CN1207223C - 污泥挤压热处理法 - Google Patents

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“污泥挤压热处理法”属于固体废弃物处理技术领域，是为了解决污水处理厂污泥的处置问题而发明的，是一种能够对污泥进行无害化、减量化、资源化处理的方法。本发明采用挤压法，在特制的螺杆挤压机内，对污泥进行连续热处理；经过很短的时间，可杀灭所有微生物和寄生虫卵并使污泥减量化；处理后，污泥的过滤脱水性能大大改善，十分有利于进行机械脱水，适合于各种有机污泥的处理。

Description

污泥挤压热处理法
所属技术领域
本发明属于固体废弃物处理技术领域，适用于不同规模有机污泥处理装置建设的需要。
污泥是伴随污水处理厂的建设而产生的，随着污水处理厂的不断建设，其数量也在迅速增长；由于没有比较好的处置方法，污泥正严重地污染着环境，已成为一大公害。
背景技术
目前国内外处理污泥的办法主要有填埋法、焚烧法和堆肥法。
填埋法占地面积大，须作防渗处理，还要建设沼气回收系统及渗滤水处理厂，容易对地下水及周围空气造成污染，资源也不能回收利用；对于人口众多，耕地资源日益紧张的我国来说，越来越难以施行。
焚烧法需专用焚烧炉，投资大，运行费用高，含有重金属的飞灰处理困难。
堆肥法占地面积大，时间长，容易滋生蚊蝇，散发恶臭，很难形成大规模生产。
发明内容
本发明的目的就是要开发出一种投资少、占地少、运营成本低、无害化、减量化、资源化的污泥处理方法。
城市生活污水污泥是以有机物为主要成分的有机污泥，简称为污泥；其主要特性是有机物含量高，含水率高，容易腐化发臭，颗粒较细，透气性差，密度较小，具有胶体特性，和水有很大的亲和力，可压缩性大，过滤比阻抗值也大，因而过滤脱水性能很差；一般经验，进行机械脱水的污泥，其比阻抗值在(0.1～0.4)×109S2/g之间较为经济，但各种污泥的比阻抗值均大于此值；所以，在机械脱水前，必须对污泥进行预处理，以提高其过滤脱水性能，原污泥中还含有大量的病原微生物和寄生虫卵，会传播疾病。
由于污泥含水率高(一般为96％～99.8％)，致使其体积庞大，对运输、处理、利用都带来很大困难；污泥的含水率对其体积影响很大，例如：当污泥的含水率由99％降到96％时，其体积可缩小到原来体积的1/4，含水率由95％降到90％时，体积减少一半；1m3含水率95％以上的生活污水污泥其体积约1000L，随着含水率降低，其体积迅速减少，如含水率降到85％，其体积只有原来的1/3(约333L)；降低到65％，其体积只有原来的1/7(约143L)；进一步降低到20％，则只剩下1/16(约62.5L)。污泥中含水率多少与处理工艺、污泥状态及流动性能密切相关。当浓缩到含水率85％时，仍可用泵输送；含水率在70％～75％时，污泥呈柔软状态，不易流动；当含水率降到60％～65％时，几乎成为固体；含水率低到35％～40％时，成为聚散状态；进一步低到10％～15％，则成粉末状。
可见，解决污泥问题的关键是杀灭其中的病原微生物和寄生虫卵、降低其水分(缩小其体积)，这两个问题解决了，再进行其他处理就容易多了。
要杀灭污泥中的病原微生物和寄生虫卵，目前的方法主要有消化处理法、堆肥法、热处理法、化学消毒法、辐射处理法；若想获得高效、快速并能改善污泥过滤脱水性能的效果，当首选热处理法。
本发明的核心技术就是一项即能够快速杀灭污泥中的微生物和寄生虫卵，同时又能够改善污泥过滤脱水性能的新型装置，它的原理是：采用螺杆挤压“蒸煮”膨化技术对污泥进行热处理，新装置名称为“污泥挤压热处理机”，其原理为：将污泥与一定比例的生石灰粉(用来调节污泥含水率和改善后续机械过滤脱水性能，在污泥制成肥后，其中的钙和镁是植物生长所必需的中量元素，尤其在南方，土壤多呈酸性而且更缺乏这两种元素，这种肥还能中和土壤的酸性)一起连续加入特制的螺杆(可以是单杆或双杆)挤压机中，经过输送、混合、破碎、熔融的过程，依靠螺杆挤压机内物料与机筒内壁、物料与螺杆以及物料之间相对运动所产生的摩擦剪切热和机筒外部加热器(可采用载热体加热、电阻加热、电感应加热、微波加热等；尤其是微波，具有穿透能力强、加热均匀等特性，特别适合于加热污泥，有很好的发展前景)供给的热量，使挤压机内在很短的时间(5～10S内)，温度升到200℃左右，压力达到10MPa以上，发生了对污泥的“蒸煮”反应，也就是热处理；之后，从挤压机模头挤出，由于压力突然下降，水蒸汽迅速膨胀和散发(含水率能降低10％)，使污泥形成多孔酥松结构，内部结合水变成游离水渗出，大大地改善了污泥的过滤脱水性能。
在挤压机内部，污泥发生了一系列错综复杂的物理、化学反应。生石灰粉与污泥(中的水)充分混合并发生消解反应，生成消石灰，放出大量的热，可节省外加热能；在污泥进入挤压机时，不可避免地要混入一部分空气，空气中的氧气与污泥中的部分有机物在高温高压下会发生湿式氧化反应，生成稳定的物质并放出热量，可改善污泥的过滤脱水性能和节省外加热能；在高温、高压、高剪切的作用下，污泥中部分有机物分解及亲水性有机胶体物质水解，同时污泥中的细胞被分解破坏，细胞膜中的水游离出来，故可提高污泥的浓缩性能与过滤脱水性能，微生物和寄生虫卵也被杀灭，实现了无害化。这些过程在短短10S内就可完成。
传统的污泥热处理法，都是用水蒸汽直接加热污泥，需要蒸汽锅炉、高压反应釜等辅助设备，要消耗燃料、水、电，增加人力、场地、厂房、运行费用等，还会增加污泥的水分，加大后续脱水机的负荷；而且由于污泥粘稠、透气性差，蒸汽很难穿透其中，需要加热很长时间，耗能大。采用“污泥挤压热处理机”就可以很好地解决这些问题。在挤压机末端，由于污泥密度加大，所以，只要有一小部分水汽化，温度和压力就会升得很高，可见这种“蒸煮”方式是很节能的。加热时间可以比传统热处理法缩短至少2/3。由于不需要通入水蒸汽，污泥的含水率不但不会增高，经过膨化，反而可降低至少10％；整个“污泥挤压热处理机”占地面积小、用人少、效率高，综合比较，比传统热处理法经济。
经过“污泥挤压热处理机”处理的污泥，送至机械脱水机脱水，含水率可降至30％～45％，体积可降至原污泥的1/10，脱出的水循环处理。此时的污泥已呈散状，可用滚筒式干燥机烘干(原污泥由于含水率高，直接烘干耗能太大，不经济；而且由于十分粘稠，烘干时会结块，堵塞干燥机，难以烘干)，含水率可降至14％，体积可降至原污泥的1/16以下，实现了减量化。此时的污泥已无臭无味，呈粉末状，体积大大减小，可作为营养土出售，用于农田或园林绿化，实现了污泥的资源化利用。
本发明的工艺流程为：
污泥→热处理→机械脱水→干燥→营养土
本发明的优点是：
1.简化了现有污泥处理工艺处理效率高。
2.处理时间短。
3.投资少，占地少，运营成本低。
4.无二次污染。
5.减少了加热环节，节能。

Claims (1)

1.一种“污泥挤压热处理法”，其特征是：采用螺杆挤压“蒸煮”膨化技术对污泥进行热处理，其处理工艺为：将污泥与用来调节污泥含水率和改善后续机械过滤脱水性能的生石灰粉一起连续加入螺杆挤压机中，经过输送、混合、破碎、熔融的过程，依靠螺杆挤压机内物料与机筒内壁、物料与螺杆以及物料之间相对运动所产生的摩擦剪切热和机筒外部加热器供给的热量，使螺杆挤压机内在5～10S的时间内，温度升到200℃左右，压力达到10MPa以上，发生了对污泥的“蒸煮”反应，也就是热处理；之后，从螺杆挤压机模头挤出，由于压力突然下降，水蒸汽迅速膨胀和散发，使污泥形成多孔酥松结构，内部结合水变成游离水渗出，改善了污泥的过滤脱水性能，微生物和寄生虫卵也被杀灭。
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