CN102372409B - 浆纸生物污泥的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种浆纸生物污泥的处理方法，它依次经过生物污泥收集助凝、预脱水分离、预热后与黑液混合多效蒸发以及生物污泥-黑液超级浓缩蒸发，最终在碱炉中混烧用于发电供热，熔融物经苛化后回收再利用。本发明方法将生物污泥固废变废为宝，使浆厂达到零排放，实现了清洁生产、节能减排、减少了垃圾填埋。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域，特别涉及一种浆纸生物污泥的处理方法。
背景技术
目前，国内外漂白硫酸盐木浆厂的污水处理，产生的初沉污泥和生化处理污泥绝大部分厂家采用混合填埋处理或少量污泥堆肥利用，不可避免地导致大量占用土地、甚至产生二次污染。
据中国造纸协会统计，2010年中国纸及纸板总产量9270万吨、消费9173万吨，全行业产生的剩余湿污泥约900-1000万吨。随着国民经济发展和人民生活水平和质量的提高，浆纸的产销量也将越来越大，对周边生活环境的要求也越来越高，且国家对新建垃圾填埋场实行严格限批，今后污泥填埋处理所占的比例将会大大减少。因此正确合理、科学地处理处置污泥问题，是摆在我们面前的一个繁重任务，且关键是把污泥水分降下来、干度提高到经济热值之上。
污泥处理的目的是达到减量化、稳定化、无害化和资源化。目前较成熟的污泥处理方法有填埋、堆肥和焚烧等。
填埋：采用直接处理成本低。其缺点是占用大量土地、污泥中的有毒有害重金属和病原微生物会污染土地和水资源，填埋场的建设、使用受地质、水文和土壤条件限制。
堆肥：将污泥中的有机物进行生物化学降解作用，使之转化为稳定的腐殖质以改善土壤的性能、增加土壤肥力。此法虽具有一定的经济和社会效益，但处理量、成本很大程度上受下游农、林、牧、渔业制约，无法从根本上消化、彻底解决污泥的出路问题。
焚烧：采用污泥干化或深度脱水技术，使污泥中的可燃成分较为经济地在高温下充分燃烧，最终成为稳定的灰渣。焚烧法具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点。近年来，焚烧法采用了合适的预处理工艺和先进的焚烧方法，满足了越来越严格的环境要求，是当前较好的污泥处理方法。
如上所述，目前国内外浆纸厂一般将污水处理的剩余生物污泥、三级脱色化学污泥及初沉污泥混合脱水，外运填埋。极个别焚烧也是在燃煤锅炉焚烧，鲜有分质处理、生物污泥在碱炉焚烧发电案例或技术。生物污泥含有大量有机物、粘稠、难以深度脱水，所以混合处理填埋，只会增加额外大量运费、焚烧需外加燃料除水，技术经济难度很大，目前国内外还没有能稳定运行的浆纸污泥焚烧装置。
漂白硫酸盐木浆厂、大规模化机浆厂，一般配有动力锅炉、碱回收锅炉，这为污泥深度脱水、混烧发电提供了较好的经济焚烧炉型，且都具备经济焚烧的基本燃料：煤、碱回收超浓黑液。这为研发污泥深度脱水、混烧发电装置提供了科学合理的清洁生产基础条件。
黑液是硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中，洗涤蒸煮后的纸浆的洗涤液，其呈黑色，其中含有蒸煮液中的无机物和从植物纤维原料中溶出的木素、半纤维素和纤维素的降解产物及有机酸等。无机物包括游离的氢氧化钠、硫酸钠、硫化钠、碳酸钠以及与有机物化合的钠、二氧化硅等。黑液直接排入江河会造成污染，应进行处理。处理方法是先蒸发浓缩，再经燃烧，可回收纯碱。燃烧生成的热以蒸汽形式回收。大部分无机物在燃烧过程中成为熔融状态，溶解后即成绿液(green liquor)。绿液经石灰乳苛化，澄清后成为白液(white liquor)，可用于配制蒸煮液制纸浆。白液澄清后的沉淀为碳酸钙(造纸行业称为白泥)。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境污染少、节能减排、优质高效的浆纸生物污泥的处理方法。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
本发明步骤如下：
（1）向收集的生物污泥中加入絮凝助剂，其在生物污泥中的质量浓度为1～3ppm；
（2）将经过步骤（1）处理的生物污泥预脱水分离，使其干固物的质量分数达到10%～15%；
（3）将经过（2）步预脱水分离的生物污泥预热至110-125℃后与浆纸生产过程中的黑液混合蒸发浓缩至其干固物的质量分数达到70%以上，其中黑液为硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中洗涤蒸煮后的纸浆的洗涤液，其含有蒸煮液中的无机物和从植物纤维原料中溶出的木素、半纤维素和纤维素的降解产物及有机酸，无机物包括游离的氢氧化钠、硫酸钠、硫化钠、碳酸钠以及与有机物化合的钠、二氧化硅；
（4）将（3）步制得的混合物继续浓缩至其干固物的质量分数达到80%以上；
（5）燃烧（4）步制得的混合物，产生的过热蒸汽用于发电供热，大部分无机物在燃烧过程中成为熔融状态，溶解后即成绿液，绿液经苛化，澄清后得到白液。
步骤（1）中絮凝助剂为分子量大于1000万的阳离子聚丙烯酰胺。
步骤（2）中使用离心分离机进行预脱水分离，离心分离机的主机转鼓功率为75KW、额定转速为3000rpm。。
步骤（4）中使用浓缩器进行浓缩处理，所用浓缩器的液体侧操作温度为160～200℃，加热侧加热蒸汽压力为5～12bar，温度为200～250℃。
本发明的积极效果如下：
生物污泥属于有机质，浓缩后具有一定热值，与黑液混合后，是很好的燃料，因此利用本发明方法无需将污泥外运填埋，减少了环境污染和处理成本。本发明方法将浆纸生物污泥首先经助凝剂絮凝、预脱水浓缩、与黑液混合进行多效蒸发、然后再经超级浓缩蒸发、最后进行碱炉焚烧，蒸汽用于发电供热，熔融物溶解后进行苛化反应得到白液，可以用于配制蒸煮液制纸浆。本发明将生物污泥固废变废为宝，使浆厂达到零排放，实现了清洁生产、节能减排、减少了垃圾填埋，有利于发展循环经济。技术新颖，能够达到国际清洁生产所倡导的3R目标（Reduce, Reuse, Recycle）。
使用本发明方法可产生含干固物80%的污泥18.75吨/天（折绝干吨15t/d），超浓生物污泥折算热值为7.5MJ/kg（制浆超浓黑液单独折算热值13.3 MJ/kg），日节约标煤4.8t/d（标煤热值29.306 MJ/kg），产汽44.16吨，发电1.23万度，折合年节标煤1680吨，年发电430.77万度。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例详述本发明方法。
本发明方法步骤如下：
（1）收集浆厂污水处理站二级生化曝气系统产生的剩余生物污泥，其干固物含量为2～3%（即干固物的质量分数为2～3%），经螺杆泵输送（15L/s）,至碱回收车间的生物污泥深度处理工段储槽（60m3砼池）。向储槽中加入分子量大于1000万的阳离子聚丙烯酰胺作为絮凝助剂，型号为亚什兰268C，稀释后絮凝助剂在污泥中质量浓度为1～3ppm。
（2）将上步收集的生物污泥预脱水浓缩，使预脱水后其干固物含量为10%～15%。所用装置为一种卧螺沉降离心分离机，其特征参数为：主机转鼓功率为75KW、额定转速3000rpm，螺旋输送器通过差速器与转鼓的相对转速1～12rpm。装置为端部进料的同向式操作，固液混和物进入离心机后不立即分离而是沿着同一轴向方向位移一段距离后，澄清液由导流管排，同向式操作用于生物污泥的初步浓缩。转鼓与螺旋输送器之间的差速，采用可靠的双变频调节机械差速装置，差速调节精度值0.05转/分。双变频调节机械差速装置可通过离心机内泥层的厚度自动调节差速，达到自动调节扭矩。
（3）将上步浓缩后的生物污泥预热到110℃，与黑液混合进行多效蒸发，直至混合液的干固物的含量达到70%。预热装置为生物污泥加热器，规格为∮840×1000,620Kw,换热面积41.28m2,操作温度110℃,操作压力1.43bar；多效蒸发采用六效生物污泥-黑液混合蒸发。采用的装置为六效蒸发机组，蒸发量为1000t/h,日产量为4420tDS/d,蒸发后的干固物含量达到70%～75%。
（4）将上步得到的混合物继续在超级浓缩器（Super Concentrator:1SCO+S01）中浓缩，直至干固物含量达到80%以上。浓缩器液体侧操作温度为160～200℃，加热侧加热蒸汽压力为5～12bar，温度为200～250℃。
（5）将上步得到的混合物在碱炉中喷射焚烧，产生过热蒸汽，通过汽轮机带动发电机发电。大部分无机物在燃烧过程中成为熔融状态，溶解后即成绿液，绿液经石灰乳苛化，澄清后成为白液，可用于配制蒸煮液制纸浆。所用碱炉日燃烧碱回收固形物6500～7000tDS/d,过热蒸汽温度为480℃，流速为285kg/s，压力为84bar。
上述技术方案仅体现了本发明的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种浆纸生物污泥的处理方法，其特征在于其步骤如下：
（1）向收集的生物污泥中加入絮凝助剂，其在生物污泥中的质量浓度为1～3ppm；
（2）将经过步骤（1）处理的生物污泥预脱水分离，使其干固物的质量分数达到10%～15%；
（3）将经过（2）步预脱水分离的生物污泥预热至110-125℃后与浆纸生产过程中的黑液混合蒸发浓缩至其干固物的质量分数达到70%以上，其中黑液为硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中洗涤蒸煮后的纸浆的洗涤液，其含有蒸煮液中的无机物和从植物纤维原料中溶出的木素、半纤维素和纤维素的降解产物及有机酸，无机物包括游离的氢氧化钠、硫酸钠、硫化钠、碳酸钠以及与有机物化合的钠、二氧化硅；
（4）将（3）步制得的混合物继续浓缩至其干固物的质量分数达到80%以上；
（5）燃烧（4）步制得的混合物，产生的过热蒸汽用于发电供热，大部分无机物在燃烧过程中成为熔融状态，溶解后即成绿液，绿液经石灰乳苛化，澄清后成为白液。
2.根据权利要求1所述的浆纸生物污泥的处理方法，其特征在于步骤（1）中絮凝助剂为分子量大于1000万的阳离子聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的浆纸生物污泥的处理方法，其特征在于步骤（2）中使用离心分离机进行预脱水分离，离心分离机的主机转鼓功率为75KW、额定转速为3000rpm。
4.根据权利要求1所述的浆纸生物污泥的处理方法，其特征在于步骤（4）中使用浓缩器进行浓缩处理，所用浓缩器的液体侧操作温度为160～200℃，加热侧加热蒸汽压力为5～12bar，温度为200～250℃。
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