一種污泥資源化處理的方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種污泥資源化處理的方法和應用，該方法是將污泥采用生物酶處理后與磁性介質混合，轉入污泥細胞破壁裝置內進行破壁處理；破壁處理所得污泥通過磁選回收磁性介質后，進行固液分離；固液分離所得溶液組分經過濃縮、醇沉、干燥，得到有機質組分；固液分離所得固體組分經過炭化，得到碳化顆粒，有機質組分作為礦物浮選表面改性劑，碳化顆粒作為燃料或吸附材料使用，真正實現為污泥資源化利用；該方法能快速、高效，低成本實現污泥細胞破壁，從污泥中提取有用組分，過程簡單、操作方便，滿足工業化生產要求。

Method and application of sludge reclamation treatment

The invention discloses a sludge treatment method and the application of this method is the sludge by biological enzyme treatment after mixing with a magnetic medium into the sludge cell wall breaking device for broken broken sludge by magnetic separation; the recovery of magnetic medium after solid-liquid separation; solid-liquid separation from solution by concentrating, alcohol precipitation, drying, organic matter composition; the solid-liquid separation of the solid component obtained after carbonization, carbide particles, organic matter fractions as mineral flotation surface modification agent, carbide particles as fuel or adsorption material, realize the utilization of sludge resources; this method is fast, efficient, low cost the sludge cell wall and extracting useful components from sludge, simple process, convenient operation, meet the requirements of industrial production.

【技術實現步驟摘要】
一種污泥資源化處理的方法和應用
本專利技術涉及一種污泥處理方法，特別涉及一種污泥破壁技術以及從污泥中提取有機質組分和碳化顆粒實現污泥資源化處理的方法，屬于污水資源綜合利用

技術介紹
自從2007年國家發改委提出節能減排的法案以后，越來越多的人們提出了節能減排的金點子。加上近年來頻頻發生的自然災害和氣候變化大的現象，國家又于2008年提出了“低碳”的概念，到了今年也越來越多的人宣揚低碳生活了。隨著經濟的快速發展，我國的城市污水和工業廢水的處理率也在逐年地提高，同時也伴隨著處理污廢水中也產生了大量的污泥，據了解，2009年，我國城鎮污水處理廠統計有1992座，全年污水處理量達280億m3，相比“十五”初期增加一倍，產生含水率80％的污泥約2005萬噸。我國各城市污水處理廠產生的濕污泥將達3000多萬噸，占我國年總固體廢棄物排放量的5％以上。如果污泥處置不當，不但占用大量的有限耕地，還會對地表環境和地下水造成嚴重的污染。據統計，現階段我國的城市生活污泥和工業污泥的處理利用率不足10％，距發達國家如美國的處理利用率60％～70％相差甚遠。在污水處理總投資中，污泥處理設施的成本占到50％～75％。而且國家每年用于污泥填埋的費用大約為50～100元/噸左右，由上面知，2009年我國產生2500萬噸的污泥，那么總費用大約為125000～250000萬元，計12億～25億元。所以開發新的、先進的技術，對污泥有效地處理處置，使之變廢為寶，又不損害環境，危害人體健康，開辟環境友好道路，走上良性發展的軌道是我們持之以恒的目標。活性污泥法是目前世界上應用最廣泛的污水生物處理技術，但其弊端是會產生大量的剰余活性污泥。這些剩余活性污泥通常含有一定量的有毒有害物質(如寄生蟲卵、病原微生物、重金屬)及未穩定化的有機物，如果不進行妥善的處理與處置，將會對環境造成直接或潛在的污染。活性污泥是微生物群體及它們所依附的有機物質和無機物質的總稱。微生物群體主要包括細菌，原生動物和藻類等。其中，細菌和原生動物是主要的兩大類。活性污泥從外觀上看，似絮絨顆粒，統稱生物絮凝體，其粒徑一般介于0.02-0.2MM之間。城市污水生物處理廠剩余污泥的處理與處置是一個較為棘手的問題。其處理費用占到污水處理廠總運行費用的25％40％，甚至高達60％；通常采用的污泥中溫厭氧消化工藝，存在著反應速度慢，污泥在池內的停留時間過長，池體體積龐大，操作管理復雜，產氣中甲烷含量低等缺點。污泥厭氧消化過程中，污泥水解是限速步驟。采用一定的預處理方式，可以使細胞壁破裂，細胞內含物溶出，加速污泥的水解過程。從而達到縮短消化時間，減少消化池容積，提高甲烷產量的目的。目前，國內外關于污泥細胞破壁技術的方法有物理法和化學法，物理法有熱處理法、高壓噴射法、超聲波處理法、冷凍處理法、輻照法；化學法有堿處理法、臭氧氧化法等。采用不同的破壁技木，可以促進污泥中細胞的分解和胞內有機質的釋放，提高污泥的消化性能，加快消化速率，提高產氣量。在工程應用中，根據實際需要，開發新型的剩余污泥細胞破壁技術仍是今后重點研究的方向。污泥碳化技術是在上世紀90年代出現的，其理論基礎研究階段是在1980—1990。到了九十年代中期，已經陸陸續續有小規模的生產階段。97年日本三菱在宇部的污泥碳化廠規模為20噸/天；同年ThermoEnergy在加利福尼亞州Colton市建立了一個污泥碳化實驗廠規模為每天處理5噸干泥。因污泥碳化有其明顯的優越性，于是從2000年開始，污泥碳化技術在國外已經進入大規模的商業推廣階段。目前，日本已經有多家公司生產和銷售碳化裝置。比較著名的有荏原公司的碳化爐，三菱公司橫濱制作所的污泥碳化裝置，巴工業公司每天處理30噸的污泥碳化裝置。2005年日本東京下水道技術展覽會上，日本日環特殊株式會社甚至推出了標準的污泥碳化減量車。該車可以隨時到任何有污泥的場所對污泥進行碳化。近期日本巴工業公司還研發了污泥連續碳化技術。在此期間，美國也在不斷地完善污泥碳化技術。目前在南加州大洛杉磯地區，經過近2年的考察、比較，已經決建立了一個每天處理675噸污泥的碳化廠，由能源技術公司(EnertechEnvironmentalCo.)建設、運行。除了日本和美國，澳大利亞ESI公司也建設了一座100噸/日的碳化處理廠。近幾年來，我國也在不斷的向國際接軌，碳化技術進入國內市場。2009年1月11日，中國通用技術咨詢顧問有限公司，日本巴工業株式會社，湖北搏實城鄉環境能源工程有限公司協辦的“關于中日污泥碳化技術研討會”在湖北省武漢市洪廣大酒店成功舉辦。會上，中國準備引進日本先進的碳化技術并經消化吸收優化，用于武漢污泥處置項目上。同時，哈爾濱凝智科技有限公司也推出了污泥干燥碳化設備。然而，污泥含水量大、干燥碳化成本高，污泥資源化依然面臨巨大問題。因此，如何實現污泥生物組分的高效破壁降低污泥含水量，并實現污泥資源的高效綜合利用，對于解決我國乃至世界水處理問題具有重大意義。
技術實現思路
針對現有技術中各種處理污泥破壁及資源化方法存在成本高、效率低等缺陷，本專利技術的目的是在于提供一種能快速、高效，低成本實現污泥生物體細胞破壁，并從污泥中提取有機質和碳化顆粒物實現污泥資源化的方法，該方法過程簡單、操作方便，滿足工業化生產要求。為了實現上述技術目的，本專利技術提供了一種污泥資源化處理的方法，該方法是將污泥采用生物酶處理后，與磁性介質混合，轉入污泥細胞破壁裝置內進行破壁處理；破壁處理所得污泥通過磁選回收磁性介質后，進行固液分離；固液分離所得溶液組分經過濃縮、醇沉、干燥，得到有機質組分；固液分離所得固體組分經過炭化，得到碳化顆粒。優選的方案，采用生物酶處理污泥的過程為：在污泥中按加入100～500g/t比例加入生物酶，在攪拌速率為300～500r/min、溫度為15～30℃、pH為5～8的條件下反應1～3h。較優選的方案，所述生物酶由α-葡聚糖酶、β-葡聚糖酶、果膠酶、蛋白酶、甘露糖酶、蝸牛酶按質量比例10:8～12:1～3:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5組成。生物酶可以促進細胞壁組分分解，例如纖維素等。優選的方案，所述磁性介質在污泥中的加入量為1～5kg/t。優選的方案，所述磁性介質的粒度小于37μm。較優選的方案，所述磁性介質包括磁鐵礦、磁赤鐵礦、磁黃鐵礦、稀土磁性材料中至少一種。優選的方案，所述污泥細胞破壁裝置包括射流給料系統、礦漿高壓循環空化系統、高強度磁性介質粉磨系統和冷卻系統；所述高強度磁性介質粉磨系統包括磁性攪拌筒和攪拌器，攪拌器設置在磁性攪拌筒內中心部位，磁性攪拌筒內填充有研磨介質；所述磁性攪拌筒上部設有出料口，下部設有進料口和循環漿料入口；所述射流給料系統包括入料管道，入料管道上設有文丘里管和給漿泵，入料管道一端與所述進料口連接；所述礦漿高壓循環空化系統包括循環管道，循環管道上設有文丘里管和循環泵，循環管道一端與循環漿料入口連接，另一端從磁性攪拌筒頂部伸入磁性攪拌筒內的上部；所述磁性攪拌筒外部設有冷卻系統。較優選的方案，所述磁性攪拌筒內壁設有磁性襯板。磁性襯板的設置主要作用是在于保護磁性攪拌筒，磁性襯板的表面可以吸附一部分強磁性顆粒，形成一層保護層，減少粉磨過程中對磁性攪拌筒的沖擊和磨損。較優本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種污泥資源化處理的方法，其特征在于：將污泥采用生物酶處理后，與磁性介質混合，轉入污泥細胞破壁裝置內進行破壁處理；破壁處理所得污泥通過磁選回收磁性介質后，進行固液分離；固液分離所得溶液組分經過濃縮、醇沉、干燥，得到有機質組分；固液分離所得固體組分經過炭化，得到碳化顆粒。

【技術特征摘要】
1.一種污泥資源化處理的方法，其特征在于：將污泥采用生物酶處理后，與磁性介質混合，轉入污泥細胞破壁裝置內進行破壁處理；破壁處理所得污泥通過磁選回收磁性介質后，進行固液分離；固液分離所得溶液組分經過濃縮、醇沉、干燥，得到有機質組分；固液分離所得固體組分經過炭化，得到碳化顆粒。2.根據權利要求1所述的污泥資源化處理的方法，其特征在于：采用生物酶處理污泥的過程為：在污泥中按加入100～500g/t比例加入生物酶，在攪拌速率為300～500r/min、溫度為15～30℃、pH為5～8的條件下，反應1～3h。3.根據權利要求1或2所述的污泥資源化處理的方法，其特征在于：所述生物酶由α-葡聚糖酶、β-葡聚糖酶、果膠酶、蛋白酶、甘露糖酶、蝸牛酶按質量比例10:8～12:1～3:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5組成。4.根據權利要求1所述的污泥資源化處理的方法，其特征在于：所述磁性介質在污泥中的加入量為1～5kg/t；所述磁性介質的粒度小于37μm。5.根據權利要求1或4所述的污泥資源化處理的方法，其特征在于：所述磁性介質包括磁鐵礦、磁赤鐵礦、磁黃鐵礦、稀土磁性材料中至少一種。6.根據權利要求1所述的污泥資源化處理的方法，其特征在于：所述污泥細胞破壁裝置包括射流給料系統、礦漿高壓循環空化系統、高強度磁性介質粉磨系統和冷卻系統；所述高強度磁性介質粉磨系統包括磁性攪拌筒和攪拌器，攪拌器設置在磁性攪拌筒內中心部位，磁性攪拌筒內填充有研磨介質；所述磁性攪拌筒上部設有出料口，下部設有進料口和循環漿料入口；所述射流給料系統包括入料管道，入料管道上設有文丘里管和給漿泵，入料管道一端與所述進料口連接；所述礦漿高壓循環空化系統包括循環管道，循環管道上設有文丘里管和循環泵，循環管道一端...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫偉，胡岳華，韓海生，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：湖南,43