CN209669051U - 污泥及建筑垃圾资源化利用的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型环保技术领域，特别是污泥及建筑垃圾的处理，具体地提供一种污泥及建筑垃圾资源化利用的系统。该系统包括：污泥接收坑、调理池、板框压滤机、泥饼破碎机、建筑垃圾破碎机、第一搅拌机、砂石粉碎机、第二搅拌机、混合搅拌机和砌块生产线。本实用新型能够更加有效和高效地对各种污泥进行处理和处置，而且降低了污泥处理的综合成本，实现对污泥、建筑垃圾的安全、低成本、高效、资源化的利用。

Description

污泥及建筑垃圾资源化利用的系统

技术领域：

本实用新型环保技术领域，特别是污泥及建筑垃圾的处理，具体地提供一种污泥及建筑垃圾资源化利用的系统。

背景技术：

随着经济的不断发展，城市建筑垃圾量不断增大；随着国家对环境治理力度不断加大，一座座市政污水处理厂在不断建设，也在不断产生大量的市政污泥；随着工业的不断发展，工业废水产生的工业污泥量也在不断加大；随着国家对黑臭水体治理力度不断增大，因此黑臭水体的污泥量也在不断加大，河道也有大量的河道底泥。这些污泥及建筑垃圾等的来源繁多，污泥产生的条件也不尽相同，例如污泥就可分为市政污泥、工业污泥、城市疏浚淤泥和城市排水沟道污泥，它们中各组分的种类和含量差异很大，固体成分主要包括有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体以及絮凝所用的药剂等。概括来说，污泥是一种以有机物为主的组分复杂的混合物，其中包括有潜在利用价值的营养物质如氮、磷、钾多种微量元素，同时也有可能含有大量的病原体、寄生虫和重金属等多种有毒有害的有机污染物，如果不能妥善对其进行处理和处置，势必将给生态环境以及人体健康带来巨大的危害。

在处理各种污泥时，市政污泥和工业污泥的处理难度较大，而城市疏浚淤泥和城市排水沟道污泥较容易处理。其中，市政污泥又分为南方的和北方的，南方的市政污泥中有机质含量较低，处理起来相对简单，但是大城市的有机质含量现在也很高，北方则因为缺水，北方的市政污泥中有机质含量普遍较高，北京冬季可以超过70％，有机质含量太高会使脱水性能恶化，有机物的持水能力强，难以把结合水变成自由水脱出来，而且有机质含量高，污泥容易发酵，堆放会导致污泥产生恶臭；例如专利CN201811309474.9公开了一种利用市政管网污泥制备仿古砖的方法，其包括下述步骤：将市政管网污泥装入搅拌机内，添加秸秆进行有氧化发酵，脱水添加EDTA二钠，常温条下反应得污泥处理料，取粉煤灰、白水泥、盐石膏、煤渣、硅灰、铁黑、硅酸钠、氯化铁、六偏磷酸钠，置于干粉搅拌机中，搅拌获得搅拌均匀的混合粉料，取污泥处理料加入到强制式搅拌机中，再加粉料，搅拌均匀获得混合料，压制成型，养护即得；该方法仅适用于处理市政管网污泥。

工业污泥的差异巨大，根据来源不同，化学、制药工业污泥可能是危废，石油、冶金工业污泥要除油，味道大，发酵、食品、屠宰等工业污泥有机质含量高，蛋白质废水污泥的蛋白质含量高，脱水困难，会存在臭味问题；动物脂肪、蛋白质等可能会到废水中，导致污泥含有COD、氨氮等，可能还含有重金属、油脂等复杂的物质，制皮革过程中需要许多添加剂，会有无机阴离子，金属阳离子(钙，钠等)，容易腐化产生病原微生物，寄生虫等；例如专利CN201711025289.2公开了一种利用工业废弃物为原料生产烧结砖的方法，包括以下步骤：收集工业废弃物，将各种工业废弃物分别粉碎，然后放入搅拌机中搅拌，将工业废弃物颗粒与水混合，然后陈化4～5h，称取黏土和水泥，将黏土、水泥、陈化后的工业废弃物颗粒与水搅拌均匀，得到混合物料，将混合物料转入模具中，反复碾压得到板状砖，将板状砖在通风的室内放置3～5h，然后将板状砖切割成为符合标准的砖块，将砖块自然风干，再放入烧结炉进行烧结，烧结后冷却即得到成品；该方法仅适用于处理工业废弃物。

河道污泥通常来水处理难度不大，主要是无机物质，脱水难度不大，但是河道污泥不同取样地点，不同取样深度性质差异都比较大，也和是否有排污管道接入有关，通常含有大量的氮磷等，还有可能重金属超标；自来水厂污泥是自来水厂的沉淀池污泥、滤池反冲洗水等，有大量的药剂残留，处理难度不大，量也很小；例如专利CN201811080189.4公开了一种河道淤泥生态回收利用治理方法，包括以下步骤：淤泥回收、淤泥调质、深度脱水、制作护坡砖、种植植物，淤泥调质步骤中添加有污泥调理剂，调理剂为聚丙烯酰胺、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁中的至少一种；该方法仅适用于处理河道淤泥。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有的污泥处理技术存在处理对象单一、处理流程复杂、处理时间较长以及成本较高等缺点，提供一种污泥及建筑垃圾资源化利用的方法和系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：污泥及建筑垃圾资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收集至少一种污泥并送进污泥接收坑中；

步骤2：将污泥接收坑中的污泥运送到调理池内，然后向所述调理池内投加复合化学调理剂并对所述调理池内的污泥进行调理；

步骤3：将调理好的污泥运送到板框压滤机内进行深度脱水处理，得到含水率在60％以下的泥饼；

步骤4：将泥饼、建筑垃圾和砂石分别进行粉碎处理，将粉碎的泥饼和粉碎的建筑垃圾进行搅拌处理得到第一搅拌混合物，将水泥和粉碎的砂石进行搅拌处理得到第二搅拌混合物；

步骤5：将第一搅拌混合物、第二搅拌混合物和减水剂搅拌成型，并制造成砖块或者砌块。

优选地，步骤1在将收集的污泥送进污泥接收坑中之前，还包括对收集的至少一种污泥进行检测的步骤，如果检测合格，则将污泥送进污泥接收坑中；如果检测不合格，则将污泥送进污水处理站或污水处理厂进行处理，处理合格后再送进污泥接收坑中。

优选地，步骤2中的所述复合化学调理剂包括药剂A和药剂B，所述药剂A为HQZK-DS-1复合药剂，所述药剂B为HQZK-DS-5药剂、HQZK-DS-2和HQZK-DS-6中的至少一种。

优选地，步骤2中的所述复合化学调理剂投加的干基量为5％～6％。

优选地，步骤2中还向所述调理池内投加金属钝化剂，所述金属钝化剂的添加量为0.0003％～0.001％，所述金属钝化剂为胺的羰基缩合物。

优选地，步骤3中的所述调理好的污泥的含水率为92％～94％。

优选地，步骤3中的泥饼至少部分进行焚烧处理，所述用于焚烧处理的泥饼为半干法处理的含水率在30％以下的泥饼或全干法处理的含水率在5％以下的泥饼。

同时，本实用新型还提供一种污泥及建筑垃圾资源化利用的系统，其特征在于：包括污泥接收坑、调理池、板框压滤机、泥饼破碎机、建筑垃圾破碎机、第一搅拌机、砂石粉碎机、第二搅拌机、混合搅拌机和砌块生产线，所述污泥接收坑用于接收收集到的至少一种污泥，所述调理池用于接收所述污泥接收坑中运送过来的污泥并对污泥进行调理，所述板框压滤机用于接收所述调理池中调理好的污泥并对污泥进行深度脱水处理得到含水率在60％以下的泥饼，所述泥饼破碎机用于对所述板框压滤机得到的泥饼进行粉碎处理，所述建筑垃圾破碎机用于对建筑垃圾进行粉碎处理，所述第一搅拌机用于接收所述泥饼破碎机粉碎的泥饼和所述建筑垃圾破碎机粉碎的建筑垃圾并进行搅拌处理得到第一搅拌混合物，所述砂石粉碎机用于对砂石进行粉碎处理，所述第二搅拌机用于接收水泥和所述砂石粉碎机粉碎的砂石并进行搅拌处理得到第二搅拌混合物，所述混合搅拌机用于接收减水剂、所述第一搅拌混合物和所述第二搅拌混合物并搅拌成型，所述砌块生产线用于将所述混合搅拌机搅拌成型的混合物制造成砖块或者砌块。

优选地，所述污泥接收坑和调理池之间设置有刮泥机，所述调理池和板框压滤机之间设置有进泥泵。

优选地，还包括A药剂罐和B药剂罐，所述A药剂罐上安装有A投加泵和A卸料泵，所述A投加泵与所述调理池连通，所述B药剂罐上安装有B投加泵和B卸料泵，所述B投加泵与所述调理池连通；所述A投加泵与所述调理池之间和所述B投加泵与所述调理池之间还分别设置有管道混合器。

本实用新型由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本实用新型所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的方法和系统，能够更加有效和高效地对各种污泥进行处理和处置，处理过程操作简单且易于实现；还能够提高污泥处理效率和产能，以及减小对生化环境的影响，而且降低了污泥处理的综合成本，实现对污泥、建筑垃圾的安全、低成本、高效、资源化的利用。

附图说明：

图1为本实用新型所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的方法流程示意图；

图2为本实用新型所述的经调理前后的污泥微观结构对比示意图；

图3为本实用新型所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的系统结构示意图；

图4为本实用新型所述的A药剂罐和B药剂罐的局部放大图；

图5为本实用新型所述的板框压滤机的连接结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的内容作进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的方法，包括以下步骤：

步骤1：收集至少一种污泥并送进污泥接收坑中；

本实用新型能够处理市政污泥、工业污泥、城市疏浚淤泥和城市排水沟道污泥等不同来源的污泥，在将收集的污泥送进污泥接收坑中之前，优选对收集的至少一种污泥进行检测，如果检测合格，则将污泥送进污泥接收坑中；如果检测不合格，则对污泥进行进一步处理，处理合格后再送进污泥接收坑中；

具体地，检测合格的污泥中的有机物含量低，而且重金属离子有毒有害物质含量低，使其容易处理且不污染环境。在对污泥进行进一步处理时，优选将污泥送进污水处理站或污水处理厂进行处理，从而实现资源的高效、充分合理化利用。

步骤2：刮泥机将污泥接收坑中的污泥运送到调理池内，并向所述调理池内投加复合化学调理剂；

为确保机械脱水的效率，污泥在进入脱水设备之前往往需要化学调理，以改变污泥粒子的物化性质，破坏其胶体结构，降低其持水能力，从而改善脱水性能，这一过程称为污泥的调理或调质。

本实用新型所述的复合化学调理剂优选包括药剂A和药剂B，所述药剂A为HQZK-DS-1复合药剂，所述药剂B为HQZK-DS-5药剂、HQZK-DS-2和HQZK-DS-6中的至少一种。所述复合化学调理剂具有比传统混凝剂更强的电中和能力和架桥能力，不仅可以使得污泥颗粒迅速团聚，形成具有高强度结构的污泥絮体，同时可以有效使得污泥清液中粘性的高分子转入固相，从而为污泥高压脱水创造有利条件，经调理前后的污泥微观结构如图2所示，图示100为调理前的污泥微观结构，图示101为调理后的污泥微观结构。所述复合化学调理剂能够实现一步投加，调理过程操作简单，易于实现；还能够控制氯离子的浓度，从而减小对生化环境的影响以及避免其在高温条件下对焚烧炉的腐蚀作用；也能够提高污泥的过滤特性，使单批次进泥量增加20％，从而提高板框压滤机的单板处理量，并降低压滤机能耗以及泥饼含水率；而且能够使调理后的污泥干重增加量少，实现污泥的减量化，以及压榨后滤液COD低，节省后续处理费用。

为了最大程度上保持污泥的原有性质，有利于后续焚烧热值，所述复合化学调理剂投加的干基量为5％～6％，这样还能够使调理后的污泥的PH值控制为中性，不影响焚烧、填埋等利用。

由于污泥中含有大量硫化物、胺类等引起臭味的物质，在其贮存和干燥过程也会散发出大量感臭气体，需要对这些有害气体进行处理，以减轻臭味对环境的污染，通过高级氧化的方式将污泥处理，所述高级氧化方式主要采用UV-Fenton法处理难处理的有机物，能够利用强氧化性分解有机物，在降低有机质含量的同时，也会降解一部分的恶臭污染物质，同时会消耗掉一些新型污染物，比如EDC、雌激素等等。

在污泥当中还存在重金属，而处理重金属方法是固化和钝化，大部分应用的固化剂都是石灰、水泥类的东西，重金属从离子态变为氢氧化物的形态，固封到污泥里，不会随滤液流出，钝化是在脱水前先加入金属钝化剂与污泥中的重金属反应生成稳定的沉淀，实现泥水分离，也就是在进入调理池之前加入一定量的金属钝化剂，在调理池当中再加入金属钝化剂也即实现双重钝化保证重金属粒子稳定固封。所述金属钝化剂能够与金属离子反应，形成螯合物，使金属处于丧失促进氧化作用的钝化状态，优选其添加量约为0.0003％～0.001％(重量)，常用的金属钝化剂为胺的羰基缩合物，如N，N′-二水杨叉-1，2-丙二胺。处理重金属的达标情况要求满足表1中的重金属离子指标。

表1：重金属离子指标(mg/L)

污染物

总汞

烷基汞

总α放射性

总镉

总铬

六价铬

总砷

总铅

排放标准

0.05

不得检出

1Bq/L

0.1

1.5

0.5

0.5

1.0

污染物

总镍

苯并芘

总β放射性

总铍

总银

排放标准

1

0.00003

10Bq/L

0.005

0.5

步骤3：将调理好的污泥通过进泥泵运送到板框压滤机内进行深度脱水处理，得到含水率在60％以下的泥饼；

为了使进入板框压滤机的污泥量足够，需要保证污泥具有良好的流动性，优选所述调理好的污泥的含水率为92％～94％，从而确保最终的污泥产能，而且得到含水率为92％～94％的污泥所需要投加的复合化学调理剂的药剂量也最少，具有最为经济且高效等优点。

在污泥资源化利用过程当中，还可以根据当地实际情况经过污泥脱水后进行入园焚烧发电等，优选用于焚烧处理的泥饼为半干法处理的含水率在30％以下的泥饼或全干法处理的含水率在5％以下的泥饼，主要视热值而定，检测仪器采用深芬仪器CSY-L1水分测定仪。

板框压滤机对污泥进行深度脱水处理后还得到滤液，所述滤液通过一套一体化污水处理系统进一步处理以达到一级A标准，从而能够在处理达标后排放到自然水体。一级A标准出水指标如表2所示。

表2：一级A标准出水指标(mg/L)

污染物

COD

BOD5

TN

N-NH3

TP

PH

SS

色度

排放标准

50

10

15

5

0.5

6～9

10

≤30

污染物

动植物油

石油类

大肠菌群数

排放标准

1

1

103

步骤4：将泥饼通过泥饼破碎机进行粉碎处理，将建筑垃圾通过建筑垃圾破碎机进行粉碎处理，将砂石通过砂石粉碎机进行粉碎处理，将粉碎的泥饼和粉碎的建筑垃圾通过第一搅拌机进行搅拌处理得到第一搅拌混合物，将水泥和粉碎的砂石通过第二搅拌机进行搅拌处理得到第二搅拌混合物；

步骤5：将第一搅拌混合物、第二搅拌混合物和减水剂通过混合搅拌机搅拌成型，采用全自动砌块生产线制造成砖块或者砌块；

在本实用新型中，所述砖块或者砌块还可以根据不同的需求掺入颜料，从而使所述砖块或者砌块具有不同的颜色，满足不同场景的使用需求。

根据国家标准《GB/T5101-2003》，所述砖块或者砌块的抗压强度分为5个等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10，抗压强度平均值分别为30MPa、25MPa、20MPa、15MPa、10MPa。相应地，为了满足实际使用，还要求所述砖块或者砌块的收缩率≤8％，质量减少分数标准为15％。具体地，本实用新型所述的砂石为砂和碎石的混合物，本实用新型采用的水、水泥、污泥、建筑垃圾、碎石、砂和减水剂的配比以具体实例进行说明，以下为实验室设计配合比计算过程：

配比以及计算如表3所示：

表3：配合比(kg/m³)

混凝土设计强度25Mpa配合比计算：

f_cu,k-混凝土设计强度

f_cu,o≥f_cu,k+1.645σ其中：σ-混凝土强度标准差，C25混凝土取5.0Mpa

则：f_cu,o≥25+1.645×5＝33.225Mpa

水灰比：

f_ce＝γ_c×f_ce,g＝1.13×32.5＝36.725Mpa，

根据规范查表得：水的用量不小于215kg，本次实验室设计配合比根据工程实际应用确定水的用量为249kg，则水泥用量为249÷0.49＝508kg；污泥与建筑垃圾取代水泥用量的29.5％，取代系数为1.3，则水泥实际用量为508×(1-29.5％)＝358kg；污泥与建筑垃圾取代水泥量为150kg，二者合计用量为150×1.3＝195kg，根据工程经验，选取污泥用量为130kg，建筑垃圾65kg；污泥含水量为65％，污泥含水量为130×0.65＝84.5kg；采用高效减水剂，减水率为15％，则实际用水量为(249-84.5)×(1-15％)＝140kg，则减水剂用量为35kg；混凝土砂率为40％，根据质量法计算砂及碎石质量，砂的质量为679kg，碎石为1019kg。最终确定实验室设计配合比为：

水泥：水：污泥：建筑垃圾：砂：碎石：减水剂的配比为1：0.39：0.36：0.18：1.90：2.85：0.10。

根据该实验室设计配合比所得砌块抗压强度如表4所示：

表4：砌块的测试结果

从表4的测试结果可知，所述砖块完全满足国家标准的要求，因此实验室设计的该配合比满足要求，可应用于实际工程。

如图3所示，本实用新型还提供一种污泥及建筑垃圾资源化利用的系统，其特征在于：包括污泥接收坑1、调理池2、板框压滤机3、泥饼破碎机4、建筑垃圾破碎机5、第一搅拌机6、砂石粉碎机7、第二搅拌机8、混合搅拌机9和砌块生产线10，所述污泥接收坑1用于接收收集到的至少一种污泥，所述调理池2用于接收所述污泥接收坑1中运送过来的污泥并对污泥进行调理，所述板框压滤机3用于接收所述调理池2中调理好的污泥并对污泥进行深度脱水处理得到含水率在60％以下的泥饼，所述泥饼破碎机4用于对所述板框压滤机3得到的泥饼进行粉碎处理，所述建筑垃圾破碎机5用于对建筑垃圾进行粉碎处理，所述第一搅拌机6用于接收所述泥饼破碎机4粉碎的泥饼和所述建筑垃圾破碎机5粉碎的建筑垃圾并进行搅拌处理得到第一搅拌混合物，所述砂石粉碎机7用于对砂石进行粉碎处理，所述第二搅拌机8用于接收水泥和所述砂石粉碎机7粉碎的砂石并进行搅拌处理得到第二搅拌混合物，所述混合搅拌机9用于接收减水剂、所述第一搅拌混合物和所述第二搅拌混合物并搅拌成型，所述砌块生产线10用于将所述混合搅拌机9搅拌成型的混合物制造成砖块或者砌块；从而实现对污泥、建筑垃圾的安全、低成本、高效、资源化的利用。

在图3中，所述污泥接收坑1和调理池2之间设置有刮泥机11，通过所述刮泥机11将污泥接收坑1中的污泥运送到调理池2内；所述调理池2和板框压滤机3之间设置有进泥泵12，通过所述进泥泵12将调理池2中调理好的污泥运送到板框压滤机3内。

如图4所示，本实用新型所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的系统还包括A药剂罐13和B药剂罐14，所述A药剂罐13上安装有A投加泵15和A卸料泵16，所述A投加泵15与所述调理池2连通，所述B药剂罐14上安装有B投加泵17和B卸料泵18，所述B投加泵17与所述调理池2连通。优选地，所述A投加泵15与所述调理池2之间和所述B投加泵17与所述调理池2之间还分别设置有管道混合器19，通过所述管道混合器19能够充分使药剂和污泥混合均匀。

如图5所示，本实用新型所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的系统还包括与所述板框压滤机3连接的冷干机20、空压机21、仪表22和气罐23。

以上内容是对本实用新型所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的方法和系统的进一步详细说明，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型构思的前提下，本领域普通技术人员依据本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.污泥及建筑垃圾资源化利用的系统，其特征在于：包括污泥接收坑、调理池、板框压滤机、泥饼破碎机、建筑垃圾破碎机、第一搅拌机、砂石粉碎机、第二搅拌机、混合搅拌机和砌块生产线，所述污泥接收坑用于接收收集到的至少一种污泥，所述调理池用于接收所述污泥接收坑中运送过来的污泥并对污泥进行调理，所述板框压滤机用于接收所述调理池中调理好的污泥并对污泥进行深度脱水处理得到含水率在60％以下的泥饼，所述泥饼破碎机用于对所述板框压滤机得到的泥饼进行粉碎处理，所述建筑垃圾破碎机用于对建筑垃圾进行粉碎处理，所述第一搅拌机用于接收所述泥饼破碎机粉碎的泥饼和所述建筑垃圾破碎机粉碎的建筑垃圾并进行搅拌处理得到第一搅拌混合物，所述砂石粉碎机用于对砂石进行粉碎处理，所述第二搅拌机用于接收水泥和所述砂石粉碎机粉碎的砂石并进行搅拌处理得到第二搅拌混合物，所述混合搅拌机用于接收减水剂、所述第一搅拌混合物和所述第二搅拌混合物并搅拌成型，所述砌块生产线用于将所述混合搅拌机搅拌成型的混合物制造成砖块或者砌块。

2.根据权利要求1所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的系统，其特征在于：所述污泥接收坑和调理池之间设置有刮泥机，所述调理池和板框压滤机之间设置有进泥泵。

3.根据权利要求1所述的污泥及建筑垃圾资源化利用的系统，其特征在于：还包括A药剂罐和B药剂罐，所述A药剂罐上安装有A投加泵和A卸料泵，所述A投加泵与所述调理池连通，所述B药剂罐上安装有B投加泵和B卸料泵，所述B投加泵与所述调理池连通；所述A投加泵与所述调理池之间和所述B投加泵与所述调理池之间还分别设置有管道混合器。