CN1884217A

CN1884217A - 污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法

Info

Publication number: CN1884217A
Application number: CNA2006100286502A
Authority: CN
Inventors: 胡国新
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: CN1331819C

Abstract

本发明公开了一种污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法，利用脱水污泥，以秸秆碎粉和粉煤灰为分散剂，将三者混合搅拌后进行微生物发酵处理，然后掺和一定量的脱硫剂，搅拌练泥并适当干燥，使混合泥料水分达到10～28％，通过造粒机产生粒径为1～20mm的颗粒；采用闪蒸方法将颗粒活化后送入气体净化装置，用来脱除气体中的H₂S、SO_x和NO_x等有害气体。在热流环境的作用下，净化装置内发生颗粒干燥和气体净化反应。从尾部排出的颗粒经筛选后采用重金属钝化剂进行钝化处理，所获得的颗粒就是一种非常理想的颗粒复合肥料，可为盐碱地土壤绿化造林和植物栽种采用。本发明的方法可以做到以废治废，并实现资源化利用。

Description

污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法

技术领域

本发明涉及一种污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法，在颗粒净化气体的同时得到副产的颗粒复合肥料，属于污泥制肥和气体脱硫脱氮技术领域。

背景技术

城市生活污水污泥中含有大量的N、P、K、Ca及有机质，而且N、P以有机态为主，同时污泥中还有许多植物所必须的微量元素，可以缓慢释放，具有长效性。我国污泥的有机质平均含量为37.18％、总氮、总磷、总钾平均含量分别为3.03％、1.52％、0.69％，均超过国家堆肥需要的养分标准。因此，污泥是有用的生物资源，是很好的土壤改良剂和肥料。

污泥农用投资少，能耗低，运行费用低，被认为是最有发展潜力的一种处置方式。这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化以及育苗基质等。绿化造林是一条很有发展前途的利用方式，因为它不易造成食物链的污染。

影响污泥农用的主要因素是重金属污染、病原体、难降解有机物及N、P的流失对地表水和地下水的污染。大量的研究表明：近十几年来，城市污泥中重金属含量呈下降趋势，只要严格控制污泥堆肥质量，合理施用，一般不会造成重金属污染。此外，对于污泥和粉煤灰中的少量重金属，现在已有成熟的重金属钝化技术可以将其稳定化。

目前，在污泥制肥技术中，污泥肥料一般需要二次干燥，同时添加钙、钾等肥料，并进行粒状包装，才能走上市场。国内外大多采用热风炉烘干物料方式，这种方式需要较大的设备投资和运行成本，能耗很高。

燃煤烟气中存在大量的低品质废热，如果利用烟气余热来干燥污泥混合肥料，将大大节约能源。同时燃煤烟气中存在的硫氮资源，直接排放对大气是污染物，如被吸收利用对植物就是非常有用的肥料，如果将燃煤烟气中的硫氮资源转化到污泥肥料中去，将使得污泥制肥无需另外添加硫氮肥料成份。

日本从1985年起就开始研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术，350MW燃煤机组的首台大型煤灰干式烟气脱硫设备在1991年初投运。中国专利CN1284488A和专利CN1308039A公开报道了用冶炼厂鼓风炉渣制成浆液吸收烧结烟气中的二氧化硫，所得的产物经过添加一定量石膏，最终制成含硫的无机复合肥。中国专利CN1363539A公开了一种高硫有机生物肥及其生产方法，将磨成粉末的炉渣与水配成浆液后与烟气中的二氧化硫反应，反应后的产物与石膏和炉渣混合得到的混合物，经过沉淀脱水干燥得到治理盐碱地的土壤改良剂。这几种方法都是属于湿法脱硫工艺，用工业废渣制成的浆液喷淋脱硫。而在工业应用中大部分湿法脱硫装置都存在二次污染问题，解决了空气中的污染，却带来了水中和地下的污染，而且烟气带水严重，烟风道和引风机容易腐烂。中国专利ZL200310108105.0公开了一种利用矿化垃圾造粒实现燃煤烟气干法除尘脱硫脱氮并副产出颗粒复合肥料的技术，这种方法可以避免湿法脱硫带来的烟风道腐蚀严重和二次污染问题。但脱硫后伴生的颗粒复合肥料中缺少有机质成分。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法，采用污泥和粉煤灰混合造粒来实现气体净化，并副产一种颗粒复合肥料，通过以废治废，达到保护环境和资源化利用。

为实现这样的目的，本发明利用脱水污泥，以秸秆粉和粉煤灰为分散剂，将三者混合搅拌后进行微生物发酵处理，然后掺和一定量的脱硫剂，搅拌练泥并适当干燥，使混合泥料水分达到10～28％，通过造粒机产生粒径为1～20mm的颗粒；采用闪蒸方法将颗粒活化后送入气体净化装置，用来脱除气体中的H₂S、SO_x和NO_x等有害气体。在热流环境的作用下，净化装置内发生颗粒干燥和气体脱硫脱氮净化反应，在上述过程中颗粒增添了硫、氮、钙等养分。从尾部排出的颗粒经筛选后采用重金属钝化剂进行钝化处理，所获得的颗粒就是一种非常理想的颗粒复合肥料，可为盐碱地土壤绿化造林和植物栽种采用。

本发明提出的污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法包括如下具体步骤：

1、选用城市生活污水污泥，污泥有机物含量约20～60％左右，经脱水后其含水率为50～85％。在脱水污泥中添加秸秆粉和粉煤灰并搅拌均匀，其中秸秆粉占物料总重的1～15％，粉煤灰占物料总重的5～45％，混合后的物料含水率为35～60％。

由于污泥含水率高，粘性大，无结构强度，不掺入分散剂改变其性能，氧气难以进入，不易进行好氧发酵，因此以秸秆粉和粉煤灰用作污泥的分散剂。

2、将混合物料送入发酵装置进行微生物发酵，使物料经历中温、高温、中温的发酵过程，中温发酵温度为25～45℃，高温发酵温度为45～120℃，发酵周期为3～8天，物料发酵后被完全腐熟。

混合物料在发酵装置内，物料一边混合摩擦，一边发酵。在发酵初期，温度为25℃～45℃时嗜温微生物比较活跃，担负了有机物的分解代谢。由于发酵过程产生的生物热和混合摩擦产生的机械热，物料温度将逐渐升高，运行一段时间后达到60℃～120℃，这时嗜温微生物受到抑制甚至死亡，由高温微生物取而代之，此时除了易腐有机物分解外，一些较难分解的有机物也逐渐被分解，腐殖质开始形成，混合物料初步稳定化。经过高温发酵后，混合物料温度逐渐下降，嗜温微生物开始活跃起来，继续分解有机物并使混合堆肥腐熟。发酵工艺运行周期3～8天，完成中温-高温-中温的发酵过程。

3、在上述发酵后的物料中添加石灰或铁粉作为脱硫剂，脱硫剂占物料总重量的5～25％，搅拌均匀后将物料静置1～3天。石灰放出的大量热能能杀灭病原体、降低恶臭和钝化重金属。

4、将物料干燥，使干燥后的物料含水率为10～28％；然后将物料送入造粒机中造粒成形，产生粒径为1～20mm的颗粒。

5、采用100～250℃的蒸汽对成形颗粒进行闪蒸干燥活化处理，将闪蒸后颗粒送入气体净化装置内参与气体净化，气体进口温度为0～320℃。

气体净化是指对含有H₂S、SO_x和NO_x等有害物质的气体进行脱硫脱氮，通过脱硫脱氮反应后的颗粒增加了硫和氮的成份。

6、将经过气体净化后的颗粒从装置尾部排出，筛选后采用重金属钝化剂进行钝化处理，重金属钝化剂添加量为净化后颗粒重量的5～20％，搅拌均匀后将颗粒静置24～36小时，然后包装，获得作为盐碱地土壤改良剂和植物栽培的颗粒复合肥料。

通过本发明的工艺过程后，颗粒复合肥料无臭味、蚊蝇及虫类不繁殖、致病菌及物料中的植物种子被全部杀灭与破坏。颗粒物料筛选包装后，就可用做盐碱地绿化造林和农作物栽种。本发明采用污泥和粉煤灰混合造粒来实现气体净化，并副产一种颗粒复合肥料。由于本发明可以同时兼顾废物利用和保护环境两方面，做到了以废治废和资源化利用，并大大降低了净化气体的成本，因而具有广阔的应用前景。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1：

选用城市生活污水污泥，污泥脱水后的含水率为70％，其有机物含量为40％。在脱水污泥中添加秸秆粉和粉煤灰，其中秸秆粉占物料总重的5％，粉煤灰占物料总重的30％。将混合物料搅拌均匀，混合后含水率达到50％左右。将混合物料送入发酵装置内进行微生物发酵，物料在发酵装置内通过摩擦和生物发应发热，并经历中温、高温、中温的发酵过程，中温发酵温度为25℃～45℃，高温发酵温度为45℃～120℃。通过发酵装置的调控，物料由中温发酵到高温发酵再到中温发酵的三个阶段有不同的停留时间，总的发酵周期为5天，物料发酵后被完全腐熟。在腐熟物料中添加石灰作为碱性脱硫剂，脱硫剂占混合物料总重量的10％，搅拌均匀后将物料静置1天。利用锅炉烟气余热干燥混合物料，干燥后的物料水分达到16％左右。然后将物料送入造粒机中生产出粒径为5mm的颗粒。采用150C蒸汽对颗粒进行闪蒸干燥活化处理，闪蒸后颗粒送入料仓备用。活化颗粒从料仓中进入气体净化装置内用于实现燃煤烟气的脱硫脱氮，烟气进口温度为180℃左右。在发酵过程中产生的恶臭气体也被送往气体装置中进行净化处理。经过脱硫脱氮后的颗粒从气体净化装置尾部排出，将物料进行筛选后采用重金属钝化剂对颗粒进行钝化处理，重金属钝化剂添加量为净化后颗粒重量的8％，搅拌均匀后将颗粒静置24小时，最后包装。经过上述工艺过程后获得的颗粒，作为盐碱地土壤改良剂和植物栽培肥料。

实施例2：

选用城市生活污水污泥，污泥脱水后的含水率为60％，其有机物含量为50％。在脱水污泥中添加秸秆粉和粉煤灰，其中秸秆粉占物料总重的2％，粉煤灰占物料总重的45％，并将混合物料搅拌均匀，混合后的物料含水率为45％。将混合物料送入发酵装置内进行微生物发酵，物料在发酵装置内通过摩擦和生物发应发热，并经历中温、高温、中温的发酵过程，中温发酵温度为25℃～45℃，高温发酵温度为45℃～70℃。通过发酵装置的调控，物料由中温发酵到高温发酵再到中温发酵的三个阶段有不同的停留时间，总的发酵周期为6天，物料发酵后被完全腐熟。在腐熟物料中添加石灰作为碱性脱硫剂，脱硫剂占混合物料总重量的15％，搅拌均匀后将物料静置2天。利用太阳能干燥混合物料，干燥后的物料水分达到17％左右。然后将物料送入造粒机中生产出粒径为8mm的颗粒。采用200℃蒸汽对颗粒进行闪蒸干燥活化处理，闪蒸后颗粒送入料仓备用。活化颗粒从料仓中进入煤气脱硫装置内，煤气进口温度为200℃左右。在发酵过程中产生的恶臭气体也被送往煤气净化装置中进行净化处理。经过脱硫的颗粒从煤气净化装置尾部排出，将物料进行筛选后采用重金属钝化剂对颗粒进行钝化处理，重金属钝化剂添加量为净化后颗粒重量的10％，搅拌均匀后将颗粒静置30小时，最后包装。经过上述工艺过程后获得的颗粒，作为盐碱地土壤改良剂和植物栽培肥料。

实施例3：

选用城市生活污水污泥，污泥脱水后的含水率为80％，其有机物含量为60％。在脱水污泥中添加秸秆粉和粉煤灰，其中秸秆粉占物料总重的8％，粉煤灰占物料总重的40％，并将混合物料搅拌均匀，混合后的物料含水率为50％。将混合物料送入发酵装置内进行微生物发酵，物料在发酵装置内通过摩擦和生物发应发热，并经历中温、高温、中温的发酵过程，中温发酵温度为25℃～45℃，高温发酵温度为45℃～120℃。通过发酵装置的调控，物料由中温发酵到高温发酵再到中温发酵的三个阶段有不同的停留时间，总的发酵周期为7天，物料发酵后被完全腐熟。在腐熟物料中添加铁粉作为脱硫剂，脱硫剂占混合物料总重量的5％，搅拌均匀后将物料静置1天。利用太阳能干燥混合物料，干燥后的物料水分达到15％左右。然后将物料送入造粒机中生产出粒径为3mm的颗粒。采用220℃蒸汽对颗粒进行闪蒸干燥活化处理，闪蒸后颗粒送入料仓备用。活化颗粒从料仓中进入沼气脱硫装置内，沼气进口温度为30℃左右。在发酵过程中产生的恶臭气体也被送往沼气净化装置中进行净化处理。经过脱硫的颗粒从沼气净化装置尾部排出，将物料进行筛选后采用重金属钝化剂对颗粒进行钝化处理，重金属钝化剂添加量为净化后颗粒重量的5％，搅拌均匀后将颗粒静置36小时，最后包装。经过上述工艺过程后获得的颗粒，作为盐碱地土壤改良剂和植物栽培肥料。

Claims

1、一种污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法，其特征在于包括如下具体步骤：

1)选用城市生活污水污泥，污泥脱水后的含水率为50～85％；在脱水污泥中添加秸秆粉和粉煤灰并搅拌均匀，其中秸秆粉占物料总重的1～15％，粉煤灰占物料总重的5～45％，混合后的物料含水率为35～60％；

2)将混合物料进行微生物发酵，使物料经历中温、高温、中温的发酵过程，中温发酵温度为25～45℃，高温发酵温度为45～120℃，发酵周期为3～8天，物料发酵后被完全腐熟；

3)在发酵后的物料中添加石灰或铁粉作为脱硫剂，脱硫剂占物料总重量的5～25％，搅拌均匀后将物料静置1～3天；

4)将物料干燥，使干燥后的物料含水率为10～28％；然后将物料送入造粒机中造粒成形，颗粒粒径为1～20mm；

5)采用100～250℃的蒸汽对颗粒进行闪蒸干燥活化处理，将闪蒸后颗粒送入气体净化装置内参与气体净化，气体进口温度为0～320℃；

6)将经过气体净化后的颗粒从装置尾部排出，筛选后采用重金属钝化剂进行钝化处理，重金属钝化剂添加量为净化后颗粒重量的5～20％，搅拌均匀后将颗粒静置24～36小时，然后包装，获得作为盐碱地土壤改良剂和植物栽培的颗粒复合肥料。

2、根据权利要求1的污泥和粉煤灰混合造粒净化气体生产颗粒复合肥料的方法，其特征在于所述的气体净化是指对含有H₂S、SO_x和NO_x有害物质的气体进行脱硫脱氮净化处理。