CN103319065A - 一种污泥干化、气化相结合的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及脱水污泥的处理工艺。一种污泥干化、气化相结合的处理工艺：（1）含水率85~90%的脱水污泥经转鼓式压膜干燥机间接式干燥，含水率降至20%，析出的热蒸汽进行换热，冷凝水进入污水处理系统，气体组分进入生物除臭装置除臭；（2）干燥后的干污泥送至气化炉气化，产生气化气；（3）气化气净化后冷却，被加热的空气进入气化炉作为预热热源辅助气化；（4）冷却的气化气经气柜缓冲，输送到导热油锅炉燃烧，被加热的导热油作为干燥热源，气化残渣用于制砖。本发明利用污泥自身的热值，不依赖或少依赖外部能源，实现能源自给，最终实现污泥的减量化、资源化、无害化，是一种较为先进的污泥综合利用工艺，具有广阔的应用前景。

Description

一种污泥干化、气化相结合的处理工艺
技术领域
本发明涉及脱水污泥的处理工艺，发明属于污泥处理技术，尤其是一种污泥干化、气化相结合的处理工艺。
背景技术
随着我国社会经济和城市化的发展，污水处理厂不断增加，污泥的产量也大幅度增长。污水处理厂产生的污泥经初步浓缩后，含水率仍在80%以上，且其中含有大量的污染物，污泥处理是我国急需解决的环境问题。
目前污泥处置方式主要有三种：填埋、土地利用、焚烧。填埋是传统的污泥处理方式，由于会产生二次污染和适宜污泥填埋的场所越来越有限，污泥填埋的应用已经受到了限制。土地利用主要包括污泥农用、森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等，由于污泥中含有有毒有害物，土地利用可能造成土壤或水体污染。污泥焚烧是近年来应用较广泛的处置方式，其优点在于能最大限度地实现污泥的减量化，缺点是易造成二次污染，且污泥中的有机组分利用率低。污泥焚烧处置有两种方式：一是直接焚烧, 即将脱水污泥掺入煤或油等辅助燃料后燃烧。二是污泥经干化后再焚烧，即脱水污泥进一步进行干化处理后焚烧。污泥干化方式分直接干化和间接干化两种，区别在于热源是否直接作为换热介质进行加热。
城市污泥既是污染物又是一种资源。污泥中含有大量有机物质，具有燃料价值。我国的脱水污泥处理及资源化利用工艺技术依然没有形成一个统一的思路。研究安全、高效、经济的污泥处理工艺，实现污泥的减量化、稳定化、无害化成为广为关注的热点问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种污泥干化、气化相结合的处理工艺，该工艺利用污泥自身的热值，不依赖或少依赖外部能源，实现能源自给，最终实现污泥的减量化、稳定化、无害化。
这种污泥干化、气化相结合的处理工艺采用了如下方案：
（1）污水处理厂含水率85~90%的脱水污泥经转鼓式压膜干燥机间接干燥，干燥环境为全密封、微负压（500~1000Pa），污泥干燥后含水率降至20%；析出的热蒸汽进行换热处理，冷凝水进入污水处理系统，气体组分因含有恶臭污染物进入生物除臭装置除臭；
（2）步骤（1）产生的20%含水率干污泥送至气化炉，在850～900℃高温环境中气化，产生气化气；
（3）步骤（2）产生的气化气净化后经与冷空气换热，被加热的空气进入气化炉作为预热热源辅助气化；
（4）步骤（3）中冷却的气化气经气柜缓冲，输送到导热油锅炉燃烧，被加热的导热油作为干燥热源干燥污泥，气化残渣用于制砖，进一步实现资源化利用。
所述步骤（2）中干污泥气化，充分利用干污泥自身热值，在850～900℃高温循环流化床气化炉内发生气化反应。
所述缓冲用的气柜采用柔性气柜，气柜容积为500m3。
所述步骤（4）干燥热源为导热油，气化气为可燃气体，进入导热油锅炉燃烧，加热导热油至210～240℃，高温导热油进入干燥系统，为干燥机提供热能。
    本发明的有益效果是采用热效率较高的导热油代替传统方法的水蒸气作为干燥机的热源，转鼓式压膜干燥机直接将脱水污泥含水率从85~90%降至20%，符合气化条件。利用污泥自身热值产生的热量作为污泥干燥的热源，实现能量自给。整个工艺具有全程封闭、连续紧凑、环境友好等特点，工艺简洁且符合污泥处理减量化、稳定化、无害化处理要求。
附图说明
图1为所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺流程图；
图2为所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺能量平衡图；
图3为所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺补充能量成本分析。
具体实施方式
参照附图1，该污泥干化、气化相结合的处理工艺包括的步骤为：
（1）来自污水处理厂的含水率85~90%的脱水污泥，由罐车运至厂内，污泥被泵入污泥接收仓，仓底设液压移动滑架，防止污泥在卸料区架桥，仓内污泥经正压给料机加压后，向液压柱塞泵喂料，仓内的臭气收集至臭气处理系统；采用转鼓式压膜干燥机将污泥含水率降至20%左右，干燥工作环境：全封闭，微负压（500-1000Pa）；工作温度范围：接触物料部分：180-220℃，暴露部分：70-120℃；热空气的温度范围：50-80℃；加热介质为210～240℃的高温导热油。由步骤（1）蒸发出的热蒸汽经换热冷凝后集中处理，换热后的热水可循环利用，如供暖等，冷却的空气经生物除臭装置除臭。
（2）由步骤（1）干燥后的污泥送入循环流化床气化炉气化。流化床气化炉采用石英砂作为流化介质，贫氧条件下炉内温度加热至850~900℃，进入炉内的干污泥在热砂床上进行气化反应，并通过反应热保持流化床的温度。污泥转化为热值较高的气化气（主要成分为CH4、CO、H2）、少量焦油及焦渣。
（3）由步骤（2）生产的高温气化气经过净化后通过换热器冷却至100℃以下，冷空气被加热（一般被加热到70-80℃），送入气化炉中作为预热热源。
（4）冷却的气化气经柔性缓冲气柜输送到导热油锅炉中燃烧，产生的热能作为污泥干燥的热源。由步骤（3）排出的固体所化残渣集中处理制造免烧砖。气化残渣的组成成分如下表：（%重量百分比）
 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O
49.3% 29.3% 5.4% 4.8% 2.0% 0.9%
Na2O SO3 LOI      
0.6 0.4 7.3      
以污泥处理量200t/d，初始含水率87%为实例，对本发明所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺的能量平衡和能耗成本进行分析。请参照附图2所示的能量平衡图和图3所示的补充能量成本分析。采用本发明的污泥干化、气化相结合的处理工艺，干泥热值11MJ/h，干燥总热损按5%计，气化总热损按8%计，导热油炉中气化气燃烧的总热损按10%计。气化气可以提供部分干燥污泥的热量，不足热量通过向导热油补充煤炭来实现。经计算，每吨湿污泥需要补充能量的成本为39.19元/吨。
上述实例仅为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉相关技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以任何方式限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等效变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种污泥干化、气化相结合的处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
污水处理厂含水率85~90%的脱水污泥经转鼓式压膜干燥机间接式干燥，干燥机处于全封闭、微负压(500~1000Pa)的工作环境，污泥干燥后含水率降至20%，析出的热蒸汽进行换热，冷凝水进入污水处理系统，气体组分因含有臭气需进入生物除臭装置除臭；
干燥后的干污泥送至气化炉，在高温环境中气化，产生气化气；
气化气净化后经空气换热器冷却，被加热的空气进入气化炉作为预热热源辅助气化；
步骤3）中冷却的气化气经气柜缓冲，输送到导热油锅炉燃烧，被加热的导热油作为干燥过程的热源，气化残渣用于制砖，进一步实现资源化。
2.根据权利要求1所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺，其特征在于：所述的间接式干燥，采用转鼓压膜式干燥机，通入210～240℃的导热油间接干燥污泥，将脱水污泥的含水率从85%~90%降至20%。
3.根据权利要求1所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺，其特征在于：所述的干污泥进行气化，利用干污泥自身热值在850～900℃高温环境下气化反应，生成气化气主要成分为CH4、CO、H2等可燃气体。
4.根据权利要求1所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺，其特征在于：气化残渣成分主要为SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3，粒径≦3mm，含土量<5%，气化残渣可用于制造免烧砖。
5.根据权利要求1所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺，其特征在于：所述的缓冲气柜采用柔性气柜，容积为500 m3。
6.根据权利要求1所述的污泥干化、气化相结合的处理工艺，其特征在于：所述的干燥热源为导热油，气化气为可燃气体，进入导热油锅炉燃烧，加热导热油至210～240℃，高温导热油进入干燥系统，为干燥机提供热能。
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