申请日2016.05.24
公开(公告)日2016.07.27
IPC分类号C02F11/12; C02F11/14; C02F11/18; B01J20/20
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，涉及一种含油污泥的综合资源化处理工艺，将含水率90%(质量比)以上的污泥依次通过机械压滤和低温真空干化步骤，得到含水率30%(质量比)以下的初步干泥和含油水蒸汽。将含油污泥资源化，回收利用油资源，避免油对环境的污染，充分循环利用各步骤中产生的资源，节能减排，工艺简单，对设备要求低，成本低，又充分利用了废物中的资源。
权利要求书
1.一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，将含水率90%(质量比)以上的污泥依次通过机械压滤和低温真空干化步骤，得到含水率30%(质量比)以下的初步干泥和含油水蒸汽。
2.根据权利要求1所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，
所述机械压滤步骤，是将含水率90%以上的污泥泵入密封滤室内，同时在线投放药剂，利用泵压使滤液通过滤布排出，完成液固相分离;
所述的低温真空干化步骤，是在机械压滤结束后，将热媒通入所述密封滤室内的加热板和隔膜板，加热腔室中的滤饼，同时开启真空系统，使腔室内部形成负压，得到含水率30%以下的初步干泥和含油水蒸汽，所述含油水蒸汽经分离得到油资源。
3.根据权利要求2所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，所述含油水蒸汽的分离方式是将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源。
4.根据权利要求3所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，前述步骤得到的含水率30%以下的初步干泥送入有热媒加热的外热式炭化装置中，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风。
5.根据权利要求2所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，所述药剂为表面活性剂或表面活性剂和/或絮凝剂，所述药剂的加入量为含油污泥重量的0.5-1.5%;所述药剂为重量比为6:1-2的阴离子表面活性剂和絮凝剂的混合物。
6.根据权利要求2所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，所述的低温真空干化步骤中的所述热媒是来自余热温水锅炉的水温不超过90℃的热水。
7.根据权利要求2所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，所述低温真空干化步骤的真空度在到50～70mbar。
8.根据权利要求4所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在1000-1100℃，并得到温度在700-900℃的高温烟气。
9.根据权利要求8所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，所述初步干泥炭化步骤中的所述热媒来自所述无烟化装置的700-900℃高温烟气。
10.根据权利要求4所述一种含油污泥综合资源化处理工艺，其特征在于，所述炭化烟气依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源。
说明书
一种含油污泥综合资源化处理工艺
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，涉及一种含油污泥的综合资源化处理工艺。
背景技术
污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，根据污水来源的不同，污泥中含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，如不加处理任意排放和填埋会对周围环境造成严重的污染，已成为严重的环境污染隐患。
通过污泥脱水进行减量化是一种污泥处理常用手段。污泥中的水紧贴污泥粒子，其形态一般分为间隙水(充满污泥粒子所包围的空间的水)、毛细结合水(存在于污泥粒子的缝隙等的水)、表面附着水(附着于污泥粒子表面的水)、内部水(形成污泥粒子的细胞的细胞液)，其中认为可通过机械脱水分离的是间隙水、毛细结合水(统称间隙水)，作为表面附着水和内部水的所谓的束缚很难通过机械脱水分离，一般在机械脱水处理后的污泥中的水份为75～85%。故国内外对污泥处理与处置的进一步方法，主要包括好氧发酵(堆肥)、厌氧消化、干化、填埋、建材利用、污泥焚烧等。
其中，焚烧法是最彻底的处理方法，污泥焚烧过程中的核心设备是焚烧炉，为防治焚烧产生二噁英等有害气体，要求焚烧温度高于850℃。焚烧后产生的焚烧灰可以用作改良土壤、筑路、制砖、陶瓷、混凝土填料等，但是污泥焚烧设施建设周期长，投资大，选址难，需远离敏感保护目标。
堆肥是利用污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程，使有机物转化为类腐殖质，堆肥的环境条件是适当的含水率、氧气、温度和碳氮比，经堆肥处理后的污泥用于农用、森林、园艺、生活垃圾填埋覆盖土及废弃矿场土地改良等。污泥堆肥存在一定的风险，重金属是限制污泥土地利用的主要因素之一。
建材利用，用于制造砖块、生态水泥、陶粒、填料等。污泥建材利用应考虑重金属浸出率及放射性污染物、有机污染物的影响。
随着低碳节能、环境友好理念的日益提倡，本领域技术人员提出了污泥处理处置过程中热能综合利用的新技术，利用污泥特性，在城镇污泥处理处置过程中将城镇污泥作为能源，进行热能综合利用，余热发电，实现城镇污泥处理处置资源化、无害化。
例如：中国CN201310354582.9公开了一种炼油厂污泥炭化处理及炭回收的方法，包括前置热处理的步骤和炭化步骤，以及收集前置处理和炭化产生的气相产物，采取用水喷淋的方式进行冷凝，得到炭化液和不凝气体，炭化液进行油、水分离得到炭化油;同时将前述步骤中可燃但不凝气体进行燃烧处理，燃烧产生的高温为前置处理和炭化提供热能，尾气经净化处理后排放。
中国CN201010261970.9公开了一种炭化处理污泥的方法，包括干燥、炭化、筛分、回混和尾气处理等步骤。污泥物料经过干燥处理至含水率10%～40%后，进入炭化炉进行炭化处理。本发明方法和设备克服现有技术中不仅能形成资源利用最大化，处置过程二次污染的问题。还能提高被处理物的减量化率，最终产物具备稳定化，并可实现资源化利用，处置流程无害化。
中国专利CN200610117891.4公开了一种湿污泥炭化吸附剂的制备方法，是以城市污水处理厂的剩余污泥为原料，加入以木材为原料制备活性炭中常用的活化剂进行活化，再经干燥处理后置于高温炭化炉中，以水蒸气做保护气进行热解炭化，最后经冷却、洗涤、烘干，制备得到炭化吸附剂。
但是这些污泥处置新技术大都存在工艺较为复杂，造成系统投资和运行费用较高等不足，资源化不彻底，而且这些工艺在实施过程中均存在一定的碳排放问题，没有充分利用污泥资源，还是会给环境带来一定的负担。
发明内容
本发明的目的是提供一种含油污泥减量化、无害化和资源化处理的模块组合式的整体解决方案，系统投资成本及运行成本较低，且整个处理系统无动件，无机械能耗，无碳排放，并且可将污泥所含有害重金属钝化，从而无害化。
本发明采用如下技术方案：
一种含油污泥综合资源化处理工艺，将经预脱水的含水率90%(质量比)以上的污泥依次通过机械压滤和低温真空干化步骤，得到含水率30%(质量比)以下的初步干泥和含油水蒸汽。
所述机械压滤步骤，是将经预脱水的含水率90%以上的污泥泵入密封滤室内，同时在线投放药剂，利用泵压使滤液通过滤布排出，完成液固相分离。
所述的低温真空干化步骤，是在机械压滤结束后，将热媒通入所述密封滤室内的加热板和隔膜板，加热腔室中的滤饼，同时开启真空系统，不断抽出密封滤室内产生的汽水混合物，使腔室内部形成负压，得到含水率30%以下的初步干泥和含油水蒸汽，将含油水蒸汽依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源。
上述技术方案，将含油污泥资源化，回收利用油资源，避免油对环境的污染，充分循环利用各步骤中产生的资源，节能减排，工艺简单，对设备要求低，成本低，又充分利用了废物中的资源。
初步干泥送入有热媒加热的低速回转窑中进行回转干化处理，得到干化污泥，再经炭化装置进行炭化处理，得到不含水的炭化污泥、炭化烟气和余热热风。
作为优选，前述步骤中还包括在脱水前首先回收污泥中的油资源的步骤，是将含油污泥置于容器中，加入药剂，充分搅拌，使容器中水、污泥、油自然分层，经过油水分离回收油资源。
作为优选，所述低温真空干化步骤中的所述热媒是来自余热温水锅炉的水温不超过90℃的热水。
作为优选，低速回转窑得到的所述余热热风引入所述余热温水锅炉作为加热源。
作为优选，所述低温真空干化步骤的真空度在到50～70mbar。
作为优选，所述湿式三相分离塔中产生的不凝气体保持在40-80℃送入无烟化装置燃烧，燃烧温度在1000-1100℃，并得到温度在700-900℃的高温烟气。不会排放有毒气体至大气中，更加环保，适合发规模污泥的处理。
作为优选，所述初步干泥炭化步骤中的所述热媒来自所述无烟化装置的700-900℃高温烟气。
作为优选，所述炭化烟气依次经湿式三相分离塔和油水分离器，回收得到油资源。
作为优选，所述药剂为表面活性剂或表面活性剂和/或絮凝剂，降低水表面的张力，减小毛细压力，同时也减少了水分子在污泥颗粒表面的吸附力，达到更好的脱水效果。
作为优选，所述药剂的加入量为含油污泥重量的0.5-1.5%;所述药剂为重量比为6:1-2的阴离子表面活性剂和絮凝剂的混合物，两者能起到协同作用，比单独使用时，脱水效果更佳。
作为优选，阴离子表面活性剂与絮凝剂的重量比为6:1-2。该配比所得的协同作用最佳，絮凝剂的量过大会限制阴离子表面活性剂的效果，过少物协同作用。
作为优选，所述阴离子表面活性剂为重量比为3:1的直链烷基苯磺酸钠和琥珀酸酯磺酸钠的混合物;所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺与磺酸盐类的表面活性剂协同效果最好，选用上述配比的直链烷基苯磺酸钠和琥珀酸酯磺酸钠，不仅本身的活性效果好，而且配合聚丙烯酰胺，所起到的脱水作用达到最佳。
作为优选，所用的絮凝剂的组成如下：
10wt%-20wt%的硅藻土;
10wt%-50wt%的聚合氯化铝或聚合氯化铁;
35wt%-55wt%的聚乙烯亚胺。
该配方所得的絮凝剂，与氧化还原反应产物充分反应，加快了污泥的沉降速度和沉降量，絮凝剂使污泥絮体发生再絮凝，从而增大污泥絮体的体积，新生成的污泥絮体比阻明显降低;另外，新生成的污泥絮体粒径的增大，会导致絮体更容易破碎，从而更有利于后期的过滤，还能利用硅藻土吸附重金属沉淀物，达到真正的无毒化。
作为优选，所述絮凝剂借助高压气体加入，所述气体为臭氧。
利用高压气体送入时，气体起到搅拌作用，气体在污泥中形成包有污泥、絮凝剂等的气泡，气泡足够大时会破灭，借助冲击力起到分散、混匀的作用。同时气体选用臭氧，强氧化剂，破坏污泥中细胞的细胞膜结构，释放结合水，且具有较高的有机质降解率，强化脱水效果。
整个过程中，资源可以循环利用，炭化污泥过程中，所产生的高温热风连通有余热温水锅炉，利用余热所加热的热水又可以循环用于低温真空干化中，更加节能。而同时，无烟化装置所产生的高温烟气，又可以通入到炭化装置内，供炭化用，节能减排;炭化装置产热又可供余热温水锅炉用;无烟装置产生的高温烟气(能达到700-900℃)有可用于炭化装置，这些设计都有效利用了能量，减少污泥处理的能耗。
作为优选，炭化污泥的具体步骤包括：
(ⅰ).将干化污泥粉碎成粉末状，加入活化剂，投入炭化炉内搅拌均匀，以50-60℃每分钟的升温速率升温至750-800℃，同时通入保护气，进行污泥炭化，炭化时间为90-100分钟;
(ⅱ)将步骤(ⅰ)中所得的炭化产品进行洗涤、过滤，固相再经过酸洗、水洗、过滤、干燥，得到炭化污泥。得到的炭化污泥吸附剂材料，按照中华人民共和国标准《木质活性炭试验方法》(GB/T12496.8-1999)测定活性炭碘值确定其吸附性能，结果表明，炭化材料的各项理化性能均能达到活性炭的应用标准。
作为上述技术方案的优选，将步骤(ⅱ)中酸洗所用的酸洗液为浓度为45%-60%的盐酸。
通过实施上述技术方案，本发明：
1.将减量化、无害化和资源化处理的模块组合，将污泥中的油充分利用，并变污泥为吸附剂，充分资源化;
2.能将污泥中的水分，尤其是表面附着水和内部水最大限度去除，极大提高了污泥减量化的效率;
3.系统投资成本及运行成本较低，且整个处理系统无动件，无机械能耗，无碳排放，并且可将污泥所含有害重金属钝化，从而无害化。