一種污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的方法與裝置與流程

本發明主要涉及到污泥處理技術領域，特指一種污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的方法與裝置。

背景技術：

根據《國家環境保護“十二五”規劃》及《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》的要求，到2015年，污水處理設施負荷率提高到80％以上，城市污水處理率達到85％；屆時，我國的污水處理規模將達到20805萬m³/d。根據住房城鄉建設部關于全國城鎮污水處理設施2016年第一季度建設和運行情況的通報：截至2016年3月底，全國設市城市、縣累計建成城鎮污水處理廠3910座，污水處理能力為1.67億m³/d；伴隨產生的污泥(含水率以80％計)近5000萬t/a左右(每萬m³污水產泥5～10t)。而且，該數字還在以10％～15％的速度增加。

我國的污水處理事業在過去的幾十年中，已經有了突破性的進展。然而由于我國污水處理廠建設存在嚴重的“重水輕泥”現象，導致大量污泥“積壓”，未得到合理安全的處理處置。因此，相對于已經較為成熟的污水處理技術，污泥處理處置技術在我國尚處于起步階段，并且發展緩慢。根據《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》：到2015年，直轄市、省會城市和計劃單列市的污泥無害化處理處置率達到80％，其他設市城市達到70％，縣城及重點鎮達到30％。但截至2014年年底，全國污泥處理處置設施建設僅完成“十二五”規劃目標的43.4％，即224.81萬噸/年，缺口巨大。

厭氧消化作為污泥處理重要技術之一，在歐美國家應用廣泛，也被我國大力鼓勵發展。但目前為止，我國僅50余家污水廠建有污泥厭氧消化設備，且40％左右停運。全國經過厭氧處理的污泥不足2％。其主要原因在于我國污泥普遍存在含砂量高、有機質含量低的問題，導致厭氧消化運行效率差，產氣量低。熱水解作為一種新興的污泥預處理技術，可有效破壞污泥中的微生物結構，釋放污泥中微生物及胞外聚合物的水及有機物，并將難以生物降解的大分子有機物水解為易生物降解的小分子有機物，從而改善污泥的消化及脫水性能。

現有傳統的熱水解處理方式為“催化氧化脫硫+化學堿洗+生物除臭”，其設備包括催化氧化脫硫塔、化學堿洗塔、生物除臭箱、風機、加濕泵及加濕箱。但傳統工藝和設備存在如下缺陷：

1、臭氣中的硫化氫、含硫有機物易導致現有方法中催化劑失活，造成處理效率下降，催化劑更換頻次提高也造成運行成本提高。

2、該套除臭裝置未設置臭氣降溫設備，高溫臭氣易導致生物除臭系統中微生物失活。

3、熱水解臭氣中甲硫醇、甲硫醚及三甲胺等有機惡臭氣體濃度高且臭氣嗅閾值極低，該方法對有機物惡臭氣體去除效率較低，無法保證熱水解，尤其是高溫熱水解下臭氣處理達標排放。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、易實現、處理效果好的污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的方法與裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的方法，步驟為：

S1：熱水解臭氣洗滌及換熱；將熱水解釋壓的臭氣降溫，去除熱水解臭氣中夾帶的水蒸氣及污泥，并去除臭氣中部分惡臭物質；

S2：焚燒除臭；通過燃燒的方式除去臭氣；

S3：化學洗滌除臭；通過化學洗滌去除煙氣中的硫氧化物及未完全燃燒的少量硫化氫；

S4：生物除臭；利用微生物對臭氣進行處理，將其轉化為無機物，最后臭氣達標排放。

作為本發明方法的進一步改進：所述步驟S1中將高溫熱水解臭氣降低至20～40℃。

作為本發明的進一步改進：所述步驟S2中以天然氣或沼氣為燃料，通過燃燒去除熱水解中硫化氫及有機惡臭氣體。

作為本發明方法的進一步改進：所述燃燒溫度為600～1100℃，或者850～1000℃。

作為本發明方法的進一步改進：所述步驟S3中洗滌劑為氫氧化鈉，配置溶液pH＝13～14。

作為本發明方法的進一步改進：所述步驟S4中微生物為硫氧化菌群、硝化菌群或反硝化菌群中的一種或多種。

本發明進一步提供一種污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的裝置，包括

洗滌換熱單元，通過換熱器及洗滌罐將熱水解釋壓的臭氣降溫，去除熱水解臭氣中夾帶的水蒸氣及污泥，并去除臭氣中部分惡臭物質；

焚燒除臭單元，以天然氣為燃料，將臭氣中的惡臭氣體通過燃燒轉化；

化學洗滌塔，與洗滌換熱單元和焚燒除臭單元的輸出端相連，通過化學洗滌去除臭氣；

生物除臭單元，與化學洗滌塔的輸出端相連，通過微生物將惡臭物質降解為二氧化碳和水，所述生物除臭單元輸出端進行排放。

作為本發明裝置的進一步改進：所述洗滌換熱單元的尾端通過一臭氣煙氣換熱器連接焚燒除臭單元，所述化學洗滌塔與焚燒除臭單元之間設置一煙氣急冷設備，用以冷卻焚燒爐排出的煙氣。

作為本發明裝置的進一步改進：所述化學洗滌塔與洗滌液自動加液設備相連，所述洗滌液自動加液設備包括相連的洗滌液加藥裝置、洗滌液循環箱及石墨換熱器，所述洗滌液加藥裝置和洗滌液循環箱用于洗滌液自動投加、輸送，所述石墨換熱器用于對洗滌液降溫。

作為本發明裝置的進一步改進：所述生物除臭單元與化學洗滌塔之間設置有板式換熱器，用以冷卻經化學洗滌塔處理后的煙氣。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的方法及裝置，將臭氣直燃式焚燒這一工藝設備應用至污泥熱水解臭氣治理領域，并形成了“降溫+焚燒+二次降溫+化學洗滌+生物除臭”的成套的工藝設備，對于處理高含濕、高溫、臭氣氣量及濃度波動大、組分復雜的惡臭氣體有顯著效果，該套工藝設備也可用于其他領域的高濃度、高濕度臭氣的處理。

2、本發明污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的方法及裝置，成功解決了污泥熱水解過程中產生的高溫、高濃度、組分復雜的惡臭氣體處理的難題。經檢測，熱水解產生的臭氣溫度110～150℃，臭氣濃度約173萬，硫化氫約為15000mg/m³，甲硫醇1700～2000mg/m³，甲硫醚約1000mg/m³，三甲胺約100mg/m³等，臭氣成分包括硫化氫、氨、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳等，處理后對排氣筒及廠界進行檢測，各項污染物指標符合《惡臭污染物排放標準》GB14554-1993中排氣筒高度為15米時排放限值及廠界為一級標準要求，二氧化硫及氮氧化物排放符合《大氣污染綜合排放標準》(GB16297-1996)中排氣筒高度為15米時對應的一級標準。

附圖說明

圖1是本發明方法的流程示意圖。

圖2是本發明裝置的結構原理示意圖。

圖例說明：

1、焚燒除臭單元；2、洗滌換熱單元；3、除臭風機；4、臭氣煙氣換熱器；5、煙氣急冷設備；6、化學洗滌塔；7、洗滌液加藥裝置；8、洗滌液循環箱；9、板式換熱器；10、石墨換熱器；11、離心風機；12、生物除臭裝置；13、排氣筒。

具體實施方式

以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明的污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的方法，其步驟為：

S1:熱水解臭氣洗滌及換熱；即將熱水解釋壓的臭氣降溫，去除熱水解臭氣中夾帶的水蒸氣及污泥，并去除臭氣中部分惡臭物質。

在具體應用實例中，通過洗滌及降溫將高溫熱水解臭氣(一般最高180℃)降低至20～40℃，并去除臭氣中夾帶的污泥與水蒸氣。通過降溫，本發明可將熱水解中部分惡臭物質從氣相轉化至液相，去除率約為20％。該步驟中換熱設備可以根據實際需要，選擇為板式換熱器或其他類型的換熱器。

S2:焚燒除臭；通過燃燒的方式除去臭氣；即以天然氣為燃料，將臭氣中的含硫有機物、硫化氫、三甲胺、苯類物質等惡臭氣體轉化為硫氧化物、二氧化碳及水蒸氣。

在具體應用實例中，所用的燃料可以使用污泥厭氧消化產生的沼氣。如，以天然氣或沼氣為燃料，燃燒去除熱水解中硫化氫及有機惡臭氣體，燃燒溫度為600～1100℃，優選為850～1000℃，臭氣進入焚燒爐前與焚燒爐煙氣先進行換熱，之后進入焚燒爐進行燃燒，燃燒后臭氣基本轉化為硫氧化物、二氧化碳、水及少量氮氧化物。該步驟臭氣去除率99.9％。

在具體應用時，可以令出口煙氣與進口臭氣進行換熱，提高進氣溫度，降低能耗，同時降低出口煙氣溫度，減小后續降溫能耗。

S3:化學洗滌除臭；即通過化學洗滌去除煙氣中的硫氧化物及未完全燃燒的少量硫化氫。

在具體應用實例中，可以選擇采用的洗滌劑為氫氧化鈉，配置溶液pH＝13～14。如，通過堿液洗滌去除煙氣中硫氧化物及未燃燒的少量硫化氫等惡臭物質，該裝置對硫氧化物去除率超過90％，對硫化氫去除率為80～85％。

S4:生物除臭；

利用微生物對臭氣中的硫氧化物、氮氧化物、未燃燒完全的少量硫化氫及有機惡臭氣體進行處理，將其轉化為二氧化碳、水、硫酸根、硝酸根等無機物，該步驟對進氣去除率超過90％，最后臭氣達標排放。

在具體應用實例中，所述的微生物為硫氧化菌群、硝化菌群及反硝化菌群。

如圖2所示，本發明進一步提供了一種污泥熱水解產生的高濃度惡臭氣體處理的裝置，包括：

洗滌換熱單元2，通過換熱器及洗滌罐將熱水解釋壓的臭氣降溫，去除熱水解臭氣中夾帶的水蒸氣及污泥，并去除臭氣中部分惡臭物質。

焚燒除臭單元1，以天然氣為燃料，將臭氣中的含硫有機物、硫化氫、三甲胺、苯類物質等惡臭氣體轉化為硫氧化物、二氧化碳及水蒸氣。

化學洗滌塔6，通過化學洗滌去除煙氣中的硫氧化物及未完全燃燒的少量硫化氫。

生物除臭單元12，利用微生物去除焚燒系統及化學洗滌未完全去除的惡臭物質，通過微生物將惡臭物質降解為二氧化碳和水，最后達標排放。

在具體應用實例中，在洗滌換熱單元2的尾端通過一臭氣煙氣換熱器4連接焚燒除臭單元1。

在具體應用實例中，在化學洗滌塔6與焚燒除臭單元1之間設置一煙氣急冷設備5，用以冷卻焚燒爐排出的煙氣。

在具體應用實例中，化學洗滌塔6與洗滌液自動加液設備相連，該洗滌液自動加液設備包括相連的洗滌液加藥裝置7、洗滌液循環箱8及石墨換熱器10，洗滌液加藥裝置7和洗滌液循環箱8用于洗滌液自動投加、輸送，石墨換熱器10用于對洗滌液降溫。該洗滌液可以選擇為堿液。

在具體應用實例中，生物除臭單元12與化學洗滌塔6之間設置有板式換熱器9，用以冷卻經化學洗滌塔6處理后的煙氣，使煙氣溫度適宜生物除臭裝置12中微生物的生存。

在具體應用實例中，本裝置各個單元之間通過連接管路相連，并設置有除臭風機3、離心風機11，用以臭氣及煙氣輸送。在本裝置的尾端，即生物除臭單元12的后端設置有排氣筒13，用來排放處理后的尾氣，在本實例中排氣筒13高度為15米左右。

以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發明的保護范圍。