CN101844859B - 一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套系统及方法，属于固体废弃物领域。污泥储存输送系统，用以保证污泥的温度安全、环保的储存和运输；低温热调质装置，用以破坏污泥中细胞等固相物质的外壁结构，改善污泥的脱水性能；板框压滤脱水系统，用以处理热调质后的污泥进行脱水；造粒风干系统，用以脱水后的污泥进行造粒和自然风干。废气处理系统，用以将低温热调质装置产生的乏蒸汽进行收集处理；除臭系统，用以处理系统产生的臭气系统。废水处理系统，用以处理经过板框压滤处理产生的脱出液体；供蒸汽处理系统，用以提供低温热调质装置所需要的饱和蒸汽，达到了干化污泥、减少能耗、降低成本、并为污泥的后续资源化利用提供有利条件。

Description

一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置及方法，属于固体废弃物领域。本发明涉及一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置，属于固体废弃物处理领域。尤其涉及对城市污水处理产生的污泥进行减量化、无害化、稳定化的干化处理成套装置。

背景技术

随着我国经济的高速发展和城市化进程加快，污水处理厂建设的增加，污泥的产量也迅速增加；将从2004年的1220万吨急剧增加到2010年的2740万吨，由于我国绝大多数城市污水处理厂从规划和设计时就存在严重的“重水轻泥”情况，现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到1/4。污泥的处理与处置已成为环境综合治理中新的聚焦点。

污泥由于含有浓缩的无机、有机污染物，还含有大量的病原体和多种重金属元素，因此，必须对污泥进行妥善处理。全国绝大多数污水处理厂的通常做法是，对污泥未经处理或者经过简单处理后，直接运到垃圾场与垃圾混合填埋、随意堆放，远远达不到卫生填埋标准；还有少数是通过热力干化、焚烧、堆肥的方式进行处理。常年的堆置，蚊蝇滋生，农作物及各方面都将遭受毁灭性伤害，严重的二次污染和束手无策已经是迫在眉睫的环境问题，这不仅违背了环境保护的原则，更谈不上资源循环利用。

目前，干化+焚烧、干化+土地和建材利用等是发达国家污泥处理处置的主要工艺，也是我国污泥处理处置的发展方向。一般来说，机械脱水技术只能将污泥的含水率降至75％左右，如此高的含水率不利于污泥的后续运输及处置，因此，要使污泥得到有效的处理和资源化的利用，污泥干化环节是不可避免的，是污泥处理处置的重要环节、关键技术。污泥干化主要采取的是传统的热力干化法，其具有设备成熟、干化效果稳定的优点；但由于污泥中含水量大，本身热值低，干化过程中将耗费大量热能，因此运行成本较高。

发明内容

为了克服上述现有技术结构的不足，本发明提供一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置及方法。

本发明提供了一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置，将污泥的蒸汽低温热调质热处理技术与板框压滤的机械脱水技术相联合，针对国内城市污泥特性及相关设备特点，通过工艺参数的控制、系统设备的选择，实现整个系统的能量平衡，达到了干化污泥、减少能耗、降低成本、并为污泥的后续资源化利用提供有利条件。同时，具有安全、节能、环保、资源化利用的优点。

一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置，主要包括：

污泥储存输送装置，用以保证污泥的温度安全、环保的储存和运输；

低温热调质装置，用以破坏污泥中细胞固相物质的外壁结构，改善污泥的脱水性能；

板框压滤脱水装置，用以处理热调质后的污泥进行机械脱水；

风干装置，用以脱水后的污泥进行造粒风干；

废气处理装置，用以将低温热调质装置产生的乏蒸汽进行收集处理；

除臭装置，用以处理系统产生的臭气。

废水处理装置，包括UASB厌氧生物处理及好氧生物处理设备，用以处理经过板框压滤处理产生的脱出液体；

供蒸汽处理装置，用以提供低温热调质装置所需要的饱和蒸汽。

污泥储存装置接受外界进入系统的污泥，通过污泥泵将污泥送至低温热调质装置，反应后的污泥通过溜槽进入板框压榨脱水装置进行脱水，脱水后的污泥由皮带输送机输送至搅拌造粒装置，制得的粒径为10-15mm，长为10-20mm的圆柱体物质输送至风干装置，经过自然干燥后的污泥可作为RDF燃料再利用；低温调质装置在处理过程中产生的乏蒸汽需经过洗涤塔废气处理装置进行洗涤处理，剩余的少量有机气体送至蒸汽锅炉进行焚烧，洗涤塔的水经过冷却塔冷却处理后循环利用；在板框压滤装置处理污泥的过程中会产生分离液体，需要通过废水处理装置处理达标后排放；供气装置即蒸汽锅炉提供低温热调质装置需要的饱和蒸汽；臭气装置是用以处理污泥储存装置和风干装置产生的废气。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是，提供一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理方法，主要包括：污泥储存输送步骤，用以保证污泥的温度安全、环保的储存和运输；低温热调质步骤，用以破坏污泥中细胞固相物质的外壁结构，改善污泥的脱水性能；板框压滤脱水步骤，用以处理热调质后的污泥进行脱水；造粒风干步骤，用以脱水后的污泥进行造粒风干，含有以下步骤：

(1)将含水率为80-85％的污泥输送至低温热调质装置中，与饱和蒸汽发生热解反应，破坏污泥中细胞等固相物质的外壁结构，改善污泥的脱水性能，反应后污泥的含水率为83-85％，反应后污泥由固态转化成流态，具有很好的流动性。

(2)将热调质反应后的污泥在自重的作用下经溜槽送入板框压滤机中进行机械脱水，获得含水率为40-60％的污泥，

(3)脱水后污泥经板框压滤机输送至搅拌造粒机中，制得粒径为10-15mm，长为10-20mm的圆柱体物质。再通过转运皮带输送至风干装置进行风干，粉尘浓度＜50mg/m²，在24h内将污泥含水率风干至30％以下。

(4)还包括废气处理步骤，将步骤(1)中热解反应后的废气输送至洗涤塔中进行冷凝，少量的有机气体输送至锅炉进行焚烧。

还包括废水处理步骤，由厌氧和好氧反应设备构成，将步骤(2)、步骤(4)中产生的废水进行集中处理，经处理后达标排放；其中在厌氧和好氧处理过程中产生的少量污泥由污泥收集装置储存，再送至污泥储存装置与原污泥混合进行再处理。

还包括除臭步骤，将步骤(3)中风干储仓中以及整个厂房所产生的废气经除臭罐的处理后再进行排放。

还包括供汽步骤，使用燃油/气锅炉，将产生的过热饱和蒸汽输送至(1)中使用。

所述低温热调质装置的饱和蒸汽温度为150-350℃。

所述低温热调质装置每组反应时间为1.5-3h，其中热调质时间5-30min。

所述低温热调质装置内含有搅拌设备，搅拌速度在15-25转/分钟。

本发明具有的特点：

(1)安全性高。整个反应过程无粉尘产生，不会发生静电爆炸等安全隐患。

(2)减少脱水干化过程的能耗。通过低温热调质过程，破坏污泥有机物高分子结构、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，脱水后24小时内风干即可降低到含水率30％以下。

(3)环保。在密闭反应器中与饱和蒸汽发生反应，迅速完成杀菌除臭过程，后续污泥处理不会产生异味及环保问题。同时低温热解没有燃烧过程，避免了二恶英的产生。

(4)资源化再利用。污泥干化后具有一定热值，根据污泥中有机组分量的不同，干化后可作为煤的替代燃料与辅助燃料。

能耗低，经济效益高。同其它热力干化相比较能耗低，运行成本低，经济效益好。

市政污泥通过该系统经热解脱水后，含水率大幅度降低，达30％以下；体积减少至原来的四分之一以下，并形成粒径在10mm左右的圆柱体型团粒，该污泥团粒可以作为RDF(Refuse Derived Fuel)燃料进行再利用。本系统将污泥的蒸汽热解反应技术与机械脱水技术相联合，通过工艺参数的控制、系统设备的选择，实现整个系统的能量平衡，达到了干化污泥、减少能耗、降低成本、并为污泥的后续资源化利用提供有利条件。同时，具有安全、节能、环保、资源化利用的优点。

附图说明

图1为本发明一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置的工艺流程图。

图2本发明一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置结构示意图。

图中：污泥储存装置1、污泥泵2、低温热调质装置3、溜槽4、板框压滤脱水装置5、皮带输送装置6和7、搅拌造粒装置8、皮带输送装置9、自然风干装置10、引风机29、RDF燃料收集车、蒸汽锅炉12、污泥收集装置13、调节池14、污水泵15、厌氧反应装置16、好氧反应装置17、引风机18和20、沼气储存装置19、臭气处理装置21、引风机25、洗涤装置22、冷却装置23、水泵24、排水泵26、循环水泵27和28。

1)污泥储存装置1的出泥口和污泥泵2相连；

2)低温热调质装置3顶部有污泥进料口和蒸汽入口，低部有出料口和夹套蒸汽冷凝口，乏蒸汽出口；进料口与污泥泵2相连，蒸汽入口与蒸汽锅炉12蒸汽出口相连；出料口与板框压滤脱水装置5进料口相连，夹套蒸汽冷凝口与调节池14相连；乏蒸汽出口与洗涤装置22进气口相连；

3)板框压滤装置5的出泥口、皮带输送装置6、皮带输送装置7、搅拌造粒装置8、皮带输送装置9、自然风干装置10依次相连；

4)自然风干装置10、引风机29、洗涤装置22入口相连；

5)废气处理洗涤装置22、循环水泵27、冷却装置23、循环水泵28依次相连；洗涤装置22的进水口与水泵24，初次进水口连接。洗涤装置22中的冷凝水与排水泵26、调节池14依次相连；

6)板框压滤装置5的出水口、调节池14、污水泵15、厌氧反应装置16、好氧反应装置17依次相连；

7)厌氧反应装置16的沼气出口、引风机18、沼气储存装置19、引风机20、蒸汽锅炉沼气入口依次相连；

8)污泥储存装置1的臭气收集口和整个厂房的引风口与引风机25、臭气处理装置21依次相连。

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

具体实施方式

如图1、2所示，通过本方法进行的一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置，随着不同污水处理厂污泥特性的不同，系统中各参数可根据实际运行情况和物料及热平衡核算结果进行调节，因此在不违背本发明所附权利要求范围的前提下，再具体实施过程中，可以对本发明中关键参数的选择做出一些适当的改变。本发明适用于大中型污水处理厂产生的污泥。

实施例1

一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理方法，针对一个规模为10万吨每天的污水处理厂，日产含水率80％的污泥约为50t。通过本成套系统的处理，选用两个5m³的蒸汽热解反应釜，将含水率约为80％的污泥经处理后干化至20％左右，制成RDF燃料进行再利用。

将含水率为80％的污泥，通过污泥运输车倾倒至湿污泥储仓。湿污泥储仓位于干化车间入口处，料仓上部为半闭半启装置，倾泄完毕，料仓自动关闭。污泥输送泵与湿污泥储仓的仓底相连接，湿污泥储仓的给料机将污泥供给污泥泵，污泥泵将含水率为80％的污泥连续地、均速地、容积恒定的输送至低温热调质装置中。

污泥从低温热调质装置上部进料入口处由污泥泵泵入。进料完毕后，关闭进料阀，开启蒸汽阀，搅拌器开始搅拌，搅拌转数为15-25转/分钟，150-350℃的饱和蒸汽通入蒸汽反应釜，达到要求的温度和压力后，进汽阀关闭，此过程保持5-30min。之后进入排气泻压阶段，蒸汽反应釜上部的蒸气泻压阀开启，反应釜内蒸气从上部排出，排出的乏蒸汽温度在160-170℃间，釜内恢复常压。蒸气泻压阀开启后，搅拌釜反转进行排泥。从进料开始到污泥排出，整个过程为1.5-3小时。饱和蒸汽由燃油/气锅炉供给。

经水热反应后含水率为83-85％的湿污泥在重力的作用下经溜槽进入板框压滤机供料斗中，再进入板框压滤机装置脱水。

污泥经板框压滤机装置的处理后，含水率为降至40-60％，进入搅拌造粒装置中制得粒径为10-15mm，长度为10-20mm的柱状体。造粒后的污泥再经皮带输送机送至风干储仓装置进行风干。风干后的含水率为＜30％的污泥可以制作成RDF燃料棒；由于含水率＜30％的污泥的体积减少约为四分之一，也可以进行填埋处理。

低温热调质装置排出的气体主要为水蒸汽和少量的有机气体，经水换热器将温度由150℃冷凝至50℃，少量有机气体送至锅炉进行焚烧。风干储仓装置及整个厂房中产生的废气通过除臭装置的处理后再排放。系统产生的冷凝水及脱出液共同排入至调节池中，再通过厌氧+好氧工艺进行处理，达标后再排入污水处理厂。

一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置，主要包括：

污泥储存输送装置：用以保证污泥的温度安全、环保的储存和运输；污泥储存装置1的出泥口和污泥泵2相连；

低温热调质装置：用以破坏污泥中细胞固相物质的外壁结构，改善污泥的脱水性能；低温热调质装置3顶部有污泥进料口和蒸汽入口，低部有出料口和夹套蒸汽冷凝口，乏蒸汽出口；进料口与污泥泵2相连，蒸汽入口与蒸汽锅炉12蒸汽出口相连；出料口与板框压滤脱水装置5进料口相连，夹套蒸汽冷凝口与调节池14相连；乏蒸汽出口与洗涤装置22进气口相连；

板框压滤脱水装置5，用以处理热调质后的污泥进行脱水；风干造粒装置含有板框压滤装置5、皮带输送装置6、皮带输送装置7、搅拌造粒装置8、皮带输送装置9、自然风干装置10，用以脱水后的污泥进行造粒风干，板框压滤装置5的出泥口、皮带输送装置6、皮带输送装置7、搅拌造粒装置8、皮带输送装置9、自然风干装置10依次相连；

风干造粒装置：用以脱水后的污泥进行造粒风干。自然风干装置10、引风机29、洗涤装置22入口相连；

废气处理装置；用以将低温热调质装置产生的乏蒸汽进行收集处理；废气处理洗涤装置22、循环水泵27、冷却装置23、循环水泵28依次相连；洗涤装置的进水口与水泵24，初次进水口。洗涤装置22中的冷凝水与排水泵26、调节池14依次相连；

除臭装置：用以处理系统产生的臭气系统。污泥储存装置1的臭气收集口和整个厂房的引风口、引风机25、臭气处理装置21依次相连。

废水处理装置：用以处理经过板框压滤处理产生的脱出液体；由厌氧和好氧反应设备构成；板框压滤装5的出水口、调节池14、污水泵15、厌氧反应装置16、好氧反应装置17依次相连；

供蒸汽处理装置：用以提供低温热调质装置所需要的饱和蒸汽。厌氧反应装置16的沼气出口、引风机18、沼气储存装置19、引风机20、蒸汽锅炉沼气入口依次相连。

本专利提到各单元设备是市售产品，其中低温热调质装置为本公司产品。

搅拌设备可采用直叶或者斜叶搅拌桨结构，均为市售产品。

Claims (5)

1.一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理方法，主要包括：污泥储存输送步骤，用以保证污泥的温度安全、环保的储存和运输；低温热调质步骤，用以破坏污泥中细胞的外壁结构，改善污泥的脱水性能；板框压滤脱水步骤，用以处理热调质后的污泥进行脱水；造粒风干步骤，用以脱水后的污泥进行造粒和自然风干，其特征在于含有以下步骤：

步骤(1)将含水率为80-85％的污泥输送至低温热调质装置中，与饱和蒸汽发生热解反应，破坏污泥中细胞的外壁结构，改善污泥的脱水性能，反应后污泥的含水率为83-85％，

步骤(2)将热调质反应后的污泥在重力的作用下经溜槽送入板框压滤机中进行机械脱水，获得含水率为30-50％的污泥，

步骤(3)脱水后污泥经板框压滤机输送至搅拌造粒机中，制得粒径为10-15mm，长为10-20mm的圆柱体物质；再通过皮带输送机输送至自然风干装置进行风干，在24h内将污泥含水率风干至30％以下；获得的污泥产品可作为RDF燃料再利用；

还包括废气处理步骤，将步骤(1)中热解反应后的乏蒸汽输送至洗涤塔中进行处理，少量的有机气体输送至锅炉进行焚烧；

还包括产生的废水进行集中处理，经厌氧+好氧处理后达标排放废水处理步骤；

还包括除臭步骤，将污泥储存装置、自然风干装置中以及整个厂房所产生的废气经除臭罐的处理后再进行排放。

2.根据权利要求1所述的一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理方法，其特征是还包括供汽步骤，使用燃油/气锅炉，将产生的饱和蒸汽输送至步骤(1)中使用。

3.根据权利要求1所述的一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理方法，其特征是所述低温热调质步骤的饱和蒸汽温度为150-350℃。

4.根据权利要求1所述的一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理方法，其特征是所述低温热调质步骤每组反应时间为1.5-3h；所述低温热调质装置内含有搅拌设备，搅拌速度在15-25转/分钟。

5.一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套处理装置，其特征是主要包括：污泥储存装置、低温热调质装置、板框压滤脱水装置、自然风干装置、搅拌造粒装置、废气处理洗涤装置、臭气处理装置、废水处理装置、供蒸汽处理装置：

1)污泥储存装置的出泥口和污泥泵相连；

2)低温热调质装置顶部有污泥进料口、乏蒸汽出口和蒸汽入口，底部有出料口和夹套蒸汽冷凝口；污泥进料口与污泥泵相连，蒸汽入口与蒸汽锅炉蒸汽出口相连；出料口与板框压滤脱水装置进料口相连，夹套蒸汽冷凝口与调节池相连；乏蒸汽出口与废气处理洗涤装置进气口相连；

3)板框压滤脱水装置的出泥口与第一皮带输送装置、第二皮带输送装置、搅拌造粒装置、第三皮带输送装置、自然风干装置依次相连；

4)自然风干装置与第一引风机、废气处理洗涤装置入口相连；

5)废气处理洗涤装置与第一循环水泵、冷却装置、第二循环水泵依次相连；废气处理洗涤装置的进水口与水泵初次进水口连接；废气处理洗涤装置中的冷凝水与排水泵、调节池依次相连；

6)废水处理装置由厌氧反应装置和好氧反应装置组成，板框压滤脱水装置的出水口与调节池、污水泵、厌氧反应装置、好氧反应装置依次相连；

7)供蒸汽处理装置用以提供低温热调质装置所需要的饱和蒸汽，厌氧反应装置的沼气出口与第二引风机、沼气储存装置、第三引风机、蒸汽锅炉沼气入口依次相连；

8)污泥储存装置的臭气收集口和整个厂房的引风口与第四引风机、臭气处理装置依次相连；

所述低温热调质装置内含有搅拌设备，搅拌速度在15-25转/分钟。

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