市政污泥的無害化和資源化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種市政污泥的無害化和資源化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污水處理廠在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。污泥中含有大量有機(jī)物、病原菌、重金屬等有毒有害物質(zhì)。目前一般在污水廠中都設(shè)有污泥消化及濃縮脫水的處理設(shè)備。經(jīng)過這些處理之后污泥含水率可降80 %左右，仍然含有大量的污染物。如不妥善處置，勢必給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。目前世界上對(duì)污水廠的脫水污泥的處置技術(shù)有以下幾種:堆肥、干化、焚燒、填埋、熔融等。填埋由于會(huì)引起嚴(yán)重的二次污染已經(jīng)逐漸被發(fā)達(dá)國家禁止使用。熔融是最大限度的實(shí)現(xiàn)污泥無害化的工藝，但其處置費(fèi)用十分昂貴，在土地資源十分緊缺的國家，如日本，發(fā)展地較快。堆肥產(chǎn)品由于要施用于農(nóng)田，在環(huán)境健康及風(fēng)險(xiǎn)方面限制較嚴(yán)，且需大量輔料。干化及焚燒是一種比較好的處置方式，產(chǎn)品資源化利用程度很高，目前這種方法在國外發(fā)展的較快。
[0003]其中，我國污水處理廠污泥處置仍以原始粗放的填埋為主，污泥土地利用之前必須經(jīng)過嚴(yán)格的無害化處理，不能在同一地點(diǎn)長期超量施用污泥，即使是有機(jī)肥，也不能過量，據(jù)統(tǒng)計(jì)到2015年，全年城鎮(zhèn)污水處理廠濕污泥產(chǎn)生量將達(dá)到3359萬噸，即日產(chǎn)污泥9.2萬噸，同時(shí)，污泥的土地利用在我國的應(yīng)用并不廣泛，僅占各類處置方式的11%，截至2010年，歐盟27國污泥的農(nóng)用比例是39%;預(yù)計(jì)到2020年，這一比例將超過50%。在北美地區(qū)，有將近60%的污泥被用于農(nóng)田肥料。目前，我國污水處理率達(dá)到80%，隨之產(chǎn)生的污泥也越來越多。據(jù)《中國污泥處理處置市場分析報(bào)告(2013)》預(yù)測，到2015年，全年城鎮(zhèn)污水處理廠濕污泥(含水率80% )產(chǎn)生量將達(dá)到3359萬噸，即日產(chǎn)污泥9.2萬噸。與污水處理率的快速提升相比，我國污泥處置問題卻一直未能得到有效解決。不少媒體甚至認(rèn)為我國千億元污水處理的投資換來的是“污染轉(zhuǎn)移”，80%的污泥沒有得到安全處置而流入環(huán)境。
[0004]大量污泥應(yīng)該如何處置，而我國目前大部分污水處理廠的污泥都采用外運(yùn)填埋的處置方式，給環(huán)境造成了極為嚴(yán)重的污染。污泥處置已經(jīng)成為當(dāng)前的焦點(diǎn)問題。目前發(fā)達(dá)國家市政污泥直接干化的技術(shù)及設(shè)備比較成熟，其產(chǎn)品資源化利用的途徑也較廣，但是干化采用的是熱量傳遞蒸發(fā)水分，而市政污泥含水率在80%左右，因此將污泥干化到可利用的含水率為10%以下，則其所需運(yùn)行費(fèi)用十分昂貴，干化每噸濕污泥的運(yùn)行費(fèi)用在200元人民幣左右，這是阻礙該技術(shù)在我國得到廣泛推廣的最根本原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明中提出了一種市政污泥的無害化和資源化處理方法，通過對(duì)污泥進(jìn)行破壁預(yù)處理、機(jī)械脫水、深度干燥、干餾變成生物炭用于改善土質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了低成本的污泥處理過程，同時(shí)，將處理過程中產(chǎn)生的氣體回收利用并進(jìn)行無害化處理，基本實(shí)現(xiàn)零污染排放，解決了污泥不易處理、處理成本高的的技術(shù)問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種市政污泥的無害化和資源化處理方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、將污泥放入破壁裝置中進(jìn)行加熱預(yù)處理，所述預(yù)處理溫度在80°C?150°C；
[0008]步驟二、將預(yù)處理后的污泥進(jìn)行機(jī)械脫水；
[0009 ] 步驟三、將脫水后的污泥傳送到干化機(jī)中進(jìn)行干燥處理，所述干化機(jī)的處理溫度在 150°C ?300°C;
[0010]步驟四、將干燥處理后的污泥放入炭化爐中進(jìn)行干餾處理得到生物炭，干餾處理溫度在500°C?600°C;
[0011]步驟五、收集所述干化機(jī)和所述炭化爐中產(chǎn)生的尾氣并進(jìn)行無害化處理，同時(shí)分離所述尾氣中的可燃性氣體用于燃燒加熱所述破壁裝置、干化機(jī)以及炭化爐。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟一中，先將污泥使用孔徑為10?20mm的濾網(wǎng)，之后將過濾后的污泥經(jīng)過往復(fù)式的壓榨、擠壓剪后送入所述破壁裝置中進(jìn)行加熱預(yù)處理，將污泥加熱預(yù)處理到至少80°C。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟二中，將加熱預(yù)處理后的污泥直接放入壓濾機(jī)中進(jìn)行壓濾脫水，脫水?dāng)D壓壓力在1.0MPa?4.0MPa，壓濾機(jī)保壓2?6min，直到污泥的含水率在30%?40%。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟三中，將脫水后的污泥破碎后通過傳送帶送入所述干化機(jī)中干燥，所述干化機(jī)為雙軸空心槳葉蒸汽加熱干燥機(jī)，將污泥在干化機(jī)中加熱到至少150 °C并且持續(xù)干燥Ih?2h，直到污泥的含水率在8 %?18%0
[0015]優(yōu)選的，所述步驟三中，將脫水后的污泥經(jīng)過多級(jí)干化機(jī)干燥處理。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟四中，將干燥后的污泥直接傳送到入所述炭化爐中進(jìn)行干餾，將污泥絕氧加熱到至少500°C并持續(xù)處理3h?6h，直到污泥完全炭化變成可用于改善土質(zhì)的生物炭。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟五中，將干化機(jī)和所述炭化爐的排氣口依次接入旋風(fēng)除塵器和水汽分離器進(jìn)行除塵，將除塵后的氣體通入分氣包中分離可燃性氣體，并將剩余的氣體依次通入到動(dòng)力波洗滌塔和光催化尾氣處理塔中進(jìn)行尾氣凈化處理。
[0018]優(yōu)選的，所述破壁裝置、干化機(jī)以及炭化爐所用的熱量來源于蒸汽發(fā)生裝置、工業(yè)余熱、導(dǎo)熱油中的一種或幾種，其中工業(yè)余熱選自蒸汽余熱、廢氣余熱、煙氣余熱、冷卻基質(zhì)余熱、油田伴生氣、煉油氣中的一種或幾種。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟五中，將所述可燃性氣體燃燒用于為工業(yè)生成提供能量或者直接為所述破壁裝置、干化機(jī)以及炭化爐提供能量。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟三中，在脫水后的污泥中按一定比例添加入硅藻土、膨潤土和石灰后再送入所述干化機(jī)中進(jìn)行干燥，其中，娃藻土添加Iwt %?5wt %、膨潤土添加2wt %?8wt%、石灰添加lwt% ?3wt%。
[0021]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0022]1、采用了全新設(shè)計(jì)的破壁裝置進(jìn)行污泥的破壁預(yù)處理，之后立即進(jìn)行機(jī)械脫水，提高了機(jī)械脫水深度，破壁預(yù)處理和機(jī)械脫水后，污泥的降到30 %左右；
[0023]2、采用了全新設(shè)計(jì)的干化機(jī)進(jìn)行污泥的干燥處理，得以實(shí)現(xiàn)了污泥的深度脫水干燥，最終將污泥的含水率降到10 %左右，提升了污泥的脫水程度；
[0024]3、本發(fā)明通過添加低成本的膨潤土、硅藻土和石灰進(jìn)行混合加熱，使得污泥中的重金屬得到固化，避免污泥中的重金屬等污染源造成二次污染；
[0025]4、全程收集處理過程中產(chǎn)生的氣體，并進(jìn)行氣體分離，收集其中的可燃性氣體用于工業(yè)加工使用或者直接燃燒為本發(fā)明中使用的設(shè)備提供熱量，避免了大氣污染，同時(shí)對(duì)尾氣進(jìn)行二次利用，介紹了能耗和成本開支，基本實(shí)現(xiàn)了零排放；
[0026]5、本發(fā)明的處理方法將市政污泥的處理成本從200元/噸以上降低到60元/噸左右，解決了因處理成本高而導(dǎo)致的污泥無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模無害化處理的技術(shù)問題；
[0027]6、經(jīng)本發(fā)明的處理方法處理后的污泥最終全部生成生物炭，變廢為寶，用于改善土質(zhì)，并創(chuàng)造了商業(yè)價(jià)值，本發(fā)明采用五步處理法，實(shí)現(xiàn)了污泥減量化、無害化和資源化處理，具有巨大的推廣價(jià)值。
[0028]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明處理方法的流程示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明處理方法中破壁裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明處理方法中破壁裝置的破壁單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明處理方法中破壁裝置的輸送單元內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為所述干化機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為所述干化機(jī)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0037]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種市政污泥的無害化和資源化處理方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0038]步驟一、將污泥放入破壁裝置中進(jìn)行加熱預(yù)處理，本實(shí)施例中所采用的破壁裝置結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，其沿污泥的流動(dòng)方向依次貫通設(shè)置有:進(jìn)料單元I，其設(shè)有進(jìn)料口；破壁單元2，其連接于所述進(jìn)料單元，所述破壁單元包括設(shè)有加熱介質(zhì)進(jìn)口 21及加熱介質(zhì)出口 22的殼體和內(nèi)置于所述殼體的破壁管道23;出料單元3，其連接于所述破壁單元，所述出料單元設(shè)有一出料口 ；其中，所述破壁單元架設(shè)于一支座4上，所述支座4固定于地面上;所述進(jìn)料單元與所述破壁單元、所述破壁單元與所述出料單元之間還分別固接于連