申请日2017.09.26
公开(公告)日2017.12.15
IPC分类号C02F11/14; C02F11/12; F23G7/00; F23G5/44
摘要
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种生活污泥的无害化处理方法及系统。本发明的目的是提供一种生活污泥的无害化处理方法，通过对生活污泥进行二次混合的脱水预处理方法，实现对生物污泥的无害化处理;此外，根据本方法自主研发的处理系统，系统建设费用少，运行费用低，为生活污泥的无害化处理和资源综合利用开辟了一条新的途径。
权利要求书
1.一种生活污泥的无害化处理方法是指在焚烧处理前对生活污泥进行脱水预处理的处理方法，其特征在于，所述脱水预处理包括以下两个步骤：
步骤1：将生活污泥、石灰和聚合氯化铝按比例混合，经过脱水制得含水率为60～65%的泥饼;
步骤2：按生活污泥原始质量计，将占生活污泥原始质量1-10%的生物质碳粉和占生活污泥原始质量2-5%的糠壳，与步骤1所得泥饼混合制得混合污泥。
2.如权利要求1所述处理方法，其特征在于，所述步骤1中生活污泥、石灰和聚合氯化铝的比例按质量比为100:1～10:1～6，优选的，所述步骤1中生活污泥、石灰和聚合氯化铝的比例按质量比为100：5：3。
3.如权利要求2所述处理方法，其特征在于，所述聚合氯化铝是指质量百分浓度30%的聚合氯化铝水溶液。
4.如权利要求3所述处理方法，其特征在于，所述焚烧处理是指将混合污泥经负压循环蓄热焚烧系统焚烧处理，所述负压循环蓄热焚烧系统是指采用焚烧产生的烟气对混合污泥进行预干燥的焚烧系统。
5.如权利要求3所述处理方法，其特征在于，所述焚烧处理后，还包括烟气净化处理和残渣处理，所述烟气净化处理包括以下步骤：
步骤a：将焚烧产生的烟气换热，通过引风机送至袋式除尘器中除去烟尘;
步骤b：将步骤a除尘后的废气进行喷淋除硫，喷淋液为氢氧化钠溶液;
步骤c：将步骤b脱硫后废气进行湿法脱硝，通过喷淋尿素溶液并控制溶液PH将烟气中的氮氧化物还原成氮气;
步骤d：将步骤c脱硝后的烟气送入汽水分离器中，在汽水分离器中烟气中的水被分离出来，并用于聚合氯化铝的配制;
步骤e：将步骤d处理后的烟气通过活性炭吸附器，通过活性炭吸附除去烟气可能残留的重金属以及二噁英，使烟气达标。
6.一种生活污泥的无害化处理系统，包括对生活污泥进行脱水预处理的预处理系统(1)、对混合污泥进行焚烧处理的负压循环蓄热焚烧系统(2)、残渣处理系统(3)和对烟气进行烟气净化处理的烟气净化系统(4)，其特征在于，所述预处理系统(1)包括：用于混匀生活污泥、石灰和聚合氯化铝的第一混料机(13)，用于压滤污泥的压滤机(14)、用于混匀泥饼、生物质炭和糠壳的第二混料机，多个计量称(12)和储料仓(11)，其中，第一混料机(13)、压滤机(14)和第二混料机(15)依次通过运输装置(16)相连接，所述第一混料机(13)为双轴螺旋混料机或犁刀混料机，所述第二混料机(15)为双轴螺旋混料机或犁刀混料机，所述压滤机(14)为钢带式压滤机或板框压滤机。
7.如权利要求6所述生活污泥的无害化处理系统，其特征在于，所述生活污泥的无害化处理系统还包括对生活污泥的无害化处理系统进行监测以及控制的中心控制系统。
8.如权利要求7所述生活污泥的无害化处理系统，其特征在于，所述负压循环蓄热焚烧系统(2)，包括：依次具有布料段(200)、预热段(201)、点火段(202)、焚烧段(203)和冷却段(204)的焚烧装置(20);焚烧段(203)上方的烟气循环装置(22);布料段(200)上方的布料装置(21)和位于预热段(201)、点火段(202)、焚烧段(203)和冷却的抽风装置(23)，所述焚烧装置(20)还包括：预热段(201)上方的预热罩(206)、点火段(202)上方的点火器(205)、能在布料段(200)、预热段(201)、点火段(202)、焚烧段(203)和冷却段(204)自由滑动的焚烧台车(208)和预热罩(206)上的预热循环烟气进口(207)，所述预热循环烟气的进口用于来自焚烧段(203)的循环烟气的进入。
9.如权利要求8所述生活污泥的无害化处理系统，其特征在于，所述烟气循环装置(22)包括单个或多个独立烟气罩(22)，烟气罩(22)上具有循环烟气进口(220)和循环烟气进口(221)，所述抽风装置(23)包括三个或三个以上独立的抽风罩(230)，抽风罩(230)上连接有抽风管(231)，抽风管(231)上设有抽风泵(232);位于点火段(202)下方抽风罩(230)与焚烧段(203)上方的第一个烟气罩(22)相连通，位于焚烧段(203)下方的最后一个抽风罩(230)与预热罩(206)相连通，位于冷却段(204)下方的抽风罩(230)与烟气净化系统(4)相连通。
10.如权利要求9所述生活污泥的无害化处理系统，其特征在于，所述烟气净化系统(4)依次包括换热器、旋风分离器、脱硫塔、脱硝塔、汽水分离器、活性炭吸附器。
说明书
一种生活污泥的无害化处理方法及系统
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种生活污泥的无害化处理方法及系统。
背景技术
生活污泥，也称污水厂污泥、市政污泥，是随着城市污水处理量的增加而长期、稳定、大量的产生的污泥，存在以下三个特点：第一，有机质含量高，一般占其干基含量的50%以上，同时还含有大量的氮磷等营养物质;第二，由于污水厂还接纳一些工业废水，其污泥中还含有一定比例的重金属离子和化学物质，特别是含有一定量的有害化学物质，如可吸附性有机卤素、阴离子合成洗涤剂等，以及大量的病原微生物;第三，含水率高，且脱水困难，一般污水处理厂产生的生活污泥含水率在80%左右，湿燃烧热值明显降低，无法有效利用其有机质。
目前，生活污泥的处理方法包括以下四种技术：1)填埋技术，不仅造成大量的土地浪费，且存在二次污染;2)好氧堆肥，需要养护晾晒蒸发水分，占用场地较多，且转化时间较长，同样还会污染环境;3)焚烧，但直接焚烧不仅设备投资大、运营成本较高，存在二噁英等有毒气体排放的问题，且浪费能源;目前，尚没有高效的技术能够解决生活污泥的无害化处理及资源再生利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种生活污泥的无害化处理方法及系统，所述方法能够对生活污泥中的有机质、重金属离子和有毒化学物质等彻底解毒处理，不产生新的有害物质，实现生活污泥的无害化处理;此外，根据本方法自主研发的系统建设费用少，运行费用低，为生活污泥的无害化处理和资源综合利用开辟了一条新的途径。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种生活污泥的无害化处理方法是指在污泥焚烧处理和烟气净化处理前对生活污泥进行脱水预处理，其特征在于，所述脱水预处理包括以下两个步骤：
步骤1：将生活污泥、石灰和聚合氯化铝按比例混合，经过脱水制得含水率为60～65%的泥饼;
步骤2：按生活污泥原始质量计，将占生活污泥原始质量1-10%的生物质碳粉和占生活污泥原始质量2-5%的糠壳，与步骤1所得泥饼混合制得混合污泥。
第一次污泥与石灰、聚合氯化铝混合，聚合氯化铝的作用是对污泥起到调质，使压滤机中达到更好的脱水效果，石灰的作用是对污泥进行脱硫处理;压滤前，仅加入聚合氯化铝和石灰，避免一次性将糠壳和生物质碳加入使压滤体积增大，同时，此次压滤仅需将污泥的含水量从80%左右降至60%左右，进一步降低了压滤的难度和能耗。脱水后的污泥，含水率降低，粘度降低，再次进行混合时物料更加松散，与糠壳、生物质炭进行混合，再次降低混合污泥的含水率，提高污泥的燃烧热值，二次混合也避免了在压滤时由于石灰、生活污泥和聚合氯化铝性质而产生的分层现象，使物料混合更加均匀，更有利于混合污泥的充分燃烧。
优选的，所述步骤1中生活污泥、石灰和聚合氯化铝的比例按质量比为100:1～10:1～6。
优选的，所述步骤1中生活污泥、石灰和聚合氯化铝的比例按质量比为100：5：3。
步骤1中生活污泥、石灰和聚合氯化铝(PAC)按质量比100：5：3的比例混合时，能够显著降低生活污泥的黏度，提高脱水率，且能在焚烧过程中与生活污泥焚烧产生的含氯、含硫化合物进行反应，固定生活污泥中的重金属组分，达到脱氯、脱硫、固定重金属作用，从而破除二噁英的前驱物形成条件，步骤1制得的泥饼，其含水率能够从80%左右降至60%左右，运动粘度将至10500-11000厘泊。
优选的，所述聚合氯化铝是指质量百分浓度30%的聚合氯化铝水溶液。
优选的，所述焚烧处理是指将混合污泥经负压循环蓄热焚烧系统焚烧处理，所述负压循环蓄热焚烧系统是指采用焚烧产生的烟气对混合污泥进行预干燥的焚烧系统。
优选的，所述烟气净化处理包括以下步骤：
步骤a：将焚烧产生的烟气换热，通过引风机送至袋式除尘器中除去烟尘，除尘效率98%以上;
步骤b：将步骤a除尘后的废气进行喷淋除硫，喷淋液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠能够与烟气中的二氧化硫形成亚硫酸钠，而亚硫酸钠可通过与氢氧化钙反应再生成氢氧化钠，从而可实现氢氧化钠得循环再生，除硫效率达60%，同时喷淋液还可以除去残留的烟尘;
步骤c：将步骤b脱硫后废气进行湿法脱硝，通过喷淋尿素溶液并控制溶液PH将烟气中的氮氧化物还原成氮气，实现脱硝的目的，该法可除去烟气中80%以上的NOx;
步骤d：将步骤c脱硝后的烟气送入汽水分离器中，在汽水分离器中烟气中的水被分离出来经收集后可用于聚合氯化铝的配制;
步骤e：将步骤d处理后的烟气通过活性炭吸附器，通过活性炭吸附除去烟气可能残留的重金属以及二噁英，使烟气达标。
本发明的还提供一种生活污泥的无害化处理系统，包括对生活污泥进行脱水预处理的预处理系统、对混合污泥进行焚烧处理的负压循环蓄热焚烧系统、残渣处理系统和对烟气进行烟气净化处理的烟气净化系统，其特征在于，所述预处理系统包括：用于混匀生活污泥、石灰和聚合氯化铝的第一混料机，用于压滤污泥的压滤机、用于混匀泥饼、生物质炭和糠壳的第二混料机，多个计量称和储料仓，其中，第一混料机、压滤机和第二混料机依次通过运输装置相连接，所述第一混料机为双轴螺旋混料机或犁刀混料机，所述第二混料机为双轴螺旋混料机或犁刀混料机，所述压滤机为钢带式压滤机或板框压滤机。
优选的，所述生活污泥的无害化处理系统还包括对生活污泥的无害化处理系统进行监测以及控制的中心控制系统。
优选的，所述负压循环蓄热焚烧系统，包括：依次具有布料段、预热段、点火段、焚烧段和冷却段的焚烧装置;焚烧段上方的烟气循环装置;布料段上方的布料装置和位于预热段、点火段、焚烧段和冷却的抽风装置，所述焚烧装置还包括：预热段上方的预热罩、点火段上方的点火器、能在布料段、预热段、点火段、焚烧段和冷却段自由滑动的焚烧台车和预热罩上的预热循环烟气进口，所述预热循环烟气的进口用于来自焚烧段的循环烟气的进入。
预热循环烟气的进口使焚烧产生的烟气进入预热段，利用焚烧产生的热量对混合污泥进行了预干燥，降低了混合污泥的含水量，有利于其充分燃烧，避免了混合污泥在点火阶段长时间停留在低温段，削弱了形成二噁英的温度环境。
优选的，所述烟气循环装置包括单个或多个独立烟气罩，烟气罩上具有循环烟气进口和空气进口，所述抽风装置包括三个或三个以上独立的抽风罩，抽风罩上连接有抽风管，抽风管上设有抽风泵;位于点火段下方抽风罩与焚烧段上方的第一个烟气罩相连通，位于焚烧段下方的最后一个抽风罩与预热罩相连通，位于冷却段下方的抽风罩与烟气净化系统相连通。所述循环烟气进口使焚烧产生的烟气二次进入焚烧装置焚烧，空气进口使空气大量涌入焚烧装置帮助污泥充分燃烧。烟气循环装置有利于除去燃烧烟气中未完全燃烧的颗粒碳、一氧化碳和有机物，并进行二次燃烧，尤其有利于除去焚烧产生的二噁英，使其在高温下分解，同时也循环利用了焚烧产生的热量。
优选的，所述残渣处理系统用于将残渣进行制砖、制陶粒。
优选的，所述烟气净化系统依次包括换热器、旋风分离器、脱硫塔、脱硝塔、汽水分离器、活性炭吸附器。
换热器将焚烧产生的烟气换热，通过引风机送至袋式除尘器中除去烟尘，除尘效率达到98%以上;烟气经过脱硫塔进行喷淋除硫，喷淋液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠能够与烟气中的二氧化硫形成亚硫酸钠，而亚硫酸钠可通过与氢氧化钙反应再生成氢氧化钠，从而可实现氢氧化钠得循环再生，除硫效率达能够60%，同时喷淋液还可以除去残留的烟尘;脱硫后废气进入湿法脱硝塔，通过喷淋尿素溶液并控制溶液PH将烟气中的氮氧化物还原成氮气，可除去烟气中80%以上的NOx;脱硝后的烟气送入汽水分离器中，在汽水分离器中烟气中的水被分离出来经收集后可用于聚合氯化铝的配制，实现水的二次利用;烟气通过活性炭吸附器，通过活性炭吸附除去烟气可能残留的重金属，使烟气达标。
本发明提供的生活污泥的无害化处理方法及系统，具有优点：
1.采用了二次混合的脱水预处理方法，降低了对生活污泥的压滤难度和能耗，进一步的使物料混合更加均匀，有利于混合污泥的充分燃烧;
2.采用了负压循环蓄热焚烧系统对污泥进行焚烧处理，充分利用了污泥燃烧产生的热量，对污泥焚烧产生的烟气进行了二次利用，降低了混合污泥的含水率，削弱了二噁英产生的温度环境。
3.采用了烟气循环装置，对污泥焚烧产生的烟气进行了二次燃烧，减少了烟气中污染物的产生，降低了污染物的产生，烟气通过烟气处理系统，使烟气达到排放标准，实现了对污泥的无害化处理。
4.系统建设费用少，运行费用低，为生活污泥的无害化处理和资源综合利用开辟了一条新的途径。