一种双内循环活性污泥资源化利用式处置方法

1.本发明涉及一种环境保护技术领域，尤其涉及一种双内循环活性污泥资源化利用式处置方法。


背景技术：

2.活性污泥是细菌、真菌、藻类和原生动物等微生物群体及其依附的有机物质和无机物质的总称，其在生活污水处理净化过程中发挥着关键作用，目前，据相关公布数据统计全国城镇污水处理及再生利用设施的活性污泥日产量约22～24万吨/日，分析预计未来活性污泥产量将以每年10～15％的速度增长，但无害化处理部分仅为40％左右，且无害化处理技术亟待升级提高，如此巨大产量的活性污泥若得不到有效的技术处置，势必对环境造成巨大的潜在风险。
3.目前，活性污泥处置的主要技术有：浓缩脱水填埋技术、干化焚烧技术、好氧堆肥技术以及高温水解-厌氧消化技术，但是这些技术都有一定的潜在风险以及有些对环境造成污染，并且处理后的产出也不能达到预想的效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的是要提供一种双内循环活性污泥资源化利用式处置方法。
5.为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
6.本发明包括以下步骤：
7.步骤(1)：将废弃活性污泥进行脱水处理，并将处理后的活性污泥收集，脱出的滤液回到二次沉淀池中重新进行沉淀处理；
8.步骤(2)：将废弃生物质辅料进行粉碎处理之后进行收集；
9.步骤(3)：把活性污泥与废弃生物质辅料分别送至回旋无氧干馏器中，并且活性污泥和废弃生物质辅料间隔分段进行无氧干馏热解工艺处理，处理中产生的废弃产物用于循环利用，处理后的产物进行混合制得炭基原料；
10.步骤(4)：炭基原料进行破碎处理，破碎后的炭基原料加入助剂a、助剂b和助剂c进行混拌；其中助剂a用于增加炭基原料中有机元素的含量，助剂b用于提升其他助剂的作用，助剂c用于使助剂与炭基原料进行有效融合和黏合。
11.步骤(5)：在混匀的炭基原料中添加用于提高成型效果的助剂d并加工成型为颗粒状；
12.步骤(6)：将颗粒状的炭基原料进行烘干处理，再经过包装系统包装为炭基肥资源化产品成品。
13.进一步，所述步骤(1)中废弃活性污泥控制固体悬浮物含量在1.0％～2.5％，并使活性污泥的含水率脱至80％，处理后的活性污泥收集放置，而脱出的滤液通过循回泵进入二次沉淀池中再次进行沉淀处理。
14.优选的，所述步骤(2)中将废弃生物质辅料通过粉碎器粉碎至3～5cm大小。
15.优选的，所述步骤(3)中的具体步骤为：
16.步骤(3.1)：将活性污泥的干馏热解工序温度设定为400～700℃，活性污泥物料干馏时间为2.5～4h；
17.步骤(3.2)：废弃生物质辅料的干馏热解工序温度设定为300～600℃，废弃生物质物料干馏时间为1.5～3h；
18.步骤(3.3)：热分解后产生的气相经液封装置密封后，进入冷凝器中，冷凝回收的水相以及油水分离产生的水相进行组合收集，并送回到污水处理厂中生化好氧工序进水端进行无害化分解；冷凝后的不凝气组分，引入到热解干馏器的天然气燃烧仓中，作为能源进行燃烧利用，并经尾气净化装置处理后再进行排放；
19.步骤(3.4)：以活性污泥碳化产物：废弃生物质碳化产物质量比例为1:0.05～0.6进行混合。
20.优选的，所述步骤(3.3)中的冷凝器设计以步骤(1)中脱出的滤水引流一部分作为列管冷媒，冬、秋季节时调节其回水与污水处理厂生化好氧进水混合，温度高的回水用于提高工序内好氧段微生物的生化活性；春、夏季时回水则进入到二次沉淀池中进行沉降工艺处理。
21.优选的，所述步骤(4)中破碎机为刀式破碎机，工艺转速为150～600rpm/min，并将炭基原料粉碎至20～60目，并且在混拌过程中添加的助剂a、助剂b和助剂c分别为：
22.助剂a：设计配方为ch4n2o、kh2po4、k2so4、溶质质量分数为85％的h3po4，其中各部分的添加质量比例为5:2～2.5:2.5～3:1.5～2.5，占总质量的20％～45％，以85％h3po4辅以溶质质量分数为10％的氢氧化钠溶液调节ph至6.5～7.5；
23.助剂b：主要包括枯草芽孢杆菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌干粉菌剂，菌剂浓度为1
×
107～1
×
10
10
cfu/g，其中各菌剂的比例为2～2.5:4～5:1.5～2:1.5～2，与炭基原料添加质量比例调配在1～1.5：1000；
24.助剂c：为h2o，添加质量占炭基原料的5％～8％。
25.优选的，所述步骤(5)中的助剂d为：
26.助剂d：包括与炭基原料总质量相比质量比例为1％～20％的质量浓度为0.5％～10％的天然多糖海藻酸钠溶液辅料和质量比例为1％～20％的cacl2，其中海藻酸钠溶液辅以cacl2活化用于提高海藻酸钠溶液中海藻酸钠的黏度。
27.所述步骤(5)中的炭基肥粒径范围控制在1.00mm～4.75mm，并且利用烘干使炭基肥颗粒水份含量小于10％。
28.优选的，所述干馏热解装置以燃烧后无大气污染的天然气作为清洁能源。
29.优选的，所述干馏热解装置以电磁线圈作为清洁能源。
30.优选的，在所述步骤(3.4)中进行混合时设置有回旋装置，并且回旋装置的外旋转数为1～150rpm，内旋转数为1～50rpm，内旋设置有阻抗刮削装置，其中阻抗刮削装置与内壁间距为1～3cm。
31.本发明的有益效果是：
32.本发明是一种双内循环活性污泥资源化利用式处置方法，与现有技术相比，本发明通过采用将脱水之后的活性污泥输送到回旋无氧干馏器中，并与加入的破碎后的废弃生物质辅料间隔分段进行无氧干馏热解处理，然后把活性污泥碳化产物和废气生物质碳化产
物按一定比例混合制得炭基原料，之后进行破碎处理，再添加助剂进行混匀，并在颗粒成型机中再次加入用于黏合的助剂，接着在烘干后包装成成品炭基肥资源化产品的方法，可实现将废弃物资源化转化为满足ny/t3041-2016《生物炭基肥料》要求的生物炭基肥产品，且生产工艺过程污染物设计内循环处置环环相扣，无额外废弃物、废气产出。
附图说明
33.图1为本发明的工艺流程图；
具体实施方式
34.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
35.如图1所示：本发明包括一种双内循环活性污泥资源化利用式处置方法，包括以下步骤：
36.步骤(1)：废弃活性污泥控制ss(固体悬浮物)在1.0～2.5％，通过砂浆泵从生活污水生化处理工艺的沉淀池底部泵出接入带式压滤器，带式压滤器的参数为：辊压力为0.2～0.6mpa，带速0.3～0.5m/s，滤布材质聚氨酯、线径0.8～1.2mm、透气度15000～21000m3/m2·
kpa
·
h；通过压滤器将活性污泥含水率脱至80％左右，脱出的滤液通过循回泵送入二次沉淀池中进行二次沉淀处理，脱水后的活性污泥通过料斗收集起来，再经螺旋输送机或皮带输送机送入回旋无氧干馏器中；
37.步骤(2)：添加废弃生物质辅料并通过带式输送器转入料斗中，将生物质辅料在料斗底部经破碎器粉碎处理至粒度为3～5cm大小，再通过皮带输送机送入回旋无氧干馏器中；
38.步骤(3)：活性污泥与破碎后的生物质辅料间隔分段进行无氧干馏热解工艺处理，活性污泥干馏热解工序温度为400～700℃，以使物料中有机质成分充分碳化，并高温杀死依附于活性污泥中的潜在有毒有害微生物，包括其芽孢和孢子等，其中废弃生物质辅料物料特性利于热解，干馏热解工序温度设定为300～600℃，其中无氧干馏热解工艺中的回旋装置外旋转数为1～150rpm，内旋转数为1～50rpm，外旋使物料翻转受热均匀，内旋设置有阻抗刮削装置，防止物料对内壁粘连结焦，阻抗刮削装置与内壁间距为1～3cm，本工艺对废弃生物质辅料进料原料含水率具备普适性，干湿料均适宜，进料为湿物料时，依据原料性质对工艺配比废弃生物质辅料原料使用量扩量20～60％，同时干馏热解装置以燃烧后无大气污染的天然气或电磁线圈作为清洁热源，干馏设备设置有液封装置，即起到密封隔氧作用，又能防止加热内腔带压产生危险，起到安全保障的作用，物料受热水分挥发，有机质裂解为小分子挥发性物质，剩余物质成分得到碳化，因工艺经隔氧热分解，可以有效避免二噁英等有害物质的生成，热分解产生的气相经液封装置后，进入冷凝器中，冷凝器设计以带式压滤器的部分产水将其引流作为列管冷媒，对气相组分进行冷凝回收，热解工艺的前段主要回收物料中挥发的水分，工艺后段主要回收有机物裂解产生的生物质油料，冷媒经过热交换冷凝气相后，自身温度得到升高，冬、春季气温低时调节设计其回水进入生化好氧工序段前调节池，与原污水厂进水混合，利用余热调节生化工序反应温度(因流量比仅起适当微升温作用)，而温度的适当升高可活化好氧段微生物的代谢活性，起到促进污水污染物分解效率
的作用，而夏、秋季气温高时回水则设计进入二次沉淀池进水口，接受沉降工艺处理，经过干馏热分解，大分子物质裂解为小分子，一方面经过冷凝回收，再经油水分离器，分离制得生物质油料，实现资源循环再利用，另一方面溶解于冷凝水中的小分子物质可做用良好的易分解碳源，使得可以被微生物所代谢利用，经污水处理厂生化好氧工序无害化分解，冷凝回收的水相以及油水分离产生的水相，组合收集，进入污水处理厂进水调节池，实现工艺单元污染物的配套再分解处理，冷凝后的不凝气组分，既含大量可燃性气体，又可能含未被氧化的潜在污染物成分，将其工艺引入热解干馏器天然气燃烧仓进行燃烧处理，使资源化再次得到利用与处理，热源天然气和少量不凝气燃烧后的尾气，主要为co2和h2o等无害化物质，经尾气净化装置后，满足《大气污染物综合排放标准》(gb 16297-1996)限制要求，可以进行达标排放，活性污泥物料经过干馏2.5～4h，废弃生物质物料经过干馏1.5～3h，待物料干馏充分碳化后，形成稳定、难熔、高度芳香化、富含碳素的固态物质，以活性污泥碳化产物：废弃生物质碳化产物的质量比例为1:0.05～0.6混合，制得炭基原料。
39.步骤(4)：炭基原料由于是经过高温无氧热分解制得，因此会有结团块状形态，所以混合后制得的炭基原料，需要再经刀式破碎机破碎处理，转速设置为150～600rpm/min，并将炭基原料粉碎至20～60目，粉碎后的炭基原料加入助剂a、助剂b和助剂c，经过犁叶混拌器混拌，破碎后的原料与多种助剂被搅拌轴上的犁叶强烈冲击分散，实现快速混匀，其中混拌器的转速为150～250rpm/min，搅拌时间为10～15min，其中：
40.助剂a的设计配方为ch4n2o、kh2po4、k2so4、溶质质量分数为85％的h3po4，各部分助剂的添加质量比例为5:2～2.5:2.5～3:1.5～2.5，占总质量的20％～45％，以85％磷酸辅以10％氢氧化钠溶液调节ph至6.5～7.5(中性)；
41.助剂b主要包括枯草芽孢杆菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌干粉菌剂，菌剂浓度为1
×
107～1
×
10
10
cfu/g，各菌剂添加比例为2～2.5:4～5:1.5～2:1.5～2，与炭基原料添加质量比例调配在1～1.5：1000，并根据目标产品特异性用途适当调整增减菌剂添加量；
42.其中所调配添加的助剂菌剂的生产，以麸皮为主要载体，添加5～20％的面粉，121℃高压灭菌20～30min,冷却，控制含水率在40～65％，发酵温度28～35℃，发酵48～72h，强调调节至菌体芽孢或孢子产生期，且菌剂需冷冻干燥制备为脱水干粉，以提高助剂菌剂适应抗逆条件的能力，优化且稳定产品的质量，
43.助剂c：为h2o，起到为炭基料调配水份，实现使助剂与物料的有效融合和黏合，强化混拌效果，添加质量为总原料的5％～8％。
44.步骤(5)：经过犁叶混拌器混匀的物料，送入颗粒成型机，通过调节颗粒成型机加工规格，在物料中加入用于增加黏合作用的助剂d来控制生产炭基肥粒径范围为1.00mm～4.75mm，其中助剂d为添加质量比例1％～20％的质量浓度0.5％～10％的天然多糖海藻酸钠溶液辅料作为环境友好型黏合助剂，其中海藻酸钠溶液同时辅以1％～20％cacl2活化提高海藻酸钠的黏度；这样即实现造粒要求，又环保且低成本，同时，改善土壤内部空隙空间，且通过海藻酸钠与氯化钙形成交联凝胶微球包裹养分成份，促进速效养分实现缓释效果，最后经过一体化烘干机控制炭基肥颗粒水分含量小于10％，再经过包装系统包装为炭基肥资源化产品成品，整套工艺实现了污染物的资源化再利用，并且其配套工艺的污染物也进行了循环再处理，达到了污染物的零排放。
45.本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做
出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。