申请日2016.06.20
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F11/14; C02F11/12; C10B53/00; C02F1/72; C02F1/78; C02F1/48; B01J23/745; C02F101/30
摘要
本发明具体涉及一种污泥处理及资源化方法，包括如下步骤：污泥调理;污泥深度脱水;破碎造粒;污泥干化;污泥热解碳化反应。本发明采用铁盐作为主要的调理剂，采用深度脱水将污泥的含水率从90%以上降低至60%以下，减少了后续干化所需的热源，污泥干化采用后续碳化工艺产生的可燃气燃烧释放的热能，在基本不添加外加能源的情况下，将污泥的含水率降低至20%左右，由于污泥调理阶段加入了铁盐，干化后的污泥在炭化炉内进行缺氧/无氧热解反应，可将铁氧化物附载到污泥基活性炭上，制成一种用途广泛的环保材料，因此，本发明不仅以较低的成本实现了污泥无害化和资源化处理，同时以废治废，生产了具有较高经济附加值的产品，具有较高的经济和社会价值。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥处理及资源化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)污泥调理处理：
将含水率90%-99%的污泥泵入污泥调理池内，边搅拌边投加一定量的铁盐混凝剂，反应3-25分钟后投加高分子有机絮凝剂聚丙烯酰胺PAM进一步反应1-10分钟;
(2)污泥深度脱水：
将调理后的污泥泵入脱水机进行深度脱水，进一步减少后续处理工艺中去除水分所需的能耗，深度脱水后可获得含水率50-60%泥饼，同时铁盐以氢氧化铁的形式与污泥充分接触混合;
(3)污泥破碎造粒：
深度脱水产生的污泥经过破碎机破碎后被送入造粒机进行造粒，以减少后续污泥处理设备中的灰尘，在破碎阶段可根据产品中铁含量的要求视情况继续投加一定量的铁盐或者含有铁元素的污泥;
(4)污泥干化处理：
采用干化机进一步干化污泥，使得污泥含水率降低至20-25%，以达到炭化炉所需的进料含水率要求，干化热源为后续热解碳化反应产生的热量;
(5)污泥热解碳化反应：
将干化后的污泥放入炭化炉进行热解反应，热解碳化反应温度为400-650摄氏度，反应时间为20分钟-2小时，热解反应产生的可燃气在再燃炉中充分燃烧，产生的热烟气通过换热器回收热源。
2.根据权利要求1所述的一种污泥处理及资源化方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铁盐混凝剂为硫酸亚铁、硫酸铁、聚合硫酸铁、三氯化铁和聚合氯化铝铁中的一种或多种，所述铁盐混凝剂以液态形式投加或者是固态形式投加，铁盐混凝剂投加量为50-500 kg绝干药剂/吨绝干污泥，聚丙烯酰胺PAM的投加量为1-5kg PAM/吨绝干污泥。
3.根据权利要求1所述的一种污泥处理及资源化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，脱水机选用板框压滤机、厢式压滤机或者其它机械脱水设备。
4.根据权利要求1所述的一种污泥处理及资源化方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还可以使用投加了铁盐做混凝剂的剩余污泥，从而改变末端产品中的氧化铁含量。
5.根据权利要求1所述的一种污泥处理及资源化方法，其特征在于，所述步骤(4)中，干化机可以选用污泥除湿干化机或者热干化机。
6.根据权利要求1所述的一种污泥处理及资源化方法，其特征在于，所述步骤(5)中，导热介质为水或者导热油，回收的热量用于前端的污泥干化机和炭化炉供热，可燃气在再燃炉中的设计停留时间为3秒以上，温度850摄氏度以上。
7.根据权利要求1所述的一种污泥处理及资源化方法，其特征在于，所述步骤(5)中，在炭化炉中，部分有机物在缺氧或者无氧条件下成为炭，而氢氧化铁则在高温条件下失水成为铁的氧化物，同时附着在炭的表面，形成污泥基氧化铁催化剂，所述催化剂表面存在2-100nm的介孔，比表面积达到15m2/g以上，同时二氧化硅和负载Fe之间形成了Si-O-Fe键。
说明书
一种污泥处理及资源化方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处理技术领域，更具体的说涉及一种污泥处理及资源化方法。
背景技术
污泥深度脱水技术具有投资和运行费用低的优点，目前在世界范围内应用广泛，但是由于调理剂用量大，污泥干基增量大，后续处置时普遍只能填埋，资源化利用途径受限;单纯采用污泥的干化-热处理(焚烧/热解/碳化)可以最大限度的减容减量，做到无害化、稳定化，但运行成本较高，一般情况下，产品品质普遍不高，因此附加值较低，出路受限，经济性较差;污泥深度脱水技术可以有效降低污泥含水率，减少外运污泥量，在我国应用广泛，但普遍投加了大量的铁盐(如：三氯化铁或者聚合硫酸铁等)，污泥干基增量大，同时也限制了后续的末端处置途径。
目前，污泥的干化-热处理(焚烧、碳化)工艺路线可以彻底的分解污泥中的有机物，同时固化重金属等有毒有害物质，但是由于进料污泥的含水率较高，热处理产生的能量并不足以提供前端干化所需的热源，因此往往需要添加石油、天然气或者煤等外加能源，使干化后的污泥能够将含水率降低至热处理进料所要求的较低范围，因此对设备的运营维护要求较高，运行成本高昂，同时存在二噁英等尾气污染的风险;污泥热解/碳化技术在无氧或缺氧的条件下，将污泥中的有机物分解为可燃气、液态油和固态炭，尾气量少，产生二噁英的风险低，产品用途广泛，可做脱水助剂、融雪剂、土壤改良剂、燃料、吸附剂等。但产品品质较低，附加值不高，限制了其推广应用。
基于以上原因，有必要开发出一种污泥处理及资源化方法，能够有效对污泥进行处理，在处理过程中节能环保且产生较高的经济和环境价值。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对以上缺点，本发明提出一种技术方案，该技术方案设计有效解决现有技术中的一些缺陷，从而提供一种污泥处理及资源化方法。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供所述的一种污泥处理及资源化方法，包括如下步骤：
(1)污泥调理处理：
将含水率90%-99%的污泥泵入污泥调理池内，边搅拌边投加一定量的铁盐混凝剂，反应3-25分钟后投加高分子有机絮凝剂聚丙烯酰胺PAM进一步反应1-10分钟;
(2)污泥深度脱水：
将调理后的污泥泵入脱水机进行深度脱水，进一步减少后续处理工艺中去除水分所需的能耗，深度脱水获得含水率50-60%污泥，同时铁盐以氢氧化铁的形式与污泥充分接触混合;
(3)污泥破碎造粒：
深度脱水产生的污泥经过破碎机破碎后被送入造粒机进行造粒，以减少后续污泥处理设备中的灰尘，在破碎阶段可视情况继续投加一定量的铁盐或者含有铁元素的工业污泥;
(4)污泥干化处理：
采用干化机进一步干化污泥，使得污泥含水率降低至20-25%，以达到炭化炉所需的进料含水率要求，干化热源为热解碳化反应产生的热量;
(5)污泥热解碳化反应：
将干化后的污泥放入炭化炉进行热解反应，热解碳化反应温度为400-650摄氏度，热解碳化反应时间为20分钟-2小时，热解反应产生的可燃气在再燃炉中充分燃烧，产生的热烟气通过换热器回收热源。可燃气在再燃炉的停留时间为3秒以上，温度850摄氏度以上。
进一步地，所述步骤(1)中，铁盐混凝剂为硫酸亚铁、硫酸铁、聚合硫酸铁、三氯化铁和聚合氯化铝铁中的一种或多种，所述铁盐混凝剂以液态形式投加或者是固态形式投加，铁盐混凝剂投加量为50-500 kg绝干药剂/吨绝干污泥，聚丙烯酰胺PAM的投加量为1-5kg PAM/吨绝干污泥。
进一步地，所述步骤(2)中，脱水机选用板框压滤机、厢式压滤机或者其它机械脱水设备。
进一步地，所述步骤(3)中，还可以使用投加了铁盐做混凝剂的剩余污泥，从而根据需求改变末端产品中的氧化铁含量。
进一步地，所述步骤(4)中，干化机可以选用污泥除湿干化机或者热干化机。
进一步地，所述步骤(5)中，导热介质为水或者导热油，回收的热量用于前端的污泥干化机和炭化炉供热。
进一步地，所述步骤(5)中，在炭化炉中，部分有机物在缺氧或者无氧条件下成为炭，而氢氧化铁则在高温条件下失水成为铁的氧化物，同时附着在炭的表面，形成污泥基氧化铁催化剂，所述催化剂表面存在2-100nm的介孔，比表面积达到15m2/g以上，同时二氧化硅和负载Fe之间形成了Si-O-Fe键。
本发明的有益效果为：
本发明采用铁盐作为主要的调理剂进行污泥调理，采用深度脱水低成本地将污泥的含水率从90%以上降低至60%以下，减少了后续干化所需的热源，污泥干化采用后续碳化工艺产生的可燃气燃烧释放的热能，可在基本不添加外加能源的情况下，将污泥的含水率降低至20%左右，由于污泥调理阶段加入了铁盐，干化后的污泥在炭化炉内进行缺氧/无氧热解反应，可将铁氧化物附载到污泥基活性炭上，制成一种用途广泛的环保材料，该材料可以用作有机废水高级氧化工艺-芬顿流化床的载体，减少硫酸亚铁的投加量和产泥量;可用作臭氧催化氧化工艺中的催化剂，提升臭氧氧化有机废水的效率;也可用作磁絮凝工艺中的磁粉，因此，本发明不仅以较低的成本实现了污泥的无害化和资源化处理处置，同时以废治废，生产了具有较高经济附加值的产品，具有较高的经济和社会价值。