CN111533412A - 一种污泥热处理再利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥热处理再利用工艺，包括下列步骤：S1污泥预热、S2热处理、S3降温、S4脱水、S5压缩成型。本发明污泥热处理再利用工艺对污泥进行深度脱水，可起到破解污泥，提升有机质溶出的效果从而提升污泥的释磷能力；且处理结束后污泥体系的pH值为中性，对处理容器无腐蚀、不会提高体系中的盐度；能有效杀菌，将污泥中病菌杀灭，同时抑制了发酵微生物产生大量的酸性的生物气，使管道设备遭到腐蚀和损害，避免了生物气较多时的爆裂危险。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥热处理再利用工艺。
背景技术
农村污泥在处理过程中，经离心脱水机脱水后，得到一种含固率达到10％～20％的，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进行脱水处理时，很难对污泥中结合水、间隙水进行脱水。由于污泥细小含水量高，经常堵塞渗滤液收集***和排水管；另外，污泥含水量高使污泥具有的流变性使得填埋体易变形和滑坡。
在现有高温高压热水解预处理技术中，主要有2种路线，一种是60℃～170℃热水解+厌氧消化工艺。利用温度升高来进行微生物细胞破壁，释放有机物，从而提高厌氧消化效率，提供更多热能，从而加热污泥，实现能源循环利用。本线缆中，产生大量生物气，腐蚀设备。
另一种是基于美拉德反应的180℃以上温度的水热碳化。研究发现，当温度超过175℃后，会大幅提高美拉德反应，促使水解的蛋白质的氨基和多糖的醛基发生缩聚反应，生成缩聚氨酸、氨氮及类黑素和腐殖酸等褐色物质，形成高附加值的多功能炭基材料(当前国际上流行的专业名称为水热炭)，可应用于燃料、土壤改良、CO2固定、污染物吸附等诸多领域。因此出现了水热碳化(超过180度)+压滤相结合的工艺路线。但水热碳化技术发展时间较短，在工艺性能如处理效率、碳土含固率、产率、炭土性能、能量利用率，装置可靠性，自动化程度等上仍有很大的提升空间。
因此，如何将污泥的含水量降低，同时降低对设备的损害，进行污泥处理，并使处理后的污泥可以直接排放使用，是本领域技术人员研究的方向。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种污泥热处理再利用工艺，本发明污泥热处理再利用工艺可对污泥进行深度脱水，可起到破解污泥，提升有机质溶出的效果从而提升污泥的释磷能力；且处理结束后污泥体系的pH值为中性，对处理容器无腐蚀、不会提高体系中的盐度；能有效杀菌，将污泥中病菌杀灭，同时抑制了发酵微生物产生大量的酸性的生物气，使管道设备遭到腐蚀和损害，避免了生物气较多时的爆裂危险。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种污泥热处理再利用工艺，包括下列步骤：
S1，污泥预热：将污泥经过6-10mm栅栏过滤后进行初步脱水，脱水后将污泥连续引入进料单元，污泥被进料单元外部滤液多次换热至30-60℃；
S2，热处理：预热后的污泥经进料单元进入热处理单元，温度达73℃-174℃，进行热处理；
S3，降温：将经热处理后的污泥流至降温区，污泥降温速度和时间根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定；
S4，脱水：将纤维物质与脱水剂混合，将得到的混合物进行搅拌，进行压榨脱水，直至混合物的水分含量降低至35重量％以下；
S5，压缩成型：混合物投入到预定形状的成型机中压缩成型，制成预定形状。
进一步的，所述污泥为经过预处理后的污泥，预处理过程为在污泥中加入工业醋酸和过氧乙酸，其质量比为比1～5：200；酸剂搅拌均匀后，制成污泥浆，PH为5-6.5,进行机械脱水后为含水80％-95％浓缩泥。
进一步的，所述污泥为农村含水97％以上的污泥浓缩至含水80％-95％浓缩泥。
进一步的，所述纤维物质为木屑、树皮和生物秸秆中的一种或多种，所述纤维物质粉碎成直径为8mm以下，长度为3至12mm，所述纤维物质占污泥总重量的8-15％，所述纤维物质占污泥总重量的8-15％。
进一步的，所述脱水剂包括环氧糊精、生石灰以及氯化钙和/或氯化镁，所述环氧糊精重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化钙和/或氯化镁的重量为1-3∶2-10∶1，所述脱水剂占污泥总重量的0.4-2％。
进一步的，所述脱水剂还包括助剂；所述助剂为改善污泥颗粒性质的聚电解质、铁盐、钙盐中的任一种或任意几种的混合物，所述助剂的添加量为污泥重量的0.01％～1.5％。
进一步的，所述热处理过程中氧气含量小于12.8％；粉尘浓度小于68mg/m3。
进一步的，S4中进行搅拌后，再进行添加发酵菌进行发酵1-5天，从而去除恶臭。
一种污泥热处理再利用工艺的应用，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品，进入干污泥仓备用，或与燃料再次进行混合，然后送入焚烧***燃烧，用作辅助燃料或燃料。
一种污泥热处理再利用工艺的应用，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品用作肥料，或粉碎后直接用于种植。
本发明的有益效果：
1、本发明污泥热处理再利用工艺中污泥的酸化有利用不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度提高，促进溶解性产酸基质的生成，大量积累有机酸，为发酵菌提供丰富的发酵底物，从而较大程度促进污泥的水解和酸化；纤维物质的添加对污泥颗粒物中有机质的释放有明显的促进作用，能够提高SCOD含量。
2、本发明中热处理与纤维物质加脱水剂混合后的发酵，有明显的协同作用，可起到破解污泥，提升有机质溶出的效果从而提升污泥的释磷能力；且处理结束后污泥体系的pH值为中性，对处理容器无腐蚀、不会提高体系中的盐度，且有效提高脱水程度。
3、本发明所述纤维物质加脱水剂，可有效降低污泥的可压缩性的结构，使污泥在高压下仍保持多孔结构，改善污泥脱水性。且该物质投加量小、反应迅速，使污泥内部孔洞发达，透水透气性能好，能够提高后续压滤和干化的效率。且后期干燥成品的含水率均匀，又能保持用于肥料中的有机成分。本发明脱水剂能有效降低其生物有效性和在污泥中的迁移性，没有二次污染，切断分子链(表面结合水)出水，改善脱水污泥的理化特性，使其具有很好的渗水性和脱水性，有利于的压榨水时的稳定滤水。
4、本发明中的S1污泥预热与S2热处理，环保，且无毒无害，能有效杀菌，将污泥中病菌杀灭，同时抑制了发酵微生物产生大量的酸性的生物气，使管道设备遭到腐蚀和损害，避免了生物气较多时的爆裂危险；加入较少的化学试剂，节约了资源；同时热处理在酸性条件中使污泥中疏松型胞外聚合物破坏释放，促进脱水剂进行脱水，同时有利于脱水剂和纤维物质共同为压榨脱水提供良好的环境，达到良好的脱水率。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
一种污泥热处理再利用工艺，包括下列步骤：
S1，污泥预热：将污泥经过6-10mm栅栏过滤后进行初步脱水，脱水后将污泥连续引入进料单元，污泥被进料单元外部滤液多次换热至30-60℃；
S2，热处理：预热后的污泥经进料单元进入热处理单元，温度达73℃-174℃，进行热处理；
S3，降温：将经热处理后的污泥流至降温区，污泥降温速度和时间根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定；
S4，脱水：将纤维物质与脱水剂混合，将得到的混合物进行搅拌，进行压榨脱水，直至混合物的水分含量降低至35重量％以下；
S5，压缩成型：混合物投入到预定形状的成型机中压缩成型，制成预定形状。
优选的，所述污泥为经过预处理后的污泥，预处理过程为在污泥中加入工业醋酸和过氧乙酸，其质量比为比1～5：200；酸剂搅拌均匀后，制成污泥浆，PH为5-6.5,进行机械脱水后为含水80％-95％浓缩泥。
优选的，所述污泥为农村含水97％以上的污泥浓缩至含水80％-95％浓缩泥。
优选的，所述纤维物质为木屑、树皮和生物秸秆中的一种或多种，所述纤维物质粉碎成直径为8mm以下，长度为3至12mm，所述纤维物质占污泥总重量的8-15％。
优选的，所述脱水剂包括环氧糊精、生石灰以及氯化钙和/或氯化镁，所述环氧糊精重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化钙和/或氯化镁的重量为1-3∶2-10∶1，所述脱水剂占污泥总重量的0.4-2％。
优选的，所述脱水剂还包括助剂；所述助剂为改善污泥颗粒性质的聚电解质、铁盐、钙盐中的任一种或任意几种的混合物，所述助剂的添加量为污泥重量的0.01％～1.5％。
优选的，所述热处理过程中氧气含量小于12.8％；粉尘浓度小于68mg/m3。
优选的，S4中进行搅拌后，再进行添加发酵菌进行发酵1-5天，从而去除恶臭。
一种污泥热处理再利用工艺的应用，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品，进入干污泥仓备用，或与燃料再次进行混合，然后送入焚烧***燃烧，用作辅助燃料或燃料。
一种污泥热处理再利用工艺的应用，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品用作肥料，或粉碎后直接用于种植。
实施例1
一种污泥热处理再利用工艺，包括下列步骤：
S1，污泥预热：将污泥经过8mm栅栏过滤后进行初步脱水，脱水后将污泥连续引入进料单元，污泥被进料单元外部滤液多次换热至31.5℃；
S2，热处理：预热后的污泥经进料单元进入热处理单元，温度达98℃，进行热处理；所述热处理过程中氧气含量10％；粉尘浓度小于65mg/m3。
S3，降温：将经热处理后的污泥流至降温区，污泥降温速度和时间根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定；
S4，脱水：将纤维物质与脱水剂混合，将得到的混合物进行搅拌，进行压榨脱水，直至混合物的水分含量降低至20重量％；S4中进行搅拌后，再进行添加发酵菌进行发酵1-5天，从而去除恶臭。
S5，压缩成型：混合物投入到预定形状的成型机中压缩成型，制成预定形状。
所述污泥为经过预处理后的农村污泥，预处理过程为在污泥中加入工业醋酸和过氧乙酸，其质量比为比1～20；酸剂搅拌均匀后，制成污泥浆，PH为6.3,进行机械脱水后为含水85％浓缩泥。
所述纤维物质为木屑、树皮和生物秸秆，所述纤维物质粉碎成直径为4.8mm，长度为5.6mm，所述纤维物质占污泥总重量的8.5％，所述纤维物质占污泥总重量的10％。所述脱水剂包括环氧糊精、生石灰以及氯化钙和/或氯化镁，所述环氧糊精重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化钙和的重量为2∶5∶1，所述脱水剂占污泥总重量的0.85％。所述脱水剂还包括助剂；所述助剂为改善污泥颗粒性质的聚电解质，所述助剂的添加量为污泥重量的0.08％。所述聚电解质为水溶性聚电解质，水溶性聚电解质为聚烯丙基胺(PAH)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙烯胺(PVAM)都属于水溶性聚电解质。
一种污泥热处理再利用工艺的应用，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品，进入干污泥仓备用，或与燃料再次进行混合，然后送入焚烧***燃烧，用作辅助燃料或燃料。
一种污泥热处理再利用工艺的应用，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品用作肥料，或粉碎后直接用于种植。
实施例2
一种污泥热处理再利用工艺，包括下列步骤：
S1，污泥预热：将污泥经过6mm栅栏过滤后进行初步脱水，脱水后将污泥连续引入进料单元，污泥被进料单元外部滤液多次换热至30℃；
S2，热处理：预热后的污泥经进料单元进入热处理单元，温度达73℃，进行热处理；
S3，降温：将经热处理后的污泥流至降温区，污泥降温速度和时间根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定；
S4，脱水：将纤维物质与脱水剂混合，将得到的混合物进行搅拌，进行压榨脱水，直至混合物的水分含量降低至34重量％；
S5，压缩成型：混合物投入到预定形状的成型机中压缩成型，制成预定形状。
所述污泥为经过预处理后的污泥，预处理过程为在污泥中加入工业醋酸和过氧乙酸，其质量比为比1～5；酸剂搅拌均匀后，制成污泥浆，PH为5,进行机械脱水后为含水80％浓缩泥。
所述纤维物质为生物秸秆，所述纤维物质粉碎成直径为7.5mm，长度为3mm，所述纤维物质占污泥总重量的8％，所述纤维物质占污泥总重量的8％。
所述脱水剂包括环氧糊精、生石灰以及氯化镁，所述环氧糊精重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化镁的重量为1∶2∶1，所述脱水剂占污泥总重量的0.4％。
所述脱水剂还包括助剂；所述助剂为改善污泥颗粒性质的聚电解质、铁盐，所述助剂的添加量为污泥重量的0.01％。所述热处理过程中氧气含量11.8％；粉尘浓度小于55mg/m3。
实施例3
一种污泥热处理再利用工艺，包括下列步骤：
S1，污泥预热：将污泥经过10mm栅栏过滤后进行初步脱水，脱水后将污泥连续引入进料单元，污泥被进料单元外部滤液多次换热至60℃；
S2，热处理：预热后的污泥经进料单元进入热处理单元，温度达174℃，进行热处理；所述热处理过程中氧气含量12％；粉尘浓度67.8mg/m3。
S3，降温：将经热处理后的污泥流至降温区，污泥降温速度和时间根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定；
S4，脱水：将纤维物质与脱水剂混合，将得到的混合物进行搅拌，进行压榨脱水，直至混合物的水分含量降低至15重量％；S4中进行搅拌后，再进行添加发酵菌进行发酵1-5天，从而去除恶臭。
S5，压缩成型：混合物投入到预定形状的成型机中压缩成型，制成预定形状。
所述污泥为农村含水97％以上的污泥浓缩至含水85％浓缩泥。
所述纤维物质为木屑、树皮和生物秸秆，所述纤维物质粉碎成直径为5mm，长度为12mm，所述纤维物质占污泥总重量的15％，所述纤维物质占污泥总重量15％。
所述脱水剂包括环氧糊精、生石灰以及氯化钙，所述环氧糊精重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化钙和的重量为3∶10∶1，所述脱水剂占污泥总重量的2％。所述脱水剂还包括助剂；所述助剂为改善污泥颗粒性质的聚电解质、铁盐、钙盐，所述助剂的添加量为污泥重量的1.5％。
对比例1
本对比例中，没有进行S1污泥预热，其他同实施例1。
对比例2
本对比例中，没有进行S2污泥热处理，其他同实施例1。
对比例3
本对比例中，没有添加纤维物质。其他同实施例1。
对比例4
本对比例中，没有添加脱水剂。其他同实施例1。
对比例5
本对比例中，脱水剂未使用环氧糊精，用洗净的二氧化硅取代环氧糊精，所述二氧化硅重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化钙和的重量为2∶5∶1。其他同实施例1。
对比例6
本对比例中交换S2与S4步骤的实施顺序，先进行污泥预热、再进行脱水、热处理接着进行降温、和压缩成型。
分别将实施例1-3，对比例1-6，使用本发明的的污泥热处理再处理污泥，为实验组1-3，对照组1-6，得到并检测其污泥含水率、污泥比阻、生物气压强，其结果数据如下表所示。
表1.污泥脱水参数检测结果表。
由上表的结果可以得知由实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得的污泥热处理再利用工艺可以有效地对城污泥进行深度脱水处理，其中实施1所制得的污泥热处理再利用工艺与其他实施例制得污泥热处理再利用工艺相比效果更好，所以实施例4制得的污泥热处理再利用工艺是本发明的最佳实施例。本发明纤维物质和脱水剂使污泥中离子水、结合水释放，并氧化部分有机物，降低磷含量，本发明所述脱水剂：环氧糊精、生石灰和纤维物质共同作用，增强了本发明的脱水强度和脱水速度，且本发明各种组分相互作用，极大地降低了污泥含水率、提高了压滤出水透明度以及有效提高了污泥的释磷率，且实施例1-3污泥中的病菌率含量低至3-6％可直接用作肥料。本发明设备中的压强低，即产生臭气及生物气的量低，可以有效保护设备不受腐蚀，并减少爆裂风险。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，包括下列步骤：
S1，污泥预热：将污泥经过6-10mm栅栏过滤后进行初步脱水，脱水后将污泥连续引入进料单元，污泥被进料单元外部滤液多次换热至30-60℃；
S2，热处理：预热后的污泥经进料单元进入热处理单元，温度达73℃-174℃，进行热处理；
S3，降温：将经热处理后的污泥流至降温区，污泥降温速度和时间根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定；
S4，脱水：将纤维物质与脱水剂混合，将得到的混合物进行搅拌，进行压榨脱水，直至混合物的水分含量降低至35重量％以下；
S5，压缩成型：混合物投入到预定形状的成型机中压缩成型，制成预定形状。
2.根据权利要求1所述的一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，所述污泥为经过预处理后的污泥，预处理过程为在污泥中加入工业醋酸和过氧乙酸，其质量比为比1～5：200；酸剂搅拌均匀后，制成污泥浆，PH为5-6.5,进行机械脱水后为含水80％-95％浓缩泥。
3.根据权利要求2所述的一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，所述污泥为农村含水97％以上的污泥浓缩至含水80％-95％浓缩泥。
4.根据权利要求2所述的一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，所述纤维物质为木屑、树皮和生物秸秆中的一种或多种，所述纤维物质粉碎成直径为8mm以下，长度为3-12mm，所述纤维物质占污泥总重量的8-15％。
5.根据权利要求1所述的一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，所述脱水剂包括环氧糊精、生石灰以及氯化钙和/或氯化镁，所述环氧糊精重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化钙和/或氯化镁的重量为1-3∶2-10∶1，所述脱水剂占污泥总重量的0.4-2％。
6.根据权利要求5所述的一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，所述脱水剂还包括助剂；所述助剂为改善污泥颗粒性质的聚电解质、铁盐、钙盐中的任一种或任意几种的混合物，所述助剂的添加量为污泥重量的0.01％～1.5％。
7.根据权利要求1所述的一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，S2热处理过程中氧气含量小于12.8％；粉尘浓度小于68mg/m3。
8.根据权利要求1所述的一种污泥热处理再利用工艺，其特征在于，S4中进行搅拌后，再进行添加发酵菌进行发酵1-5天，从而去除恶臭。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种污泥热处理再利用工艺的应用，其特征在于，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品，进入干污泥仓备用，或燃料再次进行混合，然后送入焚烧***燃烧，用作辅助燃料或燃料。
10.根据权利要求8所述的一种污泥热处理再利用工艺的应用，其特征在于，所述污泥热处理再利用工艺后的预定形状成品用作肥料，或粉碎后直接用于种植。
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2020
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