CN107867790A - 一种污泥自供热脱水干燥方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污泥自供热脱水干燥方法及系统。该脱水干燥方法包括如下步骤：先向待处理污泥中加入絮凝药剂，浓缩、脱水，获得浓缩污泥；向浓缩污泥中加入污泥调理剂，搅拌均匀，获得调质污泥；对调质污泥进行压滤脱水处理，获得污泥滤饼；然后在高温烟气中对污泥滤饼进行破碎、干燥处理，获得粉尘烟气混合物；将粉尘烟气混合物输送至气固分离装置，分离污泥与烟气，获得含水量为15~20wt.%的粉状污泥；造粒后，送入燃烧供热机构，燃烧，获得高温烟气，进行降温处理后输送至破碎干燥装置内。本发明的方法和系统连续性强，脱水程度高，污泥处理工艺流程短，运行成本低，无需外加热源，大大降低了能源成本，通过燃烧进一步减小了污泥体量。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理领域，具体涉及一种污泥自供热脱水干燥方法及系统。
背景技术
随着我国经济发展和城市化进程加快，水污染问题日益突出，污水排放量呈现迅速递增趋势。据不完全统计，从1990年至2003年14年时间期间，我国城市污水排放量增加100亿m3，2003年为460亿m3；从2004年至2014年只11年时间，我国城市污水排放量增加到1250亿m3，增加了790亿m3。截至2014年底，我国城镇生活污水设施处理能力达到1.5亿m3/d，污水处理率达80wt.%。随着“十二五”节能减排目标的推进，我国对城市污水处理厂出水水质的标准不断提高，《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定，城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级A标准。早期建设的城市污水处理厂虽然去除有机物、悬浮物的效果较好，但对氮、磷的去除效果并不明显，已经达不到目前我国对于城市污水的排放标准，基于传统活性污泥法为主要处理工艺的早期投建的城市污水处理厂迫于政策和环境压力，对污水处理厂进行提标改造势在必行。因此，我国污水处理事业迅速发展的同时也面临着许多问题和挑战，主要体现在以下4个方面：（1）建设资金缺乏，建设污水处理厂需要很大的资金投入，资金缺乏就成了限制污水治理的一大障碍；（2）污水处理厂运行费用高，导致污水处理厂的很多设备成为摆设；（3）沉降污泥不但浓度低，只有1~2wt.%，而且难于脱水，因此，脱水过程需要大量脱水设备，不但设备投资大，还占用土地，(4) 脱水处理后的污泥含水率高达75~80wt.%，污泥体量大，年产生污泥量达到3000万吨以上，需要占用大量土地填埋，污泥中含有害细菌，填埋后会产生二次污染，这种填埋产生的地下污染很难修复。
污泥，是污水处理的伴生物，是必需解决的问题，如将目前我国污泥处理为平均含水率为78wt.%的污泥3000万吨，全部经过焚烧处理后，其重量只有120万吨左右，其中60%以上是二氧化硅，二氧化硅是制备水泥很好的原料，因此，把污泥作为燃料，然后将其燃余物用于制备水泥是解决污泥问题的一个很好的方法，特别是造纸污泥和市政污泥，其自身含有大量的有机质，干燥后可直接作为燃料使用，但现行的污泥干燥设备，污泥干燥时一般都需要高温烟气作为热源，高温烟气大多来源于热风炉，传统热风炉不能烧含水量高，热值较低的污泥，特别是对于市政生活污水处理厂来说，由于没有热源，市政污泥很难干燥，如用煤燃烧产生高温烟气作为热源，则干燥成本太高，经济上不合算，而采用污泥作为燃料，存在如下问题：（1）市政生活污泥虽然含有较高的有机质，干燥后污泥有效热值可以达到2000kcal/kg以上，但这种热值的污泥在普通链条炉锅炉很难使用；（2）污泥有效热值达到2000kcal/kg时，理论上沸腾炉可以使用，但现有干燥设备生产的干燥污泥大多为粉状或块状，这种粉状或块状污泥，沸腾炉也很难使用，需要造粒才能使用；（3）用沸腾炉烟气直接作为热源，热效率很高，但沸腾炉烟气粉尘多。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以干燥污泥为热源的污泥脱水干燥方法及系统，以提高污泥的脱水效率和脱水深度，在不增加能源成本的情况下解决污泥干燥和污泥作为燃料使用问题，进一步降低污泥处理后的最终体量。
本发明的技术方案为：一种污泥自供热脱水干燥方法，包括如下步骤：
（1）向浓度为1.5~2.0wt.%的待处理污泥中加入絮凝药剂，浓缩、脱水，获得浓度为4~6wt.%的浓缩污泥；
（2）向步骤（1）中获得的浓缩污泥中加入污泥调理剂，搅拌均匀，获得调质污泥；
其中，污泥调理剂的添加量为绝干污泥量的3~8wt.%；
（3）对步骤（2）中获得的调质污泥进行压滤脱水处理，获得含水量为45~50wt.%的污泥滤饼；
其中，脱水压力为1~3MPa，脱水时间为2~4h；
（4）将步骤（3）中获得的污泥滤饼运送至破碎干燥装置内，向破碎干燥装置内通入温度为300~330℃的烟气，对污泥滤饼进行破碎、干燥处理，获得粉尘烟气混合物；
（5）将步骤（4）中获得的粉尘烟气混合物输送至气固分离装置，分离污泥与烟气，获得尾气和含水量为15~20wt.%的粉状污泥；其中，气固分离装置优选为除尘机构，如布袋除尘器，将粉尘烟气混合物中的粉尘与烟气分离开来。
（6）将步骤（5）中获得的粉状污泥送入燃烧供热机构，燃烧，获得温度为750~800℃的高温烟气，对高温烟气进行降温处理，获得温度为300~330℃的烟气，该300~330℃的烟气被输送至步骤（4）中的破碎干燥装置内。
步骤（1）中絮凝药剂包括聚硅铝酸钠、铝酸钠、聚氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺中的多种。
步骤（1）中添加絮凝药剂时，依次将聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠，聚氯化铝，阳离子聚丙烯酰胺加入污泥中，以该顺序加入絮凝药剂，先加入聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠作为聚氯化铝的助凝剂、有机质细胞破膜剂和污泥pH值调节剂；如果先加入聚氯化铝则不能达到预期混凝效果；阳离子聚丙烯酰胺作为架桥絮凝剂，需要最后加入。
所述聚硅铝酸钠的添加量为待处理污泥总量的1.5~2.5wt.%，所述聚氯化铝的添加量为待处理污泥总量的2~3wt.%，所述阳离子聚丙烯酰胺的添加量为待处理污泥总量的0.3~0.5wt.%。
本发明针对污泥中有机质分子细胞内水分难脱除的问题，引入强碱性的聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠作为细胞破膜剂，破坏有机质分子细胞膜，让有机质分子细胞膜内的水分脱出来，提高脱水深度。碱性的聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠加入污泥后，有利于提高聚氯化铝的混凝作用，实验表明，加入待处理污泥总量的1.0~1.5wt.% 聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠，达到相同脱水效果时，聚氯化铝用量就可减少50~60%。本发明引入聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠，减少聚氯化铝用量，调节污泥pH值为中性，解决了传统污泥脱水方法酸性污泥对管道和设备的腐蚀问题，也减轻了污泥中氯离子对金属的腐蚀作用。采用本发明方法处理污泥，污泥压榨脱水后干度可达到55%。
步骤（2）中污泥调理剂主要由粉煤灰、无烟煤和焦炭粉组成。
步骤（3）中压滤脱水处理在高压隔膜压滤机中进行。
还包括尾气处理步骤，依次用生物除臭剂、碱液对步骤（5）中尾气进行吸附处理，吸附尾气中的有害物质，然后对尾气进行紫外线光氧化处理，获得干净尾气。
所述生物除臭剂主要由复合微生物菌种组成，所述复合微生物菌种包括硝化菌种、固氮真菌、硫还原菌和白硫细菌中的一种或多种。
进一步地，还包括造粒步骤，将步骤（5）中获得的粉状污泥造粒，获得污泥颗粒，然后将污泥颗粒送入燃烧供热机构，燃烧。
优选地，所述污泥颗粒的粒径为3~5mm，将污泥制成颗粒后燃烧，降低燃烧粉尘量。
步骤（6）中燃烧供热机构为沸腾炉。
步骤（6）中烟气在输送至破碎干燥装置前还包括折流除尘处理和/或静电除尘处理的步骤，用于降低烟气的固含量，获得干净烟气。
本发明的脱水干燥方法将干燥后的污泥作为燃料来提供烟气，供后续污泥脱水干燥。
用沸腾炉替代传统链条炉作为热风炉供热，不但解决了低热值污泥的燃烧问题，而且污泥燃烧得更加充分，燃尽率高，残渣少，污泥燃料的热利用率也高。
将干燥污泥造粒后燃烧，并采用折流沉降和静电除尘办法，让污泥燃烧过程中最大限度减少粉尘产生量，同时让烟气离开沸腾炉后先经过折流沉降除去大部分粉尘，再用静电除尘方法除尘，这样烟气除尘率高，容易制备得到干净的烟气，而且容易保温，减少烟气热损失。
用破碎干燥装置破碎污泥的同时，通入300~330℃的烟气直接干燥粉状污泥，烟气与粉状污泥充分接触并换热，干燥效率高。
用助凝剂硅铝酸钠代替部分聚氯化铝使用，达到相同絮凝效果时可明显减少聚氯化铝用量，这样可减少污泥中氯离子含量，减轻氯离子对设备的腐蚀，同时由于硅铝酸钠是强碱性物质，使用铝硅酸钠，只需要加入较少的硅铝酸钠，即可保持污水和污泥的PH值不变，避免了单独使用聚氯化铝作为污泥电中和剂时，加入量多所导致的污泥和污水pH值较低，对设备和管道产生腐蚀的问题。
用污泥脱水塔预处理污泥，可将污泥浓度从1.5~2wt.%浓缩至浓度为4~6wt.%，污泥浓度提高了1倍以上，这样压滤机进泥时间可缩短50%，大大提高压滤机的工作效率。
加入高热值的污泥调理剂，例如可采用热值不小于6500kcal/kg的污泥调理剂，在污泥调理塔中调理脱水污泥，不但能使污泥压滤后的干度提高5~6%，污泥热值也能得到相应提升，使得污泥可在沸腾炉中充分燃烧。
尾气用设置有双层填料的喷淋塔，结合用水循环喷淋办法，并在水中加入生物除臭剂和碱，并用紫外光氧化除掉残留臭味，可保证尾气达标排放。
本发明在尾气喷淋洗涤处理时，在循环水中加入生物除臭剂，该除臭剂主要成份是复合微生物菌种，其中，硝化菌种可将NH4 +-N转化为NO3-N，而NO3-N则被反硝化为氮气，或由真菌固定为微生物氮，从而减少了NH4 +-N的挥发，降低了空气中氨气含量；其中的硫还原菌和白硫细菌可将二氧化硫、硫化氢和甲硫醇还原分解为元素硫，从而达到除臭的目的；将尾气通过碱液，中和尾气中的酸性气体，生成无害的盐类和水，从而达到净化废气的目的；为了保证尾气达标排放，经过碱洗的尾气再进入紫外除臭器，该紫外除臭器会产生高能紫外线光束，分解空气中的氧分子产生游离氧，进而产生高浓度的臭氧，臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其他具有刺激性的气味有非常明显的清除效果，最终将残余臭气降解为低分子化合物、二氧化碳和水，使所排放气体的各项污染物指标达到或低于国家标准GB14554-93和GB16297-1996的二级标准。
本发明的方法特别适用于含有有机质或其他有热值物质的污泥脱水干燥，不受生产规模限制，特别适用于市政生活污水产生的活性污泥脱水干燥处理。
本发明还涉及一种污泥自供热脱水干燥系统，包括依次连通的絮凝脱水单元、压榨脱水单元、破碎干燥单元和污泥收集单元，还包括污泥造粒单元和燃烧供热单元，干燥污泥在燃烧供热单元中燃烧，产生烟气，燃烧供热单元为破碎干燥单元提供高温烟气，所述污泥收集单元的出料口与污泥造粒单元的进料口连通，所述污泥造粒单元的出料口与燃烧供热单元的进料口连通，所述燃烧供热单元的排气口与破碎干燥单元的进气口连通，所述进气口设置于破碎干燥单元的底部。
所述污泥造粒单元为污泥造粒机，所述污泥造粒机的出料口与燃烧供热单元的进料口连通，污泥造粒机将粉状污泥造成污泥颗粒，方便污泥在沸腾炉中的燃烧。
所述燃烧供热单元包括沸腾炉和鼓风机，所述沸腾炉的底部进气口与鼓风机的出气口连通，所述沸腾炉的出气口处连通有折流沉降室，所述折流沉降室的出气口处连通有温度调节器，所述温度调节器的出气口处连通有静电除尘器，所述静电除尘器的出气口与破碎干燥单元的进气口连通；污泥颗粒在沸腾炉中燃烧时，燃烧效率较高，产生的高温烟气中污泥燃余物较多（烟气中的粉尘），高温烟气通过折流沉降室时，高温烟气流速下降，同时污泥燃余物在重力作用下逐渐沉入折流沉降室底部，然后将烟气通过温度调节器，向温度调节器内通入一定量的空气，调节烟气温度后，将烟气通入静电除尘器进一步除尘，获得所需温度的干净烟气。
所述燃烧供热单元还包括第一刮板输送机，所述第一刮板输送机的进料口与污泥造粒单元的出料口连通；所述第一刮板输送机的出料口下方设置有储泥斗，所述储泥斗的出料口下方设有第一螺旋输送机，所述第一螺旋输送机的出料口与沸腾炉的进料口连通；通过第一刮板输送机、储泥斗和第一螺旋输送机的配合作用，可以方便地将污泥颗粒从较低的位置运输到较高的位置，并将污泥颗粒从较高 的位置投入沸腾炉内，与烟气运动方向形成对流，提高污泥燃烧效率。
所述絮凝脱水单元包括污泥调节池，所述污泥调节池的底部连接有污泥泵，所述污泥泵的出口端依次串接有第一静态混合器、第二静态混合器和第三静态混合器，所述第三静态混合器的出料口处连通有稳流脱水塔，所述稳流脱水塔底部的出料口处连通有污泥调理塔，所述污泥调理塔的侧顶部设有用于将污泥调理剂运送至污泥调理塔内的第二刮板输送机，污泥调理塔底部的出料口与压榨脱水单元的进料口连通。
污泥絮凝浓缩：用三个串联的静态混合器、三种不同混凝药剂聚硅铝酸钠、聚氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺，一个污泥脱水浓缩塔，让污泥产生絮凝作用脱水，将污泥浓度从1.5~2wt.%浓缩至浓度为4~6 wt.%。
絮凝浓缩污泥调理：用污泥调理塔和高热值的污泥调理剂（脱水增效剂）进行调理，浓缩污泥从污泥浓缩塔塔底引流到污泥调理塔，在污泥调理塔内加入污泥调理剂搅拌调理，目的是提高污泥脱水效率，并提高污泥热值，保证污泥经过高压隔膜压滤机脱水后污泥干度达到50%~55%，用于市政生活污泥处理时，污泥干燥后有效热值达到2000kcal/kg以上。
所述压榨脱水单元包括高压隔膜压滤机和污泥泵，所述高压隔膜压滤机的进料口与污泥泵的出料口连通，所述污泥泵的进料口与絮凝脱水单元的出料口连通；所述高压隔膜压滤机的底部设有用于承接污泥滤饼的载料斗。
采用高压隔膜压滤机，可保证污泥压榨脱水压力达到2MPa，加上采用本发明污泥脱水药剂和工艺，污泥干度达到50~55%。
所述压榨脱水单元的出料口下方设有皮带输送机，所述皮带输送机的出料端设有第三刮板输送机，第三刮板输送机用于承接皮带输送机运送过来的污泥，同时将污泥运送至破碎干燥单元内。
所述破碎干燥单元包括破碎干燥机，所述破碎干燥机的侧底部设有进气口，所述进气口与燃烧供热单元的出气口连通；300~330℃的烟气通过进气口通入破碎干燥单元内，块状污泥从被投入破碎干燥机内，同时被破碎干燥机的破碎机构破碎成粉状，粉状污泥被烟气带动向上运动，并与烟气混合、换热，进一步被干燥。
所述污泥收集单元包括布袋除尘器，用于分离粉尘烟气混合物中的气体与粉状污泥，所述布袋除尘器的进料口与破碎干燥单元的出料口连通，布袋除尘器底部的出料口连通有储斗仓，所述储斗仓底部的出料口下方设有第二螺旋输送机，用于将储斗仓中的粉末状污泥运送至污泥造粒单元内；布袋除尘器对粉尘的收集效率高，一般可达99%以上，且适用性强，可有效捕捉粉尘烟气混合物中的各种粉尘颗粒。
还包括尾气净化单元，用于对尾气进行除臭、无毒化处理，所述尾气净化单元的进气口与污泥收集单元的出气口连通。
进一步地，所述尾气净化单元包括依次连通的第一喷淋吸收塔、第二喷淋吸收塔和紫外除臭器，所述第一喷淋吸收塔的进料口连通有引风机，引风机的进气口与污泥收集单元的出气口连通。
所述第一喷淋吸收塔的循环水中添加有生物除臭剂，所述第二喷淋吸收塔的循环水中添加有碱。
所述紫外除臭器的出气口处连通有烟囱，方便烟气的排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）技术连续性强，脱水程度高，处理效率高，通过连续絮凝浓缩、压榨脱水和破碎干燥处理污泥，逐级脱水干燥，单位时间内污泥处理量大大提升，污泥处理工艺流程短，设备少，工程投资省，运行成本低，可将污泥含水率从98~99wt.%降低至20wt%以下，污泥体量成倍减少；
（2）无需外加热源，大大降低了能源成本，利用干燥污泥燃烧产生的高温烟气充当热源，干燥效果好，降低了能源消耗，同时，通过燃烧进一步减小了污泥体量；高温烟气在进入破碎干燥单元之前经过双重净化处理，不会将污泥重新带入破碎干燥单元，有利于获得高的污泥处理效率，并使得处理系统能够一直通畅运行；
（3）安全、环保，通过尾气净化单元的层层净化处理，对尾气进行脱硫、除臭、除尘处理，实现清洁排放；
（4）通过引入聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠，大大降低聚氯化铝的用量，减小药剂对设备的腐蚀；
（5）本发明的脱水干燥系统，系统性强，集浓缩、脱水、干燥、供热及尾气处理于一体，在处理污泥的同时，利用污泥供热，实现污泥的价值利用，具有较大的推广价值。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的污泥自供热脱水干燥系统的结构配置简图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
图1是本发明第一种实施方式的污泥自供热脱水干燥系统的结构配置简图，具体地，该脱水干燥系统包括依次连通的絮凝脱水单元、压榨脱水单元、破碎干燥单元和污泥收集单元，还包括污泥造粒单元和燃烧供热单元，所述污泥收集单元的出料口与污泥造粒单元的进料口连通，所述污泥造粒单元的出料口与燃烧供热单元的进料口连通，所述燃烧供热单元的排气口与破碎干燥单元的进气口连通，所述进气口设置于破碎干燥单元的底部。
所述污泥造粒单元为污泥造粒机17，所述污泥造粒机17的出料口与燃烧供热单元的进料口连通，所述燃烧供热单元包括沸腾炉27和鼓风机26，所述沸腾炉27的底部进气口与鼓风机26的出气口连通，所述沸腾炉27的出气口处连通有折流沉降室28，所述折流沉降室28的出气口处连通有温度调节器29，所述温度调节器29的出气口处连通有静电除尘器30，所述静电除尘器30的出气口与破碎干燥单元的进气口连通，该燃烧供热单元还包括第一刮板输送机23，所述第一刮板输送机23的进料口与污泥造粒单元的出料口连通；所述第一刮板输送机23的出料口下方设置有储泥斗24，所述储泥斗24的出料口下方设有第一螺旋输送机25，所述第一螺旋输送机25的出料口与沸腾炉27的进料口连通。
絮凝脱水单元包括污泥调节池1，所述污泥调节池1的底部连接有污泥泵2，所述污泥泵2的出口端依次串接有第一静态混合器3、第二静态混合器4和第三静态混合器5，所述第三静态混合器5的出料口连处通有稳流脱水塔6，所述稳流脱水塔6底部的出料口处连通有污泥调理塔7，所述污泥调理塔7的侧顶部设有用于将污泥调理剂运送至污泥调理塔内的第二刮板输送机31，污泥调理塔7底部的出料口与压榨脱水单元的进料口连通。
压榨脱水单元包括高压隔膜压滤机9和污泥泵8，所述高压隔膜压滤机9的进料口与污泥泵8的出料口连通，所述污泥泵8的进料口与絮凝脱水单元的出料口连通；所述高压隔膜压滤机9的底部设有用于承接污泥滤饼的载料斗10，载料斗10的出料口下方设有皮带输送机11，所述皮带输送机11的出料端设有第三刮板输送机12，第三刮板输送机12用于承接皮带输送机11运送过来的污泥，同时将污泥运送至破碎干燥单元内。
破碎干燥单元包括破碎干燥机13，所述破碎干燥机13的侧底部设有进气口，所述进气口与燃烧供热单元的出气口连通。
污泥收集单元包括布袋除尘器14，所述布袋除尘器14的进料口与破碎干燥单元的出料口连通，布袋除尘器14底部的出料口连通有储斗仓15，所述储斗仓15底部的出料口下方设有第二螺旋输送机16，用于将储斗仓15中的粉末状污泥运送至污泥造粒单元内。
还包括尾气净化单元，所述尾气净化单元的进气口与污泥收集单元的出气口连通，尾气净化单元包括依次连通的第一喷淋吸收塔19、第二喷淋吸收塔20和紫外除臭器21，所述第一喷淋吸收塔19的进料口连通有引风机18，引风机18的进气口与污泥收集单元的出气口连通，第一喷淋吸收塔19的循环水中添加有生物除臭剂，所述第二喷淋吸收塔20的循环水中添加有碱，如石灰；紫外除臭器21的出气口处连通有烟囱22。
下面结合具体实施例对本发明作出更进一步说明。
实施例1
本实施例为处理某造纸厂污泥。该纸厂污泥由初沉池污泥、曝气二沉池污泥和深度脱色处理污泥组成，综合污泥浓度为1.8~2.0wt.%，干燥污泥（折合100%干度）的平均热值为3200kcal/kg，平均污泥产生量（折合100%）为25吨/天。
本实施例以聚硅铝酸钠、聚氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺作为絮凝剂，分别在污泥管道上串联的三个静态混合器上加入，与污泥混合，产生絮凝反应，聚硅铝酸钠、聚氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺的加入质量分别为绝干污泥量的2.5wt.%、3wt.%和0.35wt.%，充分与药剂混合后的絮凝污泥引入污泥脱水塔6脱水，从塔上部溢流出来的污水自流回污水处理系统重新处理，塔底浓缩污泥浓度为5 wt.%时将其引到污泥调理塔7，然后加入值热为6500kcal/kg的粉状污泥调理剂搅拌，加入量为绝干污泥量的5 wt.%，搅拌后用污泥泵8将污泥调理塔7内的污泥输送至高压隔膜压滤机9压滤脱水，高压隔膜压滤机9最高脱水压力为2.0MPa，压榨时间达到3小时后泄压，此时污泥滤饼干度达到53%，污泥量为47.2吨/天，然后用皮带输送机11和第三刮板输送机12将污泥滤饼送破碎干燥机13干燥，并通入300℃的热烟气干燥。破碎干燥机13所用的300℃热风为沸腾炉27燃烧污泥颗粒产生的烟气，此烟气在炉堂时温度为800℃，经过折流沉降室28后与空气混合降温到330℃，然后经过静电除尘器30再次除尘后得到干燥机用300℃的干净烟气。经过破碎干燥机13干燥的粉状污泥，用布袋除尘器14除尘，除尘后排出尾气温度为105℃，从布袋除尘器14收集到的粉状污泥含水量为18wt.%，经螺旋输送机送到污泥造粒机造粒，得到粒径为3~5mm的干燥污泥颗粒，产量为30.5吨/天，其热值为2759kcal/kg，该值为理论热值，实际上由于污泥含有18wt.%的水分，污泥燃烧时需要将水蒸发，1kg污泥燃烧时还需多蒸发0.18kg的水（实践表明：蒸发1kg水需要消耗热量1200kcal），这要消耗热量216kcal，因此，污泥燃烧时产生的有效热值为2543kcal/kg。将干度达到53%，产量为47.2吨/天的污泥滤饼，干燥到干度为82%，污泥产量为30.5吨/天时，每天需要蒸发水16.7吨，实际每天需要的热量值为2004万kcal/，则每天需要燃烧热值为2543kcal/kg的污泥12.7吨（沸腾炉热效率为93%，烟气热利用率为67%）；每天剩余污泥量为17.8吨，相当于燃烧热值为5500kcal/kg的燃煤8.2吨。另外，燃烧后污泥渣的体积大大减小，只是初始污泥体积的5~6%，大大降低了污泥渣的填埋等后续处理的压力。
本实施例污泥干燥尾气中主要污染物除粉尘外，还有氨气、氮氧化物、甲硫醇、硫化氢和二氧化硫等有机废气，是污泥有机质厌氧发酵产生的，如让其进入大气，空气中就会有异味恶臭感，空气中有机废气物含量越高，恶臭味越大，需要去除。本发明在尾气喷淋洗涤处理时在水中加入生物除臭剂，该除臭剂主要成份是复合微生物菌种，其中的硝化菌种可将NH4 +-N转化为NO3-N，而NO3-N则被反硝化为氮气，或由真菌固定为微生物氮，从而减少了NH4 +-N的挥发，降低了空气中氨气含量，其中的硫还原菌和白硫细菌可将二氧化硫、硫化氢和甲硫醇还原分解为元素硫，从而达到除臭的目的。接着在喷淋碱洗处理时加入碱液，中和废气中的酸性气体，生成无害的盐类和水，从而达到净化废气的目的。为了保证尾气达标排放，经过碱洗的尾气再进入紫外除臭器21，该紫外除臭器会产生高能紫外线光束，分解空气中的氧分子产生游离氧，进而产生高浓度的臭氧。臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其他具有刺激性的气味有非常明显的清除效果，最终将残余臭气降解为低分子化合物、二氧化碳和水，使所排放气体的各项污染物指标达到或低于国家标准GB14554-93和GB16297-1996的二级标准。
实施例2
本实施例用于处理某市政生活污水污泥。该厂污泥主要由曝气二沉池活性污泥和深度脱色处理污泥组成，综合污泥浓度为1.8~2.0wt.%，干燥污泥（折合100%干度）平均热值为2800kcal/kg，平均污泥量（折合100%）为45吨/天。在污泥管道上串联的三个静态混合器上分别加入质量分数为30%的硅铝酸钠、10%的聚氯化铝和0.2%的阳离子聚丙烯酰胺溶液，与污泥混合，产生絮凝反应，其中，硅铝酸钠、聚氯化铝和阳离子聚丙烯酰胺的加入质量分别为绝干污泥量的2.5 wt.%、3 wt.%和0.35 wt.%，充分与药剂混合后的絮凝污泥引入污泥脱水塔脱水，从塔上部溢流出来的污水自流回污水处理系统重新处理，塔底浓缩污泥浓度为5wt.%时将其引到污泥调理塔，然后加入值热为6500kcal/kg的粉状污泥调理剂，加入量为绝干污泥量的8wt.%，搅拌后用泵将污泥调理塔的污泥送高压隔膜压滤机压滤脱水，高压隔膜压滤机最高脱水压力为2.0MPa，压榨时间达到3小时后泄压，此时污泥滤饼干度达到52%，污泥量为86.5吨/天，然后用皮带输送时将污泥滤饼送破碎机破碎，接着送到破碎干燥机用300℃的热风干燥。破碎干燥机所用的300℃热风为沸腾炉燃烧污泥颗粒产生的烟气，此烟气在炉堂时温度为800℃，经过折流除尘室后与空气混合降温到330℃，然后经过静电除尘器再次除尘后得到干燥机用300℃的干净烟气。经过破碎干燥机干燥的粉状污泥，用布袋除尘器除尘，除尘后排出尾气温度为105℃，从布袋除尘器收集到的粉状污泥含水量为18wt.%，经螺旋输送机送到污泥造粒机造粒，得到粒径为3~5mm的干燥污泥颗粒54.8吨/天，其热值为2592kcal/kg，此为理论热值，实际上由于污泥含有18wt.%的水分，污泥燃烧时需要将水蒸发，1kg污泥燃烧时还需多蒸发0.18kg的水（实践表明：蒸发1kg水需要消耗热量1200kcal），这要消耗热量216kcal，因此，污泥燃烧时产生的有效热值为2376 kcal/kg。将干度达到52%，86.5吨/天的污泥滤饼，干燥到干度为82%，污泥量为54.8吨/天，需要蒸发水量31.7吨/天，实际需要热量3804万kcal/天，每天需要燃烧热值为2376kcal/kg的污泥25.8吨（沸腾炉热效率为93%，烟气热利用率为67%），每天剩余污泥量为29吨，相当于燃烧热值为5500kcal/kg的燃煤12.5吨，将污泥用于燃烧供热，可大大减少燃煤的消耗量，同时减小污泥体量，只是初始污泥体积的5~6%，大大降低了污泥渣的填埋等后续处理的压力。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (25)
1.一种污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）向浓度为1.5~2.0wt.%的待处理污泥中加入絮凝药剂，浓缩、脱水，获得浓度为4~6wt.%的浓缩污泥；
（2）向步骤（1）中获得的浓缩污泥中加入污泥调理剂，搅拌均匀，获得调质污泥；
其中，污泥调理剂的添加量为绝干污泥量的3~8wt.%；
（3）对步骤（2）中获得的调质污泥进行压滤脱水处理，获得含水量为45~50wt.%的污泥滤饼；
其中，脱水压力为1~3MPa，脱水时间为2~4h；
（4）将步骤（3）中获得的污泥滤饼运送至破碎干燥装置内，向破碎干燥装置内通入温度为300~330℃的烟气，对污泥滤饼进行破碎、干燥处理，获得粉尘烟气混合物；
（5）将步骤（4）中获得的粉尘烟气混合物输送至气固分离装置，分离污泥与烟气，获得尾气和含水量为15~20wt.%的粉状污泥；
（6）将步骤（5）中获得的粉状污泥送入燃烧供热机构，燃烧，获得温度为750~800℃的高温烟气，对高温烟气进行降温处理，获得温度为300~330℃的烟气，该300~330℃的烟气被输送至步骤（4）中的破碎干燥装置内。
2.根据权利要求1所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，步骤（1）中絮凝药剂包括聚硅铝酸钠、硅铝酸钠、聚氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺中的多种。
3.根据权利要求2所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，步骤（1）中添加絮凝药剂时，依次将聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠，聚氯化铝，阳离子聚丙烯酰胺加入污泥中。
4.根据权利要求3所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，所述聚硅铝酸钠和/或硅铝酸钠的添加量为待处理污泥总量的1.5~2.5wt.%，所述聚氯化铝的添加量为待处理污泥总量的2~3wt.%，所述阳离子聚丙烯酰胺的添加量为待处理污泥总量的0.3~0.5wt.%。
5.根据权利要求1所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，步骤（2）中污泥调理剂主要由粉煤灰、无烟煤和焦炭粉组成。
6.根据权利要求1所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，步骤（3）中压滤脱水处理在高压隔膜压滤机中进行。
7.根据权利要求1所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，还包括造粒步骤，将步骤（5）中获得的粉状污泥造粒，获得污泥颗粒，然后将污泥颗粒送入燃烧供热机构，燃烧。
8.根据权利要求7所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，所述污泥颗粒的粒径为3~5mm。
9.根据权利要求1所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，还包括尾气处理步骤，依次用生物除臭剂、碱液对步骤（5）中尾气进行吸附处理，然后对尾气进行紫外线光氧化处理，获得干净尾气。
10.根据权利要求9所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，所述生物除臭剂主要由复合微生物菌种组成，所述复合微生物菌种包括硝化菌种、固氮真菌、硫还原菌和白硫细菌中的一种或多种。
11.根据权利要求1所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，步骤（6）中燃烧供热机构为沸腾炉。
12.根据权利要求1所述的污泥自供热脱水干燥方法，其特征在于，步骤（6）中烟气在输送至破碎干燥装置前还包括折流除尘处理和/或静电除尘处理的步骤，用于降低烟气的固含量，获得干净烟气。
13.一种利用权利要求1~12任一项所述的方法的污泥自供热脱水干燥系统，包括依次连通的絮凝脱水单元、压榨脱水单元、破碎干燥单元和污泥收集单元，其特征在于，还包括污泥造粒单元和燃烧供热单元，所述污泥收集单元的出料口与污泥造粒单元的进料口连通，所述污泥造粒单元的出料口与燃烧供热单元的进料口连通，所述燃烧供热单元的排气口与破碎干燥单元的进气口连通，所述进气口设置于破碎干燥单元的底部。
14.根据权利要求13所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述污泥造粒单元为污泥造粒机（17）。
15.根据权利要求13所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述燃烧供热单元包括沸腾炉（27）和鼓风机（26），所述沸腾炉（27）的底部进气口与鼓风机（26）的出气口连通，所述沸腾炉（27）的出气口处连通有折流沉降室（28），所述折流沉降室（28）的出气口处连通有温度调节器（29），所述温度调节器（29）的出气口处连通有静电除尘器（30），所述静电除尘器（30）的出气口与破碎干燥单元的进气口连通。
16.根据权利要求15所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述燃烧供热单元还包括第一刮板输送机（23），所述第一刮板输送机（23）的进料口与污泥造粒单元的出料口连通；所述第一刮板输送机（23）的出料口下方设置有储泥斗（24），所述储泥斗（24）的出料口下方设有第一螺旋输送机（25），所述第一螺旋输送机（25）的出料口与沸腾炉（27）的进料口连通。
17.根据权利要求13所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述絮凝脱水单元包括污泥调节池（1），所述污泥调节池（1）的底部连接有污泥泵（2），所述污泥泵（2）的出口端依次串接有第一静态混合器（3）、第二静态混合器（4）和第三静态混合器（5），所述第三静态混合器（5）的出料口处连通有稳流脱水塔（6），所述稳流脱水塔（6）底部的出料口处连通有污泥调理塔（7），所述污泥调理塔（7）的侧顶部设有用于将污泥调理剂运送至污泥调理塔内的第二刮板输送机（31），污泥调理塔（7）底部的出料口与压榨脱水单元的进料口连通。
18.根据权利要求13所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述压榨脱水单元包括高压隔膜压滤机（9）和污泥泵（8），所述高压隔膜压滤机（9）的进料口与污泥泵（8）的出料口连通，所述污泥泵（8）的进料口与絮凝脱水单元的出料口连通；所述高压隔膜压滤机（9）的底部设有用于承接污泥滤饼的载料斗（10）。
19.根据权利要求18所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述压榨脱水单元的出料口下方设有皮带输送机（11），所述皮带输送机（11）的出料端设有第三刮板输送机（12），第三刮板输送机（12）用于承接皮带输送机（11）运送过来的污泥，同时将污泥运送至破碎干燥单元内。
20.根据权利要求13所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述破碎干燥单元包括破碎干燥机（13），所述破碎干燥机（13）的侧底部设有进气口，所述进气口与燃烧供热单元的出气口连通。
21.根据权利要求13所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述污泥收集单元包括布袋除尘器（14），所述布袋除尘器（14）的进料口与破碎干燥单元的出料口连通，布袋除尘器（14）底部的出料口连通有储斗仓（15），所述储斗仓（15）底部的出料口下方设有第二螺旋输送机（16），用于将储斗仓（15）中的粉末状污泥运送至污泥造粒单元内。
22.根据权利要求13~21任一项所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，还包括尾气净化单元，所述尾气净化单元的进气口与污泥收集单元的出气口连通。
23.根据权利要求22所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述尾气净化单元包括依次连通的第一喷淋吸收塔（19）、第二喷淋吸收塔（20）和紫外除臭器（21），所述第一喷淋吸收塔（19）的进料口连通有引风机（18），引风机（18）的进气口与污泥收集单元的出气口连通。
24.根据权利要求23所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述第一喷淋吸收塔（19）的循环水中添加有生物除臭剂，所述第二喷淋吸收塔（20）的循环水中添加有碱。
25.根据权利要求24所述的污泥自供热脱水干燥系统，其特征在于，所述紫外除臭器（21）的出气口处连通有烟囱（22）。
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Application publication date: 20180403 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |