[發(fā)明專利]基于厭氧消化和水熱碳化的污泥綜合處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410031724.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103723899A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹玉成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州互惠環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): C02F11/00
• 分類號(hào): C02F11/00;C02F11/04;C02F11/10
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及市政污泥和工業(yè)污泥的處理方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于厭氧消化和水熱碳化的污泥綜合處理方法。

背景技術(shù)

污水或廢水處理過(guò)程中將產(chǎn)生大量的污泥。以城鎮(zhèn)污水處理廠為例，每萬(wàn)m³污水處理后將產(chǎn)生5～10噸的脫水污泥（按含水率80%計(jì)）。根據(jù)我國(guó)《“十二五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，至2015年，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模將達(dá)到20805萬(wàn)立方米/天，以此估算，屆時(shí)我國(guó)僅城鎮(zhèn)污水處理廠每年將產(chǎn)生3797～7594萬(wàn)噸的脫水污泥；除城鎮(zhèn)污水處理廠以外，造紙、食品加工、石油化工、印染等行業(yè)均產(chǎn)生大量的工業(yè)污泥。

不僅產(chǎn)生量巨大，污泥通常還含有種類繁多、成分復(fù)雜的污染物，包括致病菌、寄生蟲(chóng)（卵）等生物污染物，銅、鋅、鉻、汞等無(wú)機(jī)有毒物質(zhì)，以及多氯聯(lián)苯、二噁英等持久性有機(jī)有毒物質(zhì)；另一方面，污泥中通常又富含大量的有機(jī)物（因而含有大量的化學(xué)能）和N、P等作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。因此，如果對(duì)污泥隨意堆放，或者處理處置不當(dāng)，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危及人們的生命健康，同時(shí)，也造成污泥中可加收資源和能源的流失。

當(dāng)前，我國(guó)污泥的處理處置主要依靠填埋、還田利用、焚燒等傳統(tǒng)技術(shù)。填埋是一種最不可持續(xù)的污泥處置方式，既占用有限的土地資源，又難以避免向空氣、地表水、地下水以及土壤環(huán)境中排放污染物，許多國(guó)家或地區(qū)都非常慎重甚至禁止采用這個(gè)污泥消納技術(shù)。污泥還田可部分回收污泥中N、P等養(yǎng)分資源，但也伴隨著向土壤中輸入污染物（如重金屬、持久性有機(jī)污染物等），考慮到當(dāng)前我國(guó)土壤污染形勢(shì)已相當(dāng)嚴(yán)峻、污泥產(chǎn)生量龐大且日趨增加等客觀現(xiàn)實(shí)，這種方式將會(huì)受到更為嚴(yán)格的控制。焚燒具有污泥減量化徹底、可部分回收污泥中的能量等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于污泥焚燒過(guò)程將產(chǎn)生有害氣體，而這些氣體的有效清除和凈化又需要大量的設(shè)施投入，因而該技術(shù)正面臨著“運(yùn)行成本高和公共可接受性差”兩大挑戰(zhàn)。

水熱碳化（Hydrothermal?Carbonization）是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種生物質(zhì)增值化處理方法，它是以水作為反應(yīng)介質(zhì)，在一定溫度和壓力下將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有高附加值的多功能炭基材料（當(dāng)前國(guó)際上流行的專業(yè)名稱為水熱炭）；國(guó)際上最近研究表明，水熱炭（Hydrochar）具有與生物質(zhì)熱解所產(chǎn)生的生物炭（Biochar）相類似的屬性（因此水熱炭有時(shí)也被稱之為生物炭），可應(yīng)用于土壤改良、CO2固定、污染物吸附等諸多領(lǐng)域。但當(dāng)前該技術(shù)在工藝性能上（如處理效率、水熱炭產(chǎn)率、水熱炭性能、余熱利用等）仍有很大的提升空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種清潔環(huán)保、產(chǎn)物附加值高、快速高效的基于厭氧消化和水熱碳化的污泥綜合處理方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決：

基于厭氧消化和水熱碳化的污染綜合處理方法，包括以下步驟：

步驟一：將含水率為90～98%的液態(tài)污泥泵入到熱交換器并加熱至50～85℃，然后再輸送到厭氧消化罐，液態(tài)污泥在厭氧消化罐中經(jīng)厭氧消化處理后得到消化污泥同時(shí)產(chǎn)生沼氣，沼氣通入到脫硫裝置，然后再輸送到沼氣鍋爐；

步驟二：將步驟一中在厭氧消化罐中經(jīng)厭氧消化處理得到的消化污泥泵入脫水機(jī)進(jìn)行機(jī)械脫水處理，脫水至消化污泥的含水率為75～85%后再輸送到污泥預(yù)熱罐進(jìn)行預(yù)加熱處理，預(yù)熱溫度為40～70℃，預(yù)熱處理時(shí)間為1～3h；機(jī)械脫水得到的脫水液經(jīng)凈化處理裝置處理后再排放；

步驟三：將經(jīng)步驟二中預(yù)加熱處理后的消化污泥注入到水熱碳化罐中，消化污泥的注入量為水熱碳化罐容積的3/5～4/5，消化污泥在水熱碳化罐內(nèi)反應(yīng)溫度為180～350℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～6h，消化污泥經(jīng)水熱碳化處理后得到物料一；

步驟四：將步驟三中得到的物料一輸送到降壓閃蒸罐，進(jìn)行降壓閃蒸處理得到物料二，在降壓閃蒸罐中反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的閃蒸蒸汽輸送到步驟二中的污泥預(yù)熱罐中；

步驟五：將步驟四中得到的物料二輸送到機(jī)械脫水裝置進(jìn)行機(jī)械脫水處理，脫除部分水后獲得含水率為40～60%的半干態(tài)水熱炭，機(jī)械脫水產(chǎn)生的脫水液經(jīng)凈化處理裝置處理后再排放。