CN101289267A - 湿污泥干化处理系统与工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种湿污泥干化处理系统，包括：低温热解反应装置，用于将湿污泥与饱和水蒸汽进行低温热解反应，使湿污泥中的高分子有机物转换成低分子有机物；螺旋式离心过滤装置，用于将热解后的湿污泥以机械分离方式离心过滤脱水，获得含水率在55～60％的半干污泥；干燥装置，用于将过滤脱水后的半干污泥中的水分干燥脱除，获得含水率在10～40％的干化污泥型固体燃料。本发明同时也涉及采用该处理系统进行湿污泥干化处理的工艺。本发明的系统与工艺能够以环保、节能、高资源利用率、低运行成本的方式解决污泥资源再生问题。
Description
发明领域
本发明涉及一种废物处理装置与工艺，特别涉及一种湿污泥的干化处理系统与处理工艺。
背景技术
湿污泥是污水处理过程中产生的副产品，污泥的成分极为复杂，主要含有大约80～90％的水分，以及其他可被回收利用的有机质、各类有机物、多种微量元素以及可能对环境造成不良影响的病原微生物、寄生虫卵、重金属等。将湿污泥进行无害化、资源化处理，是世界范围内生态环境保护的一个重要课题。
传统的湿污泥处理方法包括投海(或直接排放)、填埋以及堆肥化，但是都存在对环境的负面影响(水质污染、土层污染以及空气污染等)以及空间资源(土地和水场)的占用和浪费等缺点，已经被越来越多的工业国家所禁止或废弃。近年来，污泥的焚烧处理得到日益推广，通过焚烧能将污泥中的绝大部分有机物质和微生物处理掉，并将污泥完全矿化，且能达到大规模的处理而无需占用大量的空间资源，且对环境的负面影响相对容易控制。中国专利申请CN200410086312.5公开了一种湿污泥焚烧处理方法及焚烧处理装置，其将湿污泥的干燥、焚烧和烟气无害化处理集中在单一装置中同时进行，简化了处理工艺；但是该处理装置和方法中需要将湿污泥在焚烧炉中以800～950℃的温度进行焚烧，对设备的要求相当高而且能耗相对较大。采用该装置和工艺存在前期投入较大，运行成本较高的缺陷。
日本专利JP3613567公开了一种燃料制造装置以及燃料制造方法，是将高湿润废弃物置入特定的处理容器中并通以高压蒸汽，然后将处理容器内的温度和压力在给定范围内保持给定的时间，使结合分子分离，而制造微细化燃料。实施该专利所公开的装置及方法往往存在得到的燃料产物含水较高，不能直接使用的缺点；而且在用于处理湿污泥时，得到的产物采用传统工艺及废物处理行业常用的脱水装置均不易脱水干化，只能采取自然放置和蒸发的方式脱水，这样的放置处理一方面占地较多，尤其是在大规模处理废物中，另一方面放置物在放置过程中流淌的污水和蒸发的气体对环境极不友好，往往会产生后续的对这些放置物的再一次处理，增加了处理成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术湿污泥处理工艺中存在的能耗高、易产生二次污染以及采用干化处理工艺脱水不彻底的缺陷，提供一种湿污泥的干化处理系统和处理方法，以环保、节能、高资源利用率、低运行成本的方式解决污泥资源再生问题。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案是，提供一种湿污泥干化处理系统，其特征在于，包括：低温热解反应装置，用于将湿污泥与饱和水蒸汽进行低温热解反应，使湿污泥中的高分子有机物转换成低分子有机物；螺旋式离心过滤装置，用于将热解后的湿污泥以机械分离方式离心过滤脱水，获得含水率在55～60％的半干污泥；干燥装置，用于将过滤脱水后的半干污泥中的水分干燥脱除，获得含水率在10～40％的干化污泥型固体燃料。
本发明提供的湿污泥干化处理系统，还包括过滤液回收装置，用于收集在离心过滤装置中对湿污泥进行离心过滤脱水而产生的过滤液。
本发明提供的湿污泥干化处理系统，还包括蒸汽冷凝装置，用于将低温热解装置中由饱和水蒸汽转换而成的乏蒸汽进行冷凝收集。
本发明提供的湿污泥干化处理系统，还包括气体洗涤装置，用于对来自蒸汽冷凝装置和/或干燥装置的气体进行洗涤处理。
本发明提供的湿污泥干化处理系统，还包括气体焚烧装置，并焚烧经气体洗涤装置洗涤后的不溶性气体。
本发明提供的湿污泥干化处理系统中，所述低温热解反应装置的工作条件为温度150～300℃，压力1.50～3.0MPa。
本发明还提供一种污泥干化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1).将湿污泥原料注入低温热解反应装置，同时通入温度为150～300℃、压力为1.50～3.0MPa的饱和蒸汽，并搅拌使蒸汽与湿污泥混合均匀，湿污泥中的高分子有机物被低温热解为低分子有机物；
(2).将热解后的湿污泥送入螺旋式离心过滤装置以机械分离方式离心过滤脱水，获得含水率在55～60％的半干污泥；
(3).将脱水后的半干污泥送入干燥装置进行干燥处理，获得含水率在10～40％的干化污泥型固体燃料。
上述污泥干化处理工艺中，还包括步骤(4)：将离心过滤装置中对湿污泥进行过滤脱水而产生的过滤液进行收集，获得富含有机质的液体有机肥料。
上述污泥干化处理工艺中，还包括步骤(11)：将步骤(1)中由饱和水蒸汽转换而成的乏蒸汽进行冷凝收集。
上述污泥干化处理工艺中，还包括步骤(12)：将步骤(11)中经过冷凝的蒸汽和/或步骤(3)中来自干燥装置的气体进行洗涤处理，并将洗涤后的不溶性气体进行焚烧。
上述污泥干化处理工艺中，还包括步骤(13)：将步骤(11)中产生的冷凝液进行收集。
实施本发明提供的湿污泥干化处理系统和处理工艺，具有的有益效果是：1)环保。在密闭反应釜中通过低温热解过程，迅速完成杀菌除臭过程，后续的污泥处理过程中由于采用螺旋式离心过滤装置进行离心过滤脱水，处理后的污泥干化彻底，不会产生异味及环保问题。同时低温热解没有燃烧过程，避免了二噁英的产生。
2)资源化。污泥经处理可转化为优质液体有机肥料和固体肥料或燃料。
3)减量化。由污泥制得的燃料燃烧后仅形成少量灰渣，使污泥的最终填埋量减少90％以上。
4)节能。通过低温热解过程，破坏有机物高分子结构、胶状絮体等固相物质持水结构，大幅度改善污泥脱水干燥性能，后续脱水干燥过程可以省略加热烘干过程，仅通过自然风干或者鼓风干燥，即可将水分降低至10％，大幅减少能源消耗。
5)快速。1小时左右完成杀菌除臭，经过鼓风干燥，24小时内污泥含水从80％降至最低10％。
6)模块化。日处理能力以10吨、50吨、100吨为单位可任意调整，适合于各种规模城市的市政污泥(含污水厂污泥)处理。
7)高效益。与烘干、焚烧相比，污泥处理成本明显降低。此外，燃料和肥料可以上市销售，使用效果良好，获得良好的环境效益和经济效益。
8)多功能。同时适用于对各种固体有机废弃物(如厨余物、城市垃圾、动物粪便等)的资源化和无害化处理。
附图简要说明
图1是本发明提供的湿污泥干化处理系统和工艺一个实施例的工艺流程图；
图2是本发明提供的湿污泥干化处理系统和工艺另一个实施例的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本发明的湿污泥干化处理系统和工艺一个实施例的工艺流程图。此工艺中，将湿污泥(含水约80％)投入低温热解反应釜，同时向釜内通入压力1.5～3.0MPa、温度150～300℃的饱和水蒸气；反应釜是密闭的卧式压力容器，内设搅拌装置；湿污泥与蒸汽在釜内被搅拌混合均匀，在热力和压力的作用下，破坏污泥中有机物高分子结构、胶状絮体等固相物质的持水结构，将污泥中物理性和化学性的结合水充分释放出来，从而大幅度改善污泥脱水与干燥性能，使脱水污泥中大部分水分可以通过后续的机械分离方式以液态水形式脱出，另一部分部分随乏蒸汽而去除。
经热解后的湿污泥随后被送入卧式螺旋卸料过滤离心机进行脱水，经过低温热解后的湿污泥，在离心脱水机的作用下以机械脱水方式即可以除去其中的大部分水分(＞70％)，经脱水后的泥饼(半干污泥)含水率约为55～60％。同时，也可将经离心脱水机脱除的过滤液被收集在过滤液回收装置中，获得富含有机质的液体有机肥料。
经离心过滤后的泥饼被送入空心桨叶式干燥机(也可选用流化床干燥设备或气流干燥设备等)进行干燥，通过控制干燥机的干燥强度和干燥时间，得到含水率在10～40％的干化污泥，然后将这些干化污泥造粒，最终得到优质浓缩液体有机肥料和无害无臭的粉末状固体燃料。
实施例2
如图2所示，是本发明的湿污泥干化处理系统和工艺另一个实施例的工艺流程图。此工艺中，在实施例1的工艺流程基础上，增加了如下工艺步骤：
将低温热解反应釜中由饱和水蒸汽转换而来的乏蒸汽进行在冷凝器中进行冷凝收集；
将经过冷凝的蒸汽和/或来自干燥造粒装置的气体进行收集在气体洗涤装置中进行洗涤处理，并将洗涤后的不溶性气体进行焚烧。
同时，还可将上述冷凝器中产生的冷凝液连同经离心脱水机脱除的过滤液一起，被收集在过滤液回收装置中，获得富含有机质的液体有机肥料。
实施本发明的湿污泥干化处理系统和工艺，与传统的污泥焚烧系统和工艺相比，在同样具备杀菌消毒除臭和减量化的优点基础上，本工艺还具备运行成本低，设备投入少，资源回收程度高(产生燃料与肥料等)等优点；与普通的污泥干化工艺相比，在同样产生液体肥料或燃料的基础上，本工艺具备运行成本低，能耗低，处理过程无臭味，环保程度高等优点；同时，本处理系统和工艺不仅可用于湿污泥的干化处理，还可广泛用于处理其它含水有机废弃物、酒渣、果渣以及厨房废弃物等。
Claims (11)
1.一种湿污泥干化处理系统，其特征在于，包括：
低温热解反应装置，用于将湿污泥与饱和水蒸汽进行低温热解反应，使湿污泥中的高分子有机物转换成低分子有机物；
螺旋式离心过滤装置，用于将热解后的湿污泥以机械分离方式离心过滤脱水，获得含水率在55～60％的半干污泥；
干燥装置，用于将过滤脱水后的半干污泥中的水分干燥脱除，获得含水率在10～40％的干化污泥型固体燃料。
2.根据权利要求1所述的湿污泥干化处理系统，其特征在于，还包括过滤液回收装置，用于收集在离心过滤装置中对湿污泥进行离心过滤脱水而产生的过滤液。
3.根据权利要求1所述的湿污泥干化处理系统，其特征在于，还包括蒸汽冷凝装置，用于将低温热解装置中由饱和水蒸汽转换而成的乏蒸汽进行冷凝收集。
4.根据权利要求3所述的湿污泥干化处理系统，其特征在于，还包括气体洗涤装置，用于对来自蒸汽冷凝装置和/或干燥装置的气体进行洗涤处理。
5.根据权利要求4所述的湿污泥干化处理系统，其特征在于，还包括气体焚烧装置，并焚烧经气体洗涤装置洗涤后的不溶性气体。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的湿污泥干化处理系统，其特征在于，所述低温热解反应装置的工作条件为温度150～300℃，压力1.50～3.0MPa。
7.一种污泥干化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1).将湿污泥原料注入低温热解反应装置，同时通入温度为150～300℃、压力为1.50～3.0MPa的饱和蒸汽，并搅拌使蒸汽与湿污泥混合均匀，湿污泥中的高分子有机物被低温热解为低分子有机物；
(2).将热解后的湿污泥送入螺旋式离心过滤装置以机械分离方式离心过滤脱水，获得含水率在55～60％的半干污泥；
(3).将脱水后的半干污泥送入干燥装置进行干燥处理，获得含水率在10～40％的干化污泥型固体燃料。
8.根据权利要求7所述的污泥干化处理工艺，其特征在于，还包括步骤(4)：将离心过滤装置中对湿污泥进行过滤脱水而产生的过滤液进行收集，获得富含有机质的液体有机肥料。
9.根据权利要求7所述的污泥干化处理工艺，其特征在于，还包括步骤(11)：将步骤(1)中由饱和水蒸汽转换而成的乏蒸汽进行冷凝收集。
10.根据权利要求9所述的污泥干化处理工艺，其特征在于，还包括步骤(12)：将步骤(11)中经过冷凝的蒸汽和/或步骤(3)中来自干燥装置的气体进行洗涤处理，并将洗涤后的不溶性气体进行焚烧。
11.根据权利要求9所述的污泥干化处理工艺，其特征在于，还包括步骤(13)：将步骤(11)中产生的冷凝液进行收集。
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