一種汙泥快速資源化方法
2023-06-02 11:40:46 2
專利名稱：一種汙泥快速資源化方法
技術領域：
本發明涉及一種汙泥快速資源化方法，尤其涉及一種適用於市政汙水處理廠產生的汙泥無害化、減量化、資源化處理的一種汙泥快速處理方法，屬於汙水處理領域。
背景技術：
城市汙水處理廠產生的大量汙泥，含水率高，易 腐爛，有強烈臭味，並且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鎘、鉻、鉛、汞等重金屬和難以降解的有毒有害及致癌物質，如果不進行妥善的處理，將會對環境造成直接或潛在的汙染。在我國，城市汙水處理廠正處在建設高峰期，隨著汙水處理率的提高，汙泥的產生量也不可避免的大幅度增加。未經恰當處理處置的汙泥進入環境後，直接給水體、土壤和大氣帶來二次汙染，會對我國的生態環境和人們的活動構成嚴重的威脅。另一方面，汙泥中來自土壤的有機質不能安全回歸土壤，造成土質越來越貧瘠。因此，如何合理的處理處置汙泥已成為城市循環可持續發展的重要問題。縱觀世界汙泥處理處置發展歷史，從填埋、焚燒乾化的發展過程逐漸轉到了土地利用的階段，土地利用的技術越來越受到重視，成為汙泥處置方案的重要選擇。傳統的汙泥堆肥方法存在佔地大、需要時間長(20至60天)、無害化不徹底等缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種汙泥快速資源化方法，本發明得到的汙泥可作為土地改良、園林綠化、植被修復、荒漠化治理、水土保持、及其它生態保護等多種用途。本發明所提供的一種汙泥快速資源化方法，包括如下步驟(I)原料汙泥輸送至物化預處理器中與水進行配製；(2)經配製後的汙泥經換熱器輸送至氧化反應器中，同時向所述氧化反應器中通入氧氣，所述汙泥與所述氧氣在所述氧化反應器中進行部分溼式氧化反應；(3)經所述部分溼式氧化反應得到高溫物料和氣體，所述氣體排放，所述高溫物料輸入至所述換熱器；(4)所述高溫物料經所述換熱器換熱後進入至強制過濾器中；經所述強制過濾器得到的濃縮物料進入至活化反應器中進行活化反應；(5)所述活化反應後的物料進入至膨化器中進行膨化；經所述膨化後的物料進入離心機中進行固液分離，即實現對汙泥的快速資源化。上述的汙泥資源化方法中，經所述強制過濾器過濾得到的分離液和經離心機分離得到的液相均可作為所述配製步驟用水，以回收利用能量。上述的汙泥資源化方法中，經所述配製步驟後，所述經脫水後的汙泥的溫度可升至60°C 80°C，具體可為60°C或80°C。上述的汙泥資源化方法中，所述氧化反應器內的溫度可為160°C 220°C，具體可為 160°C或 220°C，壓力可為 1.5MPa 3. OMPa，具體可為 I. 5MPa 或 3. OMPa0
上述的汙泥資源化方法中，所述汙泥在所述氧化反應器中的停留時間可為10min 30min,具體可為IOmin或30min ;所述氧氣的通入體積量可為進入所述氧化反應器內的汙泥COD值的159^35%，具體可為15%或35% ;經過所述部分溼式氧化反應，可以達到對物料的無害化、減量化、穩定化的處理，使存活於原汙泥中的病毒、病菌、寄生蟲等有害生物被有效滅活。上述的汙泥資源化方法中，所述活化反應器內的溫度可為120°C 140°C，具體可為120°C或140°C ;所述濃縮物料在所述活化反應器中的停留時間可為10mirT20min，具體可為 IOmin 或 20min。上述的汙泥資源化方法中，向所述活化反應器 中加入添加劑；可以根據生成產物的目標，加入氫氧化鉀、褐煤、泥炭土或沸石等添加劑進行反應，以對體系PH值、產物養分(NPK)進行調節控制。上述的汙泥資源化方法中，所述膨化器內的溫度可為110°C 140°C，具體可為110°C或140°C，壓力可為0. 8MPa I. 5MPa，具體可為0. 8MPa或I. 5MPa ;所述物料中的木質纖維素，經膨化後，能夠最大程度的裸露出來，能夠使產物的吸水性、持水性得到明顯的提高，改善資源化產物的品質。本發明使汙泥處理後的產物回歸土地使用，並解決傳統處理方法的耗時長，能耗高等問題，整個處理過程約需要一小時。處理方法中部分溼式氧化法與通常的溼式氧化法不同之處在於，它在處理有機廢棄物時，主要是穩定易腐化有機物，如其中的蛋白質、脂肪和糖類，而不是全部氧化。與通常的溼式氧化法相比，部分溼式氧化法主要的優點還包括
(I)反應的溫度、壓力較低，相應的反應釜造價低；(2)氧化程度較低，無需在反應中加入催化劑，同時可以減少氧氣(或壓縮空氣)用量，節省費用；(3)處理後的產物更易於固液分離，過濾比阻更小；(4)產物無毒害、無惡臭，能作為土壤改良劑、園林綠化用肥或堆肥原料等。
圖I為本發明提供的汙泥資源化方法的工藝流程示意圖。
具體實施例方式
下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。本發明提供的汙泥快速資源化方法的流程示意圖如圖I所示。本發明提供的方法可以分為三個單元預處理單元、氧化反應單元和活化膨化單元，如圖I中的虛線框所示。實施例I、(I)預處理單元原料汙泥經輸送機送入至汙泥儲罐中。汙泥儲罐中的汙泥由罐底部出口，用固體泵輸送至物化預處理器中。在物化預處理器中，完成對物料的配製。配製好的物料通過物料泵輸送至氧化反應器中。在物化預處理器中，對物料的預熱使用經強制過濾器得到的分離液和離心機得到的液體換熱，物料溫度升至60°C。(2)氧化反應單元
來自物化預處理器的低溫物料與氧化反應器出來的反應後高溫物料通過換熱器進行換熱，換熱後進入氧化反應器的物料溫度可達120°C。在氧化反應器中，物料與通入反應器內的氧氣發生部分溼式氧化反應。氧化反應後的高溫物料進入換熱器，氣體達標排放。控制氧化反應器的操作溫度為160°C，壓力為I. 5MPa，停留時間30min ;通入氧化反應器的氧氣量為進入反應器汙泥COD值的15%。(3)活化膨化單元經換熱器出來的物料，進入強制過濾機中。強制過濾機中，物料中部分的水被分離出去，分離液可供物化預處理器配製物料使用。濃縮後物料利用壓差進入活化反應器中，在活化反應器中可以根據生成產物的目標，加入氫氧化鉀和 褐煤(分別佔幹基汙泥質量的0. 3%和0. 5%)進行反應及混合，對pH值、產物養分(NPK)進行調節控制。控制活化反應器內溫度為120°C，停留時間為20min。活化反應後的物料，經排料口，利用壓差，被壓入膨化器中膨化，控制膨化器內的溫度為110°C，壓力為I. 5MPa;膨化後進入離心機進行固液分離。離心機分離出液體，一部分與強制過濾機出來的分離液混合，混合後作為物化預處理器配料用液體；另一部分液體返回汙水處理廠進行處理。離心機出來的固體,含水率低於50%，可作為最終產品一有機營養土，回歸土地使用，也可作為農用肥料的基質進行深加工。本實施例得到的有機營養土的pH為6. 9，有機質(以幹基計)含量為380g/kg，總養分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)的質量分數(以幹基計)為9. 1%，因此能作為土壤改良劑、園林綠化用肥或堆肥原料等。實施例2、(I)預處理單元原料汙泥經輸送機送入至汙泥儲罐中。汙泥儲罐中的汙泥由罐底部出口，用固體泵輸送至物化預處理器中。在物化預處理器中，完成對物料的配製。配製好的物料通過物料泵輸送至氧化反應器中。在物化預處理器中，對物料的預熱使用經強制過濾器得到的分離液和離心機得到的液體換熱，物料溫度升至80°C。(2)氧化反應單元來自物化預處理器的低溫物料與氧化反應器出來的反應後高溫物料通過換熱器進行換熱，換熱後進入氧化反應器的物料溫度可達140°C。在氧化反應器中，物料與通入反應器內的氧氣發生部分溼式氧化反應。氧化反應後的高溫物料進入換熱器，氣體達標排放。控制氧化反應器的操作溫度為220°C，壓力為3. OMPa，停留時間IOmin ;通入氧化反應器的氧氣量為進入反應器汙泥COD值的35%。(3)活化膨化單元經換熱器出來的物料，進入強制過濾機中。強制過濾機中，物料中部分的水被分離出去，分離液可供物化預處理器配製物料使用。濃縮後物料利用壓差進入活化反應器中，在活化反應器中可以根據生成產物的目標，加入氫氧化鉀和泥炭土 (分別佔幹基汙泥質量的0. 4%和0. 6%)進行反應及混合，對pH值、產物養分(NPK)進行調節控制。控制活化反應器內溫度為140°C，停留時間為lOmin。活化反應後的物料，經排料口，利用壓差，被壓入膨化器中膨化，控制膨化器內的溫度為140°C，壓力為0. SMPa ;膨化後進入離心機進行固液分離。離心機分離出液體，一部分與強制過濾機出來的分離液混合，混合後作為物化預處理器配料用液體；另一部分液體返回汙水處理廠進行處理。離心機出來的固體，含水率低於50%，可作為最終產品一有機營養土，回歸土地使用，也可作為農用肥料的基質進行深加工。本實施例得到的有機營養土的pH為6. 7，有機質(以幹基計)含量為310g/kg，總養 分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)的質量分數(以幹基計)為8. 3%，因此能作為土壤改良劑、園林綠化用肥或堆肥原料等。
權利要求
1.一種汙泥快速資源化方法，包括如下步驟 (1)原料汙泥輸送至物化預處理器中與水進行配製； (2)經配製後的汙泥經換熱器輸送至氧化反應器中，同時向所述氧化反應器中通入氧氣，所述汙泥與所述氧氣在所述氧化反應器中進行部分溼式氧化反應； (3)經所述部分溼式氧化反應得到高溫物料和氣體，所述氣體排放，所述高溫物料輸入至所述換熱器； (4)所述高溫物料經所述換熱器換熱後進入至強制過濾器中；經所述強制過濾器得到的濃縮物料進入至活化反應器中進行活化反應； (5)所述活化反應後的物料進入至膨化器中進行膨化；經所述膨化後的物料進入離心機中進行固液分離，即實現對汙泥的快速資源化。
2.根據權利要求I所述的資源化方法，其特徵在於經所述強制過濾器過濾得到的分離液和經離心機分離得到的液相均作為所述配製步驟用水。
3.根據權利要求I或2所述的資源化方法，其特徵在於經所述配製步驟後，所述經脫水後的汙泥的溫度為60°C 80°C。
4.根據權利要求1-3中任一所述的資源化方法，其特徵在於所述氧化反應器內的溫度為 1600C 220°C，壓力為 I. 5MPa 3. OMPa0
5.根據權利要求1-4中任一所述的資源化方法，其特徵在於所述汙泥在所述氧化反應器中的停留時間為10mirT30min ;所述氧氣的通入體積量為進入所述氧化反應器內的汙泥COD值的15% 35%。
6.根據權利要求1-5中任一所述的資源化方法，其特徵在於所述活化反應器內的溫度為120°C ^140°C ;所述濃縮物料在所述活化反應器中的停留時間為10mirT20min。
7.根據權利要求1-6中任一所述的資源化方法，其特徵在於向所述活化反應器中加入添加劑；所述添加劑為氫氧化鉀、褐煤、泥炭土或沸石。
8.根據權利要求1-7中任一所述的資源化方法，其特徵在於所述膨化器內的溫度為IlO0C 140°C，壓力為 O. 8MPa I. 5MPa。
全文摘要
本發明公開了一種汙泥快速資源化方法。包括如下步驟(1)原料汙泥輸送至物化預處理器中與水進行配製；(2)經配製後的汙泥經換熱器輸送至氧化反應器中，同時向所述氧化反應器中通入氧氣，所述汙泥與所述氧氣在所述氧化反應器中進行部分溼式氧化反應；(3)經所述部分溼式氧化反應得到高溫物料和氣體，所述氣體排放，所述高溫物料輸入至所述換熱器；(4)所述高溫物料經所述換熱器換熱後進入至強制過濾器中；經所述強制過濾器得到的濃縮物料進入至活化反應器中進行活化反應；(5)所述活化反應後的物料進入至膨化器中進行膨化；經所述膨化後的物料進入離心機中進行固液分離，即實現對汙泥的快速資源化。本發明提供的方法中，處理後的產物更易於固液分離，過濾比阻更小；產物無毒害、無惡臭，能作為土壤改良劑、園林綠化用肥或堆肥原料等。
文檔編號C02F11/00GK102786190SQ20121023446
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者關衝, 姜鵬明, 木塔裡甫, 李玉鴻, 武顯亮, 沙孝軍, 王桂德, 陶明濤, 黃波 申請人:北京綠創生態科技有限公司