CN102432151A - 污泥资源化处置工艺 - Google Patents

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陈良泽
黄靖华
杨平
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Abstract

本发明公开一种污泥资源化处置工艺,其步骤是:将污泥送至干燥机内进行低温干燥;通过气固分离器将干燥机出来的污泥与烟气进行分离;将分离后的干燥污泥送至干馏机进行干馏;将干馏炉温度保持在150℃~800℃范围内,进行欠氧或无氧干馏;干馏过程中污泥有机物发生裂解反应,产生大量的高热值可燃气,该可燃气用作燃料使用;干馏炉产生的烟气经余热利用和净化后排放;干馏结束后,通过冷渣机将剩余固渣冷却至50℃以下,获得生物炭。本发明通过污泥干燥+干馏技术,将污泥制成可用于土壤改良的生物炭,彻底解决污泥难处置的问题,且无需后续处置要求和二次污染,处理成本低,可彻底将污泥变废为宝,实现资源化循环利用。

Description

污泥资源化处置工艺
技术领域
本发明涉及一种新型的污泥资源化处置工艺,属于环保工程技术。
背景技术
城镇污水厂污泥是污水处理后的产物,是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。由于污泥含水率高(可高达99%以上),有机物含量高,容易腐化发臭,并且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态,是一种介于液体和固体之间的浓稠物,因此很难对其进行彻底处置。目前国内外污泥处置的工艺主要包括:干化、堆肥、农田利用和土地利用、焚烧、填埋以及其它综合利用(制砖、制陶粒等)。其中,堆肥处置周期长,且易产生臭气;直接焚烧污染严重,产生大量的二噁英,且二噁英处置成本高;普通干化技术后续处置难以满足,推广难度大,且易产生二次污染;土地利用易污染周边环境及地下水源,且土壤重金属富集会造成土壤污染;污泥直接干馏耗能太高,处置费用大。
近十来年,发达国家随着污染控制的逐步进行,环境要求的不断提高,已经制定了更高的污泥处置标准,逐步限制了污泥的土地直接应用等传统工艺,如欧盟已经从2010起禁止再向土地直接施用污泥。
据统计,截止2010年底,我国城镇污水处理厂年产脱水污泥量(含水率80%左右)接近2200万吨,污泥处理形势十分严峻。目前我国约有80%的污泥未经稳定化处理,由于污泥中含有恶臭物质、病原体、持久性有机物等污染物从污水转移到陆地,导致污染物进一步扩散,使得已经建成投运的大污水处理设施的环境减排效益大打折扣。目前在我国污泥处置方式中,土地填埋占63.0%、污泥好氧发酵+农用约占13.5%、污泥自然干化综合利用占5.4%、污泥焚烧占1.8%、污泥露天堆放和外运各占1.8%和14.4%。事实上,土地填满、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置,真正实现安全处置的比例不超过20%,因此污泥处置已成为许多城市发展面临的主要问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥资源化处置工艺,以治理污染,回收宝贵资源,实现资源循环利用。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是:
污泥资源化处置工艺,其步骤是:
第一步,通过污泥输送装置,将污泥送至干燥机内进行低温干燥;
第二步,通过气固分离器将干燥机出来的污泥与烟气进行分离;
第三步,将分离后的干燥污泥送至干馏机进行干馏;
第四步,将干馏炉温度保持在150℃~800℃范围内,进行欠氧或无氧干馏;
第五步,干馏过程中污泥有机物发生裂解反应,产生大量的高热值可燃气,该可燃气可用作燃料使用;
干馏炉产生的烟气经余热利用和净化后排放; 
第六步,干馏结束后,通过冷渣机将剩余固渣冷却至50℃以下,获得生物炭。
所述第一步,污泥干燥机为螺旋推进式气流干燥机,由壳体、叶片、转轴和电机组成,转轴贯穿壳体且一端伸出壳体安装在电机的输出轴上,叶片位于壳体中并安装在转轴上,壳体的一端开设湿污泥进料口和高温烟气进口而另一端固体物料出口和低温烟气出口,湿污泥进料口连接螺杆泵。
所述第一步,污泥干燥机所需的主要热源为干馏机产生的烟气余热,辅助热源为辅助燃烧室的烟气余热。
所述第一步,污泥干燥机内的干燥温度应控制在250℃~350℃范围内,防止二噁英的产生。
所述第一步,污泥干燥机出来的污泥含水率应控制在40%~65%,防止污泥粘结或干燥热源不足。
所述第二步,气固分离装置采用旋风分离、布袋分离等多种方式。
所述第二步,气固分离装置分离后的烟气经脱硫除尘器处理后,再排放。
所述第四步,干馏炉干馏所需燃料可为天然气、发生炉煤气等多种燃料。
所述第五步,干馏炉产生的可燃混合气可作为干馏炉燃料使用,亦可作为辅助燃烧室燃料使用。
采用上述方案后,本发明通过污泥低温干燥+欠氧和无氧干馏技术,可一次性将城镇污水厂污泥变为可燃混合气和改良土壤的生物炭等物质,杜绝了二噁英的产生,无二次污染,解决了现有技术处置不彻底、容易造成二次污染等问题,彻底将污泥变废为宝,实现了资源化循环利用。干燥工序所需热源为干馏机烟气余热和干馏产生的可燃混合气,减少能耗,降低污泥处置成本。
附图说明
图1为一种新型的污泥资源化处置工艺流程;
图2为污泥资源化处置新工艺具体应用实例流程图;
图3为螺旋推进式气流干燥机的装置示意图。
标号说明:
1---湿污泥进料口        2---叶片
3---壳体                4---低温烟气出口
5---固体物料出口        6---高温烟气进口
7---转轴                8---电机。
具体实施方式
参见图1,并配合图2,图2是本发明的较佳实施例,该实例可日处理50吨城镇污水厂污泥。
第一步,通过螺杆泵将污泥输送至螺旋推进式气流干燥机,进行低温直热式干燥。螺旋推进式气流干燥机的干燥温度为300℃左右,此温度下的污泥干燥过程不会产生二噁英;螺旋推进式气流干燥机所需的热源主要为干馏机烟气余热,辅助热源为辅助燃烧室的烟气余热;经螺旋推进式气流干燥机干燥后的污泥含水率可从80%降至40%左右。
其中,污泥干燥机为螺旋推进式气流干燥机,如图3所示,由壳体3、叶片2、转轴7和电机8组成,转轴7贯穿壳体3且一端伸出壳体3安装在电机8的输出轴上,叶片2位于壳体3中并安装在转轴7上,壳体3的一端开设湿污泥进料口1和高温烟气进口6而另一端固体物料出口5和低温烟气出口4,湿污泥进料口1连接螺杆泵。
第二步,干燥污泥与烟气一同离开螺旋推进式气流干燥机后,通过旋风分离器进行气固分离。气固分离装置采用旋风分离、布袋分离等多种方式。
第三步,将旋风分离后的污泥(含水率40%左右)输送至干馏机进行干馏;将烟气进行脱硫除尘处理后排放。
第四步,污泥(含水率40%左右)在干馏炉内进行欠氧或无氧干馏,干馏温度为150℃~800℃。干馏炉干馏所需燃料可为天然气、发生炉煤气等多种燃料。污泥在干馏过程中有机物发生裂解反应,产生大量的可燃混合气,该气体经净化后可用于干馏机燃料使用,亦可用于辅助燃烧室燃料使用。
干馏后产生的生物炭经冷渣机冷却至50℃以下后,获得生物炭,包装存储。
第五步,干馏机产生的高温烟气经冷空气掺混至300℃,直接通入螺旋推进式气流干燥机用于污泥干燥。当烟气余热无法满足干燥机热量需求时,可启动辅助燃烧室补充干燥机热量。
以上仅为本发明的一个具体实施例,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.污泥资源化处置工艺,其特征在于步骤是:
第一步,将污泥送至干燥机内进行低温干燥;
第二步,通过气固分离器将干燥机出来的污泥与烟气进行分离;
第三步,将分离后的干燥污泥送至干馏机进行干馏;
第四步,将干馏炉温度保持在150℃~800℃范围内,进行欠氧或无氧干馏;
第五步,干馏过程中污泥有机物发生裂解反应,产生大量的高热值可燃气,该可燃气用作燃料使用;
干馏炉产生的烟气经余热利用和净化后排放; 
第六步,干馏结束后,通过冷渣机将剩余固渣冷却至50℃以下,获得生物炭。
2.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第一步,污泥干燥机为螺旋推进式气流干燥机,由壳体、叶片、转轴和电机组成,转轴贯穿壳体且一端伸出壳体安装在电机的输出轴上,叶片位于壳体中并安装在转轴上,壳体的一端开设湿污泥进料口和高温烟气进口而另一端固体物料出口和低温烟气出口,湿污泥进料口连接螺杆泵。
3.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第一步,污泥干燥机所需的主要热源为干馏机产生的烟气余热,辅助热源为辅助燃烧室的烟气余热。
4.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第一步,污泥干燥机内的干燥温度应控制在250℃~350℃范围内。
5.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第一步,污泥干燥机出来的污泥含水率应控制在40%~65%。
6.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第二步,气固分离装置采用旋风分离或布袋分离。
7.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第二步,气固分离装置分离后的烟气经脱硫除尘器处理后,再排放。
8.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第四步,干馏炉干馏所需燃料可为天然气或发生炉煤气。
9.如权利要求1所述的污泥资源化处置工艺,其特征在于:所述第五步,干馏炉产生的可燃混合气作为干馏炉燃料使用,亦或作为辅助燃烧室燃料使用。
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