CN109336553A - 一种利用城市污泥制备陶粒的方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥陶粒的制备方法，先将城市污泥和粘土在造粒机中造粒，形成粒径小于2毫米的球核，再将球核送入成球机中，通过球核间的相互作用而形成混合料球，最后通过干燥、焙烧、冷却等过程得到陶粒；焙烧后的高温废气进入干燥机中，利用其能量烘干料球；烘干后的废气从入口送入焙烧机，废气中的臭气等有害气体在焙烧机的高温环境中分解燃烧，减少了有害气体的排放。通过本方法制备的陶粒，既可以满足结构用混凝土对骨料的强度需求，用于道路、桥梁等工程建设，也可以作为吸附材料，用于绿化、污染治理等。本发明不需外加水，利用污泥中有机质的可燃性，实现了陶粒焙烧的内燃与外燃的结合，节约了能源，避免了二次污染。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及一种利用城市污泥制备陶粒的方法。
背景技术
世界范围内，城市污泥的处置方法主要有填埋、土地利用和焚烧，其中焚烧可以将污泥中可燃的有害物质去除，是目前较为彻底的无害化处理方法，但是焚烧设备投资大，能耗高，运行费用昂贵，易产生二次污染。因此，寻求一条适合我国国情的无害化和资源化污泥处理处置工艺势在必行。
干污泥中含有35％-65％的有机物质，热值可以达到10000kJ/kg，可以用作燃料。干污泥中的无机质中含有Si、Ca、Al等元素，可以作为生产水泥、陶瓷、砖瓦、陶粒等硅酸盐产品的原料。陶粒生产过程中的高温环境(最高温度达1300℃)为城市污泥的无害化处理和资源化利用提供了条件。以污泥、粉煤灰和粘土为原料，制成料球，其中的有机有害成分完全分解或燃烧，重金属等则固化在陶粒中。因此，将陶粒生产和污泥的资源化利用相结合，既可以提高能源利用率，降低陶粒生产中能源消耗，也可以从根本上消除污泥的危害。
目前利用污泥制备陶粒的工业生产中，由于工艺所限，污泥掺入量较低，无法从根本上解决城市污泥的出路问题。
发明内容
为了克服上述现有城市污泥干化焚烧技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种利用城市污泥制备陶粒的方法，将污泥等原料制成混合生料球，大大减少了干燥过程中释放的有害气体量，城市污泥掺入量可以达到原料的40％以上，增大了污泥的掺加量，能够极大缓解污泥对城市的污染现象。利用陶粒生产系统的高温环境焚烧污泥，有效控制焚烧过程有害气体的释放，并降低生产能耗与生产成本，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用城市污泥制备陶粒的方法，包括以下步骤：
第一步，将污泥以雾化的方式送入造粒机，利用高速气流将磨细的其它原料送入造粒机，完成混合造粒过程，形成粒度小于2毫米的球核；
第二步，将上述球核送入成球机，形成粒度大于5毫米的混合生料球；
第三步，将上述混合料球送入干燥机干燥；
第四步，将干燥后的干料球进入焙烧机中焙烧成陶粒，最后经冷却排出。
为了提高效率和减小污染，第一步中，将污泥送入造粒机之前，采用污泥密封罐车将污泥送至污泥接收系统，经污泥泵泵送至污泥储存仓，再送至造粒机，所述污泥的含水率为70～85％。
第一步中，其它原料为粘土，或粘土与粉煤灰的混合物，为高效地使污泥和粘土等原料形成生料球，且外层为粘土内部为污泥和粘土的混合物，其它原料需经粉磨机粉磨至粒度小于800微米，通过气流输送以分散状态送入造粒机。
第一步中，以重量计，污泥(含水率80％)掺量为10％-50％，其它原料的用量50％-90％。
第二步中，成球机是转鼓成球机或圆盘成球机；所述第三步中，干燥机是转筒干燥机、链板式干燥机或篦式干燥机。
第二步之后，将粘土和所述混合料球送入成球机，形成混合生料球，第三步将混合生料球送入干燥机干燥。
第三步中，干燥机的干燥工艺为直接干燥或间接干燥。
为了提高效率和减小污染，焙烧机烧制陶粒后的高温废气作为热源进入干燥机以干燥料球，从干燥机排出的部分废气返回冷却机用作冷却风。
第四步中，干料球在焙烧机中焙烧过程是内燃和外燃同时进行的过程。干料球在焙烧机中，其中的可燃物在高温下燃烧，不可燃物焙烧形成陶粒。
本发明还提供了一种利用城市污泥制备陶粒的系统，包括造粒机5，污泥储存仓2、粘土仓3和粉煤灰仓4均与造粒机5连接，造粒机5的出口接成球机6，成球机6的废气出口接烟气处理系统10，物料出口接干燥机7，干燥机7的出口接焙烧机8，焙烧机8的出口接冷却机9，其中所述污泥储存仓2通过密封管道与焙烧机8相连。
污泥储存仓2之前设置有污泥接收系统1，污泥接收系统1通过污泥泵接污泥储存仓2，同时，污泥接收系统1也通过密封管道与焙烧机8相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
一)本发明利用密封罐车、污泥仓和管道来储存和输送污泥，全程密封，不会产生二次污染。
二)本发明将污泥雾化成细小雾滴，与粘土等原料一起，形成混合料球，不仅使原料混合均匀，也实现了料球干燥过程有害气体的有效控制。
三)本发明将原料制成混合料球，实现了陶粒在焙烧机高温环境中的内燃和外燃的有机结合，料球内部温度高，提高了陶粒烧制效率，减少能源消耗。
四)本发明利用焙烧机高温废气干燥生料球，部分干燥废气进入焙烧机作为助燃风，不仅使热量得到有效利用，而且降低了环境污染。
五)本发明利用焙烧机烧制陶粒，使污泥中的可分解有害物在高温下(1000℃以上)分解燃烧，重金属等有害物固化在陶粒中。
附图说明
图1是本发明系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明污泥陶粒的制备系统包括造粒机5，污泥储存仓2、粘土仓3和粉煤灰仓4均与造粒机5连接，造粒机5的出口接成球机6，成球机6的废气出口接烟气处理系统10，物料出口接干燥机7，干燥机7的出口接焙烧机8，焙烧机8的出口接冷却机9，其中污泥储存仓2之前设置有污泥接收系统1，污泥接收系统1通过污泥泵接污泥储存仓2，所述污泥接收系统1和污泥储存仓2均通过密封管道与焙烧机8相连。
将污水处理厂脱水污泥送至污泥接收系统1，其中污泥的含水率在70～85％之间。
污泥接收系统1中的污泥由污泥泵泵送至污泥储存仓2储存，粘土储存于粘土仓3，粉煤灰储存于粉煤灰仓4。污泥、粘土和粉煤灰分别从各自储存仓送入造粒机5，其中污泥是以雾化方式形成粒径小于0.8毫米的污泥雾滴，粘土和粉煤灰利用气流送入，在造粒机5中通过粘结等方式形成粒度小于1毫米的球核。
出造粒机5的球核进入成球机6，以粘结挤压的方式形成混合生料球。
混合生料球从干燥机7尾部进入，干燥完成后从头部流出而进入焙烧机8窑尾，在焙烧机中完成烧成过程，烧制成的陶粒产品从窑头进入冷却机9冷却后卸出。烧成后的高温废气从焙烧机8尾部流出，再从干燥机7头部进入干燥器提供干燥用热量。干燥后的废气从干燥机7尾部流出，部分废气送入冷却机9作为冷却风用，其余废气经废气处理系统10处理排入大气。
在干燥机7中，生料球的干燥过程避免了有害气体的大量释放，而在回转窑8中，温度高达1000℃以上，污泥中的可燃物全部分解燃烧，不会产生有害气体，其中的不可燃物则与其它物料一起参与陶粒的形成反应，成为陶粒的组成部分，重金属也固化于陶粒之中。
本发明采用污泥粘土生料球焙烧陶粒的方法，将污泥和粘土一起高温焙烧，制成陶粒，既处理了污泥，又回收利用了资源，能够达到良好的社会价值和经济价值。
Claims (10)
1.一种利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将污泥以雾化的方式送入造粒机，利用高速气流将磨细的其它原料送入造粒机，完成混合造粒过程，形成粒度小于2毫米的球核；
第二步，将上述球核送入成球机，形成粒度大于5毫米的混合料球；
第三步，将上述混合料球送入干燥机干燥；
第四步，将干燥后的干料球进入焙烧机中焙烧成陶粒，最后经冷却排出。
2.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述第一步中，将污泥送入造粒机之前，采用污泥密封罐车将污泥送至污泥接收系统，经污泥泵泵送至污泥储存仓，再送至造粒机，所述污泥的含水率为70～85％，所述污泥接收系统通过密封管道与焙烧机相连，系统中污泥释放的废气进入焙烧机燃烧。
3.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述第一步中，其它原料为粘土，或粘土与粉煤灰的混合物，经粉磨机粉磨至粒度小于800微米，通过气流输送以分散状态送入造粒机。
4.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述第一步中，以重量计，污泥掺量为10％-50％，其它原料的用量50％-90％。
5.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述第二步中，成球机是转鼓成球机或圆盘成球机；所述第三步中，干燥机是转筒干燥机、链板式干燥机或篦式干燥机。
6.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述第二步之后，将粘土和所述混合料球送入成球机，形成混合料球。
7.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述第三步中，干燥机的干燥工艺为直接干燥或间接干燥。
8.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述焙烧机烧制陶粒后的高温废气作为热源进入干燥机以干燥料球，从干燥机排出的部分废气返回冷却机用作冷却风。
9.根据权利要求1所述利用城市污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述第四步中，干料球在焙烧机中焙烧过程是内燃和外燃同时进行的过程。
10.一种利用城市污泥制备陶粒的系统，其特征在于，包括造粒机(5)，污泥储存仓(2)、粘土仓(3)和粉煤灰仓(4)均与造粒机(5)连接，造粒机(5)的出口接成球机(6)，成球机(6)的废气出口接烟气处理系统(10)，物料出口接干燥机(7)，干燥机(7)的出口接焙烧机(8)，焙烧机(8)的出口接冷却机(9)，其中所述污泥储存仓(2)通过密封管道与焙烧机(8)相连。
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