CN1631821A - 城市污泥的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城市污泥的处理方法，属于污水处理领域。本方法为：污泥在换热器中预热后，与高压蒸汽混合，进入反应器。在反应过程中，可以选择往反应器中充纯氧或者不充氧。污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热。冷却后的污泥进行重力浓缩，浓缩底泥进入脱水机脱水。脱水泥饼作为燃料，进入蒸汽锅炉焚烧，产生高压蒸汽，回送到反应器入口用于加热污泥。滤液与浓缩池的上清液混合，泵入UASB进行厌氧反应，所产沼气用于蒸汽锅炉助燃。本发明可达到城市污泥处理减量化、无害化、资源化的目的。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及适用于市政污水处理厂的城市污泥的资源化、减量化一种方法。
背景技术
近年来城市化进程越来越快，城市生活污水的产生量和处理率也越来越高，尽管采取了各种方法，来削减城市污泥的产出，其总量还是以每年10％的速率递增。并且城市污泥的含水率高、脱水困难、泥饼病原菌含量高，目前中国大中型污水处理厂最常用的处理方法是“厌氧消化—加药脱水”。然而传统的厌氧消化法存在处理效果差(COD去除率35～40％)、停留时间长(20～30天)，处理处置费用高(占水厂总运行费用的一半)等缺点。如何经济有效地对污泥进行处理处置，是污水处理厂最亟待解决的问题。
热处理技术能够使不溶性的污泥颗粒解体，细胞破裂，细胞有机质释放并进一步水解，提高污泥的生物沉降性和脱水性，同时改善污泥及其液相的生物降解性能。发达国家较早开始了污泥热处理技术的研究，已经有一些工程应用的实例。然而国外热处理的主要目标是最大程度氧化去除污泥中的有机物，因此反应温度高于300℃，压力高于9MPa，对设备和控制的要求相当高；日本对催化氧化研究较多，虽然能降低反应温度(低于250℃)，但昂贵的金属催化剂回收困难，成本很高。
发明内容
本发明针对已有的“厌氧消化—加药脱水”处理方法的局限性，提供了一种高效处理城市污泥的方法，通过热处理—焚烧处理，达到城市污泥处理减量化、无害化、资源化的目的。
本发明提出的方法，包括以下步骤：
1)用浓缩机将污水厂的浓缩池原污泥调节浓度到固含量为5～10％的污泥；
2)将该污泥在换热器中预热，预热温度至80～160℃，
3)预热后的污泥与高压蒸汽(250℃，4Mpa以上)混合进入反应器(在反应器中，蒸汽液化释放大量潜热)，加热至120～225℃，停留时间为15～200min；
4)反应后的污泥进入换热器，与步骤2)中的污泥进行换热冷却(可以回收能量，并防止污泥减压后汽化，带走热量)；
5)冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水后的泥饼作为燃料，进入蒸汽锅炉焚烧，产生高压蒸汽，回送到反应器入口用于加热污泥；
6)经脱水机脱水处理的滤液与浓缩池的上清液混合，泵入升流式厌氧污泥床(UASB)进行厌氧反应，产生沼气用于蒸汽锅炉助燃。
上述步骤3)中反应时也可以同时采用低压氧化方式(有氧气存在时，污泥水解更加充分)，即加入浓度为90％以上的纯氧，与预热后的污泥混合，与高压蒸汽同时进入反应器。
本发明与传统的消化+机械脱水的污泥处理工艺相比具有以下优点：
(1)减量化程度高。本发明最后得到的残渣是焚烧灰分，每吨干固体产生0.26吨灰分，而传统加药脱水的泥饼含水率为75～80％，每吨干固体将产生泥饼4～5吨，是本发明的约15～20倍。
(2)节约大量药剂费用以及脱水能耗。
(3)生物质能利用程度高。城市污泥中的生物质能有70％左右得到充分利用，相比传统厌氧消化的36％是很大的进步。
(4)处理效率高，设备紧凑。与传统消化20～30天的停留时间相比，本***整个处理流程只需要2～3天，因此整个***的体积都远远小于消化池体积。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明提出的城市污泥的处理方法结合附图及实施例进一步说明。
本发明方法采用的工艺设备可以分为四个处理单元：热处理单元I、脱水单元II、厌氧单元III和焚烧单元IV，如图1中的各虚线框所示：各单元的设备及工艺过程分别说明如下：
(1)热处理单元：本单元主体是反应器4和换热器2。
将污水厂的浓缩池污泥调节固体浓度到5～10％的原泥9经高压泵1送入换热器2预热后，与高压蒸汽15同时进入反应器4，高压蒸汽液化放热，将反应器4内温度升高至120～225℃，反应时间15～200min。在该温度条件下，污泥颗粒解体，细胞破裂，细胞有机质释放并进一步水解。反应后污泥经换热器2冷却后，进入脱水单元。
本单元还可包括一个制氧机3，能够产生浓度90％以上的纯氧10，与预热后的原泥混合，与高压蒸汽15同时进入反应器4，进行低压氧化方式处理。
(2)脱水单元：本单元主体是浓缩池5和脱水机6。
反应后污泥沉降性能较好，进入脱水单元在不加絮凝剂的条件下即可脱水至含水率低于50％。
(3)厌氧单元：本单元主体是一个升流式厌氧污泥床(UASB)8。
浓缩池5的上清液和脱水机6的滤液11进入该单元进行厌氧生物处理，产生沼气12，并排出污水13回水厂。
(4)焚烧单元：为蒸汽锅炉7
从脱水单元出来的脱水泥饼14送入蒸汽锅炉7燃烧，其低位热值高于自给燃烧的下限(3500kJ/kg)，并可以产生高压蒸汽，用于加热原泥。蒸汽锅炉用厌氧单元所产沼气12起动，焚烧残渣16从焚烧锅炉排出。
在下面的实施例中，用测定脱水泥饼低位热值的方法来代替泥饼焚烧。
实施例1、用浓缩机将污水厂的浓缩池污泥调节浓度到固含量为5％；污泥在换热器中预热至80℃，与高压蒸汽(250℃，4MPa)混合进入反应器，将污泥温度加热至120℃，停留时间为15min；污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热冷却。反应结果，总固体(TS)去除2％，总有机固体(TVS)去除4％，悬浮固体(SS)溶解6％，上清液COD(SCOD)为6100mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为16％。
实施例2、向反应器通入浓度90％以上的纯氧，其他反应条件同实施例1。反应结果，TS去除14％，TVS去除21％，SS溶解15％，SCOD为8600mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为19％。
实施例3、用浓缩机将污水厂的浓缩池污泥调节浓度到固含量为5％；污泥在换热器中预热至80℃，与高压蒸汽(250℃，4MPa)混合进入反应器，将污泥温度加热至120℃，停留时间为200min；污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热冷却。反应结果，TS去除2％，TVS去除17％，SS溶解29％，SCOD为8500mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为21％。
实施例4、向反应器通入浓度90％以上的纯氧，其他反应条件同实施例3。反应结果，TS去除19％，TVS去除24％，SS溶解31％，上SCOD为7600mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为29％。
实施例5、用浓缩机将污水厂的浓缩池污泥调节浓度到固含量为5％；污泥在换热器中预热至160℃，与高压蒸汽(250℃，4MPa)混合进入反应器，将污泥温度加热至225℃，停留时间为15min；污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热冷却。反应结果，TS去除2％，TVS去除4％，SS溶解31％，SCOD为6800mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为42％。
实施例6、向反应器通入浓度90％以上的纯氧，其他反应条件同实施例5。反应结果，TS去除36％，TVS去除41％，SS溶解39％，SCOD为7900mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为46％。
实施例7、用浓缩机将污水厂的浓缩池污泥调节浓度到固含量为5％；污泥在换热器中预热至160℃，与高压蒸汽(250℃，4MPa)混合进入反应器，将污泥温度加热至225℃，停留时间为200min；污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热冷却。反应结果，TS去除9％，TVS去除18％，SS溶解51％，SCOD为9950mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为58％。
实施例8、向反应器通入浓度90％以上的纯氧，其他反应条件同实施例7。反应结果，TS去除37％，TVS去除50％，SS溶解68％，上SCOD为6900mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为60％。
实施例9、用浓缩机将污水厂的浓缩池污泥调节浓度到固含量为10％；污泥在换热器中预热至80℃，与高压蒸汽(250℃，4MPa)混合进入反应器，将污泥温度加热至120℃，停留时间为15min；污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热冷却。反应结果，TS去除8％，TVS去除14％，SS溶解6％，SCOD为5100mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为17％。
实施例10、向反应器通入浓度90％以上的纯氧，其他反应条件同实施例9。反应结果，TS去除10％，TVS去除37％，SS溶解10％，SCOD为7100mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为17％。
实施例11、用浓缩机将污水厂的浓缩池污泥调节浓度到固含量为10％；污泥在换热器中预热至80℃，与高压蒸汽(250℃，4MPa)混合进入反应器，将污泥温度加热至120℃，停留时间为200min；污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热冷却。反应结果，TS去除11％，TVS去除11.2％，SS溶解36％，SCOD为7900mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为18％。
实施例12、向反应器通入浓度90％以上的纯氧，其他反应条件同实施例11。反应结果，TS去除18％，TVS去除24％，SS溶解45％，上SCOD为7550mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为29％。
实施例13、用浓缩机将污水厂的浓缩池污泥调节浓度到固含量为5％；污泥在换热器中预热至120℃，与高压蒸汽(250℃，4MPa)混合进入反应器，将污泥温度加热至160℃，停留时间为60min；污泥反应后进入换热器，与原泥进行换热冷却。反应结果，TS去除2％，TVS去除5％，SS溶解31％，SCOD为10050mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为48％，低位热值6257kJ/kg。经脱水机脱水处理的滤液与浓缩池的上清液混合，泵入UASB进行中温厌氧反应，反应温度34～38℃，容积负荷10kgCOD/m3d，COD去除率79％。
实施例14、其他反应条件同实施例13，经脱水机脱水处理的滤液与浓缩池的上清液混合，泵入UASB进行高温厌氧反应，反应温度50～55℃，容积负荷10kgCOD/m3d，COD去除率71％。
实施例15、向反应器通入浓度90％以上的纯氧，其他反应条件同实施例13。反应结果，TS去除18％，TVS去除21％，SS溶解37％，SCOD为8900mg/L。冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水泥饼的固含量为54％，低位热值7135kJ/kg。经脱水机脱水处理的滤液与浓缩池的上清液混合，泵入UASB进行中温厌氧反应，反应温度34～38℃，容积负荷10kgCOD/m3d，COD去除率71％。
实施例16、其他反应条件同实施例15，经脱水机脱水处理的滤液与浓缩池的上清液混合，泵入UASB进行高温厌氧反应，反应温度50～55℃，容积负荷10kgCOD/m3d，COD去除率68％。
Claims (3)
1、一种城市污泥处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)用浓缩机将污水厂的浓缩池原污泥调节浓度到固含量为5～10％的污泥；
2)将该污泥在换热器中预热，预热温度至80～160℃，
3)预热后的污泥与高压蒸汽混合进入反应器，加热至120～225℃，停留时间为15～200min；
4)反应后的污泥进入换热器，与步骤2)中的污泥进行换热冷却；
5)冷却后的污泥进行重力浓缩；底泥进入脱水机脱水，脱水后的泥饼作为燃料，送入蒸汽锅炉焚烧，产生的高压蒸汽回送到反应器入口用于加热污泥；
6)经脱水机脱水处理的滤液与浓缩池的上清液混合，泵入升流式厌氧污泥床(UASB)进行厌氧反应，产生沼气用于蒸汽锅炉助燃。
2、按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤3)中反应时还加入浓度为90％以上的纯氧，与预热后的污泥混合后，与高压蒸汽同时进入反应器。
3、按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述泵入升流式厌氧污泥床进行的厌氧反应为反应温度34～38℃的中温厌氧反应或反应温度50～55℃的高温厌氧反应。
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