CN107417061B - 污泥的处理方法及处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种污泥处理方法及处理系统，包括如下步骤：将污泥卸入污泥储存池，加入防腐改性剂混匀后进行储存；污泥输出后送入搅拌机，同时加入碱性改性剂，搅拌均匀后进行陈化得污泥衍生水泥原料；进入立式套管打散分级烘干炉进行打散、分级和烘干，分选出小颗粒物料和大颗粒物料，大颗粒物料进一步粉磨后再次重复循环打散、分级、烘干、粉磨过程，直至所有污泥均变成小颗粒物料；小颗粒物料送入水泥窑尾烟室焚烧。该污泥处理方法及处理系统有效克服水泥窑生产协同处理污泥过程中的负面影响因素，强制对污泥进行防腐改性，合理处理污泥中的废气和水分，有效控制污泥带入水泥窑的各种有效元素，避免影响水泥窑的工况，实现无害化处理污泥。

Description

污泥的处理方法及处理系统
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥的处理方法及处理系统。
背景技术
水泥窑协同处理固体废弃物(包括生活垃圾和污泥)是指通过高温焚烧及水泥熟料矿物化高温烧结过程实现固体废物毒害特性分解、降解、消除、惰性化和稳健化等目的的废物处置手段。水泥窑处理具有适用范围广、消纳量大、对各种废物又很强的适应能力、热容量大、热惯性大和热传递效率高的技术优势。水泥窑协同处置城镇生活污泥技术的核心是使在水泥的生产过程中利用生活污泥、废物中的可燃成分和灰渣材料，应用适当的技术解决方案，使污泥无害化、减量化、资源化和能源化。
近几十年来，水泥窑协同处置固体废物发展迅速，国务院《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》中提出：“在充分试验研究的基础上完善标准体系，引导水泥工业科学、合理利用和处理废弃物”。仅“十一五”期间，水泥行业利用固体废弃物超过4亿吨，建成了一批水泥窑无害化协同处置城市生活污泥、城市污泥和各类固体废物的技术示范工程。《巴塞尔公约》的条文中提到，“水泥生产过程中协同处置危险废物已被认为是对环境无害的处理措施”；水泥窑协同处置固体废物技术在西方发达国家已得到了广泛的认可和应用。2014年颁布的《水泥窑协同处置固体废物技术规范》为水泥窑协同处置固体废物明确了基本原则和技术方向。
目前，水泥窑协同处置城镇生活污泥技术也得到了飞速发展，由于污泥灰烬中的主要组分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO(约占85％以上)与水泥粘土质原料相似，可以代替粘土用于水泥原料，同时污泥含有一定的发热量，一般含水50％的污泥，发热量为6000-8000kJ/kg，焚烧后可以取代部分煤炭用于熟料烧成，从而将污泥作为水泥生产的替代生料(燃料)进行无害化、资源化处置。有的将污泥直接加入生料磨与生料一起粉磨制成含低位热值的生料粉，有的将污泥加入煤磨与煤一起粉磨制成煤泥混合燃料，有的则直接喷入水泥窑内进行焚烧。这些方法都存在以下几个技术难题必须进一步处理：
1、如何有效处理污泥含水率高烘干难度大、热耗高的问题。
①、污泥含水率高，直接在水泥窑内焚烧会破坏水泥窑烧成系统的稳定。污泥潜在含水率高，一般在80％，高的会超过90％，由于其大分子絮凝体系很难机械脱水，即使脱水又增加了水处理负担，容易造成二次水污染。如果直接在水泥窑内焚烧，焚烧中大量水分会造成污泥难以燃烧，燃烧中产生的大量水蒸气会增大水泥窑烟气湿度，降低系统温度，给水泥窑安全运转和节能降耗带来负面影响。特别是对于与分解窑中已经分解的CaO会很容易吸收水分，而降低入窑CaO的分解率，从而影响水泥窑产量。因此，在污泥焚烧工艺中，大部分设置独立的污泥焚烧炉焚烧污泥，而在水泥窑中直接焚烧的工艺比较难以实现。
②、污泥含水率高，直接在生料磨或煤磨加入也会造成烘干困难。水泥原料和煤炭都含有一定的水分，水泥干法窑必须控制入窑生料和煤磨粉的水分，设计采用烘干粉磨工艺对原料水分要求是比较严格的。如果将含水量大的污泥混入生料或煤磨中，会造成入磨原材料水分超标，不得不改变粉磨制度。比如某厂为了将污泥混入煤磨粉磨，不得不引入350℃热风进入煤磨，长期运行会对磨机的中空轴承轴承危害。而且磨机的收尘系统风量等无法匹配，对于已经建成的水泥厂是无法进行适用性改造的，如进行改造其投资巨大，得不偿失。
③、污泥制成生料，与生料一起入窑煅烧会产生二噁英。因为污泥在500℃以下就可以燃烧，也就是与生料一同进入窑系统后，污泥在3级筒就燃烧了，无法实现在850℃以上高温焚烧以防止产生二噁英。同时水泥窑3级筒的碱性环境不是很强，因为CaCO3在500℃左右无法进行分解。因此这种方法失去了水泥窑高温碱性焚烧的无害化处置污泥有利条件，无法实现污泥的无害化处理。
④、污泥与煤炭混合粉磨制成煤泥混合燃料会降低入窑煤粉的绝对热值，对于本来就使用低热值煤炭的水泥工业是一个无法跨过的门槛。为此而增加昂贵的助燃剂，无法实现低成本处置。
⑤、城镇生活垃圾直接烘干工艺一般采用原始的回转烘干机系统，这种系统烘干效率低、热好高、投资大。对于高含水污泥的干燥相当困难。
2、如何有效处理城镇生活污泥处理过程中异臭气味和有毒有害气体的问题。
城镇生活污泥中有一部分易于分解的有机物质，在一定条件下分解为难闻的异臭气味和有毒有害气体。因此，污泥储存、运输、干燥、焚烧处理过程会产生浓度较高的恶臭气体，主要是硫化氢、硫醇及甲硫醇。尤其是硫醇及甲硫醇粘附性很强，吸附在织物等衣物上产生难言的恶臭。现有的余热干燥城市生活污泥的方法中，无论是采用间接干化或直接干化的方法，都不可避免地产生大量的上述恶臭气体，造成作业产区的环境恶化。
一般现行有效方式一是将含有大量恶臭气体的干法尾气入窑焚烧，这种方式必须将水蒸汽分离，但是会造成污泥的处置成本和装置投入的显著增加，并且大量的分离后的尾气入窑会造成水泥窑的工况不能稳定，影响水泥生产。另一方法是将含有大量恶臭气体的干化尾气引入到水泥窑的排放系统，这种方式需增加吸收溶剂和吸收塔，并且吸收下来的硫化氢、硫醇及甲硫醇面临二次污染与处理的难题。
CN 201410792166.1公开了一种用水泥窑处置污泥的方法和污泥气化水泥窑系统，所述用水泥窑处置污泥的方法是先将湿污泥制成干污泥颗粒，再将干污泥颗粒气化，然后，将气化后得到的燃气送入分解炉，将气化后得到的灰渣送入生料系统。所述污泥气化水泥窑系统，包括水泥窑和分解炉，所述水泥窑的进口和所述分解炉的出口连通，所述分解炉的进气口与气化炉的出气口通过燃气管道连通，所述气化炉的进料口通过输送系统与料库连通，所述气化炉的出渣口通过排渣系统与生料系统连通。该专利中提及污泥汽化过程中需要额外耗费大量的燃料进行汽化，在运行成本方面大大提高，没有积极发挥水泥窑的优势，具有一定的局限性。
因此，为了提高水泥窑协同处理污泥的能力和改善污泥的适应性，急需新的污泥处理系统及处理方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种污泥处理方法及处理系统，有效克服水泥窑生产协同处理污泥过程中的负面影响因素，强制对污泥进行防腐改性，合理处理污泥中的异臭气体、有害气体和水分，有效控制污泥带入水泥窑的各种有效元素，避免影响水泥窑的工况，完全消除二次污染风险，环境友好，安全生产，实现无害化、资源和处理城镇生活污泥等。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种污泥处理方法，具体包括如下步骤：
步骤1)污泥预处理：将污泥卸入污泥储存池，加入防腐改性剂混匀后进行储存；
步骤2)污泥衍生水泥原料制备：将步骤1)预处理后的污泥输出后送入搅拌机，同时向搅拌机中加入碱性改性剂和生料粉，搅拌均匀后进行陈化，制得污泥衍生水泥原料；
步骤3)烘干粉磨：污泥衍生水泥原料进入立式套管打散分级烘干炉进行打散、分级和烘干，分选出小颗粒物料和大颗粒物料，所述大颗粒物料进一步粉磨后再次进入立式套管打散分级烘干炉，重复循环打散、分级、烘干、粉磨过程，直至所有污泥均变成小颗粒物料；
步骤4)污泥焚烧：将小颗粒物料送入水泥窑尾烟室进行焚烧。
进一步地，所述步骤1)污泥改性处于密闭式预处理站中，经抽风形成微负压状态，并将气体进行除臭和异味处理后排放。
进一步地，所述步骤1)防腐改性剂包括强碱、表面活性剂和氯盐等其中的一种或几种；所述防腐改性剂的添加量为污泥干化后固体重量的0.5～2％。
进一步地，所述步骤2)碱性改性剂的粒径小于5mm。
进一步地，所述步骤2)所述碱性改性剂包括碎石灰石和强化改性剂，所述强化改性剂为石灰、熟料、电石渣、钢渣等其中的一种或几种，碱性改性剂的加入量为污泥总重量的3～10％。
进一步地，所述步骤2)陈化的时间为4～8小时。
进一步地，所述步骤3)分选出的小颗粒物料被立式套管打散分级烘干炉排出的风包裹进入风管悬浮烘干，再经旋风收尘器排风收集。
进一步地，所述步骤3)立式套管打散分级烘干炉的热风来自窑尾余热发电系统排出的热风或窑尾烟室旁路排出的热风或二者混合后的热风。
进一步地，所述步骤3)中所述旋风收尘器排出的风直接送入水泥窑尾收尘系统净化处理后排放。
进一步地，所述步骤4)焚烧后的气体经窑尾废气处理系统处理后实现清洁排放，焚烧后的残渣进一步进入水泥窑煅烧成水泥熟料组分。
进一步地，本发明所述的方法不仅可以处理高含水的生活污泥，而且也可以处理经压滤脱水后的半干污泥，对于其他高含水废弃物也可适用，如陈腐污泥、餐厨污泥、屠宰废物、食品工业污泥等。
另一方面，本发明提供一种污泥处理系统，包括密闭式预处理站、污泥衍生水泥原料制备系统、烘干粉磨系统和水泥窑系统；
所述水泥窑系统包括水泥窑尾收尘系统、水泥窑尾烟室等；
所述密闭式预处理站内按污泥处理过程依次设置有污泥储存池、污泥搅拌机和皮带输送机；所述污泥储存池的出料口通过污泥泵、输送管道与污泥搅拌机的进料口连接；所述污泥搅拌机的出料口通过皮带输送机与污泥衍生水泥原料制备系统连接；所述污泥搅拌机的进料口还与强化改性剂仓、生料粉仓的出口连接；
所述污泥衍生水泥原料制备系统包括陈化仓；
所述污泥搅拌机的出料口通过皮带输送机与陈化仓的进料口连接，所述陈化仓的出料口经箱式给料机、皮带秤、除铁器、皮带输送机与烘干粉磨系统连接；
所述烘干粉磨系统包括立式套管打散分级烘干炉、粉磨机、管式烘干机和旋风收尘器；
所述物料通过皮带输送机从立式套管打散分级烘干炉的进料口进入；
所述立式套管打散分级烘干炉的进风口与水泥窑的热风出口相连；
所述立式套管打散分级烘干炉的出料口与粉磨机的进料口相连；所述立式套管打散分级烘干炉的出风口与管式烘干机的风管的进风口相连；
所述粉磨机的出料口经提升机与立式套管打散分级烘干炉的进料口连接；
所述管式烘干机的风管的出风口与旋风收尘器的进风口连接，
所述旋风收尘器的出风口经风机与水泥窑尾收尘系统连接；
所述旋风收尘器的出料口经污泥干粉仓、螺旋秤、螺旋锁风与水泥窑尾烟室的进料口连接；
所述水泥窑尾烟室的出气口与窑尾预热系统的进气口连接；所述水泥窑尾烟室的出料口与水泥生产线相连。
进一步地，所述密闭式预处理站的出气口经抽风机与除臭和异味消除器的进气口连接；所述除臭和异味消除器的出气口与窑尾煤粉燃烧器一次风机连接。
进一步地，所述污泥储存池的正上方设置有防腐改性剂喷头；所述防腐改性剂喷头通过管道与药剂调配间连接。所述药剂调配间还通过管道与污泥搅拌机的进料口连接。
进一步地，所述污泥搅拌机包括混凝土搅拌机(包括圆盘式搅拌机或卧式搅拌机)。
进一步地，立式套管打散分级烘干炉包括设备本体，所述设备本体包括筒体、设置在筒体上的进料口、出料口、进风口和出风口，所述筒体包括外套壳体、内筒和V型壳体；所述V型壳体连接在内筒的底部；所述外套壳体套设在内筒外；所述进料口设置在V型壳体的上方；所述进风口设置在V型壳体的侧边；所述出料口设置在V型壳体的下方；所述出风口设置在外套壳体的下侧边；所述进风口处设置有导流装置，所述导流装置包括固定轴、设置在固定轴上的导流叶片、固定螺栓、活动盖板、方向调节杆和方向杆固定栓；所述V型壳体侧边上设置有与活动盖板相匹配的安装窗口；所述活动盖板通过调节螺栓固定在安装窗口内；所述固定轴的一端通过固定螺栓安装在V型壳体上，另一端通过固定螺栓安装在活动盖板上；所述方向调节杆的一端与固定轴安装在活动盖板上的端部连接；另一端通过方向杆固定栓安装在V型壳体上；所述进料口设置有打散装置，所述打散装置包括设置在V型壳体上的轴承座、与轴承座连接的轴承、设置在轴承上的转动轴，所述轴承座通过皮带轮、皮带与动力装置连接；所述动力装置设置在筒体外；所述转动轴上设置有锤头；所述锤头交错设置在转动轴上。
进一步地，所述水泥窑的热风来自水泥窑尾烟室旁路放风的热风、窑尾余热发电系统的热风。
相对现有技术，本发明具有如下优势：
本发明提供一种污泥处理方法及处理系统，所述处理方法通过在污泥加入防腐改性剂进行改性消除异臭，再加入碱性改性剂进行衍生陈化、经水泥窑的热风烘干粉磨后进行分选，选出小颗粒物料进行焚烧。这一过程中通过将污泥进行烘干粉磨后焚烧，尽可能降低污泥水分或污泥废气对水泥窑系统安全运转带来的不利影响，减少二次污染，确保污泥的无害化、低成本、低投资处理，符合可持续发展循环经济的方向。
1)消除污泥过量水分对水泥窑系统的不利影响：通过在水泥窑外处理污泥中的水分，使污泥中的水分最大限度地隔离于水泥窑外，减少污泥水分过高对窑系统的影响。相比目前污泥焚烧或污泥汽化焚烧，本发明的污泥处理方式能有效消除污泥中水分过滤对水泥窑系统的不利影响，能降低水泥物料进入水泥窑给CaO分解率带来的负面影响，避免对水泥窑系统产量的影响，消除污泥处理过程因水汽挤占正常空气体积对煤粉的燃烧影响等。
2)有效的抑制和消除了污泥处置过程中的异臭气味和有害有毒气体的产生：通过采用防腐改性剂、碱性改性剂对污泥进行强化改性，可将污泥处理过程可能出现的硫化氢、硫醇及甲硫醇恶臭气体组分转化为硫化盐、醇盐等，使恶臭气体组分固化到固相干化颗粒物料(即污泥衍生水泥原料)中，在低温干燥气体中不会散发，消除二次污染的危害，为后续污泥的干燥创造必要的条件。
3)节约热耗，降低污泥处置成本：通过采用水泥窑中的窑尾余热发电系统排出的低温热风和窑尾烟室排出的高温热风混合作为烘干热风进行烘干，温度有效控制在400℃以下，使污泥只进行脱水，基本不燃烧，避免产生二噁英等有毒有害气体，在一定程度减少有害元素对水泥窑工况的影响和对水泥熟料质量的危害，可有效利用水泥窑的热废气，节约能源。
4)提高污泥燃烧效率和污泥处理量：通过采用防腐改性剂、碱性改性剂对污泥进行强化改性，可将污泥处理过程可能出现的硫化氢、硫醇及甲硫醇恶臭气体组分转化为硫化盐、醇盐等，使恶臭气体组分固化到固相干化颗粒物料(即污泥衍生水泥原料)中，便于储存和输送，利于后续的烘干和粉磨，实现对污泥水分的有效控制；通过粉磨和烘干后将小颗粒污泥送入水泥窑中进行焚烧，污泥的水分和粒径都得到有效控制，利于污泥的分解燃烧，利于水泥熟料的烧成，有效消除污泥焚烧产生的有害气体，例如二噁英。可以带来更高的燃料替代率、污泥处理量。不仅可以处理高含水的生活污泥，而且也可以处理经压滤脱水后的半干污泥，对于其他高含水废弃物也可适用，如陈腐污泥、餐厨污泥、屠宰废物、食品工业污泥等。
5)污泥高温碱化焚烧实现真正无害化资源化处理：经干燥和粉磨的污泥直接进入水泥窑尾烟室焚烧是污泥无害化焚烧处理的最佳途径之一。现有的污泥焚烧工艺由于污泥的热值不高，难以燃烧，即使燃烧也难以保证在850℃以上的高温环境中焚烧，焚烧过程还有可能产生二噁英等有害气体。水泥窑尾烟室内具有950～1100℃的高温环境，由于水泥生料分解后大量的CaO存在，造成强碱性环境，对于污泥焚烧产生的氯和硫等酸性气体具有完全中和效果。未焚烧完全的污泥进入水泥窑内，进一步在1100～450℃的高温继续焚化，得到完全处理，污泥焚烧后的灰烬成为水泥熟料组分，真正实现无害化资源化处理。
6)采用成熟的处置设备，工艺简单可靠：采用国内成熟的水泥机械设备如输送、计量、粉磨设备并根据污泥特性进行改进后用于污泥烘干的立式套管打散分级烘干炉，设备实用可靠，价格低，从而节约工程造价，节省投资。
7)污泥处置成本低：污泥采用的改性剂以石灰和石灰石为主，价格低，生产储存方便，可降低昂贵改性剂的使用量，节约处置费用；污泥烘干利用水泥窑系统的低温余热和低温热风进行处理，节约因污泥烘干造成的热损失，节约烘干成本；污泥烘干在水泥窑系统外完成，减少对窑系统的影响，减少污泥水分过高对水泥窑工况的影响，污泥燃烧后的富余热量完全用于熟料烧成，减少了水泥烧成煤耗；污泥灰烬用于水泥熟料，节约水泥生产料耗，降低水泥熟料材料成本，节约自然资源；工程投资低，节约了污泥处置的费用。
本发明的处理系统充分利用水泥窑的特殊优势，实现降低基建投资，提高污泥处理能力和改善污泥的适用性，为无害化、资源化和低成本的处理系统。
整个污泥的处理过程在密封环境中，产生的废气经除臭和异味处理后，实现清洁排放且不会造成二次大气污染；污泥焚烧过程产生的残渣用于水泥熟料，可有效进行二次利用，产生的废气利用窑尾废气处理系统处理，完全消除二次污染的风险，实现环境和生产安全。
本发明的处理方法及处理系统，工艺简单、可靠，采用现有的水泥窑系统，运行成本低，具有可持续性。
附图说明
图1污泥处理系统的结构示意图；
图2立式套管打散分级烘干炉的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1
如图1～2所示，本发明提供一种污泥处理系统，包括密闭式预处理站、污泥衍生水泥原料制备系统、烘干粉磨系统和水泥窑系统；
所述水泥窑系统包括水泥窑尾收尘系统、水泥窑尾烟室等；
所述密闭式预处理站内按污泥处理过程依次设置有污泥储存池1、污泥搅拌机2和皮带输送机；所述污泥储存池1的出料口通过污泥泵4及输送管道与污泥搅拌机2的进料口连接；所述污泥搅拌机2的出料口通过皮带输送机与污泥衍生水泥原料制备系统连接；所述污泥搅拌机2的进料口还与强化改性剂仓6、生料粉仓7的出口连接；所述密闭式预处理站的出气口经抽风机与除臭和异味消除器8的进气口连接；所述除臭和异味消除器8的出气口与窑尾煤粉燃烧器一次风机连接；
所述污泥储存池1的正上方设置有防腐改性剂喷头；所述防腐改性剂喷头通过管道与药剂调配间9连接。所述药剂调配间9还通过管道与污泥搅拌机2的进料口连接。污泥存储池1在保证存储量的基础上，尽可能保证取运方便，减少重复操作，尽可能减少人员在密闭式预处理站内的工作时间，保证环保和安全生产，节约投资和降低运行费用。仓式储存节约土地，便于臭气收集和处理，可根据地形设置地下或地上两种方式。无论采用哪种方式，汽车进密闭式预处理站后直接卸车入库储存，污泥储存池1底部角度设置大于65°，出料口设置尽可能大，以保证出料顺畅。储存期不少于5天。
所述污泥搅拌机2一般采用混凝土搅拌机，例如圆盘式搅拌机或卧式搅拌机。
所述污泥衍生水泥原料制备系统包括陈化仓10；陈化仓10可采用密闭的圆型钢板仓储存，储存期不少于4小时。陈化仓10库底采用宽大出料口，采用箱式给料机11强制出料，陈化仓10设置振动器防止卡料。
所述污泥搅拌机2的出料口通过皮带输送机与陈化仓10的进料口连接，所述陈化仓10的出料口经箱式给料机11、皮带秤12、除铁器13、皮带输送机与烘干粉磨系统连接；
所述烘干粉磨系统包括立式套管打散分级烘干炉3、粉磨机14、管式烘干机15和旋风收尘器16；
所述物料通过皮带输送机从立式套管打散分级烘干炉3的进料口进入；
所述立式套管打散分级烘干炉3的进风口与水泥窑的热风出口相连；
所述立式套管打散分级烘干炉3的出料口与粉磨机14的进料口相连；所述立式套管打散分级烘干炉3的出风口与管式烘干机15的风管的进风口相连；
所述粉磨机14的出料口经提升机17与立式套管打散分级烘干炉3的进料口连接；
所述管式烘干机14的风管的出风口与旋风收尘器16的进风口连接，
所述旋风收尘器16的出风口经风机与水泥窑尾收尘系统连接；
所述旋风收尘器16的出料口经污泥干粉仓18、螺旋秤、螺旋锁风19与水泥窑尾烟室5的进料口连接；
所述水泥窑尾烟室5的出气口与窑尾预热系统的进气口连接；所述水泥窑尾烟室的出料口与水泥生产线相连。立式套管打散分级烘干炉包括设备本体，所述设备本体包括筒体31、设置在筒体31上的进料口32、出料口33、进风口34和出风口35，所述筒体31包括外套壳体36、内筒37和V型壳体38；所述V型壳体38连接在内筒37的底部；所述外套壳体36套设在内筒37外；所述进料口32设置在V型壳体38的上方；所述进风口34设置在V型壳体38的侧边；所述出料口33设置在V型壳体38的下方；所述出风口35设置在外套壳体36的下侧边；所述进风口34处设置有导流装置39，所述导流装置39包括固定轴、设置在固定轴上的导流叶片、固定螺栓、活动盖板、方向调节杆和方向杆固定栓；所述V型壳体38侧边上设置有与活动盖板相匹配的安装窗口；所述活动盖板通过调节螺栓固定在安装窗口内；所述固定轴的一端通过固定螺栓安装在V型壳体38上，另一端通过固定螺栓安装在活动盖板上；所述方向调节杆的一端与固定轴安装在活动盖板上的端部连接；另一端通过方向杆固定栓安装在V型壳体38上；所述进料口32设置有打散装置40，所述打散装置40包括设置在V型壳体38上的轴承座、与轴承座连接的轴承、设置在轴承上的转动轴，所述轴承座通过皮带轮、皮带与动力装置连接；所述动力装置设置在筒体31外；所述转动轴上设置有锤头；所述锤头交错设置在转动轴上。立式套筒打散分级烘干炉兼顾打散、分级功能，可以通过大量热风而兼具烘干功能。物料通过粉磨机14粉磨后回到立式套管打散分级烘干炉再次循环实现烘干、打散、分级、预烘干的循环，可以确保烘干效果。选出的小颗粒物料再进入风管内进一步烘干。由于物料悬浮于热风中，而且物料粒径小，热交换效率高、烘干速度快、烘干效果好。
所述水泥窑的热风来自水泥窑尾烟室旁路放风的热风、窑尾余热发电系统的热风。
运用本发明提供的污泥处理系统进行污泥处理，具体包括如下步骤：
步骤1)污泥预处理：进厂污泥专用车辆运输污泥经消毒车间消毒后进入密闭式预处理站，将污泥卸入污泥储存池，加入防腐改性剂混匀后进行储存；防腐改性剂可以抑制和消除产生异臭气味的化学物质、破坏污泥大分子絮凝组分，从而抑制和消除污泥运输、储存、干燥和焚烧过程中产生的异臭气味，有利于污泥烘干脱水。储存过程中，密闭式预处理站经抽风形成微负压状态，并将气体进行除臭和异味处理后排放。防腐改性剂包括强碱、表面活性剂和氯盐等其中的一种或几种；所述防腐改性剂的添加量为污泥干化后固体重量的0.5～2％。防腐改性剂是现场配制而成的。
步骤2)污泥衍生水泥原料制备：将步骤1)预处理后的污泥从污泥储存池底部经污泥泵输送机输出后送入搅拌机，同时向搅拌机中加入粒径小于5mm的碱性改性剂和生料粉，搅拌均匀后进行陈化采用皮带输送机送到陈化仓陈化4-8小时，制得污泥衍生水泥原料；碱性改性剂包括碎石灰石和强化改性剂，所述强化改性剂为石灰、熟料、电石渣、钢渣等其中的一种或几种，碱性改性剂的加入量为污泥总重量的3～10％。
步骤3)烘干粉磨：污泥衍生水泥原料在陈化仓底采用箱式给料机出料并经皮带秤计量后直接进入立式套管打散分级烘干炉进行打散、分级和烘干，物料在大量热风中烘干脱水，分选出小颗粒物料和大颗粒物料，分选出的小颗粒物料被立式套管打散分级烘干炉排出的风包裹进入风管悬浮烘干，再经旋风收尘器排风收集；大颗粒物料进一步粉磨后再次进入立式套管打散分级烘干炉，重复循环打散、分级、烘干、粉磨过程，直至所有污泥均变成小颗粒物料；立式套管打散分级烘干炉的热风来自窑尾余热发电系统排出的热风或窑尾烟室旁路排出的热风或二者混合后的热风。窑尾余热发电系统后低温热风温度大于200℃，温度不足时可以从窑尾烟室抽出的950℃左右高温热风进行调节。旋风收尘器排出的100℃左右风直接送入水泥窑尾收尘系统净化处理后排放。
步骤4)污泥焚烧：将小颗粒物料送入水泥窑尾烟室进行焚烧。窑尾烟室温度一般高于950℃，由于水泥窑尾烟室中的生料分解率大于90％，CaO含量极高，碱性极高，污泥在此焚烧实际具有高温碱化焚烧特征，有利于消除有害气体也不会产生二噁英。污泥通过窑内高温碱化燃烧后产生的增量热量直接用于熟料烧成，并取得替代部分烧成用煤的作用，灰烬进入水泥窑内继续煅烧成为水泥熟料组分，从而实现污泥的资源化、无害化处理。步骤4)焚烧后的气体经窑尾废气处理系统处理后实现清洁排放，焚烧后的残渣进一步进入水泥窑煅烧成水泥熟料组分。
本发明所述的方法不仅可以处理高含水的生活污泥，而且也可以处理经压滤脱水后的半干污泥，对于其他高含水废弃物也可适用，如陈腐污泥、餐厨污泥、屠宰废物、食品工业污泥等。
污泥无害法焚烧本身就是环境保护项目，因此在污泥焚烧工艺中首先必须确保不会存在产生二次污染的可能。不会在水泥线现有环保条件下增加粉尘和其他有害物质的增量排放。实施过程中主要是对大气环境的污染，主要污染物为粉尘和有害气体，主要采用以下措施消除污染，保护环境。
1)污泥预处理工段的异臭气味的防止和处理
设置密闭式预处理站和将污泥储存于密闭式预处理站内，并采取强制机械抽风，可以有效防止异臭气体扩散。
污泥进密闭式预处理站后喷淋杀菌消毒药剂，消灭有机病菌，防止污泥进一步腐烂变质而产生异臭气味。
污泥输送、衍生、烘干、分选过程中采用防风罩，并采取强制机械抽风，可以有效防止异臭气体扩散。
所有抽吸的含有异臭气味的气体接入窑尾一次风机用风，直接送入窑尾烟室高温氧化处理，完全消除异臭气味。或采用异臭氧化催化器强制处理和消除异臭后再进行排放。
2)粉尘治理
污泥为含湿物料，储存、倒运、破碎、分选过程中不会产生粉尘。在烘干、粉磨和焚烧过程中会产生粉尘，具体针对措施如下：
陈化仓不会产生粉尘，输送和提升的设备均为密闭设备，少量的抽风使其形成微负压运行，不会产生粉尘，所抽吸的气体进入烘干循环用风体系，不产生多余的排放点。
烘干和焚烧系统均采用高负压引风操作，不会对外漏风，所有气体通过本系统旋风除尘后，含尘量比出窑尾一级筒烟气的含尘量底，然后进入水泥厂窑尾收尘系统统一处理。根据测算，本发明所需要的气体量为窑尾余热发电后的废气循环，没有增加水泥窑系统总用风量，不需另外增加除尘设施。
3)有害气体的防治
因为污泥含有盐和塑料等含氯物质，污泥在焚烧时会产生HCl、二噁英等有害气体。根据经验，二噁英产生的温度为700℃以下，因此本发明系统设计采用将污泥送入水泥窑尾分解炉在950℃高温下焚烧，焚烧时不会有形成二噁英的可能条件，有效的控制了二噁英的产生。
同时，污泥焚烧产生的Cl-、SO2等酸性气体被水泥窑中大量的CaO包围，迅速中和成CaCl2、CaSO4而进入熟料。一部分与污泥燃烧后K、Na形成KCl、NaCl、K2SO4、Na2SO4，碱金属钾盐和钠盐在高温下蒸发而形成气体，气体在低温下又冷凝形成固体，如果富余量大会造成预热器的结皮、堵塞，同时也会造成水泥中Cl-超标而影响水泥质量。需要时可以采用旁路放风技术。
4)污泥渗漏液处理
污泥处理过程中会排出少量的渗漏液和设备卫生清洗过程中产生的污水，这两部分污水可集中收集于污泥渗漏液池内，统一送入污泥储存池再和污泥一起处理，不对外排放。
本发明提供一种污泥处理方法及处理系统，所述处理方法通过在污泥加入防腐改性剂进行改性消除异臭，再加入碱性改性剂进行衍生陈化、经水泥窑的热风烘干粉磨后进行分选，选出小颗粒物料进行焚烧。这一过程中通过将污泥进行烘干粉磨后焚烧，尽可能降低污泥水分或污泥废气对水泥窑系统安全运转带来的不利影响，减少二次污染，确保污泥的无害化、低成本、低投资处理，符合可持续发展循环经济的方向。
1)消除污泥过量水分对水泥窑系统的不利影响：通过在水泥窑外处理污泥中的水分，使污泥中的水分最大限度地隔离于水泥窑外，减少污泥水分过高对窑系统的影响。相比目前污泥焚烧或污泥汽化焚烧，本发明的污泥处理方式能有效消除污泥中水分过滤对水泥窑系统的不利影响，能降低水泥物料进入水泥窑给CaO分解率带来的负面影响，避免对水泥窑系统产量的影响，消除污泥处理过程因水汽挤占正常空气体积对煤粉的燃烧影响等。
2)有效的抑制和消除了污泥处置过程中的异臭气味和有害有毒气体的产生：通过采用防腐改性剂、碱性改性剂、生料粉对污泥进行强化改性和降低水分，可将污泥处理过程可能出现的硫化氢、硫醇及甲硫醇恶臭气体组分转化为硫化盐、醇盐等，使恶臭气体组分固化到固相干化颗粒物料(即污泥衍生水泥原料)中，在低温干燥气体中不会散发，消除二次污染的危害，为后续污泥的干燥创造必要的条件。
3)节约热耗，降低污泥处置成本：通过采用水泥窑中的窑尾余热发电系统排出的低温热风和窑尾烟室排出的高温热风混合作为烘干热风进行烘干，温度有效控制在400℃以下，使污泥只进行脱水，基本不燃烧，避免产生二噁英等有毒有害气体，在一定程度减少有害元素对水泥窑工况的影响和对水泥熟料质量的危害，可有效利用水泥窑的热废气，节约能源。
4)提高污泥燃烧效率和污泥处理量：通过采用防腐改性剂、碱性改性剂、生料粉对污泥进行强化改性，可将污泥处理过程可能出现的硫化氢、硫醇及甲硫醇恶臭气体组分转化为硫化盐、醇盐等，使恶臭气体组分固化到固相干化颗粒物料(即污泥衍生水泥原料)中，便于储存和输送，利于后续的烘干和粉磨，实现对污泥水分的有效控制；通过粉磨和烘干后将小颗粒污泥送入水泥窑中进行焚烧，污泥的水分和粒径都得到有效控制，利于污泥的分解燃烧，利于水泥熟料的烧成，有效消除污泥焚烧产生的有害气体，例如二噁英。可以带来更高的燃料替代率、污泥处理量。不仅可以处理高含水的生活污泥，而且也可以处理经压滤脱水后的半干污泥，对于其他高含水废弃物也可适用，如陈腐污泥、餐厨污泥、屠宰废物、食品工业污泥等。
5)污泥高温碱化焚烧实现真正无害化资源化处理：经干燥和粉磨的污泥直接进入水泥窑尾烟室焚烧是污泥无害化焚烧处理的最佳途径之一。现有的污泥焚烧工艺由于污泥的热值不高，难以燃烧，即使燃烧也难以保证在850℃以上的高温环境中焚烧，焚烧过程还有可能产生二噁英等有害气体。水泥窑尾烟室内具有950～1100℃的高温环境，由于水泥生料分解后大量的CaO存在，造成强碱性环境，对于污泥焚烧产生的氯和硫等酸性气体具有完全中和效果。未焚烧完全的污泥进入水泥窑内，进一步在1100～450℃的高温继续焚化，得到完全处理，污泥焚烧后的灰烬成为水泥熟料组分，真正实现无害化资源化处理。
6)采用成熟的处置设备，工艺简单可靠：采用国内成熟的水泥机械设备如输送、计量、粉磨设备并根据污泥特性进行改进后用于污泥烘干的立式套管打散分级烘干炉，设备实用可靠，价格低，从而节约工程造价，节省投资。
7)污泥处置成本低：污泥采用的改性剂以石灰和石灰石为主，价格低，生产储存方便，可降低昂贵改性剂的使用量，节约处置费用；污泥烘干利用水泥窑系统的低温余热和低温热风进行处理，节约因污泥烘干造成的热损失，节约烘干成本；污泥烘干在水泥窑系统外完成，减少对窑系统的影响，减少污泥水分过高对水泥窑工况的影响，污泥燃烧后的富余热量完全用于熟料烧成，减少了水泥烧成煤耗；污泥灰烬用于水泥熟料，节约水泥生产料耗，降低水泥熟料材料成本，节约自然资源；工程投资低，节约了污泥处置的费用。
本发明的处理系统充分利用水泥窑的特殊优势，实现降低基建投资，提高污泥处理能力和改善污泥的适用性，为无害化、资源化和低成本的处理系统。
整个污泥的处理过程在密封环境中，产生的废气经除臭和异味处理后，实现清洁排放且不会造成二次大气污染；污泥焚烧过程产生的残渣用于水泥熟料，可有效进行二次利用，产生的废气利用窑尾废气处理系统处理，完全消除二次污染的风险，实现环境和生产安全。
本发明的处理方法及处理系统，工艺简单、可靠，采用现有的水泥窑系统，运行成本低，具有可持续性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种污泥处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1)污泥预处理：将污泥卸入污泥储存池，加入防腐改性剂混匀后进行储存，其中，所述步骤1)污泥预处理是处于密闭式预处理站中，经抽风形成微负压状态，并将气体进行除臭和异味处理后排放，以及所述防腐改性剂包括强碱、表面活性剂和氯盐等其中的一种或几种，所述防腐改性剂的添加量为污泥干化后固体重量的0.5～2％；
步骤2)污泥衍生水泥原料制备：将步骤1)预处理后的污泥输出后送入搅拌机，同时向搅拌机中加入碱性改性剂和生料粉，搅拌均匀后进行陈化，制得污泥衍生水泥原料；
步骤3)烘干粉磨：污泥衍生水泥原料进入立式套管打散分级烘干炉进行打散、分级和烘干，分选出小颗粒物料和大颗粒物料，所述大颗粒物料进一步粉磨后再次进入立式套管打散分级烘干炉，重复循环打散、分级、烘干、粉磨过程，直至所有污泥均变成小颗粒物料；
步骤4)污泥焚烧：将小颗粒物料送入水泥窑尾烟室进行焚烧；
其中，所述步骤3)立式套管打散分级烘干炉的热风来自窑尾余热发电系统排出的热风或窑尾烟室旁路排出的热风或二者混合后的热风，且立式套管打散分级烘干炉的热风温度控制在400℃以下且200℃以上，以使物料只进行脱水不燃烧，同时，立式套管打散分级烘干炉的热风温度还可通过窑尾烟室抽出的950℃热风进行调节；
所述步骤3)分选出的小颗粒物料被立式套管打散分级烘干炉排出的风包裹进入风管悬浮烘干，再经旋风收尘器排风收集。
2.根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于，所述步骤2)碱性改性剂的粒径小于5mm；所述步骤2)所述碱性改性剂包括碎石灰石和强化改性剂，所述强化改性剂为石灰、熟料、电石渣、钢渣等其中的一种或几种，碱性改性剂的加入量为污泥总重量的3～10％；所述步骤2)陈化的时间为4～8小时。
3.根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于，所述步骤3)中所述旋风收尘器排出的风直接送入水泥窑尾收尘系统净化处理后排放。
4.根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于，所述步骤4)焚烧后的气体经窑尾废气处理系统处理后实现清洁排放，焚烧后的残渣进一步进入水泥窑煅烧成水泥熟料组分。
5.根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于，所述方法是基于污泥处理系统进行处理，所述系统包括密闭式预处理站、污泥衍生水泥原料制备系统、烘干粉磨系统和水泥窑系统；
所述水泥窑系统包括水泥窑尾收尘系统、水泥窑尾烟室等；
所述密闭式预处理站内按污泥处理过程依次设置有污泥储存池、污泥搅拌机和皮带输送机；所述污泥储存池的出料口通过污泥泵、输送管道与污泥搅拌机的进料口连接；所述污泥搅拌机的出料口通过皮带输送机与污泥衍生水泥原料制备系统连接；所述污泥搅拌机的进料口还与强化改性剂仓、生料粉仓的出口连接；
所述密闭式预处理站的出气口经抽风机与除臭和异味消除器的进气口连接；所述除臭和异味消除器的出气口与窑尾煤粉燃烧器一次风机连接；
所述污泥储存池的正上方设置有防腐改性剂喷头；所述防腐改性剂喷头通过管道与药剂调配间连接；
所述污泥搅拌机包括混凝土搅拌机；
所述污泥衍生水泥原料制备系统包括陈化仓；
所述污泥搅拌机的出料口通过皮带输送机与陈化仓的进料口连接，所述陈化仓的出料口经箱式给料机、皮带秤、除铁器、皮带输送机与烘干粉磨系统连接；
所述烘干粉磨系统包括立式套管打散分级烘干炉、粉磨机、管式烘干机和旋风收尘器；
所述物料通过皮带输送机从立式套管打散分级烘干炉的进料口进入；
所述立式套管打散分级烘干炉的进风口与水泥窑的热风出口相连；
所述立式套管打散分级烘干炉的出料口与粉磨机的进料口相连；所述立式套管打散分级烘干炉的出风口与管式烘干机的风管的进风口相连；
所述粉磨机的出料口经提升机与立式套管打散分级烘干炉的进料口连接；
所述管式烘干机的风管的出风口与旋风收尘器的进风口连接，
所述旋风收尘器的出风口经风机与水泥窑尾收尘系统连接；
所述旋风收尘器的出料口经污泥干粉仓、螺旋秤、螺旋锁风与水泥窑尾烟室的进料口连接；
所述水泥窑尾烟室的出气口与窑尾预热系统的进气口连接；所述水泥窑尾烟室的出料口与水泥生产线相连。
6.根据权利要求5所述的污泥处理方法，其特征在于，立式套管打散分级烘干炉包括设备本体，所述设备本体包括筒体、设置在筒体上的进料口、出料口、进风口和出风口，所述筒体包括外套壳体、内筒和V型壳体；所述V型壳体连接在内筒的底部；所述外套壳体套设在内筒外；所述进料口设置在V型壳体的上方；所述进风口设置在V型壳体的侧边；所述出料口设置在V型壳体的下方；所述出风口设置在外套壳体的下侧边；所述进风口处设置有导流装置，所述导流装置包括固定轴、设置在固定轴上的导流叶片、固定螺栓、活动盖板、方向调节杆和方向杆固定栓；所述V型壳体侧边上设置有与活动盖板相匹配的安装窗口；所述活动盖板通过调节螺栓固定在安装窗口内；所述固定轴的一端通过固定螺栓安装在V型壳体上，另一端通过固定螺栓安装在活动盖板上；所述方向调节杆的一端与固定轴安装在活动盖板上的端部连接；另一端通过方向杆固定栓安装在V型壳体上；所述进料口设置有打散装置，所述打散装置包括设置在V型壳体上的轴承座、与轴承座连接的轴承、设置在轴承上的转动轴，所述轴承座通过皮带轮、皮带与动力装置连接；所述动力装置设置在筒体外；所述转动轴上设置有锤头；所述锤头交错设置在转动轴上。
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