燥机中进行干化处理，干化温度为100℃。使污泥含水率降至35％后输送至造粒机进行污泥造粒处理。将造粒完成的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧。
与对比例2相比，实施例2中的污泥在降至同样的污泥含水率时，污泥在桨叶式污泥干燥机中的干化时间缩短了25％，并且实施例2中的污泥造粒产品强度可达到0.1Mpa，而对比例2中的污泥造粒产品，其强度不足0.08Mpa。使用实施例2中的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧时，使因污泥掺烧引起的结焦频率降低90％，而使用对比例2中的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧时，仅使因污泥掺烧引起的结焦频率降低72％。
实施例3
取自上海市某污水处理厂的脱水污泥，其含水率为80％。加入包含70wt％的酚醛树脂、20wt％的生石灰和10wt％的垃圾焚烧炉灰渣的污泥成型剂，其中炉灰渣的粒径约为3mm。按照8wt％的添加量将污泥成型剂添加至含水率为80％的污泥中，充分搅拌均匀后输送到污泥桨叶热干燥机中进行干化处理，干化温度为300℃，干化时间为1h。使污泥含水率降至27％后输送至造粒机进行污泥造粒处理。将造粒完成的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧。
对比例3
取自上海市某污水处理厂的脱水污泥，其含水率为85％(使用的污泥与实施例3相同)。直接将污泥输送到污泥桨叶热干燥机中进行干化处理，干化温度为300℃。使污泥含水率降至27％后输送至造粒机进行污泥造粒处理。将造粒完成的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧。
与对比例3相比，实施例3中的污泥在降至同样的污泥含水率时，污泥在桨叶式污泥干燥机中的干化时间缩短了35％，并且实施例3中的污泥造粒产品强度可达到0.2Mpa，而对比例3中的污泥造粒产品，其强度不足0.05Mpa。使用实施例3中的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧时，使因污泥掺烧引起的结焦频率降低93％，而使用对比例3中的污泥造粒产品与生活垃圾进行混合掺烧时，仅使因污泥掺烧引起的结焦频率降低62％。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种污泥成型剂，其特征在于，包括按质量百分比计：55％-70％酚醛树脂、15％-25％生石灰和10％-20％垃圾焚烧炉灰渣。
2.如权利要求1所述的污泥成型剂，其特征在于，所述酚醛树脂在温度超过100℃时受热硬化。
3.如权利要求1或2所述的污泥成型剂，其特征在于，所述垃圾焚烧炉灰渣的颗粒粒径为1-3mm。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的污泥成型剂在污泥造粒中的应用。
5.根据权利要求4所述的污泥成型剂在污泥造粒中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在含水的污泥中添加污泥成型剂；
S2、将经过S1步骤处理后的污泥搅拌均匀，进行热干化处理；
S3、对经S2步骤处理后的污泥进行造粒处理，形成污泥造粒产品。
6.根据权利要求5所述的污泥成型剂在污泥造粒中的应用，其特征在于，步骤S1中，所述污泥的含水率按质量百分比计为75％-85％。
7.根据权利要求5所述的污泥成型剂在污泥造粒中的应用，其特征在于，步骤S1中，所述污泥成型剂为固体粉末状。
8.根据权利要求5所述的污泥成型剂在污泥造粒中的应用，其特征在于，步骤S1中，所述污泥成型剂在所述污泥中的添加量按质量百分比计为4％-8％。
9.根据权利要求5所述的污泥成型剂在污泥造粒中的应用，其特征在于，步骤S2中，所述热干化处理的温度为100℃-300℃，所述热干化处理的时间为1-3.5小时。
10.根据权利要求5所述的污泥成型剂在污泥造粒中的应用，其特征在于，所述热干化处理后的污泥的含水率按质量百分比计为25％-35％。
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