申請日2017.09.26

　　公開(公告)日2017.12.15

　　IPC分類號C02F11/14; C02F11/12; F23G7/00; F23G5/44

　　摘要

　　本發明屬于固體廢物處理技術領域，具體涉及一種生活污泥的無害化處理方法及系統。本發明的目的是提供一種生活污泥的無害化處理方法，通過對生活污泥進行二次混合的脫水預處理方法，實現對生物污泥的無害化處理;此外，根據本方法自主研發的處理系統，系統建設費用少，運行費用低，為生活污泥的無害化處理和資源綜合利用開辟了一條新的途徑。

　　權利要求書

　　1.一種生活污泥的無害化處理方法是指在焚燒處理前對生活污泥進行脫水預處理的處理方法，其特征在于，所述脫水預處理包括以下兩個步驟：

　　步驟1：將生活污泥、石灰和聚合氯化鋁按比例混合，經過脫水制得含水率為60～65%的泥餅;

　　步驟2：按生活污泥原始質量計，將占生活污泥原始質量1-10%的生物質碳粉和占生活污泥原始質量2-5%的糠殼，與步驟1所得泥餅混合制得混合污泥。

　　2.如權利要求1所述處理方法，其特征在于，所述步驟1中生活污泥、石灰和聚合氯化鋁的比例按質量比為100:1～10:1～6，優選的，所述步驟1中生活污泥、石灰和聚合氯化鋁的比例按質量比為100：5：3。

　　3.如權利要求2所述處理方法，其特征在于，所述聚合氯化鋁是指質量百分濃度30%的聚合氯化鋁水溶液。

　　4.如權利要求3所述處理方法，其特征在于，所述焚燒處理是指將混合污泥經負壓循環蓄熱焚燒系統焚燒處理，所述負壓循環蓄熱焚燒系統是指采用焚燒產生的煙氣對混合污泥進行預干燥的焚燒系統。

　　5.如權利要求3所述處理方法，其特征在于，所述焚燒處理后，還包括煙氣凈化處理和殘渣處理，所述煙氣凈化處理包括以下步驟：

　　步驟a：將焚燒產生的煙氣換熱，通過引風機送至袋式除塵器中除去煙塵;

　　步驟b：將步驟a除塵后的廢氣進行噴淋除硫，噴淋液為氫氧化鈉溶液;

　　步驟c：將步驟b脫硫后廢氣進行濕法脫硝，通過噴淋尿素溶液并控制溶液PH將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣;

　　步驟d：將步驟c脫硝后的煙氣送入汽水分離器中，在汽水分離器中煙氣中的水被分離出來，并用于聚合氯化鋁的配制;

　　步驟e：將步驟d處理后的煙氣通過活性炭吸附器，通過活性炭吸附除去煙氣可能殘留的重金屬以及二噁英，使煙氣達標。

　　6.一種生活污泥的無害化處理系統，包括對生活污泥進行脫水預處理的預處理系統(1)、對混合污泥進行焚燒處理的負壓循環蓄熱焚燒系統(2)、殘渣處理系統(3)和對煙氣進行煙氣凈化處理的煙氣凈化系統(4)，其特征在于，所述預處理系統(1)包括：用于混勻生活污泥、石灰和聚合氯化鋁的第一混料機(13)，用于壓濾污泥的壓濾機(14)、用于混勻泥餅、生物質炭和糠殼的第二混料機，多個計量稱(12)和儲料倉(11)，其中，第一混料機(13)、壓濾機(14)和第二混料機(15)依次通過運輸裝置(16)相連接，所述第一混料機(13)為雙軸螺旋混料機或犁刀混料機，所述第二混料機(15)為雙軸螺旋混料機或犁刀混料機，所述壓濾機(14)為鋼帶式壓濾機或板框壓濾機。

　　7.如權利要求6所述生活污泥的無害化處理系統，其特征在于，所述生活污泥的無害化處理系統還包括對生活污泥的無害化處理系統進行監測以及控制的中心控制系統。

　　8.如權利要求7所述生活污泥的無害化處理系統，其特征在于，所述負壓循環蓄熱焚燒系統(2)，包括：依次具有布料段(200)、預熱段(201)、點火段(202)、焚燒段(203)和冷卻段(204)的焚燒裝置(20);焚燒段(203)上方的煙氣循環裝置(22);布料段(200)上方的布料裝置(21)和位于預熱段(201)、點火段(202)、焚燒段(203)和冷卻的抽風裝置(23)，所述焚燒裝置(20)還包括：預熱段(201)上方的預熱罩(206)、點火段(202)上方的點火器(205)、能在布料段(200)、預熱段(201)、點火段(202)、焚燒段(203)和冷卻段(204)自由滑動的焚燒臺車(208)和預熱罩(206)上的預熱循環煙氣進口(207)，所述預熱循環煙氣的進口用于來自焚燒段(203)的循環煙氣的進入。

　　9.如權利要求8所述生活污泥的無害化處理系統，其特征在于，所述煙氣循環裝置(22)包括單個或多個獨立煙氣罩(22)，煙氣罩(22)上具有循環煙氣進口(220)和循環煙氣進口(221)，所述抽風裝置(23)包括三個或三個以上獨立的抽風罩(230)，抽風罩(230)上連接有抽風管(231)，抽風管(231)上設有抽風泵(232);位于點火段(202)下方抽風罩(230)與焚燒段(203)上方的第一個煙氣罩(22)相連通，位于焚燒段(203)下方的最后一個抽風罩(230)與預熱罩(206)相連通，位于冷卻段(204)下方的抽風罩(230)與煙氣凈化系統(4)相連通。

　　10.如權利要求9所述生活污泥的無害化處理系統，其特征在于，所述煙氣凈化系統(4)依次包括換熱器、旋風分離器、脫硫塔、脫硝塔、汽水分離器、活性炭吸附器。

　　說明書

　　一種生活污泥的無害化處理方法及系統

　　技術領域

　　本發明屬于固體廢物處理技術領域，具體涉及一種生活污泥的無害化處理方法及系統。

　　背景技術

　　生活污泥，也稱污水廠污泥、市政污泥，是隨著城市污水處理量的增加而長期、穩定、大量的產生的污泥，存在以下三個特點：第一，有機質含量高，一般占其干基含量的50%以上，同時還含有大量的氮磷等營養物質;第二，由于污水廠還接納一些工業廢水，其污泥中還含有一定比例的重金屬離子和化學物質，特別是含有一定量的有害化學物質，如可吸附性有機鹵素、陰離子合成洗滌劑等，以及大量的病原微生物;第三，含水率高，且脫水困難，一般污水處理廠產生的生活污泥含水率在80%左右，濕燃燒熱值明顯降低，無法有效利用其有機質。

　　目前，生活污泥的處理方法包括以下四種技術：1)填埋技術，不僅造成大量的土地浪費，且存在二次污染;2)好氧堆肥，需要養護晾曬蒸發水分，占用場地較多，且轉化時間較長，同樣還會污染環境;3)焚燒，但直接焚燒不僅設備投資大、運營成本較高，存在二噁英等有毒氣體排放的問題，且浪費能源;目前，尚沒有高效的技術能夠解決生活污泥的無害化處理及資源再生利用。

　　發明內容

　　本發明的目的是提供一種生活污泥的無害化處理方法及系統，所述方法能夠對生活污泥中的有機質、重金屬離子和有毒化學物質等徹底解毒處理，不產生新的有害物質，實現生活污泥的無害化處理;此外，根據本方法自主研發的系統建設費用少，運行費用低，為生活污泥的無害化處理和資源綜合利用開辟了一條新的途徑。

　　為實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

　　一種生活污泥的無害化處理方法是指在污泥焚燒處理和煙氣凈化處理前對生活污泥進行脫水預處理，其特征在于，所述脫水預處理包括以下兩個步驟：

　　步驟1：將生活污泥、石灰和聚合氯化鋁按比例混合，經過脫水制得含水率為60～65%的泥餅;

　　步驟2：按生活污泥原始質量計，將占生活污泥原始質量1-10%的生物質碳粉和占生活污泥原始質量2-5%的糠殼，與步驟1所得泥餅混合制得混合污泥。

　　第一次污泥與石灰、聚合氯化鋁混合，聚合氯化鋁的作用是對污泥起到調質，使壓濾機中達到更好的脫水效果，石灰的作用是對污泥進行脫硫處理;壓濾前，僅加入聚合氯化鋁和石灰，避免一次性將糠殼和生物質碳加入使壓濾體積增大，同時，此次壓濾僅需將污泥的含水量從80%左右降至60%左右，進一步降低了壓濾的難度和能耗。脫水后的污泥，含水率降低，粘度降低，再次進行混合時物料更加松散，與糠殼、生物質炭進行混合，再次降低混合污泥的含水率，提高污泥的燃燒熱值，二次混合也避免了在壓濾時由于石灰、生活污泥和聚合氯化鋁性質而產生的分層現象，使物料混合更加均勻，更有利于混合污泥的充分燃燒。

　　優選的，所述步驟1中生活污泥、石灰和聚合氯化鋁的比例按質量比為100:1～10:1～6。

　　優選的，所述步驟1中生活污泥、石灰和聚合氯化鋁的比例按質量比為100：5：3。

　　步驟1中生活污泥、石灰和聚合氯化鋁(PAC)按質量比100：5：3的比例混合時，能夠顯著降低生活污泥的黏度，提高脫水率，且能在焚燒過程中與生活污泥焚燒產生的含氯、含硫化合物進行反應，固定生活污泥中的重金屬組分，達到脫氯、脫硫、固定重金屬作用，從而破除二噁英的前驅物形成條件，步驟1制得的泥餅，其含水率能夠從80%左右降至60%左右，運動粘度將至10500-11000厘泊。

　　優選的，所述聚合氯化鋁是指質量百分濃度30%的聚合氯化鋁水溶液。

　　優選的，所述焚燒處理是指將混合污泥經負壓循環蓄熱焚燒系統焚燒處理，所述負壓循環蓄熱焚燒系統是指采用焚燒產生的煙氣對混合污泥進行預干燥的焚燒系統。

　　優選的，所述煙氣凈化處理包括以下步驟：

　　步驟a：將焚燒產生的煙氣換熱，通過引風機送至袋式除塵器中除去煙塵，除塵效率98%以上;

　　步驟b：將步驟a除塵后的廢氣進行噴淋除硫，噴淋液為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉能夠與煙氣中的二氧化硫形成亞硫酸鈉，而亞硫酸鈉可通過與氫氧化鈣反應再生成氫氧化鈉，從而可實現氫氧化鈉得循環再生，除硫效率達60%，同時噴淋液還可以除去殘留的煙塵;

　　步驟c：將步驟b脫硫后廢氣進行濕法脫硝，通過噴淋尿素溶液并控制溶液PH將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣，實現脫硝的目的，該法可除去煙氣中80%以上的NOx;

　　步驟d：將步驟c脫硝后的煙氣送入汽水分離器中，在汽水分離器中煙氣中的水被分離出來經收集后可用于聚合氯化鋁的配制;

　　步驟e：將步驟d處理后的煙氣通過活性炭吸附器，通過活性炭吸附除去煙氣可能殘留的重金屬以及二噁英，使煙氣達標。

　　本發明的還提供一種生活污泥的無害化處理系統，包括對生活污泥進行脫水預處理的預處理系統、對混合污泥進行焚燒處理的負壓循環蓄熱焚燒系統、殘渣處理系統和對煙氣進行煙氣凈化處理的煙氣凈化系統，其特征在于，所述預處理系統包括：用于混勻生活污泥、石灰和聚合氯化鋁的第一混料機，用于壓濾污泥的壓濾機、用于混勻泥餅、生物質炭和糠殼的第二混料機，多個計量稱和儲料倉，其中，第一混料機、壓濾機和第二混料機依次通過運輸裝置相連接，所述第一混料機為雙軸螺旋混料機或犁刀混料機，所述第二混料機為雙軸螺旋混料機或犁刀混料機，所述壓濾機為鋼帶式壓濾機或板框壓濾機。

　　優選的，所述生活污泥的無害化處理系統還包括對生活污泥的無害化處理系統進行監測以及控制的中心控制系統。

　　優選的，所述負壓循環蓄熱焚燒系統，包括：依次具有布料段、預熱段、點火段、焚燒段和冷卻段的焚燒裝置;焚燒段上方的煙氣循環裝置;布料段上方的布料裝置和位于預熱段、點火段、焚燒段和冷卻的抽風裝置，所述焚燒裝置還包括：預熱段上方的預熱罩、點火段上方的點火器、能在布料段、預熱段、點火段、焚燒段和冷卻段自由滑動的焚燒臺車和預熱罩上的預熱循環煙氣進口，所述預熱循環煙氣的進口用于來自焚燒段的循環煙氣的進入。

　　預熱循環煙氣的進口使焚燒產生的煙氣進入預熱段，利用焚燒產生的熱量對混合污泥進行了預干燥，降低了混合污泥的含水量，有利于其充分燃燒，避免了混合污泥在點火階段長時間停留在低溫段，削弱了形成二噁英的溫度環境。

　　優選的，所述煙氣循環裝置包括單個或多個獨立煙氣罩，煙氣罩上具有循環煙氣進口和空氣進口，所述抽風裝置包括三個或三個以上獨立的抽風罩，抽風罩上連接有抽風管，抽風管上設有抽風泵;位于點火段下方抽風罩與焚燒段上方的第一個煙氣罩相連通，位于焚燒段下方的最后一個抽風罩與預熱罩相連通，位于冷卻段下方的抽風罩與煙氣凈化系統相連通。所述循環煙氣進口使焚燒產生的煙氣二次進入焚燒裝置焚燒，空氣進口使空氣大量涌入焚燒裝置幫助污泥充分燃燒。煙氣循環裝置有利于除去燃燒煙氣中未完全燃燒的顆粒碳、一氧化碳和有機物，并進行二次燃燒，尤其有利于除去焚燒產生的二噁英，使其在高溫下分解，同時也循環利用了焚燒產生的熱量。

　　優選的，所述殘渣處理系統用于將殘渣進行制磚、制陶粒。

　　優選的，所述煙氣凈化系統依次包括換熱器、旋風分離器、脫硫塔、脫硝塔、汽水分離器、活性炭吸附器。

　　換熱器將焚燒產生的煙氣換熱，通過引風機送至袋式除塵器中除去煙塵，除塵效率達到98%以上;煙氣經過脫硫塔進行噴淋除硫，噴淋液為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉能夠與煙氣中的二氧化硫形成亞硫酸鈉，而亞硫酸鈉可通過與氫氧化鈣反應再生成氫氧化鈉，從而可實現氫氧化鈉得循環再生，除硫效率達能夠60%，同時噴淋液還可以除去殘留的煙塵;脫硫后廢氣進入濕法脫硝塔，通過噴淋尿素溶液并控制溶液PH將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣，可除去煙氣中80%以上的NOx;脫硝后的煙氣送入汽水分離器中，在汽水分離器中煙氣中的水被分離出來經收集后可用于聚合氯化鋁的配制，實現水的二次利用;煙氣通過活性炭吸附器，通過活性炭吸附除去煙氣可能殘留的重金屬，使煙氣達標。

　　本發明提供的生活污泥的無害化處理方法及系統，具有優點：

　　1.采用了二次混合的脫水預處理方法，降低了對生活污泥的壓濾難度和能耗，進一步的使物料混合更加均勻，有利于混合污泥的充分燃燒;

　　2.采用了負壓循環蓄熱焚燒系統對污泥進行焚燒處理，充分利用了污泥燃燒產生的熱量，對污泥焚燒產生的煙氣進行了二次利用，降低了混合污泥的含水率，削弱了二噁英產生的溫度環境。

　　3.采用了煙氣循環裝置，對污泥焚燒產生的煙氣進行了二次燃燒，減少了煙氣中污染物的產生，降低了污染物的產生，煙氣通過煙氣處理系統，使煙氣達到排放標準，實現了對污泥的無害化處理。

　　4.系統建設費用少，運行費用低，為生活污泥的無害化處理和資源綜合利用開辟了一條新的途徑。