CN110436730A - 一种污泥干化热解系统及工艺处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污泥处理处置的技术领域，具体涉及一种污泥干化热解系统及工艺处理方法。系统包括包括第一污泥仓、第二污泥仓、混合搅拌罐、回转窑、振动筛分机、污泥热解炉；污泥热解炉包括炉体和夹套，工作时，系统接通传热介质气体使得污泥热解炉热解温度达450~650℃、回转窑干化温度达150~450℃，含水率为30%~85%的待处理污泥依次经过搅拌混合罐进行混合、回转窑进行干化、振动筛分机进行分离、污泥热解炉进行热解，最终得到温度为40~80℃、含水量为1%~25%的可利用的热解污泥产物。

Description

一种污泥干化热解系统及工艺处理方法

技术领域

本发明属于污泥处理处置的技术领域，具体涉及一种污泥干化热解系统及工艺处理方法。

背景技术

随着我国社会的发展和城市化水平的提高，污水的产生量不断增加，污水处理厂的数量也随之增加，生化处理是目前污水处理厂普遍采用的污水处理方法，在处理污水的同时产生大量剩余污泥。市政污泥含水率高，含有大量的有机物、病原体和重金属等物质，直接排放或处理不当很容易造成严重的二次污染，对环境和人体健康产生危害。

目前，我国城市污水处理厂产生的剩余污泥量巨大，污泥处理形势已经十分严峻，其“四化”的处理处置已经成为社会关注的要点。传统的污泥处理处置技术包括填埋、弃海、焚烧、好氧堆肥、厌氧消化及农用等，这些技术都可以在一定程度实现污泥的减量化和无害化，但是也各自存在一些不足。污泥填埋仍是我国目前主要的处置方式，但是随着环境压力的增大，日后会逐渐减少；污泥弃海处置目前在我国已被禁止；污泥焚烧是处置利用最为彻底的方式，但是投资成本大，一般企业难以承受；好氧堆肥需要大量辅料，技术上还存在一些瓶颈；厌氧消化技术的设备主要依靠进口，对外依存度较高；污泥农用由于我国污泥中的重金属含量较高，可能污染土壤，不能实现污泥的无害化利用，目前无法大面积推广。

发明内容

本发明的目的是为了解决污泥处理处置问题，缓解污泥处置不当导致的环境问题，提供一种污泥干化热解系统及工艺处理方法，使得污泥处理处置环保效益好、投资成本低。

本发明提供一种污泥干化热解系统，包括第一污泥仓1、第二污泥仓2、混合搅拌罐3、回转窑4、振动筛分机5、污泥热解炉6；

所述污泥热解炉6包括炉体61和夹套62，所述炉体61顶部设有出气口611和进料口612，底部设有出料口613，炉体61内部的下端同轴设有圆形的篦子板614；夹套62套设在炉体61外，炉体61外圆周面和夹套62内圆周面之间形成加热腔，加热腔的下部设有烟气进口621，上部设有烟气出口622；加热腔内对应着炉体61外圆周面上均布有散热翅片623；

所述第一污泥仓1和第二污泥仓2出口分别通过螺旋输送机7连通着搅拌混合罐3的进口，搅拌混合罐3的出口通过螺旋输送机7连通着回转窑4的进口，回转窑4的气体出口管道连通着尾气净化装置，回转窑4的固体出口通过螺旋输送机7连通着振动筛分机5进口，振动筛分机5的底部出口通过螺旋输送机7连通着第二污泥仓2进口，振动筛分机5的中部出口通过螺旋输送机7连通着污泥热解炉6的顶部进料口612，泥热解炉6的底部出料口613通过螺旋输送机7向系统外排料；

工作时，系统接通传热介质气体使得污泥热解炉6热解温度达450~650℃、回转窑4干化温度达150~450℃，含水率为30%~85%的待处理污泥依次经过搅拌混合罐3进行混合、回转窑4进行干化、振动筛分机5进行分离、污泥热解炉6进行热解，最终得到温度为40~80℃、含水量为1%~25%的可利用的热解污泥产物。

进一步，系统包括第一燃烧器8，第一燃烧器8的烟气出口管道连通着污泥热解炉6的下部烟气进口621，污泥热解炉6的上部烟气出口622管道连通着回转窑4的进气口，污泥热解炉6的顶部出气口611管道连通着第一燃烧器8的进口。

进一步，还包括第二燃烧器9，第二燃烧器9的烟气出口管道连通着回转窑4的进气口，污泥热解炉6的顶部出气口611管道连通着第二燃烧器9的进口。

进一步，所说尾气净化装置包括旋风分离器10、洗涤塔11和引风机12，所述回转窑4的气体出口通过管道依次连通着风分离器10、洗涤塔11和引风机12。

进一步，所述振动筛分机5的筛板孔径为0.1~5mm；所述篦子板614上开设的篦子孔的孔径为3-10mm。

本发明还包括一种污泥干化热解系统的工艺处理方法，具体包括以下方法步骤：

（1）混合：第一污泥仓1内的待处理污泥和第二污泥仓2内的小颗粒干化污泥进入搅拌混合罐3中进行混合均匀，得到混合污泥；

控制待处理污泥和干化污泥的质量比为0.45~1.45；混合搅拌罐3的搅拌速度3~10r/min；

（2）干化：将混合污泥通过螺旋输送机7输送至回转窑内4，进行干化处理，得到干化污泥；控制干化处理温度为150~450℃、干化处理时间为30~90min；

（3）分离：将干化污泥通过螺旋输送机7输送至振动筛分机5中，进行振动筛分得到大颗粒干化污泥和小颗粒干化污泥；所述大颗粒干化污泥粒径为5~20mm，所述小颗粒干化污泥粒径为0.1~5mm；

（4）热解：将大颗粒干化污泥通过螺旋输送机7输送至热解炉6中进行热解处理，得到热解污泥，热解污泥输送至外部存储备用；热解污泥的含水率为1%~25%，控制热解处理温度为450~650℃、时间为30~50min。

进一步，所述步骤（4）中螺旋输送机7为带水冷夹套式螺旋输送机；热解污泥通过带水冷夹套螺旋输送机温度降为40~80℃，存储待用。

进一步，所述步骤（2）回转窑4中产生的尾气经旋风分离器10分离出固体颗粒，尾气体进入洗涤塔11，在洗涤塔11内经工艺水充分接触逆流洗涤，除去尾气中的固体颗粒与酸性气体，得到净化气体，净化气体达大气综合排放标注；净化气体从引风机排出。

进一步，所述待处理污泥为市政污泥、工业污泥或石化油泥中的一种或者多种的混合物。

本发明的有益技术效果：

1、本发明的一种污泥干化热解系统及工艺处理方法，将含水率30%~85%的市政污泥依次进行干化、分离和热解处理，得到热解污泥，热解污泥含水率降为1%~25%，体积也大幅减少25%~80%，而且污泥经高温热解去除病原体和重金属等物质，得到留有机物的热解污泥，热解污泥可用于水处理或者改良土壤，解决了目前不合理处置污泥造成严重的市政污染问题；

干化、热解过程中利用的热源为300~600℃高温热烟气，经过污泥热解炉加热腔的热烟气还可以通入回砖窑继续利用，使得系统的热源利用率增大；混合过程利用返混工艺将经过振动筛分机分拣出的大颗粒干化污泥返回至第二污泥仓并且和待处理污泥搅拌混合，可提升污泥的干化效率。

2、本发明的一种污泥干化热解系统及工艺处理方法，产生的尾气处理安全环保，具体的污泥热解炉内热解产生的尾气通入第一燃烧器和第二燃烧器焚烧处理，以充分利用其自身热量，减少燃料的消耗量，提高能量的利用效率，避免排放造成大气污染；回砖窑内的混合污泥经过干化产生的尾气通入尾气净化装置处理，得到满足大气综合排放标注的净化气体后再排入大气。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为本发明污泥热解炉的结构示意图。

图3为本发明污泥热解炉的篦子板结构示意图。

其中：1-第一污泥仓；2-第二污泥仓；3-混合搅拌罐；4-回转窑；5-振动筛分机；6-污泥热解炉；61-炉体；62-夹套；611-出气口；612-进料口；613-出料口；614-篦子板；621-烟气进口；622-烟气出口；623-散热翅片；7-螺旋输送机；8-第一燃烧器；9-第二燃烧器；10-旋风分离器；11-洗涤塔；12-引风机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明提供一种污泥干化热解系统，包括第一污泥仓1、第二污泥仓2、混合搅拌罐3、回转窑4、振动筛分机5、污泥热解炉6；振动筛分机5的筛板孔径为5mm。

所述污泥热解炉6包括炉体61和夹套62，所述炉体61顶部设有出气口611和进料口612，底部设有出料口613，炉体61内部的下端同轴设有圆形的篦子板614，篦子板614上均匀开设篦子孔的孔径为5mm；夹套62套设在炉体61外，炉体61外圆周面和夹套62内圆周面之间形成加热腔，加热腔的下部设有烟气进口621，上部设有烟气出口622；加热腔内对应着炉体61外圆周面上均布有散热翅片623；

所述第一污泥仓1和第二污泥仓2出口分别通过螺旋输送机7连通着搅拌混合罐3的进口，搅拌混合罐3的出口通过螺旋输送机7连通着回转窑4的进口，回转窑4的气体出口管道连通着尾气净化装置，所述尾气净化装置包括旋风分离器10、洗涤塔11和引风机12，所述回转窑4的气体出口通过管道依次连通着风分离器10、洗涤塔11和引风机12。回砖窑4内的混合污泥经过干化产生的尾气经尾气净化装置处理，得到满足大气综合排放标注的净化气体后再排入大气。

回转窑4的固体出口通过螺旋输送机7连通着振动筛分机5进口，振动筛分机5的底部出口通过螺旋输送机7连通着第二污泥仓2进口，振动筛分机5的中部出口通过螺旋输送机7连通着污泥热解炉6的顶部进料口612，泥热解炉6的底部出料口613通过螺旋输送机7向系统外排料；

还包括第一燃烧器8和第二燃烧器9为系统提供热烟气做为传热介质气体，第一燃烧器8的烟气出口管道连通着污泥热解炉6的下部烟气进口621，污泥热解炉6的上部烟气出口622管道连通着回转窑4的进气口，污泥热解炉6的顶部出气口611管道连通着第一燃烧器8的进口和第二燃烧器9的进口。第二燃烧器9的烟气出口管道连通着回转窑4的进气口。

工作时，系统接通高温热烟气使得污泥热解炉6热解温度达450~650℃、回转窑4干化温度达150~450℃，含水率为30%~85%的待处理污泥依次经过搅拌混合罐3进行混合、回转窑4进行干化、振动筛分机5进行分离、污泥热解炉6进行热解，最终得到温度为40~80℃、含水量为1%~25%的可利用的热解污泥产物。

实施例2

基于实施例1的一种污泥干化热解系统的工艺处理方法，待处理污泥含水率为60%~65%的市政污泥。

需要开启第一燃烧器8和第二燃烧器9，向系统中通入热烟气的温度为500℃、热烟气的通入量为8000m³/h，控制回转窑4干化温度为300℃，污泥热解炉热解温度500℃；

当第一燃烧器8产生的热烟气足够支持回转窑4和污泥热解炉6对传热介质气体的需求时，第二燃烧器9可关停备用。

一种污泥干化热解系统的工艺处理方法具体包括以下处理步骤：

（1）混合：第一污泥仓1内的待处理污泥和第二污泥仓2内的小颗粒干化污泥进入搅拌混合罐3中进行混合均匀，得到混合污泥；

控制待处理污泥和干化污泥的质量比为1；混合搅拌罐3的搅拌速度8r/min；

（2）干化：将混合污泥通过螺旋输送机7输送至回转窑内4，进行干化处理，得到干化污泥；控制干化处理温度为300℃、干化处理时间为50min；

回转窑4中产生的尾气经旋风分离器10分离出固体颗粒，尾气体进入洗涤塔11，在洗涤塔11内经工艺水充分接触逆流洗涤，除去尾气中的固体颗粒与酸性气体，得到净化气体，净化气体达大气综合排放标注；净化气体从引风机排出。

（3）分离：将干化污泥通过螺旋输送机7输送至振动筛分机5中，进行振动筛分得到大颗粒干化污泥和小颗粒干化污泥；所述大颗粒干化污泥粒径为10~15mm，所述小颗粒干化污泥粒径为1~3mm。

（4）热解：将大颗粒干化污泥通过螺旋输送机7输送至热解炉6中进行热解处理，得到热解污泥，热解污泥输送至外部存储备用；热解污泥的含水率为20%，控制热解处理温度为50℃、时间为50min，由于大颗粒干化污泥在高温下不断消耗热解炉6内氧气，使得热解炉6内氧含量体积分数低于2%。热解炉6内为无氧或缺氧环境。大颗粒干化污泥不断热解产生的气体进入第一燃烧器8和第二燃烧器9中焚烧处理，使得系统可充分利用其自身热量，减少燃料的消耗量，提高能量的利用效率；热解得到的热解污泥经过篦子板614从出料口613进入螺旋输送机7；

所述步骤（4）中螺旋输送机7为带水冷夹套式螺旋输送机；热解污泥通过带水冷夹套螺旋输送机温度降为60℃，送出系统存储待用。

含水率为60%~65%的市政污泥经处理后不仅含水率降到20%、体积大幅减少70%，实现“减量化”处理；同时除去大量病原体和重金属等物质，得到的热解污泥是一种黑色、无异味的固体，由于热解污泥内部存在多孔性结构，可以用于水处理或者改良土壤，因此本发明也是一种污泥“变废为宝”绿色工艺。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种污泥干化热解系统，其特征在于：包括第一污泥仓（1）、第二污泥仓（2）、混合搅拌罐（3）、回转窑（4）、振动筛分机（5）、污泥热解炉（6）；

所述污泥热解炉（6）包括炉体（61）和夹套（62），所述炉体（61）顶部设有出气口（611）和进料口（612），底部设有出料口（613），炉体（61）内部的下端同轴设有圆形的篦子板（614）；夹套（62）套设在炉体（61）外，炉体（61）外圆周面和夹套（62）内圆周面之间形成加热腔，加热腔的下部设有烟气进口（621），上部设有烟气出口（622）；加热腔内对应着炉体（61）外圆周面上均布有散热翅片（623）；

所述第一污泥仓（1）和第二污泥仓（2）出口分别通过螺旋输送机（7）连通着搅拌混合罐（3）的进口，搅拌混合罐（3）的出口通过螺旋输送机（7）连通着回转窑（4）的进口，回转窑（4）的气体出口管道连通着尾气净化装置，回转窑（4）的固体出口通过螺旋输送机（7）连通着振动筛分机（5）进口，振动筛分机（5）的底部出口通过螺旋输送机（7）连通着第二污泥仓（2）进口，振动筛分机（5）的中部出口通过螺旋输送机（7）连通着污泥热解炉（6）的顶部进料口（612），泥热解炉（6）的底部出料口（613）通过螺旋输送机（7）向系统外排料；

工作时，系统接通传热介质气体使得污泥热解炉（6）热解温度达450~650℃、回转窑（4）干化温度达150~450℃，含水率为30%~85%的待处理污泥依次经过搅拌混合罐（3）进行混合、回转窑（4）进行干化、振动筛分机（5）进行分离、污泥热解炉（6）进行热解，最终得到温度为40~80℃、含水量为1%~25%的可利用的热解污泥产物。

2.根据权利要求1所述一种污泥干化热解系统，其特征在于：系统包括第一燃烧器（8），第一燃烧器（8）的烟气出口管道连通着污泥热解炉（6）的下部烟气进口（621），污泥热解炉（6）的上部烟气出口（622）管道连通着回转窑（4）的进气口，污泥热解炉（6）的顶部出气口（611）管道连通着第一燃烧器（8）的进口。

3.根据权利要求2所述一种污泥干化热解系统，其特征在于：还包括第二燃烧器（9），第二燃烧器（9）的烟气出口管道连通着回转窑（4）的进气口，污泥热解炉（6）的顶部出气口管道连通着第二燃烧器（9）的进口。

4.根据权利要求1所述一种污泥干化热解系统，其特征在于：所说尾气净化装置包括旋风分离器（10）、洗涤塔（11）和引风机（12），所述回转窑（4）的气体出口通过管道依次连通着风分离器（10）、洗涤塔（11）和引风机（12）。

5.根据权利要求1所述一种污泥干化热解系统，其特征在于：所述振动筛分机（5）的筛板的孔径为0.1~5mm；所述篦子板（614）上开设的篦子孔的孔径为3-10mm。

6.根据权利要求1~5任一所述一种污泥干化热解系统的工艺处理方法，其特征在于：包括以下方法步骤：

（1）混合：第一污泥仓（1）内的待处理污泥和第二污泥仓（2）内的小颗粒干化污泥进入搅拌混合罐（3）中进行混合均匀，得到混合污泥；

控制待处理污泥和干化污泥的质量比为0.45~1.45；混合搅拌罐（3）的搅拌速度3~10r/min；

（2）干化：将混合污泥通过螺旋输送机（7）输送至回转窑内（4），进行干化处理，得到干化污泥；控制干化处理温度为150~450℃、干化处理时间为30~90min；

（3）分离：将干化污泥通过螺旋输送机（7）输送至振动筛分机（5）中，进行振动筛分得到大颗粒干化污泥和小颗粒干化污泥；所述大颗粒干化污泥粒径为5~20mm，所述小颗粒干化污泥粒径为0.1~5mm；

（4）热解：将大颗粒干化污泥通过螺旋输送机（7）输送至热解炉（6）中进行热解处理，得到热解污泥，热解污泥输送至外部存储备用；热解污泥的含水率为1%~25%，控制热解处理温度为450~650℃、时间为30~50min。

7.根据权利要求6所述一种污泥干化热解系统的工艺处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中螺旋输送机（7）为带水冷夹套式螺旋输送机；热解污泥通过带水冷夹套螺旋输送机温度降为40~80℃，存储待用。

8.根据权利要求6所述一种污泥干化热解系统的工艺处理方法，其特征在于：所述步骤（2）回转窑（4）中产生的尾气经旋风分离器（10）分离出固体颗粒，尾气体进入洗涤塔（11），在洗涤塔（11）内经工艺水充分接触逆流洗涤，除去尾气中的固体颗粒与酸性气体，得到净化气体，净化气体达大气综合排放标注；净化气体从引风机排出。

9.根据权利要求4所述一种污泥干化热解系统的工艺处理方法，其特征在于：所述待处理污泥为市政污泥、工业污泥或石化油泥中的一种或者多种的混合物。