CN102863137B - 生化污泥综合利用方法和综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生化污泥综合利用方法和综合利用系统，该方法的工艺步骤为：（1）将生化污泥离心后在旋转干燥机内旋转干燥，得到干污泥；所述的干燥介质采用锅炉烟气；（2）所述的干污泥经粉碎后作为锅炉燃料，或与动力煤混合后作为锅炉燃料；燃烧产生的锅炉烟气作为步骤（1）的干燥介质；（3）干污泥直接燃烧或与动力煤混合燃烧后生成的灰渣经碱熔、水溶后过滤；在滤液中加酸沉淀，过滤得到沉淀物和二次滤液；沉淀物经洗涤、干燥、煅烧后得到白炭黑；在二次滤液中加碱沉淀，过滤收集沉淀，经洗涤、干燥、煅烧后可得到铁红。本方法能有效地处理污泥，并合理的利用产生的热量和产物，具有处理效果好、节能环保的特点。

Description

生化污泥综合利用方法和综合利用系统

技术领域

本发明属于环境保护和资源回收利用技术领域，尤其是一种生化污泥综合利用方法和综合利用系统。

背景技术

随着社会经济的不断发展，化工行业（煤化工、石油化工）、印染造纸行业、和城市生活产生污水量越来越大，在处理这些污水的同时，产生了大量的生化污泥，建立一种处理效果好、投资成本低、运行稳定、技术先进、节能环保，环境效益、社会效益、经济效益显著的污泥资源化利用方法，达到污泥无害化处理和资源化利用的要求，是节能环保和各工业生产领域的一大技术难题。

污泥中不但含有大量的寄生虫卵、病原微生物和重金属离子等有毒有害物质，还散发着臭气，随意倾倒会对土壤、水、大气环境造成二次污染。污泥的处理处置是污水处理的重要组成部分，是评价污水处理是否规范、完整和彻底的重要标准。目前，我国污泥的处理方式有污泥农用、卫生填埋和焚烧，没有处置的也占很大一部分。污泥农用和填埋或堆放的方式存在的问题是，占地面积大，运输费用高，含在污泥中的重金属物质和有毒物质会在土壤中积累，并污染地下水，有报道污泥填埋场附近因毒物累积导致了一些食草动物死亡。污泥经焚烧后体积减少很多，可以解决填埋堆放的不足之处，但过程中烟气二次污染、热量损失等问题也没有很好的解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节能环保的生化污泥综合利用方法；本发明还提供了一种用于该方法的综合利用系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的工艺步骤为：

（1）将生化污泥离心后在旋转干燥机内旋转干燥，得到干污泥；所述的干燥介质采用锅炉烟气；

（2）所述的干污泥经粉碎后作为锅炉燃料，或与动力煤混合后作为锅炉燃料；燃烧产生的锅炉烟气作为步骤（1）的干燥介质；

（3）干污泥直接燃烧或与动力煤混合燃烧后生成的灰渣经碱熔、水溶后过滤；在滤液中加酸沉淀，过滤得到沉淀物和二次滤液；沉淀物经洗涤、干燥、煅烧后得到白炭黑；在二次滤液中加碱沉淀，过滤收集沉淀，经洗涤、干燥、煅烧后可得到铁红。

本发明所述的锅炉烟气经净化后排放。

本发明所述步骤（1）中的生化污泥水分≥60wt%，所述锅炉烟气入口温度≥130℃。

本发明所述步骤（3）碱熔所用的碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钙或碳酸钙，碱熔温度＞800℃。

本发明系统由干燥系统、锅炉燃烧系统、和提取化工原料系统构成；

所述的干燥系统为：生化污泥储槽、输送装置和旋转干燥机依次设置；所述旋转干燥机连通有烟气管道，烟气管道上设有风机；

所述的锅炉燃烧系统为：旋转干燥机的出口通过输送装置连接有粉碎机，粉碎机通过输送装置连接有锅炉；锅炉通过烟气管道输送锅炉烟气到干燥系统；

所述的提取化工原料系统为：锅炉的灰渣出口通过输送装置连接高温碱熔炉，高温碱熔炉连通有酸洗池，酸洗池的液体出口依次连通有碱洗池和干燥器，酸洗池的沉淀出口通过输送装置连接有干燥器。

本发明系统所述旋转干燥机的内筒设有均匀分布的四块隔板，隔板与内筒接触面为弧形。

本发明系统所述的锅炉为循环流化床锅炉。

本发明系统所述烟气管道依次连通有烟气净化系统和烟囱。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明将生化污泥燃烧后，利用燃烧产生的烟气干燥生化污泥，并将灰渣制成白碳黑和铁红；污泥或污泥混合燃料燃烧放热产生蒸汽可用于发电，也可以直接用于厂矿企业的工业蒸汽或民用取暖，从而实现生化污泥的综合利用。本发明能有效地处理污泥，并合理的利用产生的热量和产物，具有处理效果好、节能环保的特点。

本发明系统主体设备是循环流化床锅炉和旋转干燥机，尤其适合配有循环流化床锅炉的厂矿企业，只需在原有锅炉系统增加旋转干燥机、皮带、管道和料仓等辅助设备，投资小。利用锅炉烟气余热干燥污泥，燃烧产生蒸汽后的灰渣用于提取化工原料，可以节省大量燃煤。投资小，能源利用率高。本发明系统操作维护费用低，干燥时间和效果调节方便；可利用DCS系统可以调节烟气流速和旋转干燥机的转速，操作简单。本发明可采用远程DCS控制，且干燥过程负压操作，无异味气体外溢，只需远程监控和定时巡检，工作环境好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明系统的流程结构示意图；

图2是本发明系统干燥机内部剖面图。

附图中：湿污泥储槽1、输送皮带2、旋转干燥机3、风机4、粉碎机5、干污泥料仓6、混合料仓7、循环流化床锅炉8、烟气净化系统9、烟气管道10、烟囱11、高温碱熔炉12、酸洗池13、碱洗池14、干燥器15。

具体实施方式

本生化污泥综合利用方法采用下述系统：干燥系统、锅炉燃烧系统、和提取化工原料系统构成；

所述的干燥系统为：生化污泥储槽1、输送皮带2和直接接触式旋转干燥机3依次设置；所述旋转干燥机3连通有烟气管道10，烟气管道10上设有风机4。这样，生化污泥由生化污泥储槽1经皮带输送至直接接触式旋转搅拌干燥机3中，与热的烟气直接接触干燥，水分随烟气排出。污泥由于不断的旋转，增加了传热传质接触面积，可通过DCS系统对转速、干燥烟气流量等进行调节，这样即可任意控制污泥在干燥机内的滞留时间。图2所述，所述旋转干燥机3的内筒设有均匀分布的四块隔板16，隔板与内筒接触面为弧形，这样结构的直接接触式旋转干燥机的优点在于：1、加热均匀、蒸发速度快、热效率高、出料干化均匀；在旋转过程中，污泥经四块隔板从内筒的顶部摔落到底部，有利于污泥粒度的均匀和提高受热效率。2、电力消耗量低，机械磨损少，干燥机内的四块隔板与内筒接触面为弧形，不容易挂料，维护清理方便。3、转速可调节，控制污泥干燥度和适应现场不同的工艺条件性能好；干燥后的污泥由皮带送往粉碎机粉碎后，由干污泥储槽经皮带输送至干污泥料仓。4、干燥过程是在密闭状态下全程负压工作，系统密闭性能良好，有效防止气味外散。

所述的锅炉燃烧系统为：旋转干燥机3的出口通过输送装置连接有粉碎机5，粉碎机5通过输送装置、干污泥料仓6或混合料仓7连接有循环流化床锅炉8；锅炉8通过烟气管道10输送锅炉烟气到干燥系统。这样，干污泥料仓6的干污泥可直接用做锅炉燃料，也可以和动力煤混合后进入混合料仓7，再送入锅炉燃烧。锅炉8选择循环流化床锅炉，其特点是：1、燃料适应性广，低热值（≥1000 kcal/kg）的煤渣、煤泥、洗矸、污泥都可燃烧，并且可达到很高的燃烧效率。2、循环流化床锅炉温度一般控制在850-950℃，排渣温度低，灰渣不软化黏结；污泥或污泥混合燃料燃烧放热产生蒸汽可用于发电，也可以直接用于厂矿企业的工业蒸汽或民用取暖。燃烧产生的烟气一部分由烟气管道10输送至旋转干燥机3内干燥湿污泥，一部分由管道输入烟气净化系统9，旋转干燥机3干燥后的烟气也由管道输入烟气净化系统9，经过净化后的烟气经烟囱11排空。烟气净化主要有四个途径：1、在燃料中加入一定量的石灰固硫生成硫酸钙，抑制SO₂的产生；2、安装烟气净化器，可以去除95%左右的SO₂和HCl等气体；3、流化床锅炉由于燃烧稳定，炉膛温度均匀，且炉温高于600℃，抑制了二噁英的产生；4、采用高性能可更换的布袋除尘，可去除99.9%的灰尘。

所述的提取化工原料系统为：锅炉8的灰渣出口通过输送装置连接高温碱熔炉12，高温碱熔炉12连通有酸洗池13，酸洗池13的液体出口依次连通有碱洗池14和干燥器15，酸洗池13的沉淀出口通过输送装置连接有干燥器15。这样，干污泥直接燃烧后的灰渣或与动力煤混合燃烧后的灰渣经碱熔、水溶后，过滤掉不溶部分；在滤液中加酸，二氧化硅会沉淀下来，过滤收集沉淀，经洗涤、干燥、煅烧后可得到白炭黑；在二次滤液中加碱，当碱过量时，铝会生产可溶的偏铝酸盐，而铁会生成沉淀，过滤收集沉淀，经洗涤、干燥、煅烧后可得到铁红。

实施例1：生化污泥综合利用方法采用下述流程。

生化污泥由汽运至湿污泥储槽1，经输送皮带2进入旋转干燥机3，旋转干燥机由DCS控制转速和旋转干燥时间，从循环流化床排出的部分热烟气由风机4吸入旋转干燥机3。干燥结束后，干污泥由运输皮带送至破碎机5，经破碎后的干污泥经运输皮带直接进入干污泥料仓6，或与其他锅炉燃料混合后经皮带输送至混合料仓7，料仓6、7的燃料输送进入循环流化床锅炉8燃烧放热产生蒸汽，燃烧后产生的烟气一部分经烟气管道10进入旋转干燥机3干燥湿污泥后，与其余大部分烟气经管道进入烟气净化系统9，经吸收有害气体和布袋除尘后，经烟囱11排入大气。燃烧后的灰渣经皮带输送至高温碱熔炉12后进入酸洗池13，经酸溶解后过滤，滤渣经洗涤干燥器15干燥后得到产品白炭黑，滤液进入碱洗池14与碱反应生成沉淀，过滤后的滤渣经过洗涤，进入干燥器15干燥煅烧后得到产品铁红。

采用河北某焦化厂的生化污泥，含水量为78.94%，旋转干燥机入口处烟气温度为180℃，旋转干燥机转速为40r/min，干燥时间为10min，干燥后的污泥含水量为27.32%，旋转干燥机出口温度为116℃。干燥后污泥的高位发热量为2200kcal/kg，而另一种锅炉燃料某洗末煤的高位热值为2702kcal/kg。洗末煤与干燥后污泥的相关数据见表1，二者混合后的高位热值见表2。

由表1可见，干燥后污泥的灰分小于洗末煤，但高位发热量略低于洗末煤，混合后，发热量随着干燥后污泥的百分比增加而减少，但二者不论是单独作为燃料还是混合后作为燃料都符合循环流化床锅炉的燃料热值要求（≥1000 kcal/kg）。

燃烧后的灰渣灰成分分析及产品产率见表3(方案与表2的方案一致)。其中铁红产率和白炭黑产率表示每百公斤的灰渣经处理后得到的铁红和白炭黑产品质量。

Claims (4)

1.一种生化污泥综合利用方法，其特征在于，该方法的工艺步骤为：

（1）将生化污泥离心后在旋转干燥机内旋转干燥，得到干污泥；所述的干燥介质采用锅炉烟气；所述生化污泥水分≥60wt%，所述锅炉烟气入口温度≥130℃；

（2）所述的干污泥经粉碎后作为锅炉燃料，或与动力煤混合后作为锅炉燃料；燃烧产生的锅炉烟气作为步骤（1）的干燥介质；

（3）干污泥直接燃烧或与动力煤混合燃烧后生成的灰渣经碱熔、水溶后过滤；在滤液中加酸沉淀，过滤得到沉淀物和二次滤液；沉淀物经洗涤、干燥、煅烧后得到白炭黑；在二次滤液中加碱沉淀，过滤收集沉淀，经洗涤、干燥、煅烧后可得到铁红；所述碱熔所用的碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钙或碳酸钙，碱熔温度＞800℃。

2.根据权利要求1所述的生化污泥综合利用方法，其特征在于：所述的锅炉烟气经净化后排放。

3.一种生化污泥综合利用系统，其特征在于：其由干燥系统、锅炉燃烧系统、和提取化工原料系统构成；

所述的干燥系统为：生化污泥储槽、输送装置和旋转干燥机依次设置；所述旋转干燥机连通有烟气管道，烟气管道上设有风机；旋转干燥机的内筒设有均匀分布的四块隔板，隔板与内筒接触面为弧形；

所述的锅炉燃烧系统为：旋转干燥机的出口通过输送装置连接有粉碎机，粉碎机通过输送装置连接有循环流化床锅炉；锅炉通过烟气管道输送锅炉烟气到干燥系统；

所述的提取化工原料系统为：锅炉的灰渣出口通过输送装置连接高温碱熔炉，高温碱熔炉连通有酸洗池，酸洗池的液体出口依次连通有碱洗池和干燥器，酸洗池的沉淀出口通过输送装置连接有干燥器。

4.根据权利要求3所述的生化污泥综合利用系统，其特征在于：所述烟气管道依次连通有烟气净化系统和烟囱。

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