CN109486542A - 一种利用造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法，包括化学污泥经过干化、燃烧生物污泥产生的热量加热化学污泥、高温处理生成的固体、制备柱状干法脱硫剂四道工序，配合专用的处理装置，本发明可以将造纸废水厂化学污泥中的铁元素转化为三氧化二铁，使其成为制备沼气干法脱硫剂的优质原料，不仅消除了污泥的二次污染，而且实现了废物资源的回收利用。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物循环利用技术领域，具体涉及一种利用造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法。
背景技术
在新闻纸厂，废纸脱墨后产生的废水主要是通过沉淀池、厌氧处理、好氧处理、芬顿高级氧化处理等工艺进行处理的。其中好氧处理工序后的污泥称之为生物污泥，因其纤维含量高，热值可达到3000卡以上，因此可直接经焚烧炉燃烧处理；而经过芬顿高级氧化处理后的污泥称为化学污泥，经过这道工序后，污水中的各类有机物质大部分被Fenton试剂氧化掉，剩余污泥中有机物含量较少，热值低无法燃烧，填埋又会对环境造成污染。经分析，该化学污泥的干度 45-50％，有机物含量30-40％，其余无机物的含量约60-70％。对无机物进行扫描电镜-能谱仪分析测试显示，其中主要元素是Si、Fe、Al三种，含量最大的是 Fe元素。(Fe元素的来源主要是在Fenton高级氧化的过程中加入了FeSO4，Si 元素的来源是废纸脱墨过程中加入的水玻璃Na2O·nSiO2，Al元素的来源是抄纸过程中加入的聚合AlCl3)。
目前，造纸厂处理化学污泥的方法是，将其与沉淀污泥和二级生物处理剩余污泥进行混合，添加无机调理剂和高分子絮凝剂，再将混合污泥通过泵送至污泥脱水机进行脱水，脱水后的污泥在进行焚烧或者填埋等后续处理。然而这种方法由于添加了大量无机调理剂和高分子絮凝剂，不仅增加了污泥处理的投药成本，而且增加了污泥脱水的物质量，加大了脱水负荷，同时，对于污泥中铁元素的回收率很低，不能实现废物资源循环利用的理念，与生物污泥同时燃烧会产生更多的难以处理的废气，对于尾气处理极为不利；而沼气中含有大量的硫化氢气体，这部分气体如果不经吸附处理直接随沼气燃烧，会对环境造成更大的污染，现有的脱硫技术一般采用脱硫剂来对其进行脱除，但是脱硫剂的成本较高，导致硫化氢的脱硫技术难以推广和应用，因此如何获得一种更加经济的脱硫剂成为现有技术中亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明针对以上不足之处，提供了一种造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法，利用废纸脱墨废水在水处理时，生物污泥热值高可以燃烧、化学污泥热值低但含有可以重复利用的铁元素的基本思路，将四段高级氧化后形成的化学污泥经过干化→燃烧生物污泥产生的热量加热化学污泥→高温处理生成的固体→制备柱状干法脱硫剂，配合专用的处理装置，将造纸废水厂化学污泥中的铁元素转化为三氧化二铁，使其成为制备沼气干法脱硫剂的优质原料，不仅消除了污泥的二次污染，而且实现了废物资源的回收利用，从而实现了造纸废水厂排放的化学污泥的重复利用及废物资源化循环利用的理念。
本发明所采用的具体技术方案是：一种造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法，具体步骤如下：
(1)经过板框压滤机处理后，化学污泥的干度在50-60％；生物污泥的干度在55-65％，这两种污泥分类存放，分别运往焚烧炉；
(2)在造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂专用装置的焚烧炉内，将生物污泥按质量百分比为10-20％的比例配以煤粉，燃烧生物污泥，当炉膛内温度达到800 ℃以上时，化学污泥由螺旋推进器进料口送入，在螺旋推进器的带动下进入螺旋推进器位于焚烧炉炉膛内的部分，通过调整螺旋推进器的速度，保证污泥在炉膛内螺旋推进器内的停留时间在10-20分钟；在高温炉膛内，化学污泥中的有机物完全氧化分解，而水合铁离子氧化成活性氧化铁，通过出料口进入料仓，在螺旋推进器的作用下通过出料口进入出料仓，降温后成为制备脱硫剂的主要活性原料；
(3)将上述降为常温的活性氧化铁100份，加入5-10份活性氧化锌助剂、 20-30份的氧化钙作为粘合剂，10-20份碳酸氢铵制孔剂，加水20-30份，搅拌混合均匀，经螺杆挤条机挤压制成柱状的氧化铁脱硫剂。
上述步骤(3)中加入的各种添加剂，其中活性氧化锌是提高其吸附性的助剂；添加的氧化钙遇水变为成氢氧化钙糊，一方面起到了粘合作用，另一方面该物质呈碱性，可以提高对沼气中硫化氢的吸附；而加入的碳酸氢铵易分解产生气体，在制备的过程中可以脱硫剂的内部形成大量的孔隙，增加比表面积，提高对于硫化氢的吸附率，将上述各种物质的用量控制在上述范围，可以更好的与本身制备的活性氧化铁配合，起到废物利用的效果，对于硫化氢的吸附起到了更好的效果。
更进一步的所述的步骤(3)中，加入8份活性氧化锌助剂、25份的氧化钙作为粘合剂，15份碳酸氢铵制孔剂，采用上述用量，最终获得的脱硫剂脱硫效果最好。
上述的造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂专用装置，其具体结构如下：
该装置包括焚烧炉，所述焚烧炉炉膛上方设置有贯穿炉膛的螺旋推进器，所述螺旋推进器进料口和推进电机均位于炉膛外侧；所述螺旋推进器的出料口位于炉膛的另外一侧，且出料口通过出料仓管道与出料仓直接连接；所述螺旋推进器的出料口上方还设置有出气口，所述的出气口通过导气管道连接有尾气处理装置；
除了上述制备的活性氧化铁之外，采用上述工艺和设备还具有如下的优势：在受热过程中化学污泥产生的废气则通过螺旋推进器的出气口单独排出，进入对应的尾气处理装置进行处理；由于化学污泥并没有经过燃烧的过程，而是仅仅经历的高温反应的过程，不会产生燃烧才会产生的废气，方便了后续的处理，同时由于没有和生物污泥一起处理，避免了两者二次反应产生更多的废物，也避免了两者处理的废气混合处理导致的气体处理困难等一系列的问题。
综上所述，采用上述的工艺方法，配合专用的处理装置，将造纸废水厂化学污泥中的铁元素转化为三氧化二铁，使其成为制备沼气干法脱硫剂的优质原料，不仅消除了污泥的二次污染，而且实现了废物资源的回收利用，从而实现了造纸废水厂排放的化学污泥的重复利用及废物资源化循环利用的理念。
附图说明
图1所述造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的装置的结构示意图；
图中：1为推进电机，2为螺旋推进器，3为推进螺旋，4为焚烧炉，5为出料仓，6为出料仓管道，7为尾气处理装置，8为导气管道，9为出气口，10为进料口。
具体实施方式
实施例1
一种造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法，具体步骤如下：
(1)经过板框压滤机处理后，化学污泥的干度在50％；生物污泥的干度在 55％，这两种污泥分类存放，分别运往焚烧炉；
(2)在造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂专用装置的焚烧炉内，将生物污泥按质量百分比为20％的比例配以煤粉，燃烧生物污泥，当炉膛内温度达到800℃以上时，化学污泥由螺旋推进器进料口送入，在螺旋推进器的带动下进入螺旋推进器位于焚烧炉炉膛内的部分，通过调整螺旋推进器的速度，保证污泥在炉膛内螺旋推进器内的停留时间在20分钟；在高温炉膛内，化学污泥中的有机物完全氧化分解，而水合铁离子氧化成活性氧化铁，通过出料口进入料仓，在螺旋推进器的作用下通过出料口进入出料仓，降温后成为制备脱硫剂的主要活性原料；
(3)将上述降为常温的活性氧化铁100份，加入5份活性氧化锌助剂、20 份的氧化钙作为粘合剂，10份碳酸氢铵制孔剂，加水20份，搅拌混合均匀，经螺杆挤条机挤压制成柱状的氧化铁脱硫剂。
利用上述获得的脱硫剂对沼气中的硫化氢进行脱除(脱除方法为现有技术中的干法脱硫技术，上述脱硫剂填充于干法脱硫塔中，用量可参考现有技术)，同时发明人利用常规的脱硫剂进行对照试验，结果如下：
| 主要组分含量 | 脱硫前 | 脱硫后(现有技术) | 脱硫后(本发明) | 目标值 |
| CH<sub>4</sub> | 70％ | 98.5％ | 98.9％ | ≥97％ |
| H<sub>2</sub>S | 4％ | 4.6mg/m<sup>3</sup> | 2.2mg/m<sup>3</sup> | ≤8mg/m<sup>3</sup> |
| 去除率(％) | 99.992 | 99.996 |
可见本发明所提供的脱硫剂，脱硫效果与现有技术基本持平甚至略有提升，同时本发明所提供的脱硫剂采用化学污泥这种废弃物制得，具有更好的环保和社会效益。
实施例2
一种造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法，具体步骤如下：
(1)经过板框压滤机处理后，化学污泥的干度在60％；生物污泥的干度在 65％，这两种污泥分类存放，分别运往焚烧炉；
(2)在造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂专用装置的焚烧炉内，将生物污泥按质量百分比为10％的比例配以煤粉，燃烧生物污泥，当炉膛内温度达到800℃以上时，化学污泥由螺旋推进器进料口送入，在螺旋推进器的带动下进入螺旋推进器位于焚烧炉炉膛内的部分，通过调整螺旋推进器的速度，保证污泥在炉膛内螺旋推进器内的停留时间在15分钟；在高温炉膛内，化学污泥中的有机物完全氧化分解，而水合铁离子氧化成活性氧化铁，通过出料口进入料仓，在螺旋推进器的作用下通过出料口进入出料仓，降温后成为制备脱硫剂的主要活性原料；
(3)将上述降为常温的活性氧化铁100份，加入10份活性氧化锌助剂、 30份的氧化钙作为粘合剂，20份碳酸氢铵制孔剂，加水30份，搅拌混合均匀，经螺杆挤条机挤压制成柱状的氧化铁脱硫剂。
利用上述获得的脱硫剂对沼气中的硫化氢进行脱除(脱除方法为现有技术中的干法脱硫技术，上述脱硫剂填充于干法脱硫塔中，用量可参考现有技术)，同时发明人利用常规的脱硫剂进行对照试验，结果如下：
| 主要组分含量 | 脱硫前 | 脱硫后(现有技术) | 脱硫后(本发明) | 目标值 |
| CH<sub>4</sub> | 70％ | 98.1％ | 98.8％ | ≥97％ |
| H<sub>2</sub>S | 4％ | 5.6mg/m<sup>3</sup> | 2.2mg/m<sup>3</sup> | ≤8mg/m<sup>3</sup> |
| 去除率(％) | 99.990 | 99.995 |
可见本发明所提供的脱硫剂，脱硫效果与现有技术基本持平甚至略有提升，同时本发明所提供的脱硫剂采用化学污泥这种废弃物制得，具有更好的环保和社会效益。
实施例3
一种造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的专用装置，包括焚烧炉4，所述焚烧炉4炉膛上方设置有贯穿炉膛的螺旋推进器2；所述螺旋推进器2的出料口位于炉膛的另外一侧，且通过出料仓管道6与出料仓5直接连接；所述螺旋推进器2 的出料口上方还设置有出气口9，所述的出气口9通过导气管道8连接有尾气处理装置7；所述螺旋推进器2进料口10和推进电机1均位于炉膛外侧。
Claims (4)
1.一种利用造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)经过板框压滤机处理后，化学污泥的干度在50-60％；生物污泥的干度在55-65％，这两种污泥分类存放，分别运往焚烧炉；
(2)在造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂专用装置的焚烧炉内，将生物污泥按质量百分比为10-20％的比例配以煤粉，燃烧生物污泥，当炉膛内温度达到800℃以上时，化学污泥由螺旋推进器进料口送入，在螺旋推进器的带动下进入螺旋推进器位于焚烧炉炉膛内的部分，保证污泥在炉膛内螺旋推进器内的停留时间在10-20分钟；在高温炉膛内，化学污泥中的有机物完全氧化分解，而水合铁离子氧化成活性氧化铁，通过出料口进入料仓，在螺旋推进器的作用下通过出料口进入出料仓，降温后成为制备脱硫剂的主要活性原料；
(3)将上述降为常温的活性氧化铁100份，加入5-10份活性氧化锌助剂、20-30份的氧化钙作为粘合剂，10-20份碳酸氢铵制孔剂，加水20-30份，搅拌混合均匀，经螺杆挤条机挤压制成柱状的氧化铁脱硫剂。
2.根据权利要求1所述的利用造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的方法，其特征在于：
所述的步骤(3)中，加入8份活性氧化锌助剂、25份的氧化钙作为粘合剂，15份碳酸氢铵制孔剂。
3.一种造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的专用装置，包括焚烧炉(4)，其特征在于：所述焚烧炉(4)炉膛上方设置有贯穿炉膛的螺旋推进器(2)；所述螺旋推进器(2)的出料口位于炉膛的另外一侧，且通过出料仓管道(6)与出料仓(5)直接连接；所述螺旋推进器(2)的出料口上方还设置有出气口(9)，所述的出气口(9)通过导气管道(8)连接有尾气处理装置(7)。
4.根据权利要求2所述的造纸废水厂化学污泥制备脱硫剂的专用装置，其特征在于：所述螺旋推进器(2)进料口(10)和推进电机(1)均位于炉膛外侧。
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