[发明专利]一种高压水热及循环流化床热解辅助的污泥快速无害化处理工艺

说明书

本发明涉及一种高压水热及循环流化床热解辅助的污泥快速无害化处理工艺，提出添加Ca(OH)₂强化高压水热预处理污泥过程中的水解、脱羧反应，显著提高污泥脱水性能，降低污泥热解前处理成本；循环流化床热解处理效率高、能耗低，而Ca的添加有利于热解过程中焦油的二次分解，控制危险废弃物焦油的产生；同时热解过程可稳定污泥中的重金属，并有效分解有机污染物；热解炭pH在10.6‑12.4之间，可回收作为酸性污染土壤改良剂或吸附剂；本发明方法节能高效，实现了污泥的快速无害化处理和资源化利用。

技术领域

本发明涉及市政污泥的无害化处理及资源化利用技术领域，属于环境保护与资源综合利用领域的固体废弃物资源化利用新技术。

技术背景

随着城镇化建设快速推进、污水处理设施不断完善，城市污泥产量持续增加，仅2015年，污泥产量已达到3000万吨左右。污水污泥富集了污水中有机污染物、重金属、多种寄生虫卵、病原微生物、放射性核素等有毒有害物质，因此，未经处理的数量巨大的污泥不仅严重侵占土地、造成二次环境污染、破坏生态系统并对人类健康带来潜在风险。污泥传统处理方式中的好氧堆肥、土地填埋等由于处理效率低、存在二次污染等局限性无法实现污泥快速、安全、无害处理。因此寻求快速、高效、无害化的污泥处理方法已成为近年的研究热点。

污泥热解是在惰性气氛及高温条件下一种的污泥处理方式。与传统处理方式相比，热解具有下述优点：热解可以彻底杀死污泥中的病原体、分解有机污染物、稳定重金属，降低污泥的生物毒性；热解得到的热解炭富含氮、磷、钾等营养成分且表面多孔，因此，可作为土壤改良剂或经进一步改性为吸附剂，实现污泥的资源化利用。与传统固定床式热解相比，循环流化床热解传质传热更稳定均匀、处理效率更高，循环尾气进入热解炉可节省能耗，能实现对污泥的连续处理。由于污泥含水率通常高于80％，热解前必须进行干燥预处理，但由于污泥胶体性质导致的较低的脱水性能致使热解前的污泥干燥成本居高不下。同时，高水分含量的污泥在热解过程中会产生大量的焦油，而焦油因富含有毒重金属以及致癌、致畸的稠环有机物如多环芳烃等被列为危险废弃物，因此，开发污泥高效、低耗的除水干燥技术以及高效的热解技术迫在眉睫。

高压水热是指在150-350℃以及自生压力(1-15MPa)条件下的一种生物质热化学处理方法，尤其适合高含水量生物质的处理。该方法具有反应条件温和、容易操作、无需事前干燥、能耗低等优点。同时，高压水热过程中的缩合、碳化反应能明显改善生物质的燃料性能，甚至接近于褐煤的燃料性能。对于污泥而言，高压水热过程中能有效水解污泥细胞壁，大大提高污泥脱水性能，降低污泥的干燥成本，有利于污泥运输及后续热处理。同时高压水热过程能溶解、降低固相中碱金属钾和钠的含量，改善污泥水热炭热解过程中积灰结渣问题。

本发明提出了利用高压水热技术作为污泥热解前的预处理手段，通过添加Ca(OH)₂进一步促进污泥水解、脱羧，强化污泥脱水性能，克服热解成本高的缺点；Ca的添加有利于热解过程中焦油的二次分解，降低危险废弃物焦油的产生；利用热解过程中的高温实现对污泥中重金属稳定的作用，并有效分解有机污染物；利用循环流化床热解具有处理效率高、能耗低等特点，本发明方法实现了污泥的快速无害化处理和资源化利用。

发明内容

本发明的目的是针对热解无害化处理污泥技术中高能耗的缺点，提供一种高压水热及循环流化床热解辅助的污泥快速无害化处理工艺，克服热解能耗高的缺点，并实现污泥的彻底无害化。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高压水热及循环流化床热解辅助的污泥快速无害化处理工艺，包括以下步骤；

(1)将市政污泥置于水热反应装置内进行高压水热处理；

(2)将步骤(1)中得到水热炭化产物用离心机固液分离，得到固相产物进行机械脱水、干燥处理；

(3)将(2)中水热炭化固相产物置于循环流化床热解炉内炉热，回收热解焦油和热解炭。