CN104211274A - 污泥减量化资源化处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

一种污泥减量化资源化处理装置及污泥处理方法，脱水污泥喷雾干燥后掺入煤热解，热解炭焚烧的灰渣作为建材原料，热解油与热解气补充能源循环利用，热解炉排放的烟气经喷淋塔、脱雾装置和活性炭吸附床处理后达标排放，热解炉的低位热源供给焚烧炉使用。本发明的优点是：实现污泥资源化回收率达95％，污泥减量率96％以上，对重金属的固化率达95％以上，实现污染物零排放。全密闭无氧环境热解，抑制二噁英类物质等有害气体的产生，煤中的硫同样抵制了二噁英的生成；950℃以上焚烧，分解残余二噁英，整个系统反应过程中无二噁英生成及排放。烟气、低位热源、热解气、热解油混合物循环利用，降低能源消耗，降低处理成本。

Description

污泥减量化资源化处理装置及处理方法

技术领域

本发明属于固体废弃物的处理领域，具体涉及到一种污泥减量化资源化处理装置及处理方法。

背景技术

随着城市的发展，污水处理率的提高，污泥产量越来越大，污水处理厂污泥的出路问题已经成为一个复杂的环境问题，并引起广泛的关注。城市污泥是城市生活污水在进行净化处理过程中产生的高含水固体，是一种由有机残片、细菌、各种病原体、难降解有机物、重金属以及有机、无机颗粒组成的极其复杂的非均质体，是一类危害性极大的固体废弃物，如果不加以彻底处理与控制，将会对环境造成严重的二次污染和极大危害。如何安全经济地处理处置城市污泥已成为世界共同面临的环境难题。

目前，城市污泥的主要处理方法有土地利用、填埋、焚烧和海洋倾倒等。填埋处理方法大量占用土地，处理不当很容易泄露而造成地表水和地下水的污染。

由于污泥中成分复杂，有害物质较多，导致污泥堆肥在实际应用中存在较多的限制；污泥填海会对海洋生物造成危害，严重污染海洋环境，已被国际公约所禁止；传统的焚烧法最大优点是污泥体积的大量减少，并且可以达到杀菌稳定的目的，同时改善热效率，但焚烧废气中含有二噁英等挥发性有机物，导致废气处理费用非常高。这些方法都没有很好地解决污泥对环境的二次污染以及作为资源加以合理利用的问题。

例如：中国专利，申请号为201210046929.9，一种一体化污泥干化焚烧处理方法，它是用脱水机处理后使污泥含水率70-

90％，进行喷雾干燥，再进流化床焚烧，部分烟气返回流化床焚烧炉。干污泥含水率5-25％，焚烧温度850-

900℃，焚烧炉中需要添加辅助燃料煤、油、天然气、生物质和废弃物。这种污泥干化焚烧处理方法，污泥经干燥后直接进行焚烧，可能会产生二噁英等对人体有害气体，污染环境；焚烧中还需添加辅助燃料，煤的燃烧会产生二氧化硫等有害气体。

中国专利，申请号为201210585465.9，

一种焚烧及污泥干化工艺，它是热解焚烧固体可燃废料，产生的1100℃高温烟气给回转窑提供热源，污泥在回转窑内充分干化、热解、燃烧，产生的废气进入燃烧室，进行900℃-

1100℃的进一步提温灼烧，使其燃烧效果与破坏去除率达99.9％以上，气体停留时间大于2S，有效破坏率达到99％，然后进入尾气的降温、脱酸、沉积、除灰处理系统。这种焚烧及污泥干化工艺存在的缺陷是：回转窑的热源由热解焚烧固体可燃废料产生的高温烟气提供，热解焚烧固体可燃废料会产生二氧化硫、二噁英等有害气体，造成环境污染；同时，还要消耗大量的能源；另外，尾气还需要经过降温、脱酸、沉积和除灰处理，过程较复杂。

因此，开发一种将污泥实现减量化、资源化处理的方法及使用结构合理的污泥减量化、资源化处理装置具有重要的经济和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的缺陷，提供一种污泥减量化资源化处理装置及处理方法，它实现污泥减量化、无害化、资源化利用，尾气清洁排放，焚烧灰渣用作建材原料，减量率达96％以上，实现污染物零排放。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种污泥减量化资源化处理装置，其特征在于：它包括污泥泵、空压机、喷雾干燥塔、煤箱、进料器、热解炉、耐高温风机、流化床焚烧炉、送风机、喷淋塔、脱雾装置、活性炭吸附床；所述污泥泵和空压机与喷雾干燥塔顶部的雾化喷嘴连接，喷雾干燥塔的排气口与烟气管连接，喷雾干燥塔底部的出料口和煤箱与热解炉的进料器连接，热解炉返料出口与耐高温风机连接，耐高温风机与热解炉返料进口连接，热解炉的热解炭出料口与焚烧炉进料口连接，焚烧炉的烟气出口与喷雾干燥塔上方的进风口连接，焚烧炉底部设置灰渣出口，热解炉的烟气出口与烟气管连接，烟气管依次与喷淋塔、脱雾装置、活性炭吸附床连接，烟气管与送风机连接，送风机与焚烧炉下方的进风口连接。

所述喷雾干燥塔的排气口与烟气管之间通过旋风分离器连接，喷雾干燥塔的排气口与旋风分离器上方的进气口连接，旋风分离器顶部的排气口与烟气管连接，旋风分离器底部的排料口与热解炉的进料器连接。

一种使用污泥减量化资源化处理装置处理污泥的方法，其特征在于：它包括如下步骤：

(1)、干燥：对含水率65％-85％的脱水污泥600℃高温喷雾干燥，将污泥含水率降低到15％-20％，得到含水率15％-20％的干化污泥；

(2)、热解：步骤(1)的含水率15％-20％的干化污泥掺入5％的煤送入热解炉内热解，热解终温500℃，热解时间30分钟，得到热解终产物热解炭，同时热解炉内产生热解油与热解气混合物；

(3)、焚烧：步骤(2)得到的热解终产物热解炭送入焚烧炉中焚烧，焚烧温度保持950℃以上，停留3S以上，充分燃尽，得到灰渣；

(4)、步骤(3)焚烧炉焚烧污泥产生的高温烟气作为步骤(1)中喷雾干燥的热风源，供给步骤(1)喷雾干燥使用；

(5)、步骤(2)热解炉中产生的热解油与热解气混合物作为补充能源送回热解炉循环利用；

(6)、焚烧最终产生的灰渣作为建材原料使用；

(7)、热解炉排放的烟气经过喷淋塔、脱雾装置和活性炭吸附床处理后达标排放；

(8)、热解炉产生的烟气低位热源经送风机将空气预热后作为补充能源供给焚烧炉使用。

所述步骤(1)得到的部分干化污泥随烟气进入旋风分离器，旋风分离器将干化污泥与烟气分离，分离后的干化污泥排出旋风分离器，旋风分离器产生烟气的低位热源经送风机将空气预热后作为补充能源供给焚烧炉。

所述旋风分离器排放的烟气经过喷淋塔、脱雾装置和活性炭吸附床处理后达标排放。

本发明的优点和有益效果是：

1、实现污泥干化、热解、焚烧相结合的资源化处理：运用喷雾干燥-热解炭化-流化床焚烧-产物资源化高值利用集成工艺，形成一整套集脱水、污泥干化、干化污泥热解、热解产物高值利用、污泥炭焚烧减量化、实现能量回收、同时尾气净化等功能于一体的新型污泥清洁处理和自我循环的绿色污泥处理处置装备，实现污泥减量化、无害化、资源化利用，尾气清洁排放，焚烧灰渣用作建材原料，减量率达96％以上，实现污染物零排放。

2、将焚烧炉高温烟气作为喷雾干燥直接能源，烟气低位热源作为焚烧热风循环利用，排放尾气温度降到60℃以下，热能综合利用率达到95％，热解气、热解油混合物回燃作为热解能源，降低整个系统的能源消耗，大大降低了处理成本。

3、一方面热解采用全密闭设计在无氧环境下进行，抑制了二噁英类物质等有害气体的产生，同时热解反应煤的掺入，不仅补充了能量，煤中的硫也同样抵制了二噁英的生成；另一方面采用950℃以上焚烧温度，使残余二噁英分解，以确保整个系统反应过程中无二噁英生成及排放。

4、实现污泥资源化回收率达95％，污泥减量率96％以上，对重金属的固化率达95％以上，无二次污染。

5、在热解反应前加入煤，而不是在焚烧前加入煤，既提高了热值，又不会产生有害气体，避免了煤燃烧对大气的污染。

附图说明

图1是本发明的结构示意图：

其中：1-污泥泵，2-空压机，3-雾化喷嘴，4-进风口，5-喷雾干燥塔，6-出料口，7-排气口，8-进气口，9-旋风分离器，10-排料口，11-排气口，12-煤箱，13-螺旋进料器，14-热解炉，15-返料出口，16-耐高温风机，17-返料进口，18-烟气出口，19-热解炭出料口，20-焚烧炉进料口，21-流化床焚烧炉，22-高温烟气出口，23-灰渣出口，24-进风口，25-送风机，26-喷淋塔，27-脱雾装置，28-活性炭吸附床，29-烟囱，30-烟气管。

具体实施方式

实施例：如图1所示，一种污泥减量化资源化处理装置，它是将污泥泵1和空压机2与喷雾干燥塔5顶部雾化喷嘴3连接，喷雾干燥塔5的排气口7与旋风分离器9上方的进气口8连接，喷雾干燥塔5底部的出料口6和旋风分离器9底部的排料口10、煤箱12与热解炉14的螺旋进料器13连接，热解炉14返料出口15与耐高温风机16连接，耐高温风机16与热解炉14返料进口17连接，热解炉14的热解炭出料口19与焚烧炉进料口20连接，流化床焚烧炉21的高温烟气出口22与喷雾干燥塔5上方的进风口4连接，灰渣出口23在流化床焚烧炉21底部，旋风分离器9顶部的排气口11与烟气管30连接，热解炉14的烟气出口18与烟气管30连接，烟气管30与喷淋塔26连接，喷淋塔26与脱雾装置27连接，脱雾装置27与活性炭吸附床28连接，与活性炭吸附床28与烟囱29连接，烟气管30与送风机25连接，送风机25与流化床焚烧炉21下方的进风口连接。

一种使用上述污泥减量化资源化处理装置处理污泥的方法，将含水率65％-85％的脱水污泥，经过污泥泵1与空压机2的压缩空气混合，由喷雾干燥塔5的喷嘴3喷出，由流化床焚烧炉21焚烧污泥产生的600℃高温烟气通过高温烟气出口22经喷雾干燥塔5的进风口4供给喷雾干燥塔5，喷雾干燥塔5将污泥含水率降低到15％-20％，干化后污泥由出料口6排出，部分污泥与烟气混合进入旋风分离器9，在旋风分离器9的作用下，污泥颗粒由排料口10排出，与干化污泥共同掺入5％的煤，经螺旋进料器13连续进料到热解炉14，热解终温500℃，热解时间30分钟，热解炉内产生的热值为28MJ/kg的热解油与热解气混合物作为补充能源由耐高温风机16送回热解炉14循环利用，热解炉14最终产物热解炭输送到流化床焚烧炉21进行焚烧，焚烧温度保持950℃以上，停留3S以上，焚烧最终产生的灰渣作为建材原料使用，旋风分离器9与热解炉14排放的烟气经过喷淋塔26、脱雾装置27和活性炭吸附床28处理后经烟囱29达标排放，旋风分离器9与热解炉14产生的低位热源经送风机25将空气预热后作为补充能源供给流化床焚烧炉21使用。

本发明是将污泥喷雾干燥、热解、焚烧相结合，污泥喷雾干燥后进行污泥热解，热解产物进行焚烧；污泥初始含水率为65-85％，经喷雾干燥后含水率为15-20％；干化后掺煤量为5％；热解炉为无氧环境，能源自给，所以没有二噁英产生；在热解前加煤，不仅提高污泥热值，而且避免产生二氧化硫，产物热解炭燃烧也无二氧化硫产生，掺煤量很少，无需添加其它辅助能源燃料；热解终温500℃，热解时间为30分钟；焚烧温度950℃以上，停留时间3秒以上；焚烧的高温烟气作为喷雾干燥热风源600℃；热值28MJ/kg的热解气和热解油作为热解补充能源返回热解炉；低位热源作为焚烧炉补充能源，排放烟气温度低于60℃，能源循环利用，节约能源，热能利用率达95％，处理成本低；排放烟气经喷淋塔、脱雾装置和活性炭吸附床处理后经烟囱达标排放，整个反应无二噁英，无二氧化硫等有害气体产生，烟气处理无需脱硫装置，无污染物排放，经检测，尾气排放符合《GB14554-1993恶臭污染物排放标准》；《GB16297-1996大气污染物综合排放标准》；《GB18485-2001生活垃圾焚烧污染控制标准》；焚烧灰渣作为建材原料使用。

通过实验，对不同热解温度和时间下的污泥减量率进行比较：

由此可见，得出热解终温在500℃，时间为30分钟时，污泥减量率最高。

为此，本申请可处理脱水污泥含水率低至65％，使用范围更为广泛。同时，焚烧炉950℃恰好为喷雾干燥提供600℃热风。

Claims (5)

1.一种污泥减量化资源化处理装置，其特征在于：它包括污泥泵、空压机、喷雾干燥塔、煤箱、进料器、热解炉、耐高温风机、流化床焚烧炉、送风机、喷淋塔、脱雾装置、活性炭吸附床；所述污泥泵和空压机与喷雾干燥塔顶部的雾化喷嘴连接，喷雾干燥塔的排气口与烟气管连接，喷雾干燥塔底部的出料口和煤箱与热解炉的进料器连接，热解炉返料出口与耐高温风机连接，耐高温风机与热解炉返料进口连接，热解炉的热解炭出料口与焚烧炉进料口连接，焚烧炉的烟气出口与喷雾干燥塔上方的进风口连接，焚烧炉底部设置灰渣出口，热解炉的烟气出口与烟气管连接，烟气管依次与喷淋塔、脱雾装置、活性炭吸附床连接，烟气管与送风机连接，送风机与焚烧炉下方的进风口连接。

2.如权利要求1所述的一种污泥减量化资源化处理装置，其特征在于：它还包括旋风分离器，所述喷雾干燥塔的排气口与烟气管之间通过旋风分离器连接，喷雾干燥塔的排气口与旋风分离器上方的进气口连接，旋风分离器顶部的排气口与烟气管连接，旋风分离器底部的排料口与热解炉的进料器连接。

3.一种使用权利要求1污泥减量化资源化处理装置处理污泥的方法，其特征在于：它包括如下步骤：

(1)、干燥：对含水率65％-85％的脱水污泥600℃高温喷雾干燥，将污泥含水率降低到15％-20％，得到含水率15％-20％的干化污泥；

(2)、热解：步骤(1)的含水率15％-20％的干化污泥掺入5％的煤送入热解炉内热解，热解终温500℃，热解时间30分钟，得到热解终产物热解炭，同时热解炉内产生热解油与热解气混合物；

(3)、焚烧：步骤(2)得到的热解终产物热解炭送入焚烧炉中焚烧，焚烧温度保持950℃以上，停留3S以上，充分燃尽，得到灰渣；

(4)、步骤(3)焚烧炉焚烧污泥产生的高温烟气作为步骤(1)中喷雾干燥的热风源，供给步骤(1)喷雾干燥使用；

(5)、步骤(2)热解炉中产生的热解油与热解气混合物作为补充能源送回热解炉循环利用；

(6)、焚烧最终产生的灰渣作为建材原料使用；

(7)、热解炉排放的烟气经过喷淋塔、脱雾装置和活性炭吸附床处理后达标排放；

(8)、热解炉产生的烟气低位热源经送风机将空气预热后作为补充能源供给焚烧炉使用。

4.如权利要求3所述的一种污泥减量化资源化处理污泥的方法，其特征在于：它还包括以下步骤：所述步骤(1)得到的部分干化污泥随烟气进入旋风分离器，旋风分离器将干化污泥与烟气分离，分离后的干化污泥排出旋风分离器，旋风分离器产生烟气的低位热源经送风机将空气预热后作为补充能源供给焚烧炉。

5.如权利要求4所述的一种污泥减量化资源化处理污泥的方法，其特征在于：所述旋风分离器排放的烟气经过喷淋塔、脱雾装置和活性炭吸附床处理后达标排放。