專利名稱：一種低熱值剩余污泥處置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及剩余污泥處理和處置領(lǐng)域，特別是具有較低熱值的剩余污泥的處置方法。
背景技術(shù)：
剩余污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)，含有大量水分、無機(jī)灰分和有機(jī)揮發(fā)物。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展，城市污水的產(chǎn)生及其數(shù)量在不斷增長(zhǎng)。目前全國已建成運(yùn)轉(zhuǎn)的城市污水處理廠約500余座，年處理能力為113.6億m3。根據(jù)有關(guān)預(yù)測(cè)， 我國城市污水量在未來二十年還會(huì)有較大增長(zhǎng)，2010年底污水排放量將達(dá)到440 X IO8 m3/ d ；2020年污水排放量達(dá)到536 X IO8 m3/d。污水處理效率的提高，必然導(dǎo)致剩余污泥數(shù)量的增加。據(jù)國家環(huán)保部門統(tǒng)計(jì)，到2010年底，我國城鎮(zhèn)污水處理率將達(dá)到60%，屆時(shí)每年全國剩余污泥產(chǎn)生量將達(dá)到3000萬t (含水率80%)。污水處理中的剩余污泥處理和處置技術(shù)在我國還處于起步階段，全國現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有剩余污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到1/4， 處理工藝和配套設(shè)備較為完善的還不到1/10。剩余污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大，可占整個(gè)污水廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25% 65%，已成為城市污水處理廠所面臨的沉重負(fù)擔(dān)。剩余污泥是污水處理后的附屬品，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。剩余污泥含鹽量較高，會(huì)明顯提高土壤電導(dǎo)率，破壞植物養(yǎng)分平衡、抑制植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，甚至對(duì)植物根系造成直接的傷害，而且離子間的拮抗作用會(huì)加速有效養(yǎng)分的淋失。污水中的病原體(病原微生物和寄生蟲)經(jīng)過處理會(huì)進(jìn)入污泥中， 新鮮污泥中檢測(cè)得到的病原體多達(dá)千種。在污水處理過程中，70% 90%的重金屬元素通過吸附或沉淀而轉(zhuǎn)移到剩余污泥中。一些重金屬元素主要來源于工業(yè)排放的廢水如鎘、鉻； 一些重金屬來源于家庭生活的管道系統(tǒng)如銅、鋅等重金屬。重金屬是限制剩余污泥大規(guī)模土地利用的重要因素，因?yàn)槭Ｓ辔勰嗍┯糜谕寥篮?，重金屬將積累于地表層。另外重金屬一般溶解度很小，性質(zhì)較穩(wěn)定、難去除，所以其潛在毒性易于在作物和動(dòng)物以及人類中積累。 在降雨量較大地區(qū)的土質(zhì)疏松土地上大量施用富含N、P等的剩余污泥之后，當(dāng)有機(jī)物分解速度大于植物對(duì)N、P的吸收速度時(shí)，N、P等養(yǎng)分就有可能隨水流失而進(jìn)入地表水體造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)入地下引起地下水的污染。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的快速發(fā)展，我國城市污水處理能力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)生的剩余污泥量急劇增加。若剩余污泥得不到妥善的處理處置，不僅將占用大量的土地，而且將會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，成為影響城市環(huán)境衛(wèi)生的一大公害。如何科學(xué)、妥善的處理剩余污泥已成為城市發(fā)展必須解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中提出的低熱值剩余污泥處置方法是指脫水干化后熱值小于2000大卡的剩余污泥。這類剩余污泥熱值較低，干化后不適宜進(jìn)行焚燒處理，需要添加大量助燃輔料才能維持燃燒，造成了對(duì)能源的消耗。本發(fā)明的基本原理是通過向剩余污泥中加入藥劑(生石灰)混合反應(yīng)脫水后，再經(jīng)過太陽能干燥間進(jìn)行進(jìn)一步干燥脫水，可作為水泥生產(chǎn)的原料進(jìn)行資源化利用。這種方法能耗低，同時(shí)能減少生石灰的使用量。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種低熱值剩余污泥的工藝方法，具體包括下列步驟
1.生石灰儲(chǔ)存在生石灰料倉中，通過反應(yīng)物計(jì)量裝置按需要輸送不同量的生石灰到混合反應(yīng)器中，生石灰加入量為剩余污泥質(zhì)量的20%-50% ；
2.將待處理的含水率80%-90%的剩余污泥和生石灰送入混合反應(yīng)器；
3.通過犁形鏟的翻拋?zhàn)饔檬故Ｓ辔勰嗪蜕以诨旌戏磻?yīng)器中充分混合反應(yīng)，混合反應(yīng)時(shí)間為8-22min，制成半干化的污泥，其中，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理；
4.將上述步驟制得的半干化污泥送入污泥造粒裝置，破碎成粒徑為2-5mm的污泥顆粒，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理；
5.將上述步驟制得的污泥顆粒導(dǎo)入太陽能干燥間進(jìn)行干燥處理，干燥間溫度在40°C 以上，濕度10%以下，經(jīng)過24-48h的干燥處理，得到含水率為5-10%的干化污泥，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。發(fā)明原理為
Ikg Ca0+0. 32 kg H2O- > 1. 32 kg Ca (OH) 2+1177 kj 1.32kg Ca(OH)2 +0. 78 kg CO2- > 1. 78 kg CaC03+0. 32kg H30+2212 kj 根據(jù)反應(yīng)，生石灰與剩余污泥混合反應(yīng)同時(shí)釋放出大量熱量，所產(chǎn)生的熱量可以進(jìn)一步蒸發(fā)一定的水分，并且增加處理后剩余污泥的含固量。本發(fā)明的有益效果是能以較低的能耗達(dá)到剩余污泥無害化、減量化目標(biāo)，并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染；同時(shí)相較于單純使用生石灰處理剩余污泥的方式，能減少生石灰的使用量。


圖1為本發(fā)明原理示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提出的技術(shù)方案所包含的剩余污泥處置裝置組合，包括生石灰料倉、反應(yīng)物計(jì)量裝置、混合反應(yīng)器、污泥造粒裝置、太陽能干燥間、廢氣處理裝置。工藝流程包括
生石灰儲(chǔ)存在生石灰料倉中，通過計(jì)量裝置按一定比例和剩余污泥一起加入到混合反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)?；旌戏磻?yīng)器通過攪拌或翻拋?zhàn)饔脤⑹Ｓ辔勰啻蛏?，并在疏松的狀態(tài)下與生石灰充分混合反應(yīng)。半干化污泥送入污泥造粒裝置，被破碎成粒徑約為2-5毫米的污泥顆粒，污泥顆粒具有較大的比表面積，利于污泥下一步進(jìn)入太陽能干燥間干化。太陽能干燥間采用密閉保溫結(jié)構(gòu)，向陽面及干燥間頂部采用雙層中空玻璃結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有攤鋪機(jī)、翻料機(jī)、空氣攪動(dòng)裝置、換氣裝置和溫濕度控制裝置，干燥間內(nèi)部干燥臺(tái)采用多層結(jié)構(gòu)，增大容積負(fù)荷，提高空間利用率。干燥間溫度在40°C以上，濕度10%以下，經(jīng)過24-48h的干燥處理，污泥含水率降至10%以下。污泥處理過程中，混合反應(yīng)器、污泥造粒裝置、太陽能干燥間產(chǎn)生大量臭氣，經(jīng)收集送入廢氣處理裝置進(jìn)行處理，保證了處理過程中對(duì)外界環(huán)境無污染。 經(jīng)過本方法處置的污泥雖然熱值更低，依舊不能焚燒處理，但其無機(jī)部分的化學(xué)特性與水泥生產(chǎn)所用的原料基本相似，因此可以作為水泥原料進(jìn)行資源化利用。實(shí)施例1:
某污水處理廠的剩余污泥含水率82. 3%，按照質(zhì)量比生石灰剩余污泥=0. 2:1的比例將生石灰和剩余污泥輸送入混合反應(yīng)器中，充分混合反應(yīng)15min，制成半干化的污泥，其中， 產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。將由混合反應(yīng)后制得的半干化污泥輸送入污泥造粒裝置中，破碎制成比表面積更大的污泥顆粒，污泥顆粒平均粒徑4. 3mm，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣
處理裝置處理。室外溫度，日間330C，夜間240C ；太陽能干化間溫度，日間560C，夜間24°C。污泥顆粒平鋪在太陽能干燥間中，干化過程中不斷用機(jī)械翻動(dòng)污泥顆粒加速干化，利用換氣裝置排出濕空氣抽入干空氣，通過濕度計(jì)監(jiān)測(cè)熱能干化間內(nèi)濕度，從而可間接監(jiān)測(cè)污泥干化程度。經(jīng)過24h的干化，污泥含水率為9. 4%，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。實(shí)施例2:
某污水處理廠的剩余污泥含水率83. 6%，按照質(zhì)量比生石灰剩余污泥=0. 4:1的比例將生石灰和剩余污泥輸送入混合反應(yīng)器中，充分混合反應(yīng)20min，制成半干化的污泥，其中， 產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理?；旌戏磻?yīng)后的污泥輸送入污泥造粒裝置中，制成的比表面積更大的污泥顆粒，污泥顆粒平均粒徑3. 5mm，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。室外溫度，日間350C，夜間250C ；太陽能干化間溫度，日間600C，夜間25°C。污泥顆粒平鋪在太陽能干燥間中，干化過程中不斷用機(jī)械翻動(dòng)污泥顆粒加速干化，利用換氣裝置排出濕空氣抽入干空氣，通過濕度計(jì)監(jiān)測(cè)熱能干化間內(nèi)濕度，從而可間接監(jiān)測(cè)污泥干化程度。經(jīng)過36h的干化，污泥含水率為6. 5%，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。實(shí)施例3:
某污水處理廠的剩余污泥含水率83. 6%，按照質(zhì)量比生石灰剩余污泥=0. 5:1的比例將生石灰和剩余污泥輸送入混合反應(yīng)器中，充分混合反應(yīng)20min，制成半干化的污泥，其中， 產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理?；旌戏磻?yīng)后的污泥輸送入污泥造粒裝置中，制成的比表面積更大的污泥顆粒，污泥顆粒平均粒徑2. 5mm，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。室外溫度，日間350C，夜間250C ；太陽能干化間溫度，日間600C，夜間25°C。污泥顆粒平鋪在太陽能干燥間中，干化過程中不斷用機(jī)械翻動(dòng)污泥顆粒加速干化，利用換氣裝置排出濕空氣抽入干空氣，通過濕度計(jì)監(jiān)測(cè)熱能干化間內(nèi)濕度，從而可間接監(jiān)測(cè)污泥干化程度。經(jīng)過46h的干化，污泥含水率為5. 3%，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。
權(quán)利要求
1. 一種低熱值剩余污泥處置方法，其特征在于，包括以下步驟(1)生石灰儲(chǔ)存在生石灰料倉中，通過反應(yīng)物計(jì)量裝置按需要輸送不同量的生石灰到混合反應(yīng)器中，生石灰加入量為剩余污泥質(zhì)量的20%-50% ；(2)將待處理的含水率80%-90%的剩余污泥和生石灰送入混合反應(yīng)器；(3)通過攪拌或翻拋?zhàn)饔檬故Ｓ辔勰嗪蜕以诨旌戏磻?yīng)器中充分混合反應(yīng)，混合反應(yīng)時(shí)間為8-22min，制成半干化的污泥，其中，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理；(4)將上述步驟制得的半干化污泥送入污泥造粒裝置，破碎成粒徑為2-5mm的污泥顆粒，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理；(5)將上述步驟制得的污泥顆粒導(dǎo)入太陽能干燥間進(jìn)行干燥處理，干燥間溫度在40°C 以上，濕度10%以下，經(jīng)過24-48h的干燥處理，得到含水率為5-10%的干化污泥，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低熱值剩余污泥處置方法，包括以下步驟生石灰儲(chǔ)存在生石灰料倉中，通過反應(yīng)物計(jì)量裝置按需要輸送不同量的生石灰到混合反應(yīng)器中，生石灰加入量為剩余污泥質(zhì)量的20%-50%；將待處理的含水率80%-90%的剩余污泥和生石灰送入混合反應(yīng)器充分混合反應(yīng)，制成半干化的污泥；將半干化污泥送入污泥造粒裝置，破碎成污泥顆粒導(dǎo)入太陽能干燥間進(jìn)行干燥處理，經(jīng)過24-48h的干燥處理，得到含水率為5-10%的干化污泥，產(chǎn)生的臭氣導(dǎo)入廢氣處理裝置處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能以較低的能耗達(dá)到剩余污泥無害化、減量化目標(biāo)，并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染；同時(shí)相較于單純使用生石灰處理剩余污泥的方式，能減少生石灰的使用量。
文檔編號(hào)C02F11/00GK102173557SQ201110057038
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者何永峰, 姜長(zhǎng)祿, 段旭琴, 洪晨, 邢奕 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)