CN103304116A - 污泥气化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥气化处理工艺，将含水率低于20%的生物质物料经气化变成半炭化料成为污泥的拌和料，控制拌和料同污泥以体积比（0.5～1.5）：（3.0～4.5）混合后的混合料含水率为50～65%，用成型机将混合成泥状的污泥制作为球形或棒形的成型料，进一步干燥使其含水率低于20%的成型料变成气化成型料，把气化成型料放入气化炉内进行气化处理，气化过程中产生的燃气用燃烧机进行燃烧作为热源提供给用户，产生的灰渣进行卫生填埋处理。这种污泥气化处理工艺可节省处理费用50%以上，相对于发酵方法处理污泥节约污泥处理时间80%左右，对环境不产生新的污染，有推广价值。

Description

污泥气化处理工艺

技术领域

本发明涉及一种含水率较高的泥状物的处理工艺，尤其涉及一种对城镇污水处理厂在污水处理过程中产生的污泥的气化处理工艺。

 

背景技术

城镇污水处理厂在污水处理过程中产生的半固态或固态物质中不包括栅渣、浮渣和沉砂，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、胶体等组成的极为复杂的非均质体，污泥中有机质含量高，由微生物细胞群体和其解体产物组成。由于污泥的资源性特点，如何将产量巨大、成分复杂的污泥变废为宝及加以综合利用，使之成为人们可以利用的再生资源，便成为我国及当今世界研究的一个热点课题。

没有得到处置好的污泥给环境带来的污染危害是巨大的，这部分污泥处于一种无序、混乱状态，大量污泥随意堆放、填埋，造成地表水和地下水污染，尤其是污泥中的病原菌、重金属和有毒有害有机物对人类健康和生存环境存在潜在的威胁。

污泥处理的核心目标首先是脱水。污泥的含水率是指污泥中所含水分的多少。污泥中含结构水和附着水，采用物理脱水方法主要脱除污泥中的附着水，很难脱除结构水。目前全国大多数污泥脱水方法为挤压式物理脱水方法，脱水后的污泥含水率为80～85%，少数污水处理厂采用特别的方法，脱水后的污泥的含水率可低于70%，但这会增大环境污染的风险。除此，污泥脱水率的高低还跟污水处理过程中所添加的聚凝剂有关，聚凝剂的加入量增大，脱水率也相应提高，但这会提高污水处理成本，对环境会产生一定影响，因此应尽量减少在污水处理过程中聚凝剂的添加量；而污泥与生物质粉碎料混和成型后增加了污泥的孔隙，有利于成型料中的水分淅出，成型料经烘干处理后就能达到气化要求。

将污泥与生物质拌和料混合成型，从气化的角度考虑，宜采用造粒机将污泥剂压成球形的小颗粒（直径约为φ5 mm～φ30mm），也可以是椭球形小颗粒，大小与球形小颗粒相当。用制棒机将污泥混和料制成棒状，也是一种成型方法，污泥棒的直径为φ5 mm～φ20mm，长度为5 mm～40mm，但相对于球形和椭球成型料来说，气化效果相对较差。污泥与拌和料混合成型后，在20℃左右温度下晒干或风干，24小时后表面会***，其中的细菌和微生物基本上停止反应，不会产生新的难闻的气味。因此，污泥成型干燥过程中，不需要增加特别的除臭设施。

采用生物质气化技术处理污泥要解决三个关键问题：

①进入气化炉前先要对污泥进行成型处理，因为粉末状的物料不便于气化处理。实验证明，将污泥与生物质碎料拌和后的混合物料含水率为57%左右时，通过成型机挤压变成为成型料，成型效果好。混合物料过高的含水率（高于69%）会造成污泥粘贴在成型机上影响成型操作，降低成型率，而混合物料过低的含水率（低于36%）会导致物料难以成型，也降低成型率。

②干化污泥自身的热值为2500大卡左右，有时候会低于2000大卡。气化技术对物料能正常气化的热值要求不低于2400大卡，最好高于3000大卡。如果污泥本身的热值过低，必须将污泥与热值较高的物料拌和，提高混合物料的热值以提高气化效果。

③与污泥混合的辅助物料要具备三个条件：热值较高、含水率较低、成本低，比较合适的辅助物料是干燥的生物质粉碎料，如木材厂和家具厂在加工过程中产生的木粉、农林废弃物粉碎料、谷壳等，还可以是生物质物料在气化过程中产生的半炭化生物质料经粉碎后的粉碎料。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低污泥处理成本、节省污泥处理时间及有利于环境保护的污泥气化处理工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的一种污泥气化处理工艺是先把收集的生物质物料破碎、晾干，控制生物质物料中的含水率低于20%，将生物质物料气化成半炭化料或炭化料作为污泥的拌和料，把拌和料与含水率为80～85%的污泥混合，控制拌和料与污泥的体积比为（0.5～1.5）：（3.0～4.5），使混合后的泥状污泥的含水率为50～65%。用成型机把泥状污泥制成球形或棒形的成型料，使球形成型料的直径为φ5mm～φ30mm，棒形成型料的断面直径为φ5mm～φ20mm、长度为5mm～40mm。把成型料干燥成为含水率低于20%的气化成型料，将气化成型料在气化炉中进行气化处理，气化过程中产生的燃气用燃烧机进行燃烧，气化后产生的灰渣进行卫生填埋处理。

所述生物质物料选自农林废弃物或木材加工厂和家具厂的废料，污泥选自城镇污水处理厂在生活污水处理过程中产生的半固态物质或固态物质，其含水率为80～85%。

如上的含水率亦可称含水量，以wt%计。

采用如上技术方案提供的一种污泥气化处理工艺与现有技术相比，技术效果在于：

①从整体上比较，此气化处理工艺降低了污泥处理成本，节省处理费用50%以上。

②节省处理时间。相对于发酵方法处理污泥节省污泥处理时间大于80%。

③同污泥堆肥处理技术相比较，能有效防止在污泥处理过程中产生新的有毒有害气体，有利于环境保护。

 

附图说明

图1为本发明所述的一种污泥气化处理工艺的主要流程示意图，亦为本发明的摘要附图。

 

具体实施方式

下面结合工艺流程示意图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。

本发明专利申请中所指的污泥是指经污水处理厂在处理生活污水所生成的产物再经脱水处理后其含水率为80～85%的污泥。先将污泥混合成型、干燥，去除污泥中的结构水，然后利用生物质气化技术将成型污泥气化产生可有效利用的燃气。使污泥无害化、减量化、稳定化、资源化，且降低处理成本，其中无害化是首要目标。

污泥气化处理工艺为图1所示的工艺流程，主要步骤：

①准备好拌和料。将收集好的生物质物料（主要为农林废弃物、木材加工厂和家具厂的废料等）进行破碎、晾晒（风干或烘干），使含水率低于20%，利用气化技术生产的半炭化料或炭化料（方法是将生物质物料加入气化炉，将气化产生的燃气用于燃气锅炉或烘干等，将气化产生的半炭化料或炭化料排出气化炉。在申请号为201210454381.1“生物质气化炭化料生产工艺”中有记载）作为污泥的拌和料。

②将拌和料与含水率为80～85%的污泥混合，其中拌和料与污泥的混合比例视污泥的干燥程度而定，如果污泥含水率较低，则拌和料比例较小，如果污泥含水率较高，则拌和料比例较大。通常取拌和料同污泥的体积比为拌和料：污泥＝（0.5～1.5）：（3.0～4.5），拌合后的泥状污泥的含水率控制在50～65%。

③将混和成泥状的污泥用成型机制作成为成型料，其形状可以是球形或椭球形的小颗粒，也可以是棒状，其尺寸为：球形成型料的直径为φ5㎜～φ30mm，棒形成型料的断面直径为φ5㎜～φ20mm、长度为5㎜～40mm。

④将成型料进行自然晾晒和风干成为污泥成型料。

⑤将晾晒和风干的污泥成型料利用申请号为201210544170.7的“一种生物质气化旋转圆筒烘干装置”烘干，使污泥成型料的含水率低于20%，成为可气化使用的达标气化成型料，装袋备用。

⑥将达标气化成型料用气化炉进行气化处理，产生含有CO、H ₂ 、CH ₄ 等的混合燃气用燃烧机燃烧，热能可用于工业和民用等，灰渣进行卫生填埋处理。[0028]    其中所述污泥用气化炉可以利用与本案同时申报的实用新型专利“一种可连续出灰的气化炉”或ZL201230532443.7“方形一体式生物质气化炉”及申请号为201230532442.2“带旋转出灰装置的U形生物质气化炉”等，也可以专门设计。

考虑到污泥气化过程中产生的灰渣较多（一般是普通生物质气化产生灰渣的2至10倍），且渣块的致密较小，强度不大，因此污泥专用气化炉持续破渣的出灰功能要加强完善，如与本案同时申报的：“气化炉破渣装置（备）”、“一种气化炉绞龙除灰装置（备）”均可配置到污泥专用气化炉上，而“燃气燃烧机”可以采用申请号为201310238652.4的“一种多段配氧燃气涡流燃烧装置”或申请号为201320345404.5的“一种分段配氧燃气燃烧器”，均为已有技术。

重复如上工艺步骤即可对生活污泥进行无害化气化处理及资源（能源）的综合利用。

Claims (1)

1. 一种污泥气化处理工艺，其特征在于：把收集的生物质物料破碎、晾干，控制生物质物料中的含水量（wt）低于20%，将生物质物料气化成半炭化料或炭化料作为污泥的拌和料，把拌和料与含水量(wt)为80～85%的污泥混合，拌和料与污泥的体积比为（0.5～1.5）：（3.0～4.5），使混合后的泥状污泥的含水量（wt）为50～65%；

用成型机把泥状污泥制成球形或棒形的成型料，使球形成型料的直径为φ5mm～φ30mm，棒形成型料的断面直径为φ5mm～φ20mm、长度为5mm～40mm；

把成型料干燥成为含水量（wt）低于20%的气化成型料，将气化成型料在气化炉中进行气化处理，气化过程中产生的燃气用燃烧机进行燃烧，气化后产生的灰渣进行卫生填埋处理；

所述生物质物料选自农林废弃物或木材加工厂和家具厂的废料，污泥选自城镇污水处理厂在生活污水处理过程中产生的半固态物质或固态物质，其含水量（wt）为80～85%。

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