一种城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法技术

本发明专利技术公开了一种城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法，该方法依托由城镇污水处理厂、污泥干化生产线、燃煤发电厂、干馏式碳化炉、自养生物脱氮处理设施、复合型人工湿地或海绵城市模块在内的诸多单元相互连接后所构建的剩余污泥资源化与能源化利用系统，该剩余污泥资源化与能源化利用系统中包括污泥能源化利用方法和污泥资源化利用方法。本发明专利技术借助污泥电动车辆运输、废热蒸汽循环、干化污泥掺烧、多孔填料制备、水生植物碳汇和废填料磷回收等途径，可实现更高的能源与资源利用率，针对高氨氮废水、碳化热解气和水生植物收割残体等多种污染排放提出了系统性控制方案。割残体等多种污染排放提出了系统性控制方案。割残体等多种污染排放提出了系统性控制方案。

【技术实现步骤摘要】
一种城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法


[0001]本专利技术属于污泥资源化利用
，具体涉及一种城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内外在污泥处理处置关键技术及成套装备领域取得了众多突破，各地结合实际情况大多采用“厌氧消化＋土地利用”、“好氧发酵＋土地利用”、“干化焚烧＋灰渣填埋或建材利用”和“深度脱水＋卫生填埋”等4条主流技术路线。
[0003]有研究表明，从污泥处理处置过程中能耗药耗、逸散性温室气体排放、能量资源回收便利性等方面综合考虑，主流技术路线碳排放强度遵循：“厌氧消化＋土地利用”＜“好氧发酵＋土地利用”＜“干化焚烧＋灰渣填埋”＜“深度脱水＋卫生填埋”。当前，国内城镇污水处理厂尚未普及使用污泥厌氧消化或好氧堆肥设施。一方面原因为，国内剩余污泥中有机质含量偏低，污泥消化效果和稳定性难以达到国外的应用水平（减量40%以上）；另一方面原因为，国内污水厂普遍缺乏相关设施的运行管理经验，期间产生的温室气体、有机物残渣和高浓度废水仍需要得到有效管控，进行无害化处理或资源化利用。上述问题使得该类技术路线的推广应用面临着巨大的投资压力。
[0004]为破解城镇污水处理厂剩余污泥低碳处理处置的难题，集中式干化焚烧已成为国内多个大中型城市首选的技术路线，但与其配套的污泥资源化技术体系尚不健全。污泥减量化、稳定化、无害化与资源化处理处置单元之间仍存在物质流、能量流壁垒，难以有效协同节能降耗与资源能源回收目标。例如，污泥干化过程需要消耗大量外部能源，并产生难处理的高氨氮有机废水，这对配套能源、环保基础设施提出很高要求。再如，污泥自持焚烧一般要求有机质含量高于40%~50%，很多地区的实际污泥性质低于该标准，需要额外消耗助燃剂，增加了处理成本和碳排放。此外，焚烧灰渣的资源化路径（如磷回收）仍有待探索，尚无法形成明显的碳补偿效应。
[0005]鉴于此，在强化污泥处理处置效率的同时实现资源化和能源化，兼顾二次污染治理、碳减排与技术经济性，就需要进一步提升城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用的系统性。该如何打通污泥处理处置、资源化与能源化利用之间的物质流、能量流屏障，进而实现污泥、废水、废气协同削减和能源回用，已成为污泥处理处置技术创新的关键。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种处理效率更高、环境友好型的城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法，该方法依托由城镇污水处理厂、污泥干化生产线、燃煤发电厂、干馏式碳化炉、自养生物脱氮处理设施、复合型人工湿地或海绵城市模块在内的诸多单元相互连接后所构建的剩余污泥资源化与能源化利用
系统。所述剩余污泥资源化与能源化利用系统中包括污泥能源化利用路径和污泥资源化利用路径。其中，所述污泥能源化利用路径的具体方法为：将所述城镇污水处理厂处理污水后所产生的剩余污泥输至所述污泥干化生产线，由所述污泥干化生产线对剩余污泥进行干化处理，然后将干化污泥输送至所述燃煤发电厂，所述燃煤发电厂将干化污泥与燃煤混合进行发电，并将产生的电能提供给所述污泥干化生产线和所述干馏式碳化炉作为能源利用，同时将所述燃煤发电厂发电所产生的废热蒸汽提供给所述污泥干化生产线作为热源利用；所述污泥资源化利用路径的具体方法为：将所述城镇污水处理厂处理污水后所产生的剩余污泥输至所述污泥干化生产线，由所述污泥干化生产线对剩余污泥进行干化处理；污泥干化后，将干化污泥输送至所述干馏式碳化炉，所述干馏式碳化炉利用干化污泥制成生物炭，然后将生物炭进一步制成多孔填料，用于所述复合型人工湿地或所述海绵城市模块的建设，促进植物生长形成生态碳汇；另外，将所述干馏式碳化炉在制备生物炭时所产生的热解气提供给所述燃煤发电厂，利用所述燃煤发电厂配套污染控制措施进行尾气处理；污泥干化后，将所述污泥干化生产线干化污泥时产生的高氨氮有机废水输送入所述自养生物脱氮处理设施，由所述自养生物脱氮处理设施去除废水中的有机物、氨氮和总氮，并将处理出水送回至所述城镇污水处理厂，所述自养生物脱氮处理设施处理废水后产生的废水剩余污泥则用作对外销售的菌种；同时，所述城镇污水处理厂的尾水将送入所述复合型人工湿地进行深度净化，深度净化后的再生水用于河道生态补充水或市政用水；城市降水或农业面源等污水将所述海绵城市模块进行截留净化，截留净化后的再生水用于河道生态补充水；所述城镇污水处理厂和所述海绵城市模块所产生的植物残体将在与干化污泥混合后被送至所述干馏式碳化炉用于制备生物炭；所述城镇污水处理厂和所述海绵城市模块中的多孔填料在使用数年后，被运送至所述燃煤发电厂用于焚烧发电。
[0008]进一步的，一套剩余污泥资源化与能源化利用系统中，所述城镇生活污水处理厂可以有多个也可以为单个，且与所述复合型人工湿地临近布置；所述污泥干化生产线、所述燃煤发电厂、所述干馏式碳化炉分别与所述自养生物脱氮处理设施临近布置。
[0009]进一步的，所述污泥能源化利用路径和所述污泥资源化利用路径的使用比例根据实际需求进行设置；当所述城镇污水处理厂的数量较多，剩余污泥产量较大时，同时使用所述污泥资源化利用路径和所述污泥能源化利用路径，同时进行污泥的能源化利、资源化利用；当所述城镇污水处理厂数量较少，剩余污泥产量较小时，优先使用所述污泥资源化利用路径，优先进行污泥的资源化利用。
[0010]进一步的，所述城镇污水处理厂主要处理城镇居民日常生活或商业、文教活动产生的污水，不用于处理含重金属等有毒有害物质的工业废水；所述城镇污水处理厂所产生的剩余污泥主要包括二级生化处理系统产生的多余活性污泥和少量来自混凝沉淀工序产生的化学污泥，经所述城镇污水处理厂厂内脱水处理后，剩余污泥的含固率在10%~20%，重金属含量满足《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284
‑
2018）B级要求。
[0011]进一步的，所述城镇污水处理厂采用电动运输车辆将剩余污泥运送至所述污泥干化生产线，所述电动运输车辆优先使用所述污泥干化生产线周边的充电站充电，以减少电
力输送导致的能量损耗。
[0012]进一步的，所述污泥干化生产线优先采用“薄层蒸发器+带式干燥机”两段式工艺，污泥层厚度控制在8~15 mm，以所述燃煤发电厂的废热蒸汽为热源，废热蒸汽的温度在180~200℃，干化每吨剩余污泥所需消耗的蒸汽量为0.5~0.8t，干化处理时长为2~3 h，干化后的剩余污泥含固量提高至80%~90%，发热量不低于3000 kcal/kg（煤的发热量测定方法 GB/T213
‑
2008），所述带式干燥机废热可循环用于所述薄层蒸发器。
[0013]进一步的，所述自养生物脱氮处理设施优先采用“厌氧膨胀颗粒污泥床+一体化亚硝化/厌氧氨氧化颗粒污泥反应器”组合工艺处理污泥干化过程中所产生的高氨氮有机废水；与传统活性污泥法相比，该组合工艺的曝气能耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法，其特征在于：该方法依托由城镇污水处理厂、污泥干化生产线、燃煤发电厂、干馏式碳化炉、自养生物脱氮处理设施、复合型人工湿地或海绵城市模块在内的诸多单元相互连接后所构建的剩余污泥资源化与能源化利用系统；所述剩余污泥资源化与能源化利用系统中包括污泥能源化利用路径和污泥资源化利用路径，其中，所述污泥能源化利用路径的具体方法为：将所述城镇污水处理厂处理污水后所产生的剩余污泥输至所述污泥干化生产线，由所述污泥干化生产线对剩余污泥进行干化处理，然后将干化污泥输送至所述燃煤发电厂，所述燃煤发电厂将干化污泥与燃煤混合进行发电，并将产生的电能提供给所述污泥干化生产线和所述干馏式碳化炉作为能源利用，同时将所述燃煤发电厂发电所产生的废热蒸汽提供给所述污泥干化生产线作为热源利用；所述污泥资源化利用路径的具体方法为：将所述城镇污水处理厂处理污水后所产生的剩余污泥输至所述污泥干化生产线，由所述污泥干化生产线对剩余污泥进行干化处理；污泥干化后，将干化污泥输送至所述干馏式碳化炉，所述干馏式碳化炉利用干化污泥制成生物炭，然后将生物炭进一步制成多孔填料，用于所述复合型人工湿地或所述海绵城市模块的建设，促进植物生长形成生态碳汇；另外，将所述干馏式碳化炉在制备生物炭时所产生的热解气提供给所述燃煤发电厂，利用所述燃煤发电厂配套污染控制措施进行尾气处理；污泥干化后，将所述污泥干化生产线干化污泥时产生的高氨氮有机废水输送入所述自养生物脱氮处理设施，由所述自养生物脱氮处理设施去除废水中的有机物、氨氮和总氮，并将处理出水送回至所述城镇污水处理厂，所述自养生物脱氮处理设施处理废水后产生的废水剩余污泥则用作对外销售的菌种；同时，所述城镇污水处理厂的尾水将送入所述复合型人工湿地进行深度净化，深度净化后的再生水用于河道生态补充水或市政用水；城市降水或农业面源等污水将所述海绵城市模块进行截留净化，截留净化后的再生水用于河道生态补充水；所述城镇污水处理厂和所述海绵城市模块所产生的植物残体将在与干化污泥混合后被送至所述干馏式碳化炉用于制备生物炭；所述城镇污水处理厂和所述海绵城市模块中的多孔填料在使用数年后，被运送至所述燃煤发电厂用于焚烧发电。2.根据权利要求1所述的城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法，其特征在于：一套剩余污泥资源化与能源化利用系统中，所述城镇生活污水处理厂的配套数量为多个或单个，且与所述复合型人工湿地临近布置；所述污泥干化生产线、所述燃煤发电厂、所述干馏式碳化炉分别与所述自养生物脱氮处理设施临近布置。3.根据权利要求1或2所述的城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法，其特征在于：所述污泥能源化利用路径和所述污泥资源化利用路径的使用比例根据实际剩余污泥产量进行设置，所述污泥的资源化利用路径优先于所述污泥能源化利用路径使用。4.根据权利要求1所述的城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法，其特征在于：所述城镇污水处理厂所产生的剩余污泥包括二级生化处理系统产生的多余活性污泥和少量来自混凝沉淀工序产生的化学污泥，经所述城镇污水处理厂厂内脱水处理后，剩余污泥的含固率在10%~20%，重金属含量满足《农用污泥中污染物控制标准》B级要求；所述城镇污水处理厂采用电动运输车辆将剩余污泥运送至所述污泥干化生产线，所述电动运输车
辆优先使用所述污泥干化生产线周边的充电站充电，以减少电力输送导致的能量损耗。5.根据权利要求1所述的城镇污水处理厂剩余污泥资源化与能源化利用方法，其特征在于：所述污泥干化生产线采用“薄层蒸发器+带式干燥机”两段式工艺，污泥层厚度控制在8~15 mm，以所述燃煤发电厂的废热蒸汽为热源，废热蒸汽的温度在180~200℃，干化每吨剩余污泥所需消耗的蒸汽量为0.5~0.8t，干化处理时长为2~3 h，干化后的剩余污泥含固量提高至80%~90%，发热量不低于3000 kcal/kg，所述带式干燥机废热可循环用于所述薄层蒸发...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞益辉，丁玲玲，李浩然，房金松，盛秉诚，吴承凯，钱飞跃，
申请(专利权)人：苏州太湖中法环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：