CN106430874A - 一种油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法 - Google Patents

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王淼
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    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/122—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering using filter presses

Abstract

本发明公开了一种油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，包括以下步骤：将油页岩渣的预处理包括磨碎、磨细和分级，得到油页岩渣粉末；将污泥与预处理后的油页岩渣粉末进行混合，混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥的体积计算为100～400g/L，进行初次搅拌；在溶液中加入体积比为1：4的盐酸溶液，其用量为5～10ml/g，进行二次搅拌；将油页岩渣粉末与污泥混合物进行机械脱水，机械脱水为过滤，得到滤饼；滤饼的利用方式为：燃烧、气化或热解。污泥脱水形成滤饼，吸附污泥的臭味，无刺激性气味，改善了工人的操作环境。油页岩渣和污泥都具有一定的热值，两者混合脱水制备滤饼燃料，资源化利用方式为燃烧、气化或热解。

Description

一种油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理及再利用领域，油页岩渣的资源化利用以及污水污泥的处理与资源化利用。
背景技术
油页岩渣是油页岩在开采、炼油及燃烧过程中产生的剥离土和岩灰渣。它的来源有要验证开采过程中剥离的围岩、油页岩干馏取页岩油后剩余的废渣、油页岩燃烧发电后的废渣和油页岩作为燃料直接燃烧产生的炉渣等。油页岩渣所含的主要矿物有石英、高岭石、赤铁矿、云母、刚玉、白云石、硫铁矿等，属于含有少量残炭的类似火山灰质的原料，有一定的颗粒度。由于在干馏或燃烧过程中，去除了其中的挥发份、炭质或其它有机酸等，形成多孔结构，具有很好的吸附性能。油页岩渣的主要矿物有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、SO3等。
油页岩矿化程度很高，含油率较低，所以不管是低温干馏或燃烧发电，其废渣生存率都很高。即使以油页岩的最高含油率30％计算，干馏后也会有70％的残渣排放，除了少量的挥发份之外，大部分是固体灰渣。这些废弃物含有大量毒性或潜在毒性物质，如重金属元素、微量放射性元素、致癌物质等，经过雨水或扩散后严重污染周围的水源、土壤及生物，破坏农业生产，是土地毒化、酸化，破坏土壤生产能力，危害居民健康。另外，这些废弃物的堆放还占用了大量土地。
目前油页岩渣的综合利用途径主要有：用作高档水泥填充料、制备混凝土轻质骨料——陶粒、用作轻质砖材料、制备优质煅烧高岭土、制备白炭黑及铝盐产品、用作塑料和橡胶填料、用作农业肥料、铸造用防粘砂添加剂、利用金属元素等途径。
污泥是在污水处理过程中产生的固体废弃物，具有一定的热值，其产量约占整个处理水量的0.3％～0.5％，预计到2015年每天需处理的干污泥量将达到28万吨。因此含水污泥的资源化利用是污水处理和坏境保护的重大研究课题。
含水污泥的水份高、粘度大、流动性差，热值较低；含有大量的纤维，为絮状胶体结构，不易脱水，属于均匀高固多相流体的范畴。含水污泥的热处理利用能较大程度地达到污泥的减量化、无害化、稳定化，并且能利用其低位热值。但是预干燥处理需要消耗大量的热量，并且会产生有害气体、残渣等二次污染，导致成本高、能耗高、二次污染难治理等问题。
污泥的处理与处置一般流程是：浓缩→硝化→脱水→填埋或焚烧。通常把污泥的稳定和脱水称作污泥的处理，将污泥的堆肥、填埋、干化和加热处理及最终利用称为污泥的处置。无论是焚烧、填埋还是堆肥资源化利用，污泥的高含水率都是关键限制因素。一般二沉池排出的污泥含水率高达98％甚至99％，经浓缩处理后污泥含水率也在97％左右。污泥比阻是表征污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。比阻的作用是比较不同的污泥(或同一污泥加入不同量的混合剂后)的过滤性能。污泥比阻越大，过滤性能越差。一般认为比阻在109～1010S2/g的污泥算作难过滤的污泥，比阻在(0.5～0.9)×109S2/g的污泥算作中等，比阻小于0.4×109S2/g的污泥容易过滤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种油页岩渣和污泥的性质，将两种物质混合搅拌脱水，制备滤饼，所制备的滤饼燃料可用于燃烧、气化或热解。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，包括以下步骤：
(1)将油页岩渣的预处理包括磨碎、磨细和分级，得到粒度为50目～120目的油页岩渣粉末；
(2)将污泥与预处理后的油页岩渣粉末进行混合，混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥的体积计算，为100～400g/L，进行初次搅拌；
(3)在步骤(2)的溶液中加入体积比为1：4的盐酸溶液，其用量为5～10ml/g，进行二次搅拌；
(4)将油页岩渣粉末与污泥混合物进行机械脱水，机械脱水为过滤，得到滤饼；
(5)滤饼的利用方式为：燃烧、气化或热解。
进一步，步骤(2)中，初次搅拌速率为300～600转/分钟，搅拌时间为10～30min。
进一步，步骤(3)中，二次搅拌速率为300～500转/分钟，搅拌时间为10～30min。
进一步，步骤(4)中，过滤温度为常温。
进一步，步骤(4)中，采用真空过滤、空气压力过滤或板框过滤。
进一步，步骤(4)中，过滤压力为1.0～2.0MPa,采用正压过滤，过滤控制时间为20～60min。
进一步，所述污泥为城市生活污泥、造纸污泥或石化污泥。
进一步，所述粒度为70目。
进一步，所述粒度为100目。
进一步，所述混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥计的体积算，为300g/L。
本发明的技术效果在于：油页岩渣的主要矿物有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、SO3等，有一定的颗粒度，且经过高温煅烧之后，形成了疏松的多孔结构，具有很好的吸附性，能吸附污泥胶体物质，并形成空隙率很高的滤饼，在污泥脱水过程中形成滤饼骨架，降低过滤阻力；同时优良的吸附性能能很好的吸附污泥的臭味，无刺激性气味，改善了工人的操作环境。
添加一定量的盐酸溶液，使矿物中的金属物质生成相应的金属盐类溶液，铁盐絮凝吸附及中和污泥中的电荷，钙盐起到增强颗粒硬度的作用，降低污泥颗粒间的静电排斥作用和水合作用，同时促进污泥颗粒的吸附架桥和卷扫凝聚作用，改善污泥颗粒间的结构，形成大小适中的污泥颗粒，提高污泥正压脱水效果。
油页岩渣和污泥都具有一定的热值，两者混合脱水制备滤饼燃料，可以资源化利用，资源化利用方式为燃烧、气化或热解。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
应用油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，它包括如下步骤：
(1)油页岩渣预处理
将油页岩渣进行磨碎、磨细和分级，得到粒度为70目～100目的油页岩渣粉末；
(2)油页岩渣粉末与污泥混合
将污泥与预处理的油页岩渣粉末进行混合，污泥为含水率为95.3％的石化污泥，混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥的体积计算，为150g/L，进行初次搅拌，初次搅拌速率为350转/min搅拌时间20min；
(3)加入盐酸溶液
在步骤(2)的溶液中加入体积比为1：4的盐酸溶液，其用量为5ml/g，进行二次搅拌，二次搅拌速率为300转/min，搅拌时间15min；
(4)机械脱水
将油页岩渣粉末与污泥混合物进行机械脱水，过滤温度为常温，采用板框式压滤机进行挤压，过滤压力为1.3MPa,采用正压过滤，过滤控制时间为30min；
(5)滤饼利用
滤饼利用方式为：燃烧、气化或热解。
经机械脱水后，按质量比计，滤饼混合物含水率下降至52％，热值3095.3kcal/kg，可进行资源化利用，资源化利用的方式为：燃烧。
实施例2
应用油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，它包括如下步骤：
(1)油页岩渣预处理
将油页岩渣进行磨碎、磨细和分级，得到粒度为60目～90目的油页岩渣粉末；
(2)油页岩渣粉末与污泥混合
将污泥与预处理的油页岩渣粉末进行混合，污泥为含水率为97.8％的石化污泥，混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥的体积计算，为300g/L，进行初次搅拌，初次搅拌速率为450转/min，搅拌时间25min；
(3)加入盐酸溶液
在步骤(2)的溶液中加入体积比为1：4的盐酸溶液，其用量为8ml/g，进行二次搅拌，二次搅拌速率为400转/min，搅拌时间20min；
(4)机械脱水
将油页岩渣粉末与污泥混合物进行机械脱水，过滤温度为常温，采用板框式压滤机进行挤压，过滤压力为1.6MPa,采用正压过滤，过滤控制时间为45min；
(5)滤饼利用
滤饼利用方式为：燃烧、气化或热解。
经机械脱水后，按质量比计，滤饼混合物含水率下降至48％，热值3325.5kcal/kg，可进行资源化利用，资源化利用的方式为：热解。
实施例3
应用油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，它包括如下步骤：
(1)油页岩渣预处理
将油页岩渣进行磨碎、磨细和分级，得到粒度为50目～100目的油页岩渣粉末；
(2)油页岩渣粉末与污泥混合
将污泥与预处理的油页岩渣粉末进行混合，污泥为含水率为98.5％的石化污泥，混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥的体积计算，为400g/L，进行初次搅拌，初次搅拌速率为550转/min，搅拌时间30min；
(3)加入盐酸溶液
在步骤(2)的溶液中加入体积比为1：4的盐酸溶液，其用量为10ml/g，进行二次搅拌，二次搅拌速率为500转/min，搅拌时间25min；
(4)机械脱水
将油页岩渣粉末与污泥混合物进行机械脱水，过滤温度为常温，采用板框式压滤机进行挤压，过滤压力为1.8MPa,采用正压过滤，过滤控制时间为60min；
(5)滤饼利用
滤饼利用方式为：燃烧、气化或热解。
经机械脱水后，按质量比计，滤饼混合物含水率下降至43％，热值3945.6kcal/kg，可进行资源化利用，资源化利用的方式为：气化。以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将油页岩渣的预处理包括磨碎、磨细和分级，得到粒度为50目～120目的油页岩渣粉末；
(2)将污泥与预处理后的油页岩渣粉末进行混合，混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥的体积计算，为100～400g/L，进行初次搅拌；
(3)在步骤(2)的溶液中加入体积比为1：4的盐酸溶液，其用量为5～10ml/g，进行二次搅拌；
(4)将油页岩渣粉末与污泥混合物进行机械脱水，机械脱水为过滤，得到滤饼；
(5)滤饼的利用方式为：燃烧、气化或热解。
2.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，步骤(2)中，初次搅拌速率为300～600转/分钟，搅拌时间为10～30min。
3.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，步骤(3)中，二次搅拌速率为300～500转/分钟，搅拌时间为10～30min。
4.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，步骤(4)中，过滤温度为常温。
5.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，步骤(4)中，采用真空过滤、空气压力过滤或板框过滤。
6.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，步骤(4)中，过滤压力为1.0～2.0MPa,采用正压过滤，过滤控制时间为20～60min。
7.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，所述污泥为城市生活污泥、造纸污泥或石化污泥。
8.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，所述粒度为70目。
9.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，所述粒度为100目。
10.根据权利要求1所述的油页岩渣使污泥脱水并燃料化的方法，所述混合比例按照油页岩渣粉末的质量相对于污泥计的体积算，为300g/L。
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