CN102173557A - 一种低热值剩余污泥处置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低热值剩余污泥处置方法，包括以下步骤：生石灰储存在生石灰料仓中，通过反应物计量装置按需要输送不同量的生石灰到混合反应器中，生石灰加入量为剩余污泥质量的20%-50%；将待处理的含水率80%-90%的剩余污泥和生石灰送入混合反应器充分混合反应，制成半干化的污泥；将半干化污泥送入污泥造粒装置，破碎成污泥颗粒导入太阳能干燥间进行干燥处理，经过24-48h的干燥处理，得到含水率为5-10%的干化污泥，产生的臭气导入废气处理装置处理。本发明的优点是：能以较低的能耗达到剩余污泥无害化、减量化目标，并且不会产生二次污染；同时相较于单纯使用生石灰处理剩余污泥的方式，能减少生石灰的使用量。
Description
技术领域
本发明涉及剩余污泥处理和处置领域，特别是具有较低热值的剩余污泥的处置方法。
背景技术
剩余污泥是污水处理过程中产生的固体沉淀物质，含有大量水分、无机灰分和有机挥发物。随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断增长。目前全国已建成运转的城市污水处理厂约500余座，年处理能力为113.6亿m3。根据有关预测，我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长，2010年底污水排放量将达到440×108 m3/d；2020年污水排放量达到536×108 m3/d。污水处理效率的提高，必然导致剩余污泥数量的增加。据国家环保部门统计，到2010年底，我国城镇污水处理率将达到60%，届时每年全国剩余污泥产生量将达到3000万t（含水率80%）。污水处理中的剩余污泥处理和处置技术在我国还处于起步阶段，全国现有污水处理设施中有剩余污泥稳定处理设施的还不到1/4，处理工艺和配套设备较为完善的还不到1/10。剩余污泥处理的投资和运行费用巨大，可占整个污水厂投资及运行费用的25％~65％，已成为城市污水处理厂所面临的沉重负担。
剩余污泥是污水处理后的附属品，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。剩余污泥含盐量较高，会明显提高土壤电导率，破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收，甚至对植物根系造成直接的伤害，而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋失。污水中的病原体（病原微生物和寄生虫）经过处理会进入污泥中，新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种。在污水处理过程中，70％～90％的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到剩余污泥中。一些重金属元素主要来源于工业排放的废水如镉、铬；一些重金属来源于家庭生活的管道***如铜、锌等重金属。重金属是限制剩余污泥大规模土地利用的重要因素，因为剩余污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。另外重金属一般溶解度很小，性质较稳定、难去除，所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P等的剩余污泥之后，当有机物分解速度大于植物对N、P的吸收速度时，N、P等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化，进入地下引起地下水的污染。
随着社会经济和城市化的快速发展，我国城市污水处理能力不断增强，产生的剩余污泥量急剧增加。若剩余污泥得不到妥善的处理处置，不仅将占用大量的土地，而且将会对环境造成二次污染，成为影响城市环境卫生的一大公害。如何科学、妥善的处理剩余污泥已成为城市发展必须解决的关键问题。
发明内容
本发明中提出的低热值剩余污泥处置方法是指脱水干化后热值小于2000大卡的剩余污泥。这类剩余污泥热值较低，干化后不适宜进行焚烧处理，需要添加大量助燃辅料才能维持燃烧，造成了对能源的消耗。本发明的基本原理是：通过向剩余污泥中加入药剂（生石灰）混合反应脱水后，再经过太阳能干燥间进行进一步干燥脱水，可作为水泥生产的原料进行资源化利用。这种方法能耗低，同时能减少生石灰的使用量。
本发明的技术方案为：一种低热值剩余污泥的工艺方法，具体包括下列步骤：
1. 生石灰储存在生石灰料仓中，通过反应物计量装置按需要输送不同量的生石灰到混合反应器中，生石灰加入量为剩余污泥质量的20%-50%；
2. 将待处理的含水率80%-90%的剩余污泥和生石灰送入混合反应器；
3. 通过犁形铲的翻抛作用使剩余污泥和生石灰在混合反应器中充分混合反应，混合反应时间为8-22min，制成半干化的污泥，其中，产生的臭气导入废气处理装置处理；
4. 将上述步骤制得的半干化污泥送入污泥造粒装置，破碎成粒径为2-5mm的污泥颗粒，产生的臭气导入废气处理装置处理；
5. 将上述步骤制得的污泥颗粒导入太阳能干燥间进行干燥处理，干燥间温度在40℃以上，湿度10%以下，经过24-48h的干燥处理，得到含水率为5-10%的干化污泥，产生的臭气导入废气处理装置处理。
发明原理为：
1kg CaO+0.32 kg H2O- > 1.32 kg Ca(OH)2+1177 kJ
1.32kg Ca(OH)2 +0.78 kg CO2- > 1.78 kg CaCO3+0.32kg H2O+2212 kJ
根据反应，生石灰与剩余污泥混合反应同时释放出大量热量，所产生的热量可以进一步蒸发一定的水分，并且增加处理后剩余污泥的含固量。
本发明的有益效果是：能以较低的能耗达到剩余污泥无害化、减量化目标，并且不会产生二次污染；同时相较于单纯使用生石灰处理剩余污泥的方式，能减少生石灰的使用量。
附图说明
图1为本发明原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的技术方案所包含的剩余污泥处置装置组合，包括：生石灰料仓、反应物计量装置、混合反应器、污泥造粒装置、太阳能干燥间、废气处理装置。工艺流程包括：
生石灰储存在生石灰料仓中，通过计量装置按一定比例和剩余污泥一起加入到混合反应器中进行反应。混合反应器通过搅拌或翻抛作用将剩余污泥打散，并在疏松的状态下与生石灰充分混合反应。半干化污泥送入污泥造粒装置，被破碎成粒径约为2-5毫米的污泥颗粒，污泥颗粒具有较大的比表面积，利于污泥下一步进入太阳能干燥间干化。太阳能干燥间采用密闭保温结构，向阳面及干燥间顶部采用双层中空玻璃结构，其内部设有摊铺机、翻料机、空气搅动装置、换气装置和温湿度控制装置，干燥间内部干燥台采用多层结构，增大容积负荷，提高空间利用率。干燥间温度在40℃以上，湿度10%以下，经过24-48h的干燥处理，污泥含水率降至10%以下。污泥处理过程中，混合反应器、污泥造粒装置、太阳能干燥间产生大量臭气，经收集送入废气处理装置进行处理，保证了处理过程中对外界环境无污染。经过本方法处置的污泥虽然热值更低，依旧不能焚烧处理，但其无机部分的化学特性与水泥生产所用的原料基本相似，因此可以作为水泥原料进行资源化利用。
实施例1：
某污水处理厂的剩余污泥含水率82.3%，按照质量比生石灰：剩余污泥=0.2:1的比例将生石灰和剩余污泥输送入混合反应器中，充分混合反应15min，制成半干化的污泥，其中，产生的臭气导入废气处理装置处理。将由混合反应后制得的半干化污泥输送入污泥造粒装置中，破碎制成比表面积更大的污泥颗粒，污泥颗粒平均粒径4.3mm，产生的臭气导入废气处理装置处理。
室外温度，日间33℃，夜间24℃；太阳能干化间温度，日间56℃，夜间24℃。污泥颗粒平铺在太阳能干燥间中，干化过程中不断用机械翻动污泥颗粒加速干化，利用换气装置排出湿空气抽入干空气，通过湿度计监测热能干化间内湿度，从而可间接监测污泥干化程度。经过24h的干化，污泥含水率为9.4%，产生的臭气导入废气处理装置处理。
实施例2：
某污水处理厂的剩余污泥含水率83.6%，按照质量比生石灰：剩余污泥=0.4:1的比例将生石灰和剩余污泥输送入混合反应器中，充分混合反应20min，制成半干化的污泥，其中，产生的臭气导入废气处理装置处理。混合反应后的污泥输送入污泥造粒装置中，制成的比表面积更大的污泥颗粒，污泥颗粒平均粒径3.5mm，产生的臭气导入废气处理装置处理。
室外温度，日间35℃，夜间25℃；太阳能干化间温度，日间60℃，夜间25℃。污泥颗粒平铺在太阳能干燥间中，干化过程中不断用机械翻动污泥颗粒加速干化，利用换气装置排出湿空气抽入干空气，通过湿度计监测热能干化间内湿度，从而可间接监测污泥干化程度。经过36h的干化，污泥含水率为6.5%，产生的臭气导入废气处理装置处理。
实施例3：
某污水处理厂的剩余污泥含水率83.6%，按照质量比生石灰：剩余污泥=0.5:1的比例将生石灰和剩余污泥输送入混合反应器中，充分混合反应20min，制成半干化的污泥，其中，产生的臭气导入废气处理装置处理。混合反应后的污泥输送入污泥造粒装置中，制成的比表面积更大的污泥颗粒，污泥颗粒平均粒径2.5mm，产生的臭气导入废气处理装置处理。
室外温度，日间35℃，夜间25℃；太阳能干化间温度，日间60℃，夜间25℃。污泥颗粒平铺在太阳能干燥间中，干化过程中不断用机械翻动污泥颗粒加速干化，利用换气装置排出湿空气抽入干空气，通过湿度计监测热能干化间内湿度，从而可间接监测污泥干化程度。经过46h的干化，污泥含水率为5.3%，产生的臭气导入废气处理装置处理。
Claims (1)
1.一种低热值剩余污泥处置方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 生石灰储存在生石灰料仓中，通过反应物计量装置按需要输送不同量的生石灰到混合反应器中，生石灰加入量为剩余污泥质量的20%-50%；
(2) 将待处理的含水率80%-90%的剩余污泥和生石灰送入混合反应器；
(3) 通过搅拌或翻抛作用使剩余污泥和生石灰在混合反应器中充分混合反应，混合反应时间为8-22min，制成半干化的污泥，其中，产生的臭气导入废气处理装置处理；
(4) 将上述步骤制得的半干化污泥送入污泥造粒装置，破碎成粒径为2-5mm的污泥颗粒，产生的臭气导入废气处理装置处理；
(5) 将上述步骤制得的污泥颗粒导入太阳能干燥间进行干燥处理，干燥间温度在40℃以上，湿度10%以下，经过24-48h的干燥处理，得到含水率为5-10%的干化污泥，产生的臭气导入废气处理装置处理。
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