市政污泥的无害化和资源化处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境生态工程技术领域，特别涉及一种市政污泥的无害化和资源化处理方法。
【背景技术】
[0002]污水处理厂在运行过程中会产生大量的污泥。污泥中含有大量有机物、病原菌、重金属等有毒有害物质。目前一般在污水厂中都设有污泥消化及浓缩脱水的处理设备。经过这些处理之后污泥含水率可降80 %左右，仍然含有大量的污染物。如不妥善处置，势必给环境带来严重污染。目前世界上对污水厂的脱水污泥的处置技术有以下几种:堆肥、干化、焚烧、填埋、熔融等。填埋由于会引起严重的二次污染已经逐渐被发达国家禁止使用。熔融是最大限度的实现污泥无害化的工艺，但其处置费用十分昂贵，在土地资源十分紧缺的国家，如日本，发展地较快。堆肥产品由于要施用于农田，在环境健康及风险方面限制较严，且需大量辅料。干化及焚烧是一种比较好的处置方式，产品资源化利用程度很高，目前这种方法在国外发展的较快。
[0003]其中，我国污水处理厂污泥处置仍以原始粗放的填埋为主，污泥土地利用之前必须经过严格的无害化处理，不能在同一地点长期超量施用污泥，即使是有机肥，也不能过量，据统计到2015年，全年城镇污水处理厂湿污泥产生量将达到3359万吨，即日产污泥9.2万吨，同时，污泥的土地利用在我国的应用并不广泛，仅占各类处置方式的11%，截至2010年，欧盟27国污泥的农用比例是39%;预计到2020年，这一比例将超过50%。在北美地区，有将近60%的污泥被用于农田肥料。目前，我国污水处理率达到80%，随之产生的污泥也越来越多。据《中国污泥处理处置市场分析报告(2013)》预测，到2015年，全年城镇污水处理厂湿污泥(含水率80% )产生量将达到3359万吨，即日产污泥9.2万吨。与污水处理率的快速提升相比，我国污泥处置问题却一直未能得到有效解决。不少媒体甚至认为我国千亿元污水处理的投资换来的是“污染转移”，80%的污泥没有得到安全处置而流入环境。
[0004]大量污泥应该如何处置，而我国目前大部分污水处理厂的污泥都采用外运填埋的处置方式，给环境造成了极为严重的污染。污泥处置已经成为当前的焦点问题。目前发达国家市政污泥直接干化的技术及设备比较成熟，其产品资源化利用的途径也较广，但是干化采用的是热量传递蒸发水分，而市政污泥含水率在80%左右，因此将污泥干化到可利用的含水率为10%以下，则其所需运行费用十分昂贵，干化每吨湿污泥的运行费用在200元人民币左右，这是阻碍该技术在我国得到广泛推广的最根本原因。
【发明内容】
[0005]针对上述技术问题，本发明中提出了一种市政污泥的无害化和资源化处理方法，通过对污泥进行破壁预处理、机械脱水、深度干燥、干馏变成生物炭用于改善土质，实现了低成本的污泥处理过程，同时，将处理过程中产生的气体回收利用并进行无害化处理，基本实现零污染排放，解决了污泥不易处理、处理成本高的的技术问题。
[0006]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种市政污泥的无害化和资源化处理方法，包括以下步骤:
[0007]步骤一、将污泥放入破壁装置中进行加热预处理，所述预处理温度在80°C?150°C；
[0008]步骤二、将预处理后的污泥进行机械脱水；
[0009 ] 步骤三、将脱水后的污泥传送到干化机中进行干燥处理，所述干化机的处理温度在 150°C ?300°C;
[0010]步骤四、将干燥处理后的污泥放入炭化炉中进行干馏处理得到生物炭，干馏处理温度在500°C?600°C;
[0011]步骤五、收集所述干化机和所述炭化炉中产生的尾气并进行无害化处理，同时分离所述尾气中的可燃性气体用于燃烧加热所述破壁装置、干化机以及炭化炉。
[0012]优选的，所述步骤一中，先将污泥使用孔径为10?20mm的滤网，之后将过滤后的污泥经过往复式的压榨、挤压剪后送入所述破壁装置中进行加热预处理，将污泥加热预处理到至少80°C。
[0013]优选的，所述步骤二中，将加热预处理后的污泥直接放入压滤机中进行压滤脱水，脱水挤压压力在1.0MPa?4.0MPa，压滤机保压2?6min，直到污泥的含水率在30%?40%。
[0014]优选的，所述步骤三中，将脱水后的污泥破碎后通过传送带送入所述干化机中干燥，所述干化机为双轴空心桨叶蒸汽加热干燥机，将污泥在干化机中加热到至少150 °C并且持续干燥Ih?2h，直到污泥的含水率在8 %?18%0
[0015]优选的，所述步骤三中，将脱水后的污泥经过多级干化机干燥处理。
[0016]优选的，所述步骤四中，将干燥后的污泥直接传送到入所述炭化炉中进行干馏，将污泥绝氧加热到至少500°C并持续处理3h?6h，直到污泥完全炭化变成可用于改善土质的生物炭。
[0017]优选的，所述步骤五中，将干化机和所述炭化炉的排气口依次接入旋风除尘器和水汽分离器进行除尘，将除尘后的气体通入分气包中分离可燃性气体，并将剩余的气体依次通入到动力波洗涤塔和光催化尾气处理塔中进行尾气净化处理。
[0018]优选的，所述破壁装置、干化机以及炭化炉所用的热量来源于蒸汽发生装置、工业余热、导热油中的一种或几种，其中工业余热选自蒸汽余热、废气余热、烟气余热、冷却基质余热、油田伴生气、炼油气中的一种或几种。
[0019]优选的，所述步骤五中，将所述可燃性气体燃烧用于为工业生成提供能量或者直接为所述破壁装置、干化机以及炭化炉提供能量。
[0020]优选的，所述步骤三中，在脱水后的污泥中按一定比例添加入硅藻土、膨润土和石灰后再送入所述干化机中进行干燥，其中，娃藻土添加Iwt %?5wt %、膨润土添加2wt %?8wt%、石灰添加lwt% ?3wt%。
[0021]本发明至少包括以下有益效果:
[0022]1、采用了全新设计的破壁装置进行污泥的破壁预处理，之后立即进行机械脱水，提高了机械脱水深度，破壁预处理和机械脱水后，污泥的降到30 %左右；
[0023]2、采用了全新设计的干化机进行污泥的干燥处理，得以实现了污泥的深度脱水干燥，最终将污泥的含水率降到10 %左右，提升了污泥的脱水程度；
[0024]3、本发明通过添加低成本的膨润土、硅藻土和石灰进行混合加热，使得污泥中的重金属得到固化，避免污泥中的重金属等污染源造成二次污染；
[0025]4、全程收集处理过程中产生的气体，并进行气体分离，收集其中的可燃性气体用于工业加工使用或者直接燃烧为本发明中使用的设备提供热量，避免了大气污染，同时对尾气进行二次利用，介绍了能耗和成本开支，基本实现了零排放；
[0026]5、本发明的处理方法将市政污泥的处理成本从200元/吨以上降低到60元/吨左右，解决了因处理成本高而导致的污泥无法实现大规模无害化处理的技术问题；
[0027]6、经本发明的处理方法处理后的污泥最终全部生成生物炭，变废为宝，用于改善土质，并创造了商业价值，本发明采用五步处理法，实现了污泥减量化、无害化和资源化处理，具有巨大的推广价值。
[0028]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0029]图1为本发明处理方法的流程示意图；
[0030]图2为本发明处理方法中破壁装置的结构示意图；
[0031]图3为本发明处理方法中破壁装置的破壁单元的内部结构示意图；
[0032]图4为本发明处理方法中破壁装置的输送单元内部的结构示意图；
[0033]图5为所述干化机的立体结构示意图；
[0034]图6为所述干化机的侧视结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0036]应当理解，本发明所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0037]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种市政污泥的无害化和资源化处理方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0038]步骤一、将污泥放入破壁装置中进行加热预处理，本实施例中所采用的破壁装置结构如图2-3所示，其沿污泥的流动方向依次贯通设置有:进料单元I，其设有进料口；破壁单元2，其连接于所述进料单元，所述破壁单元包括设有加热介质进口 21及加热介质出口 22的壳体和内置于所述壳体的破壁管道23;出料单元3，其连接于所述破壁单元，所述出料单元设有一出料口 ；其中，所述破壁单元架设于一支座4上，所述支座4固定于地面上;所述进料单元与所述破壁单元、所述破壁单元与所述出料单元之间还分别固接于连