本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统。
背景技术：
随着工业化进程的加快和城市规模的急剧扩大，工业污水排放量不断增加且进水水质超出污水处理厂的原设计标准，从而需要改扩建污水处理厂。污水处理厂会形成大量污泥，长期存放会严重影响周边大气环境，因而需要进行无害化、乃至资源化处理。
传统的污泥处理方法包括卫生填埋法、焚烧法、污泥直接制砖法、好氧发酵堆肥法和直接固化法等。卫生填埋法存在二次污染的风险。焚烧法投资大、燃烧时会产生二噁英等剧毒物质。污泥直接制砖法的过程中会产生恶臭气体和有毒有害气体。对于好氧发酵堆肥法，制成肥料前需对污泥进行高温堆肥处理，需添加后续处理设备如翻堆机等，还需要提供较大的场地。直接固化法容易形成臭气，造成大气环境污染。这些传统的处置技术，不仅存在处理能力不足、处置成本高和易造成二次污染等问题，同时还忽略了污泥中资源的再利用，造成了资源的极大浪费。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，以解决上述背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其结构要点在于：包括污泥调节池、生物池、二沉池、浓缩装置、清水池、脱水装置、干化装置、碳化装置和后处理池，污泥调节池的输出端通过管路与生物池的输入端相连通，生物池的输出端通过管路与二沉池的输入端相连通，二沉池设有上层清液出口和下层污泥出口，上层清液出口通过管路与清水池的入口相连通，下层污泥出口通过管路与浓缩装置的输入端相连通，浓缩装置设有浓缩液出口和浓缩污泥出口，浓缩液出口通过管路与清水池的入口相连通，浓缩污泥出口通过管路与脱水装置的输入端相连通，脱水装置的输出端通过管路与干化装置的输入端相连通，干化装置的输出端通过管路与碳化装置的输入端相连通，碳化装置的输出端通过管路与后处理池相连通。
作为优选的，污泥调节池设有污泥输入口和氢氧化钾输入口。
作为优选的，浓缩装置为浓缩机。
作为优选的，浓缩装置内设有阳离子型聚电解质絮凝剂，且阳离子型聚电解质絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和聚合硫酸铁中的一种或几种。
作为优选的，脱水装置为板框式压滤机或隔膜式压滤机。
作为优选的，碳化装置为低温裂解炉或高温裂解炉或水热碳化装置或微波水热碳化装置。
作为优选的，后处理池包括第一处理池和第二处理池，其中第一处理池的输入端和第二处理池的输入端分别通过管路与碳化装置的输出端相连通，且第一处理池设有自然土输入口，第二处理池设有粉煤灰输入口。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)由污泥的末端治理转向“源头控制”，从根本上减少污泥的产生，降低污泥的处理成本，在污水处理过程中同时进行污泥的减量，提高污水和污泥的处理效率。
2)整体系统中碳化处理能够将污泥中挥发性有机物减少，并且对污泥中的重金属进行固定，减少后续资源化利用过程中重金属污染风险，相比常规的污泥焚烧技术，本发明采用对环境影响较小的多级处理方式将污泥中的能量进行资源回收利用，具有推广价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-污泥调节池，11-污泥输入口，12-氢氧化钾输入口，2-生物池，3-二沉池，31-上层清液出口，32-下层污泥出口，4-浓缩装置，41-浓缩液出口，42-浓缩污泥出口，5-清水池，6-脱水装置，7-干化装置，8-碳化装置，9-后处理池，91-第一处理池，911-自然土输入口，92-第二处理池，921-粉煤灰输入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的解释说明，但不限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案，一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，包括污泥调节池1、生物池2、二沉池3、浓缩装置4、清水池5、脱水装置6、干化装置7、碳化装置8和后处理池9，所述的污泥调节池1的输出端通过管路与生物池2的输入端相连通，所述的生物池2的输出端通过管路与二沉池3的输入端相连通，所述的二沉池3设有上层清液出口31和下层污泥出口32，所述的上层清液出口31通过管路与清水池5的入口相连通，所述的下层污泥出口32通过管路与浓缩装置4的输入端相连通，所述的浓缩装置4设有浓缩液出口41和浓缩污泥出口42，所述的浓缩液出口41通过管路与清水池5的入口相连通，所述的浓缩污泥出口42通过管路与脱水装置6的输入端相连通，所述的脱水装置6的输出端通过管路与干化装置7的输入端相连通，所述的干化装置7的输出端通过管路与碳化装置8的输入端相连通，所述的碳化装置8的输出端通过管路与后处理池9相连通。
其中，在本实施例中，所述的污泥调节池1设有污泥输入口11和氢氧化钾输入口12。
其中，在本实施例中，所述的浓缩装置4为浓缩机。
其中，在本实施例中，所述的浓缩装置4内设有阳离子型聚电解质絮凝剂，且阳离子型聚电解质絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和聚合硫酸铁中的一种或几种。
其中，在本实施例中，所述的脱水装置6为板框式压滤机或隔膜式压滤机。
其中，在本实施例中，所述的碳化装置8为低温裂解炉或高温裂解炉或水热碳化装置或微波水热碳化装置。
其中，在本实施例中，所述的后处理池9包括第一处理池91和第二处理池92，其中第一处理池91的输入端和第二处理池92的输入端分别通过管路与碳化装置8的输出端相连通，且第一处理池91设有自然土输入口911，第二处理池92设有粉煤灰输入口921。
处理工艺包括如下步骤：
步骤s1：污泥酸度调节：将含水污泥与氢氧化钾混合搅拌，得到ph值为8～10的污泥浆；
步骤s2：微生物处置：通过生物池中微生物本身和微生物间自身代谢消耗污泥，得到减量污泥，减量率达到15～25％；
步骤s3：分离处理：通过二沉池3将减量污泥分离为上层清液和下层污泥，上层清液进入清水池5，下层污泥进入浓缩装置4，使减量率达到30～35％；
步骤s4：浓缩：向装有下层污泥的浓缩装置4内加入阳离子型聚电解质絮凝剂，并通过浓缩装置4进行浓缩，得到浓缩液和浓缩污泥，浓缩液进入清水池5，浓缩污泥进入脱水装置6，使得浓缩污泥的含水率由99％将至95～97％，虽然含水率下降少，但是本步骤的主要作用是对污泥起到浓缩的作用，减少后续处理设备的容积；
步骤s5：脱水：将浓缩污泥和调理剂混合搅拌，并通过脱水装置6进行脱水，得到脱水污泥，使得脱水污泥含水率降至50～60％，实现深度脱水，能够将浓缩污泥中的大部分毛细水和空隙水脱除，此时脱水污泥呈固态，便于后续干化处理的传送；
步骤s6：干化：通过干化装置7将脱水污泥细胞中的水继续脱除，得到干化污泥，使得干化污泥含水率降至30％，干化装置7采用直接加热式或间接加热式或热辐射加热式等干化技术；
步骤s7：碳化：通过碳化装置8将到干化污泥中挥发性较强的成分脱除，得到碳化污泥，使得最终的碳化污泥含水率不高于10％、550℃有机质烧失量小于5％、重金属含量控制在土地利用国标范围内，保证处理后污泥的稳定性；
步骤s8：制作路基材料：将碳化污泥和自然土混合均匀，得到路基材料；
步骤s9：制作土壤改良剂：将碳化污泥和粉煤灰混合均匀，得到土壤改良剂。
本发明的有益效果如下：
1)由污泥的末端治理转向“源头控制”，从根本上减少污泥的产生，降低污泥的处理成本，在污水处理过程中同时进行污泥的减量，提高污水和污泥的处理效率。
2)从我国污泥性质特性出发来开发合适的资源化(用作土壤改良剂、路基材料)途径，能够很好解决现阶段污泥处置技术瓶颈。
3)整体系统中碳化处理能够将污泥中挥发性有机物减少，并且对污泥中的重金属进行固定，减少后续资源化利用过程中重金属污染风险，相比常规的污泥焚烧技术，本发明采用对环境影响较小的多级处理方式将污泥中的能量进行资源回收利用，具有推广价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：包括污泥调节池、生物池、二沉池、浓缩装置、清水池、脱水装置、干化装置、碳化装置和后处理池，所述的污泥调节池的输出端通过管路与生物池的输入端相连通，所述的生物池的输出端通过管路与二沉池的输入端相连通，所述的二沉池设有上层清液出口和下层污泥出口，所述的上层清液出口通过管路与清水池的入口相连通，所述的下层污泥出口通过管路与浓缩装置的输入端相连通，所述的浓缩装置设有浓缩液出口和浓缩污泥出口，所述的浓缩液出口通过管路与清水池的入口相连通，所述的浓缩污泥出口通过管路与脱水装置的输入端相连通，所述的脱水装置的输出端通过管路与干化装置的输入端相连通，所述的干化装置的输出端通过管路与碳化装置的输入端相连通，所述的碳化装置的输出端通过管路与后处理池相连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：所述的污泥调节池设有污泥输入口和氢氧化钾输入口。
3.根据权利要求1所述的一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：所述的浓缩装置为浓缩机。
4.根据权利要求1所述的一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：所述的浓缩装置内设有阳离子型聚电解质絮凝剂，且阳离子型聚电解质絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和聚合硫酸铁中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：所述的脱水装置为板框式压滤机或隔膜式压滤机。
6.根据权利要求1所述的一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：所述的碳化装置为低温裂解炉或高温裂解炉或水热碳化装置或微波水热碳化装置。
7.根据权利要求1所述的一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：所述的后处理池包括第一处理池和第二处理池，其中第一处理池的输入端和第二处理池的输入端分别通过管路与碳化装置的输出端相连通，且第一处理池设有自然土输入口，第二处理池设有粉煤灰输入口。
8.根据权利要求中任意一项所述的一种基于源头减量的市政污泥资源化处理系统，其特征在于：所述的处理系统的处理工艺包括如下步骤：
步骤s1：污泥酸度调节：将含水污泥与氢氧化钾混合搅拌，得到ph值为8～10的污泥浆；
步骤s2：微生物处置：通过生物池中微生物本身和微生物间自身代谢消耗污泥，得到减量污泥，减量率达到15～25％；
步骤s3：分离处理：通过二沉池将减量污泥分离为上层清液和下层污泥，上层清液进入清水池，下层污泥进入浓缩装置，减量率达到30～35％；
步骤s4：浓缩：向装有下层污泥的浓缩装置内加入阳离子型聚电解质絮凝剂，并通过浓缩装置进行浓缩，得到浓缩液和浓缩污泥，浓缩液进入清水池，浓缩污泥进入脱水装置，使得浓缩污泥的含水率由99％将至95～97％；
步骤s5：脱水：将浓缩污泥和调理剂混合搅拌，并通过脱水装置进行脱水，得到脱水污泥，使得脱水污泥含水率降至50～60％；
步骤s6：干化：通过干化装置将脱水污泥细胞中的水继续脱除，得到干化污泥，使得干化污泥含水率降至30％；
步骤s7：碳化：通过碳化装置将到干化污泥中挥发性较强的成分脱除，得到碳化污泥，使得最终的碳化污泥含水率不高于10％、550℃有机质烧失量小于5％、重金属含量控制在土地利用国标范围内；
步骤s8：制作路基材料：将碳化污泥和自然土混合均匀，得到路基材料；
步骤s9：制作土壤改良剂：将碳化污泥和粉煤灰混合均匀，得到土壤改良剂。
技术总结