[发明专利]污泥热干化与污泥消化发酵联合应用的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种污泥热干化与污泥消化发酵联合应用的方法，是利用干化城市污泥过程中产生的高温蒸汽或高温、高湿度气体的热能为污泥消化发酵系统加温的技术，从而替代沼气生产中加热系统的作用，节约该系统的日常热能消耗，降低运行成本。属于环保和污染物处理技术领域。

背景技术：

随着我国国民经济的高速发展，城市化步伐的不断加快及公众对环境质量的要求日益增强，全国大量的城市污水处理厂相继建成并投入运行，面临着如何处理每天产生的大量的剩余污泥问题，这些污泥如果处理不当，将会对环境产生二次污染。其中有污泥中的致病菌超标和重金属超标问题。因此近年来污水处理厂的脱水污泥无适当出路的任意堆放已经造成二次污染，污泥处置问题已经成为我国许多污水厂亟待解决的问题。目前，业内对污泥处理的方法主要有以下几种：

1、填埋与海洋投弃：填埋法相对简单、适应性强，但是占地严重，在人口稠密的城市和地区非常不适用，如果垃圾防渗技术处理不好将产生潜在的土壤污染和地下水污染，因此尽管技术较为成熟，世界各发达国家采用填埋方式处理污泥的比例在迅速下降，且各国对填埋污泥处理要求标准越来越苛刻，污泥填埋并不能最终避免环境污染只是延缓了环境污染产生的时间，因此填埋不是污泥处理的最好办法和手段。污泥海洋倾倒会使病原体繁殖及有臭味产生，而污染海洋环境。所以在欧洲许多地区已经开始禁止污泥海洋投弃和污泥填埋处理。

2、农用法：此种方法比较稳定和卫生，可以使污泥中部分有机物转为土壤改剂成分，对土地复垦起到一定的修复作用，但仍有一定局限性。一是降解性差、含水率高、孔隙率低，需要添加大量的处理药剂。许多污水厂污泥中存在重金属污染，且污泥中重金属、病原体、难降解有机物及N、P的渗流对地表和地下水造成污染。二是所需要的运输费用比较高。

3、污泥焚烧处理：以焚烧为核心的污泥处理技术是最彻底的污泥专业化处理方法。它可以使污泥中有机物全部碳化、烧死病原体，可以对含有重金属或化学污染物的污泥实现完全的惰性化处理。可最大限度减少污染。此种方法对污泥的处理规模较大，因此在西方发达国家和日本得到广泛应用。在日本和欧盟国家污泥焚烧达到处理总量的60％和20％，且焚烧后产生的焚烧灰可以用做改良土壤、制作建材等。但污泥焚烧处理投资和日常运行费用偏高，同时系统运行时的环保难度大。

4、污泥热干化处理：是污泥处理技术中最为先进和科学的一种处理方法。干化处理能使污泥显著减容。现有的污泥热干化系统主要是由热油加热炉、热交换器及流化床组成的。经过干化处理后的污泥体积可以减为原来的五分之一左右，产品稳定无臭味、无病原体生物。干化处理后的污泥产品用途很多，可以用做肥料、土壤改良剂、替代能源等。

其中，污泥的干化处理具有以下优点：

(1)可以最大限度地减少污泥的体积，从而减少了储存、处置和运输费用。

(2)干燥处理后的污泥产品既可以用做肥料和土壤改良剂也可以用做其他工业工艺过程中燃料。

(3)污泥干燥可以使污泥中的重金属和有机污染物达标排放，干燥后污泥无尘、无味，整个系统运行安全、高效，且与污泥焚烧相比其投资和运行成本较低。

(4)由于污泥干化装置可以做成密闭系统，蒸发带走的臭味可以收集，故环保性能好的污泥干化处理装置可以在离居民区较近的地方建设。

由于上述优点，污泥干化是污泥处理较好的方法，应得到广泛的应用。但由于一吨污泥中的800kg水需要通过加热蒸发完成干化处理，其处理能源消耗与能源费用很高，是推广应用的难题。

5、污泥消化发酵处理：通过厌氧消化的方法处理污泥的过程消耗污泥并产生沼气，中温厌氧消化工艺过程消耗大量的热能维持工艺温度，厌氧消化处理污泥可消耗污泥总量20％以上。采用中温发酵工艺处理污泥，发酵温度控制在35℃，由于污泥进入发酵系统时的温度，冬季为15℃；夏季在24℃以下，在厌氧消化处理过程中不产生热量，须对整个系统加温，维持正常的工艺温度。对沼气系统加温消耗的总热量大约是其产生沼气所需燃料总热量的70-80％。由于产生沼气的总量较少，难以实现有经济价值的沼气利用。

综上，污泥干化是污泥处理的一种方法，在国内外广泛得到应用，经过干化处理的污泥稳定性好没有臭味；体积和重量大幅减小易于运输；经过高温处理后的污泥灭菌程度高；然而污泥干化与污泥制沼气工艺分别是两个独立的工艺，彼此之间没有衔接，能源没有得到多次、有效的利用。

发明内容：