本發明涉及一種污泥處理方法，尤其涉及一種污泥資源化處理方法。本發明還涉及實現該污泥資源化處理方法的處理系統。

背景技術：

隨著我國人口的日益增長和經濟的飛速發展，截至2015年底，我國已建3910多座城鎮污水處理廠，污水處理廠日處理能力已達到1.67億立方米/日，作為污水的衍生品，2015年市政污泥(含水率80％)產生3000萬噸～4000萬噸，預計到2020年，我國的市政污泥產量將達到6000萬噸～9000萬噸。

國內重水輕泥的思路，導致建污水廠時未把污泥的處理作為污水廠的必要組成部分，大量的未處理污泥堆積占用了大量土地，且城市污水污泥含有大量的有機污染物，易腐爛變質，有強烈的臭味，同時含有病原菌、重金屬、以及多氯聯苯、二噁英等難降解的有毒有害物質，對周圍的環境產生了嚴重的二次污染。

污泥處置目標是減量化、穩定化、無害化和最終資源化，即便于運輸和消納，又對污染資源再利用。當前各種處理方法中，投入的成本由低到高分別為填埋、消化利用、協同焚燒等。

衛生填埋處置不符合國家目前污泥處理處置政策要求，污泥填埋后，內部仍然含有大量水分，產生大量垃圾滲濾液，處理不當污染當地水源，且占用大量的土地面積，未來有取消污泥填埋的風險。

消化分為厭氧和好氧消化，最終污泥可以制肥供土地利用。厭氧消化并不能一次性徹底處理全部污泥，消化過程很難滿足污泥無害化要求，往往需厭氧消化前先進行高溫熱水解，厭氧產沼氣過程和沼氣儲存都存在安全風險，而國內污泥有機質含量偏低，含砂量高，肥份難滿足制肥要求，肥料存在銷路難題，且通過熱水解、厭氧、好氧工藝，投資大，運營費用高，廢水、臭氣、重金屬超標難治理。

焚燒工藝在污泥減量化和無害化方面優勢明顯，滅菌效果徹底，污泥焚燒前，應盡可能降低污泥的含水率，提高污泥熱值，一般的焚燒裝置同污泥的干燥過程是一體的，處理設備的一次性投資大，能耗和處理費用高，污泥焚燒后重金屬等可能隨著煙塵的擴散進入大氣造成二次污染。

如何用一種處理工藝，用較小的投資和便捷的運營，達到污泥的減量化、穩定化、無害化和最終資源化利用，是我們迫切需要解決的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種高效、節能、無污染實現污泥的資源化處置的污泥資源化處理方法。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種實現該污泥資源化處理方法的處理系統。

為了解決上述第一個技術問題，本發明提供的污泥資源化處理方法，包括如下步驟：

步驟1：濕污泥轉運至污泥倉，通過螺旋污泥泵泵至污泥脫水機；

步驟2：濕污泥進入污泥脫水機脫水后，污水返至污水廠處理；脫水后的污泥顆粒儲存于干化污泥倉；當污泥含水率干化至30％以下時，對污泥顆粒進行資源化利用：

與水泥原料粘土類材料混配，通過回轉窯燒制利用；

污泥熱值偏低，干化至含水率25％以下時，通過燃煤電廠混合燃燒發電；

由于城市生活垃圾熱值普遍偏低，污泥含水率降至20％以下時，充分利用垃圾焚燒爐焚燒，煙氣通過余熱鍋爐換熱，利用蒸汽發電機組發電和蒸汽余熱利用；

步驟3：污泥與燃煤電廠混合燃燒發電，火電廠自有煙氣處理系統，其甚至可以達到超低排放；垃圾焚燒爐和回轉窯出來的煙氣，首先通過收塵器處理，將直徑10um以上的粗顆粒物沉降，利用洗滌器脫去煙氣中的酸性氣體并使煙氣降溫；低溫煙氣通過除塵器后，直徑1um的細顆粒攔截率達到99.9％，從除塵器出來的低溫煙氣進入后端的多功能凈化器進行煙氣處理；垃圾焚燒爐內的飛灰和煙氣顆粒飛灰重金屬含量較高，回回轉窯燒制市政道路骨料。

垃圾焚燒爐和回轉窯出來的煙氣，首先通過多級旋風處理器，將直徑10um以上的粗顆粒物沉降，利用半干式洗滌器脫去煙氣中的酸性氣體并使煙氣降溫；低溫煙氣通過布袋除塵器后，直徑1um的細顆粒攔截率達到99.9％。

后端的多功能凈化器前置有植物液噴淋裝置，噴灑的活性植物液能分解降解煙氣中的刺激性氣體，中置離心除霧器能除去煙氣中的水分子顆粒，后置活性炭吸附模組，顆粒活性炭載低溫催化劑，徹底吸附煙氣中的苯類及二噁英等難降解污染物。

從污泥倉出來的氣體進入后端的多功能凈化器進行煙氣處理。

為了解決上述第二個技術問題，本發明提供的實現污泥資源化處理方法的處理系統，污泥倉的污泥出口通過污泥泵與污泥脫水機的進口連接，污泥脫水機的出口連接有干化污泥倉；干化污泥倉的出口能與回轉窯、燃煤電廠和垃圾焚燒爐連接；垃圾焚燒爐和燃煤電廠的煙氣出口與余熱鍋爐的煙氣端連接，余熱鍋爐的蒸汽出口與發電機組連接，余熱鍋爐和回轉窯的煙氣出口與收塵器的煙氣進口連接，收塵器的煙氣出口與洗滌器的煙氣進口連接，洗滌器的煙氣出口與除塵器的煙氣進口連接，除塵器的煙氣出口與多功能凈化器的煙氣進口連接，多功能凈化器的煙氣出口排空；收塵器、洗滌器、布袋除塵器、垃圾焚燒爐和燃煤電廠的飛灰出口與回轉窯有的料進口連接。

污泥倉的廢氣出口與多功能凈化器的煙氣進口連接。

多功能凈化器前置有植物液噴淋裝置，中置有離心除霧器，后置有活性炭吸附模組。

廂式低溫干燥裝置的氣體出口與污泥脫水機的一端連接，廂式低溫干燥裝置的氣體進口與污泥脫水機的另一端連接。

污泥脫水機包括電源、陽極螺旋軸、定環、游動環、孔板、旋轉切刀和纖維網布傳送帶。

廂式低溫干燥裝置包括蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥。

所述的收塵器為旋風收塵器，所述的洗滌器為半干式洗滌器，所述的除塵器為布袋除塵器；所述的污泥脫水機為具有電滲透與造粒功能的疊螺式污泥脫水機。

所述的污泥泵為螺旋污泥泵。

采用上述技術方案的污泥資源化處理方法及其處理系統，污泥脫水機能實現污泥脫水至含水率50％。經過改進疊螺式污泥脫水機，具有電滲透脫水功能，在電場作用下，使污泥中的“自由水”和“結合水”(細胞水)同時從污泥中分離出來，實現了高效率脫水。經過改進的疊螺式污泥脫水機，尾部裝有孔板、旋轉切刀、纖維網布傳送帶，將壓濾后的污泥擠壓成10mm顆粒。經過改進的疊螺式污泥脫水機，可以實現全封閉低溫熱干化功能，實現污泥干化后含水率10％～50％之間的任意值。進入污泥脫水機的低溫空氣來源于廂式低溫干燥裝置，干燥低溫空氣(60-80℃)由脫水機底端進入，頂端排出濕熱空氣后回流至廂式低溫干燥裝置。通過伴流制冷劑的蒸發壓縮冷凝過程，濕熱空氣被干燥，排出冷凝水，并吸熱升溫(60-80℃)后循環利用。根據不同需求，通過廂式低溫干燥裝置，可以實現污泥干化后含水率10％～50％之間的任意值設計，實現污泥顆粒燃料化，提供給水泥廠制作建材原料、或者提供給火電廠與燃煤混合發電、或者與城市生活垃圾聯合焚燒發電。

煙氣通過收塵器、洗滌器、除塵器和多功能凈化器后由引風機高空排放，飛灰進入回轉窯制作建材原料。

多功能凈化器設置有植物液噴淋除臭裝置、離心除霧裝置、低溫催化活性炭吸附裝置。

本發明污泥資源化處置工藝，與現有設備脫水與干化相比，可實現污泥連續脫水干化至含水率10％，通過除濕干燥，能耗僅為其他高溫干化工藝的二分之一，且全封閉干化過程只有冷凝水排放，無揮發刺激性氣體溢出。由于污泥可以控制脫水干化至含水率10％～50％任意值，這就方便了制備的污泥燃料顆粒可多種途徑實現資源化。

綜上所述，本發明是一種高效、節能、無污染實現污泥的資源化處置的污泥資源化處理方法及其處理系統。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程簡圖。

圖中標號：

1-污泥倉，2-螺旋污泥泵，3-廂式低溫干燥裝置，4-污泥脫水機，5-干化污泥倉，6-回轉窯，7-燃煤電廠、8-垃圾焚燒廠，9-余熱鍋爐、10-發電機組、11-旋風收塵器，12-半干式洗滌器，13-布袋除塵器，14-多功能凈化器；

41-電源，42-陽極螺旋軸，43-定環，44-游動環，45-孔板，46-旋轉切刀，47-纖維網布傳送帶；

51-蒸發器，52-壓縮機，53-冷凝器，54-膨脹閥；

141-植物液噴淋裝置，142-離心除霧器，143-活性炭吸附模組。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

參見圖1，本發明提供的實現污泥資源化處理方法的處理系統，污泥倉1的污泥出口通過螺旋污泥泵2與污泥脫水機4的進口連接，污泥脫水機4為具有電滲透與造粒功能的疊螺式污泥脫水機，污泥脫水機4的出口連接有干化污泥倉5；干化污泥倉5的出口能與回轉窯6、燃煤電廠7和垃圾焚燒爐8連接；垃圾焚燒爐8和燃煤電廠7的煙氣出口與余熱鍋爐9的煙氣端連接，余熱鍋爐9的蒸汽出口與發電機組10連接，余熱鍋爐9和回轉窯6的煙氣出口與旋風收塵器11的煙氣進口連接，旋風收塵器11的煙氣出口與半干式洗滌器12的煙氣進口連接，半干式洗滌器12的煙氣出口與布袋除塵器13的煙氣進口連接，布袋除塵器13的煙氣出口與多功能凈化器14的煙氣進口連接，多功能凈化器14的煙氣出口排空；旋風收塵器11、半干式洗滌器12、布袋除塵器13、垃圾焚燒爐8和燃煤電廠7的飛灰出口與回轉窯6的原料進口連接。

進一步地，污泥倉1的廢氣出口與多功能凈化器14的煙氣進口連接。

具體地，多功能凈化器14前置有植物液噴淋裝置141，中置有離心除霧器142，后置有活性炭吸附模組143。

進一步地，廂式低溫干燥裝置3的氣體出口與污泥脫水機4的一端連接，廂式低溫干燥裝置3的氣體進口與污泥脫水機4的另一端連接。

具體地，污泥脫水機4包括電源41、陽極螺旋軸42、定環43、游動環44、孔板45、旋轉切刀46和纖維網布傳送帶47。

具體地，廂式低溫干燥裝置3包括蒸發器51、壓縮機52、冷凝器53和膨脹閥54。

參見圖1，一種污泥資源化處理方法，主要用在城鎮污泥一體化脫水干燥并實現燃料化后資源化利用，資料化利用的主要方向是聯合焚燒發電或者作為原料制備建材，包括如下步驟：

步驟1：濕污泥(含水率80％左右)轉運至污泥倉1，通過螺旋污泥泵2泵至污泥脫水機4。

步驟2：濕污泥進入污泥脫水機4后，接通電源41，電源正極接通陽極螺旋軸42，電源負極接通定環43，隨著陽極螺旋軸42旋轉，污泥在于定環43和游動環44之間擠壓推進，在機械壓力與電荷作用下，污泥粒子和水分子相互向相反的極性方向分離移動，水滴匯集成濾清液收集后返至污水廠處理。

步驟3：將污泥推進固定的孔板45后，孔板45上密布均孔，在孔板45外側旋轉切刀45的作用下，污泥被造粒成直徑10mm左右的泥團，泥團經纖維網布46傳送帶輸送至脫水機底端的污泥出口。

步驟4：同步開啟廂式低溫干燥裝置3，該裝置包括制冷循環與干燥介質循環兩個功能流程。

制冷循環即壓縮機52將已吸收濕熱空氣熱量的制冷劑打入冷凝器53，在冷凝器53處換熱，使其變成飽和或過冷液體，經膨脹閥54后形成低壓氣、液混合物制冷劑，經蒸發器51后進入氣液分離器，形成低溫低壓過熱氣體制冷劑，最后壓縮后形成高溫高壓過熱氣體制冷劑，并進行往復循環。

而在制冷循環同時伴流干燥介質循環，濕熱空氣與蒸發器51進行熱交換后降溫干燥，冷凝水從管口排出，降溫后的空氣經冷凝器53和輔助加熱器進行換熱升溫，形成高溫(60-80℃)熱空氣從污泥脫水機4底端的入口進入。

從污泥脫水機4底端進入的熱空氣不斷的與四層纖維網布傳送帶47上的泥團顆粒進行熱交換，并利用余熱干燥螺旋推進中的污泥，濕熱空氣最后經頂端回到廂式低溫干燥裝置3。通過調節裝置功率，控制調節熱空氣的溫度和氣流速度，使含水率50％左右的污泥進一步干化至10％。

步驟5：污泥顆粒可儲存于干化污泥倉5。當污泥含水率干化至30％以下時，可以對污泥顆粒進行資源化利用。

與水泥原料等粘土類材料混配，通過回轉窯6燒制利用。

污泥熱值偏低，干化至含水率25％以下時，可以通過燃煤電廠7混合燃燒發電；

由于城市生活垃圾熱值普遍偏低，污泥含水率降至20％以下時，可以充分利用垃圾焚燒爐8焚燒，煙氣通過余熱鍋爐9換熱，利用蒸汽對發電機組10發電和蒸汽余熱利用，還可以節約新建污泥焚燒和煙氣處理設施的投資。

步驟6：煙氣飛灰處置系統。

污泥與燃煤電廠7混合燃燒發電，一般燃煤電廠7自有煙氣處理系統，其甚至可以達到超低排放。

垃圾焚燒爐8和回轉窯6出來的煙氣，首先通過多級旋風處理器11，將直徑10um以上的粗顆粒物沉降，利用半干式洗滌器12脫去煙氣中的酸性氣體并使煙氣降溫。

低溫煙氣通過布袋除塵器13后，直徑1um的細顆粒攔截率達到99.9％，后端的多功能凈化器14前置有植物液噴淋裝置141，噴灑的活性植物液能分解降解煙氣中的刺激性氣體，中置離心除霧器142能除去煙氣中的水分子顆粒，后置活性炭吸附模組143，顆粒活性炭載低溫催化劑，徹底吸附煙氣中的苯類及二噁英等難降解污染物。

垃圾焚燒爐8內飛灰和煙氣顆粒飛灰重金屬含量較高，回到回轉窯6燒制市政道路骨料。

本發明工藝通過改造污泥脫水機4連續脫水干化，污泥在機械壓力與電荷作用下，污泥粒子和水分子相互向相反的極性方向分離移動，污泥可脫水至50％，而來自廂式低溫干燥裝置3的低溫空氣(60-80℃)可以使含水率約50％的污泥顆粒進一步干化至含水率10％，且通過低溫干燥冷凝方式，能耗只有高溫熱蒸汽(200℃)干燥的一半，整個脫水干化過程環保，無異味臭氣。

干化至含水率30％以下的污泥，資源化前景很好，即可以燒制建材，還可以與燃煤或生活垃圾焚燒發電和蒸汽余熱利用，燃燒后剩余的飛灰可以再回窯燒制市政道路骨料等方式實現資源化利用，煙氣通過凈化裝置凈化后完全達標高空排放。