专利名称：：一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法
技术领域：
：本发明涉及一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法。
背景技术：
：根据国家环保"十一五"规划与全国城镇污水处理和再生利用设施建设的^一五"规划，至2010年我国所有城市都要建设污水处理设施，城市污水处理率不低于70%，预计全国城市污水处理能力将超过1亿吨/日，同时可以预计伴随产生的污泥(含水率80%左右)将高达3000万吨/年，加上污染河湖疏浚污泥和城市下水道污泥等，每年产生的城市污泥不仅数量非常巨大，并且每年还以1015%的增长率而增加。如何安全经济地处理处置城市污泥是世界共同面临的环境问题，解决这个世界性难题对我国来说更是刻不容缓。污水处理厂污泥是在城市生活污水和工业废水进行净化处理过程中产生的沉淀物质，它是一种固液混合体，由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等复杂的非均质体所组成，被称为生物固体(Biosolid)，公认为是一种可以回收再利用的初级有机固体产品。由于污泥的含水率高而体积庞大，并含有各种病源微生物和多种有机、无机污染物以及重金属等有毒有害物质，从污泥中被检测到的192种化合物中，有99种被确定为有害化合物，因此，污水污泥也是一类危害性极大的固体废弃物，如果不加以彻底的处理与控制，将会对生态环境造成严重的二次污染，如何既安全又经济地处理污水污泥成为世界共同面临的环境难题。国外面临污泥处理难的问题早于我国数十年，国外在长期实践中建立的污泥处理处置方法主要有卫生填埋、焚烧和土地利用等，这些方法得以实施有三个先决条件一是需要有足够的污泥填埋空间；二是需要承受昂贵的设备投资和很高的运行费用；三是对污泥中有害物质如重金属的含量等有严格的限制条件。而我国除了在经济上还无法承受太高的污泥处理费用外，更重要的是我国城市污泥具有两个明显的特点，一是污泥的数量和体积特别大，并且主要集中在城市周边，根本没有适合污泥填埋的空间；二是由于生活污水和工业废水合并处理，从而使污泥的成分非常复杂，特别是重金属含量很高，污泥的土地利用受到限制。显然，国外的污泥处理方法无法被我国借鉴。目前，我国对城市污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥只经过初步处理后，便进行无序地临时堆存或简单填埋，不仅花费大量的资金和占用大量的土地资源，而且给生态环境造成严重的二次污染，特别是污泥中的污水下渗，给地下水资源带来的危害更是无法估计，而事实上城市周围不可能有适合堆放这类污泥的空间和地点，污泥临时堆埋所产生的环境二次污染的危害，实际上抵消了污水处理和河道疏浚的环境效益。面对污泥引起的环境问题日趋尖锐和污泥危害日益加剧的现实，人们尝试利用污泥作为肥料，用于农业或绿化，但是，污泥中所含的各种重金属限制了土壤对污泥利用的适应性，研究表明，从废水中去除lmg/L的重金属，就会在污泥中积累10000mg/L的重金属，它们会在土壤中富集，并通过作物的吸收进入食物链，最终危害到人体的健康，即使有些污泥来自城市生活污水，重金属含量虽然较低，但污泥中所含的病原体和持久性有机污染物，以及污水处理过程中添加的各种药剂，都会给环境带来潜在的危害。参考国外污泥焚烧的实践，有的地方试图通过焚烧来达到污泥减量的目的，但是，污泥焚烧设备投资额高，能源消耗量大，运行费用昂贵，污泥焚烧的费用在400元/吨以上，加上污泥在焚烧时，会给大气环境带来污染和焚烧后的残渣仍需处置等原因，根据我国的国情，污泥焚烧处理在经济上难以承受，在技术上还不完善。随着我国经济的快速发展和城市人口的迅速增长，城市污水的数量在不断地增加，与此同时人们对环境质量的要求越来越高，工业废水和城市生活污水处理率的不断提高，意味着污水处理厂污泥的数量将与日倶增，因此，面对以上现实，开辟一条符合我国国情，既安全又经济的污泥无害化、减量化、资源化处理的新途径势在必行。通过对城市污水处理厂污泥理化性质进行连续3年的监测表明，污泥中的主要化学成分含量变化不大(表l)，这说明了城市污水处理厂产生的污泥，其主要化学组成是基本保持稳定的。污泥的烧失量较高，平均达到36%左右，全氮和全磷的含量也较高，这表明污泥中含有较高的有机物质。污泥中有机质含量高，它的热值也高，通过测定表明，城市污水处理厂污泥的热值接近于褐煤的热值，达到标准煤热值的1/3-1/2(表2);河湖疏浚污泥中有机质的含量也较高，根据有机物和热值之间的相互关系，它的热值也比较高。如果能将污泥中的热能开发利用起来，不仅能够使城市污泥处理厂污泥和河湖疏浚污泥得到彻底安全地处理，而且能够使污泥所具有的热能成为有价值的资源。然而，污泥热值的利用价值决定于污泥的含水率(含水量占总质量的质量百分比)，实验研究表明，要将含水率75%_80%的污泥完全燃尽，使污泥到达燃点所需要的能源，远大于绝干污泥燃烧所产生的能量，只有当含水率降至30%以下，污泥热值才能真正体现它的资源化利用价值。因此，要使污泥得到无害化、减量化和资源化处理，污泥的脱水和减量是基础，这也是污泥处理技术的核心所在。表1城市污水处理厂污泥的化学组成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2城市污水处理厂污泥、疏浚污泥和煤的燃烧热值<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>
发明内容本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法。—种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法包括如下步骤1)将含水量占总质量的质量百分比为8090%的污水处理厂污泥，或河湖疏浚污泥，在强力脱水机中进行深度机械脱水，使污泥含水量占总质量的质量百分比降至5060%，从污泥中压滤出来的污水进入污水处理系统；2)将经过深度机械脱水含水量占总质量的质量百分比为5060%的污泥，通过分量式进料机，送入回转式污泥干化成粒装置；3)将热电厂或水泥厂排出的余热温度为13(TC22(TC的烟气，用风门控制烟气量，通过引风机送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化与成粒过程；4)污泥在回转式干化成粒装置中与热烟气直接接触，热烟气加热污泥，并使污泥中的部分水分蒸发，排出的尾气经过多管旋风除尘器后，进入热电厂或水泥厂除尘除气系统，达标排放，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的颗粒，污泥颗粒进入成品库，冷却；5)冷却后的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至15%25%，体积减少至三分之一以下，该污泥颗粒保存了95%以上的原始热值，作为燃煤的辅助燃料和水泥生产的原料，或者烧制轻质节能砖和陶粒。所述的强力脱水机为强力带式压滤机或强力板框压滤机。所述的回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.02.4m，长度为2228m，回转式污泥干化成粒装置的筒体内装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。另一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法包括如下步骤1)将含水量占总质量的质量百分比为8090%的污水处理厂污泥，或河湖疏浚污泥，在强力脱水机中进行深度机械脱水，使污泥含水量占总质量的质量百分比降至5060%，从污泥中压滤出来的污水进入污水处理系统；2)将经过深度机械脱水含水量占总质量的质量百分比为5060%的污泥，通过分量式进料机，送入回转式污泥干化成粒装置；3)将来自独立热源，经过调温器，温度为350°C40(TC的热烟气，通过引风机送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化与成粒过程；4)污泥在回转式干化成粒装置中与热烟气直接接触，热烟气加热污泥，并使污泥中的部分水分蒸发，排出的尾气经过除尘除气装置，达标排放，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的颗粒，污泥颗粒进入成品库，冷却；5)冷却后的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至15%25%，体积减少至三分之一以下，该污泥颗粒保存了90%以上的原始热值，作为燃煤的辅助燃料和水泥生产的原料，或者烧制轻质节能砖和陶粒。所述的强力脱水机为强力带式压滤机或强力板框压滤机。所述的回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.02.4m，长度为2228m，污泥干化成粒装置的筒体内装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。所述的独立热源为流态床高温烟气沸腾炉，或者为燃煤、燃天然气、燃油的热风炉。本发明与现有技术相比具有有益效果1)通过强力脱水过程，可以使污泥在机械脱水阶段的含水量占总质量的质量百分比降至最低程度，这大大减少了污泥的体积，从而降低了污泥运输的费用，同时也减少了污泥干化所需要的能耗，最终使污泥的处理成本降低；2)利用热电厂或水泥厂烟气余热干化污泥，不仅可以在不消耗新能源的情况下，将污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥的含水量占总质量的质量百分比降低，而且使热电厂或水泥厂排放的烟气余热得到充分利用，从而为城市污泥的无害化、减量化、资源化处理开辟了一条以废治废、废物循环利用的新途径，既能够产生显著的社会和环境效益，又能获得明显的经济效益；3)利用热电厂或水泥厂烟气余热干化污泥，热源取自热电厂或水泥厂排放的烟气，因此，不会影响热电厂或水泥厂的正常运行，由于污泥在低温条件下得到干化，因而保持了污泥原始的热值，干化后污泥作为水泥生产的原料和辅助燃料可以贡献热值，既能使城市污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥得到彻底的处理，又能使污泥的热能资源得到最大程度的利用。图1是利用热电厂或水泥厂排放烟气余热作为干化污泥热源的工艺流程图；图2是来自独立热源的工艺流程图。具体实施例方式本发明根据污泥干化热源的不同，污泥处理有两种具体的方法。—种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法包括如下步骤1)将含水量占总质量的质量百分比为8090%的污水处理厂污泥，或河湖疏浚污泥，在强力脱水机中进行深度机械脱水，使污泥含水量占总质量的质量百分比降至5060%，从污泥中压滤出来的污水进入污水处理系统；2)将经过深度机械脱水含水量占总质量的质量百分比为5060%的污泥，通过分量式进料机，送入回转式污泥干化成粒装置；3)将热电厂或水泥厂排出的余热温度为13(TC22(TC的烟气，用风门控制烟气量，通过引风机送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化与成粒过程；4)污泥在回转式干化成粒装置中与热烟气直接接触，热烟气加热污泥，并使污泥中的部分水分蒸发，排出的尾气经过多管旋风除尘器后，进入热电厂或水泥厂除尘除气系统，达标排放，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的颗粒，污泥颗粒进入成品库，冷却；5)冷却后的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至15%25%，体积减少至三分之一以下，该污泥颗粒保存了95%以上的原始热值，作为燃煤的辅助燃料和水泥生产的原料，或者烧制轻质节能砖和陶粒。所述的强力脱水机为强力带式压滤机或强力板框压滤机。所述的回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.02.4m，长度为2228m，回转式污泥干化成粒装置的筒体内装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。另一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法包括如下步骤1)将含水量占总质量的质量百分比为8090%的污水处理厂污泥，或河湖疏浚污泥，在强力脱水机中进行深度机械脱水，使污泥含水量占总质量的质量百分比降至5060%，从污泥中压滤出来的污水进入污水处理系统；2)将经过深度机械脱水含水量占总质量的质量百分比为5060%的污泥，通过分量式进料机，送入回转式污泥干化成粒装置；3)将来自独立热源，经过调温器，温度为350°C400。C的热烟气，通过引风机送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化与成粒过程；4)污泥在回转式干化成粒装置中与热烟气直接接触，热烟气加热污泥，并使污泥中的部分水分蒸发，排出的尾气经过除尘除气装置，达标排放，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的颗粒，污泥颗粒进入成品库，冷却；5)冷却后的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至15%25%，体积减少至三分之一以下，该污泥颗粒保存了90%以上的原始热值，作为燃煤的辅助燃料和水泥生产的原料，或者烧制轻质节能砖和陶粒。所述的强力脱水机为强力带式压滤机或强力板框压滤机。所述的回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.02.4m，长度为2228m，污泥干化成粒装置的筒体内装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。所述的独立热源为流态床高温烟气沸腾炉，或者为燃煤、燃天然气、燃油的热风炉。实施例1城市污水处理厂经过机械脱水含水量占总质量的质量百分比为80%的污泥，通过布料机，送入强力带式压滤机，污泥经强力压滤后，含水量占总质量的质量百分比降至55%，通过分量式进料机，一方面使污泥粉碎成小块状，另一方面将污泥按一定的时间间隔送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化和成粒过程，回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.2m，长为24m，引风机将热电厂排出的烟气余热温度为16(TC的热烟气，由风门控制风量，送入回转式污泥干化成粒装置与含水量占总质量的质量百分比为55%的污泥直接接触，热烟气加热污泥，使污泥中的部分水份蒸发，蒸发的水份随烟气以尾气的形式排出，尾气经过多管旋风除尘后，通过引风机，引入热电厂原有的除尘除气设备，达标排放。经过干化和成粒过程后，污泥含水量占总质量的质量百分比降至25%，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的污泥颗粒，污泥颗粒进入成品库，在污泥颗粒冷却的过程中，进一步脱水，完全冷却的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至18%，该污泥颗粒保存了95%原始污泥的热值，与燃煤混合后，作为热电厂的辅助燃料。实施例2城市污水处理厂经过机械脱水含水量占总质量的质量百分比为85%的污泥，通过布料机，送入强力板框压滤机，污泥经强力压滤后，含水量占总质量的质量百分比降至60%，通过分量式进料机，一方面使污泥粉碎成小块状，另一方面将污泥按一定的时间间隔送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化和成粒过程，回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.4m，长为26m，引风机将水泥回转窑窑尾余热发电锅炉排出的烟气余热温度为20(TC的热烟气，由风门控制风量，送入回转式污泥干化成粒装置与含水量占总质量的质量百分比为60%的污泥直接接触，热烟气加热污泥，使污泥中的部分水份蒸发，蒸发的水份随烟气以尾气的形式排出，尾气经过多管旋风除尘后，通过引风机，进入水泥厂原有的除尘除气设备，达标排放。经过干化和成粒过程后，污泥含水量占总质量的质量百分比降至30%，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的污泥颗粒，污泥颗粒进入成品库，在污泥颗粒冷却的过程中，进一步脱水，完全冷却的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至20%，与粘土质原料以3050%的比例混合，形成污泥-粘土质混合原料。该混合原料与石灰质原料以11%17%的比例混合，形成生料。生料通过碾磨、煅烧、冷却、水泥磨后，即成水泥。实施例3城市污水处理厂经过机械脱水含水量占总质量的质量百分比为83%的污泥，通过布料机，送入强力板框压滤机，污泥经强力压滤后，含水量占总质量的质量百分比降至56%，通过分量式进料机，一方面使污泥粉碎成小块状，另一方面将污泥按一定的时间间隔送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化和成粒过程，回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.Om，长为22m，引风机将来自流态床高温烟气沸腾炉，经过调温器的调温后，烟气温度为35(TC的热烟气，由风门控制风量，送入回转式污泥干化成粒装置与含水量占总质量的质量百分比为56%的污泥直接接触，热烟气加热污泥，使污泥中的部分水分蒸发，蒸发的水分随烟气以尾气的形式排出，通过引风机，经过湿式多级除尘除气设备，达标排放。经过干化和成粒过程后，污泥含水量占总质量的质量百分比降至22%，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的污泥颗粒，污泥颗粒进入成品库，在污泥颗粒冷却的过程中，进一步脱水，完全冷却的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至19%，该污泥颗粒保存了90%原始污泥的热值，经过筛分后，26mm的污泥颗粒，以15%的比例与粘土混合，烧制轻质节能砖；<2mm和>6mm的污泥颗粒，与燃煤掺合，作为流态床高温烟气沸腾炉的辅助燃料。实施例4造纸污水处理厂经过机械脱水含水量占总质量的质量百分比为80%的污泥，通过布料机，送入强力带式压滤机，污泥经强力压滤后，含水率降至50%，通过分量式进料机，一方面使污泥粉碎成小块状，另一方面将污泥按一定的时间间隔送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化和成粒过程，回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.4m，长为24m，引风机将热电厂排出的烟气余热温度为20(TC的热烟气，由风门控制风量，送入回转式污泥干化成粒装置与含水量占总质量的质量百分比为50%的污泥直接接触，热烟气加热污泥，使污泥中的部分水份蒸发，蒸发的水份随烟气以尾气的形式排出，尾气经过多管旋风除尘后，通过引风机进入电除尘再次除尘，达标排放。经过干化过程后，污泥含水量占总质量的质量百分比降至25%，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的污泥颗粒，该污泥颗粒保存了95%原始污泥的热值，直接进入输煤通道，与燃煤混合后，作为热电厂的辅助燃料。权利要求一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，其特征在于包括如下步骤1)将含水量占总质量的质量百分比为80～90％的污水处理厂污泥，或河湖疏浚污泥，在强力脱水机中进行深度机械脱水，使污泥含水量占总质量的质量百分比降至50～60％，从污泥中压滤出来的污水进入污水处理系统；2)将经过深度机械脱水含水量占总质量的质量百分比为50～60％的污泥，通过分量式进料机，送入回转式污泥干化成粒装置；3)将热电厂或水泥厂排出的余热温度为130℃～220℃的烟气，用风门控制烟气量，通过引风机送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化与成粒过程；4)污泥在回转式干化成粒装置中与热烟气直接接触，热烟气加热污泥，并使污泥中的部分水分蒸发，排出的尾气经过多管旋风除尘器后，进入热电厂或水泥厂除尘除气系统，达标排放，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为1～8mm的颗粒，污泥颗粒进入成品库，冷却；5)冷却后的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至15％～25％，体积减少至三分之一以下，该污泥颗粒保存了95％以上的原始热值，作为燃煤的辅助燃料和水泥生产的原料，或者烧制轻质节能砖和陶粒。2.根据权利要求1所述的一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，其特征在于所述的强力脱水机为强力带式压滤机或强力板框压滤机。3.根据权利要求1所述的一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，其特征在于所述的回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.02.4m，长度为2228m，回转式污泥干化成粒装置的筒体内装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。4.一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，其特征在于包括如下步骤1)将含水量占总质量的质量百分比为8090%的污水处理厂污泥，或河湖疏浚污泥，在强力脱水机中进行深度机械脱水，使污泥含水量占总质量的质量百分比降至5060%，从污泥中压滤出来的污水进入污水处理系统；2)将经过深度机械脱水含水量占总质量的质量百分比为5060%的污泥，通过分量式进料机，送入回转式污泥干化成粒装置；3)将来自独立热源，经过调温器，温度为35(TC40(TC的热烟气，通过引风机送入回转式污泥干化成粒装置中，进行污泥干化与成粒过程；4)污泥在回转式干化成粒装置中与热烟气直接接触，热烟气加热污泥，并使污泥中的部分水分蒸发，排出的尾气经过除尘除气装置，达标排放，污泥在得到干化的同时，自然形成粒径为18mm的颗粒，污泥颗粒进入成品库，冷却；5)冷却后的污泥颗粒含水量占总质量的质量百分比降至15%25%，体积减少至三分之一以下，该污泥颗粒保存了90%以上的原始热值，作为燃煤的辅助燃料和水泥生产的原料，或者烧制轻质节能砖和陶粒。5.根据权利要求4所述的一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，其特征在于所述的强力脱水机为强力带式压滤机或强力板框压滤机。6.根据权利要求4所述的一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，其特征在于所述的回转式污泥干化成粒装置的筒体直径为2.02.4m，长度为2228m，污泥干化成粒装置的筒体内装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。7.根据权利要求4所述的一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，其特征在于所述的独立热源为流态床高温烟气沸腾炉，或者为燃煤、燃天然气、燃油的热风炉。全文摘要本发明公开了一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法。该方法将污水处理厂污泥或河湖疏浚污泥，先经过强力脱水过程，使污泥在机械脱水阶段的含水率降至最低程度，然后利用热电厂、水泥厂排出的烟气余热或利用独立热源，在回转式污泥干化成粒装置中进行干化与成粒过程，使污泥的体积减少至原体积的三分之一以下，并保存90％以上原始热值，干化后污泥颗粒可以作为燃煤辅助燃料和水泥生产的原料，也可以烧制轻质节能砖和陶粒等综合利用。本发明以废治废，使城市污泥得到无害化和资源化处理，能够产生显著的社会和环境效益。文档编号C02F11/12GK101792247SQ20101012891公开日2010年8月4日申请日期2010年3月19日优先权日2010年3月19日发明者潘学兴,翁焕新,苏闽华,陈海燕申请人:杭州新源环境工程有限公司