CN104150732A - 一种污泥两级干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污泥两级干化系统，包括预处理器，预处理器进口连接有输送污泥的污泥泵，预处理器出口与厌氧发酵罐相连通，厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐后与燃机进口连通，燃机的烟气出口与余热锅炉相连通；厌氧发酵罐的污泥出口通过脱水机与一级干燥机的污泥进口相连通，一级干燥机的污泥出口与二级干燥机的污泥进口相连通；一级干燥机中设置用于污泥破碎的破碎机，余热锅炉通过供热管分别与一级干燥机、二级干燥机相连通为干燥机提供热源，降低了污泥处理厂对电网的电力需求，不外排有异味气体，节能安全环保；分两级对脱水污泥进行干化，在第一级干燥机内设置破碎机，对污泥团进行及时破碎，有效提高了干化速率，干化速度快，节省空间。

Description

一种污泥两级干化系统

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，特别涉及一种污泥两级干化系统。

背景技术

(一)污泥的处理现状

污水处理产业的快速发展、污水处理能力及处理量的迅速增长导致世界范围内污水污泥的产量迅速增加。污水污泥的成分和化学性质复杂，既包含有机物、植物营养成分等，也包含重金属、病原体和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理的污泥极易对地下水、土壤等造成二次污染，使污水处理设施的环境效益大幅度降低。因此，污水污泥的处理应满足无害化、稳定化、减量化、资源化的要求，即：杀灭污泥中的病原体，污泥中的重金属和持久性有机物等有毒有害物质得到有效控制，污泥中所含有的有机质、各种营养元素和能量，或安全补充到土地中，或者通过厌氧消化或焚烧等技术使能源得到回收利用。

污泥处理的主要方法包括：填埋、堆肥、厌氧发酵沼气发电、焚烧等。

污泥的填埋处理不仅需要占用大量的土地，填埋场还排放大量恶臭气体和甲烷等温室气体，如果处置不当，还可能造成地下水污染。随着污泥产量的剧增，污泥填埋处理方式日益受到限制。

污泥的堆肥处理主要用于土地改良、园林绿化、农业等。但是，污泥的堆肥处理对污泥的泥质有非常严格的要求，否则可能对地下水和周围环境产生二次污染。

污泥厌氧发酵沼气发电处理能够回收污泥中的部分能源资源，厌氧发酵后的污泥脱水性能得到改善，含水率低，减量化明显，在欧美国家得到迅速推广应用，厌氧发酵处理后的污泥绝大部分用于土地利用。欧美等发达国家实现了工业污水和生活污水的分流治理，城市污泥的重金属含量较低，厌氧发酵后的污泥达到A级标准，可以直接农用。但是，中国大部分污水处理厂的污水同时含有生活污水和工业污水，厌氧发酵后的污泥中仍然含有重金属和持久性有机物等有毒有害物质，直接农用存在较高的环境风险。

污泥焚烧处理是将湿污泥投入到电站锅炉直接焚烧处理，或者首先对湿污泥进行干化，干化后的污泥进入焚烧装置完成焚烧处理。污泥的焚烧处理可以最大程度的实现减量化和稳定化，几乎杀死污泥中100％的病菌，无害化程度高。但是，污泥焚烧处理需要消耗燃煤等优质能源，燃料成本较高。此外，湿污泥含有大量水分，导致污泥焚烧后的烟气量大幅增加，大量烟气的净化处理费用高。

(二)污泥干化技术现状

对于生活污水和工业污水混流的污水处理厂产生的污泥，干化焚烧处理方法是实现污泥无害化、减量化、资源化的优先选择，污泥焚烧技术比较成熟，而污泥干化技术是污泥干化焚烧处理技术的核心。污泥干化的工作过程和技术特点为：经脱水机脱水后的湿污泥含水率为80％左右，为了实现污泥稳定焚烧，需要先对污泥进行干化，将污泥的含水率降低到50％至30％以下，具体的含水率要求与污泥的有机物含量有关，如果污泥的有机物含量高，干化后的污泥含水率可以高一些，如果污泥的有机物含量低，干化后的污泥含水率要求低一些。

目前，污泥干化技术主要包括如下流派。

(1)利用优质燃料燃烧释放的热量产生蒸汽或热水作为污泥干化的热源。本方法技术可靠，应用较广泛，但是需要消化优质燃料。随着燃料价格的持续攀升，该干化方法的成本高。

(2)利用太阳能作为污泥干化的热源。本方法虽然节省燃料成本，但是阳光棚的占地面积大。此外，太阳能干化污泥流程不能连续工作，在夜间和没阳光照射的白天，污泥不能得到干化处理，需要大容量污泥的堆储场地，而且没有得到干化的湿污泥堆放过程释放大量臭气，污染环境。

(3)带式干化。污泥平铺在的带子上，污泥随带子一起运动。污泥的这种干化方式是利用环境的高温气体与污泥之间的对流换热来加热污泥，但是对流换热系数小，设备体积大、成本高。

(4)流化床干化。在流化床内存在大量温度较高的干化、半干化污泥，从流化床下部鼓入大量的流化风，使流化床内的污泥处于流化状态，污泥与气体之间进行强烈的传热、传质过程，污泥得到迅速加热、污泥中的水分快速蒸发、离开污泥迅速被流化风带走。因此，本方法具有污泥的干化处理能力大，占地面积小等优点。

污泥在干化过程中存在着胶粘状态区域，即：污泥的含水率在60％至40％左右的区间范围内，污泥的粘性很强，容易发生结团现象，污泥的传热性能变差、水分不容易蒸发出来，这一状态下的污泥干化速度急剧降低。带式干化过程中，污泥与输送带一起运动，该运动过程加强了对污泥团的扰动，促使污泥团发生破裂，有利于热传递和水分的蒸发析出，有利于促进污泥干化。流化床干化污泥的过程，为了克服污泥胶粘状态的结团现象，必须加大流化风量、使污泥团快速破裂、水分蒸发，但是，大流量流化风量不仅造成流化床内受热面的磨损严重、故障率增加，也导致风机的耗电量增加，加大运行成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种故障率低，干化速度快，节能、安全环保的污泥两级干化系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种污泥两级干化系统，包括用于污泥有机物分解的预处理器，预处理器进口连接有输送污泥的污泥泵，预处理器出口与厌氧发酵罐相连通，厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐后与燃机进口连通，燃机的烟气出口与余热锅炉相连通；厌氧发酵罐的污泥出口通过脱水机与一级干燥机的污泥进口相连通，一级干燥机的污泥出口与二级干燥机的污泥进口相连通；一级干燥机中设置有用于污泥破碎的破碎机，余热锅炉通过供热管分别与一级干燥机、二级干燥机相连通为干燥机提供热源。

所述二级干燥机为流化床式干燥机，流化床式干燥机的气体出口依次通过除尘器和引风机与冷凝器的气体进口相连通，冷凝器的气体出口与流化床式干燥机的气体进口相连通。

流过所述流化床式干燥机的流化风主要成分是氮气。

所述冷凝器内从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池通过耐蚀泵与冷凝器上部的喷淋头连通，通过耐蚀泵将集水池中的冷却水从冷凝器的上部喷淋下来，与干化介质管(9)输送至冷凝器(8)内的流化风直接接触，使流化风降温。

所述除尘器为布袋除尘器。

所述一级干燥机为污泥烘干房或带式干燥器，一级干燥机内设置有加热器、外部安装有通风机。

所述脱水机为带式压滤机、板框压滤机、或者离心脱水机。

所述燃机与变压器相连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)利用污泥厌氧发酵产生的沼气供燃机发电，燃机排放的余热通过余热锅炉回收作为脱水后污泥干化的热源，降低了污泥处理厂对电网的电力需求，也节省了污泥干化对优质燃料的需求，降低了成本，同时不外排有异味气体，避免恶臭气体和甲烷等温室气体排放对环境的影响，节能、安全环保。

(2)分两级对脱水污泥进行干化，在第一级干燥机内设置破碎机，对处于胶粘状态下产生的污泥团进行及时破碎，有效提高了污泥的传热速率、提高了污泥的水分蒸发速率和污泥的干化速率，然后经二级干燥机进行充分干燥，干化速度快。

进一步，二级干燥机采用流化床干燥机，污泥和流化气体处于强烈湍流状态，污泥的干化速度大幅度提高。此外，经过一级干化后，污泥的含水率已经偏离了胶粘状态区域，而且在一级干燥机内对污泥团进行了破碎，二级干化器内不存在污泥结团问题，因此流化床的流化风量可以大幅度降低，较好的解决了流化床内受热面磨损问题，同时大幅度降低流化风机的电耗。干化系统的运行故障率大幅度降低，维护费用低，运行费用低。此外，流化床干燥机的干燥能力大、占地面积小。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1-污泥泵，2-厌氧发酵罐，3-脱水机，4-一级干燥机，5-破碎机，6-二级干燥机，7-耐蚀泵，8-冷凝器，9-干化介质管，10-除尘器，11-加热器，12-供热管，13-通风机，14-余热锅炉，15-变压器，16-燃机，17-沼气罐，18-预处理器，19-引风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1，本发明主要包括预处理器18，厌氧发酵罐2，燃机16，余热锅炉14，脱水机3，一级干燥机4，二级干燥机6，破碎机5，冷凝器8等。用于污泥有机物分解的预处理器18进口连接有输送污泥的污泥泵1，预处理器18出口与厌氧发酵罐2相连通，厌氧发酵罐2的沼气出口连接沼气罐17后与燃机16进口连通，燃机16与变压器15相连接，燃机16的烟气出口与余热锅炉14相连通；厌氧发酵罐2的污泥出口通过脱水机3与一级干燥机4的污泥进口相连通，一级干燥机4的污泥出口与二级干燥机6的污泥进口相连通；一级干燥机4为污泥烘干房或带式干燥器，一级干燥机4中设置有加热器11和用于污泥破碎的破碎机5，外部设置有通风机13，余热锅炉14通过供热管12分别与一级干燥机4、二级干燥机6相连通为干燥机提供热源。

所述二级干燥机6为流化床式干燥机，二级干燥机6的气体进、出口通过闭合的干化介质管9相连通，所述干化介质管9内填充的气体主要成分是氮气，流化床式干燥机的气体出口依次通过安装在干化介质管9上的除尘器10和引风机19后与冷凝器8的气体进口相连通，冷凝器8的气体出口通过干化介质管9与流化床式干燥机的气体进口相连通，除尘器10为布袋除尘器；所述冷凝器8内从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池通过耐蚀泵7与冷凝器上部的喷淋头连通，通过耐蚀泵7将集水池中的冷却水从冷凝器8的上部喷淋下来使干化介质管9内的流化风降温。

进一步，所述脱水机3为带式压滤机、板框压滤机、或者离心脱水机，可快速完成污泥脱水过程。

污水处理厂产生的湿污泥由污泥泵1输送至预处理器18进行预处理，经过预处理后，污泥中的有机物进行与分解，可以有效促进污泥厌氧发酵产生更多的沼气。经过预处理的污泥进入厌氧发酵罐2，停留时间在15至20天左右，污泥中超过50％的有机物转化成沼气，沼气输送至沼气罐17，最后进入燃机16燃烧，沼气中30％至45％左右的化学能转变成电能输送至变压器15，燃机排放的烟气温度在350℃至550℃之间的高温烟气进入余热锅炉14,进行余热回收，回收的余热通过供热管12输送至一级干燥机4和二级干燥机6，用于干化脱水污泥。

经过厌氧发酵罐2发酵后，污泥进入脱水机3进行脱水，污泥的含水率降低到70％以下，随后进入到一级干燥机4，余热锅炉14回收的余热经供热管12引入一级干燥机4的加热器11用于加热污泥，污泥温度升高、水分蒸发后并结成污泥团，污泥团的传热性能下降、污泥团中的水分蒸发速率急剧降低。通风机13将一级干燥机4产生的水蒸气及时排除，以利于污泥的进一步干化。为了加速污泥的传热、水分的蒸发，利用一级干燥机4设置的破碎机5将污泥团破碎，加速污泥的干化，最终污泥的含水率降低至40％以下后，污泥离开一级干燥机4，进入二级干燥机6。

二级干燥机6内充满大量半干化污泥，余热锅炉14回收燃机16排放的烟气余热经供热管12引入二级干燥机6，干化介质管9将污泥的流化风从二级干燥机6的下部通入，并使污泥处于流化状态，流化风与污泥处于强湍流状态，污泥与供热管之间的换热强度大幅度增加，污泥中的水分快速蒸发转变成水蒸汽并被流化风带走。流化风携带大量水蒸汽离开二级干燥机6后进入除尘器10，流化风当中的粉尘被除尘器10捕集后进入冷凝器8，冷凝器8下部存有一定量的冷却水，耐蚀泵7将冷却水从冷凝器8的上部喷淋下来并使流化风降温，携带水蒸汽的流化风从下部进入到冷凝器8，流化风直接与喷淋下来的水接触降温，流化风中的水蒸汽凝结成水与喷淋水一起降落到冷凝器8的底部，经排水口排出。

污泥经过预处理和厌氧发酵产生沼气，推动燃机发电，余热回收作为污泥干燥器的热源，利用污泥自身的能源发电和干化污泥，降低对电网的电力需求、节省优质燃料。发酵后的污泥脱水后进入一级干燥机，干燥过程伴随破碎过程后进入到二级干燥机，污泥资源化率高，能源梯级利用，利用率高；对污泥进行两级干化，系统稳定性高，故障率低，干化性能强、出力大，占地小；实现污泥的无害化、稳定化、减量化、资源化处理，具有良好经济和环境效益。

Claims (8)

1.一种污泥两级干化系统，其特征在于：包括用于污泥有机物分解的预处理器(18)，预处理器(18)进口连接有输送污泥的污泥泵(1)，预处理器(18)出口与厌氧发酵罐(2)相连通，厌氧发酵罐(2)的沼气出口连接沼气罐(17)后与燃机(16)进口连通，燃机(16)的烟气出口与余热锅炉(14)相连通；

厌氧发酵罐(2)的污泥出口通过脱水机(3)与一级干燥机(4)的污泥进口相连通，一级干燥机(4)的污泥出口与二级干燥机(6)的污泥进口相连通；一级干燥机(4)中设置有用于污泥破碎的破碎机(5)，余热锅炉(14)通过供热管(12)分别与一级干燥机(4)、二级干燥机(6)相连通为干燥机提供热源。

2.根据权利要求1所述的污泥两级干化系统，其特征在于：所述二级干燥机(6)为流化床式干燥机，流化床式干燥机的气体出口依次通过除尘器(10)和引风机(19)与冷凝器(8)的气体进口相连通，冷凝器(8)的气体出口与流化床式干燥机的气体进口相连通。

3.根据权利要求2所述的污泥两级干化系统，其特征在于：流过所述流化床式干燥机的流化风主要成分是氮气。

4.根据权利要求2所述的污泥两级干化系统，其特征在于：所述冷凝器(8)内从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池通过耐蚀泵(7)与冷凝器上部的喷淋头连通，通过耐蚀泵(7)将集水池中的冷却水从冷凝器(8)的上部喷淋下来，与干化介质管(9)输送至冷凝器(8)内的流化风直接接触，使流化风降温。

5.根据权利要求2所述的污泥两级干化系统，其特征在于：所述除尘器(10)为布袋除尘器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的污泥两级干化系统，其特征在于：所述一级干燥机(4)为污泥烘干房或带式干燥器，一级干燥机(4)内设置有加热器(11)、外部安装有通风机(13)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的污泥两级干化系统，其特征在于：所述脱水机(3)为带式压滤机、板框压滤机、或者离心脱水机。

8.根据权利要求1-5任一项所述的污泥两级干化系统，其特征在于：所述燃机(16)与变压器(15)相连接。