CN110615587A - 一种污泥资源化处理工艺及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥资源化处理工艺及其系统，该处理工艺包括以下步骤：S1：改性：将湿污泥和污泥改性剂分别投入污泥改性混合机内进行改性；S2：脱水：经过改性后的污泥输送至污泥辊压深度脱水机进行辊压深度脱水；S3：真空干化：将辊压深度脱水后的污泥输送至污泥真空干化机，并通过蒸汽系统不断加热，通过真空系统给污泥真空干化机抽真空；S4：造粒：将真空干化处理后的干污泥输送至造粒机进行造粒，并在造粒过程中筛掉细粉，得到污泥颗粒；S5：干馏炭化：将污泥颗粒推送至干馏炭化装置内进行热解，得到生物炭，干馏装置内产生的混合气体经过处理后可作为所述干馏装置或/和蒸汽系统的热源。本发明实现了污泥减量化、无害化和资源化的处理。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥资源化处理工艺及其系统。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展和城市居民生活水平不断提高的同时，也面临着日趋严重的污泥垃圾公害的威胁，现已经成为人们普遍关注的焦点问题之一，并直接影响到社会经济与环境的协调发展。污泥垃圾中一般含有病原微生物、重金属以及大量的有机物，目前普遍采用的污泥主要处置方式有厌氧消化、好氧堆肥、污泥焚烧、污泥填埋等。厌氧消化产沼气后的沼泥也易造成二次污染，资源化不彻底；好氧发酵堆肥易受污泥泥质影响，局限较大；填埋因为占用较大土地资源，国家也逐步在限制填埋比例；焚烧处置其有机物被完全氧化，重金属(除汞外)几乎全部留在灰渣中，以上所述出路无法做到“无害化”，即完全去除病源微生物、重金属，超级病毒病菌“三座大山”。为此，如何使城市污泥垃圾处理达到减量化、无害化和资源化，成为新的污泥处理目标，亟待设计一种有效的污泥综合处理方案。
发明内容
本发明提供了一种污泥资源化处理工艺及其系统，该处理工艺合了污泥辊压深度脱水、污泥真空干化和污泥干馏炭化的处理工艺路线对污泥进行减量化、无害化和资源化的处置，实现污泥既经济又环保的处理。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种污泥资源化处理工艺，包括以下步骤：
S1：改性
将湿污泥和污泥改性剂分别投入污泥改性混合机内进行改性；
S2：脱水
经过改性后的污泥输送至污泥辊压深度脱水机进行辊压深度脱水；
S3：真空干化
将辊压深度脱水后的污泥输送至污泥真空干化机，并通过蒸汽系统不断加热，通过真空系统给污泥真空干化机抽真空；
S4：造粒
将真空干化处理后的干污泥输送至造粒机进行造粒，并在造粒过程中筛掉细粉，得到污泥颗粒；
S5：干馏炭化
将污泥颗粒推送至干馏炭化装置内进行热解，得到生物炭，干馏装置内产生的混合气体经过焦油二次裂解炉处理，将含焦油的荒气裂解成小分子量的可燃混合气体，可燃混合气体经燃气纯化设备处理成为人工煤气，可作为干馏装置或/和蒸汽系统的热源。
优选地，在所述步骤S1中，所述湿污泥经污泥输送装置送入所述污泥改性混合机内，所述污泥改性剂经污泥改性剂投加装置投加到所述污泥改性混合机中，所述的湿污泥和污泥改性剂经污泥改性混合机混合均匀。
优选地，在所述步骤S2中，通过所述真空系统给污泥真空干化机抽真空，真空干化过程产生的尾气经过尾气处理装置处理达标后排放。
优选地，在所述步骤S4中，将真空干化后的干污泥输送至造粒机进行造粒，并在造粒过程中向造粒机内添加高热值填料，添加高热值填料，有助于后续干馏炭化时燃烧，高热值填料优选可燃性有机废料。
优选地，在所述步骤S5中，所述干馏炭化装置中产生的烟气经过烟气净化装置处理后达标排放。
优选地，所述步骤S1的湿污泥的含水率为80％～85％；
经所述步骤S2脱水后得到含水率为55％～65％的泥饼；
经所述步骤S3污泥真空干化机进一步脱水后，得到含水率15％～25％的污泥；
经所述步骤S4造粒后得到的污泥颗粒为φ8～20mm。
优选地，所述步骤S5中的热解温度为550～800℃，时间为0.5～2h。
优选地，所述污泥改性剂的添加含量为湿污泥总重量的2％～8％。
本发明还提供了一种污泥资源化处理系统，包括依次设置的污泥改性混合机、污泥辊压深度脱水机、污泥真空干化机组和污泥干馏炭化机组；
所述污泥真空干化机组进一步包括污泥真空干化机、蒸汽系统和真空系统，所述污泥干馏炭化机组进一步包括依次连接的造粒机、干馏炭化装置、焦油二次裂解炉、燃气纯化设备；
在处理时，将湿污泥和污泥改性剂分别投入所述污泥改性混合机内进行改性；将改性后的污泥输送至所述污泥辊压深度脱水机进行辊压深度脱水；将辊压深度脱水后的污泥输送至所述污泥真空干化机，通过所述蒸汽系统对所述真空干化机进行加热，然后再通过所述真空系统给所述污泥真空干化机抽真空；将真空干化处理后的干污泥输送至所述造粒机进行造粒，得到污泥颗粒；将污泥颗粒推送至所述干馏炭化装置内进行热解，得到生物炭，所述干馏炭化装置产生的混合气体经所述焦油二次裂解炉处理，得到可燃混合气体，可燃混合气体经所述燃气纯化设备处理，得到人工煤气，可为所述蒸汽系统或/和所述干馏炭化装置提供热源。
优选实施例，所述污泥干馏炭化机组还包括烟气净化装置，所述烟气净化装置连接所述干馏炭化装置的烟气出口。
优选实施例，还包括污泥改性剂投加装置，污泥改性剂通过所述污泥改性剂投加装置投入至所述污泥改性混合机。
优选实施例，所述污泥真空干化机组还包括污泥进料关风机、污泥出料关风机、尾气处理装置；
所述尾气处理装置连接所述污泥真空干化机的尾气出口；
所述湿污泥经污泥辊压深度脱水机处理后经污泥传输装置输送到所述污泥进料关风机，经过所述污泥进料关风机后的污泥进入所述污泥真空干化机的腔室，经过污泥真空干化机处理后的干污泥经所述污泥出料关风机输送到所述污泥传输装置内，干污泥经所述污泥传输装置输送到所述造粒机进行造粒。
优选实施例，所述污泥干馏炭化机组还包括生物炭仓库，所述生物炭连接所述干馏设备的生物炭出口。
优选实施例，还包括用于储存待处理的湿污泥的污泥料仓，所述污泥料仓连接所述污泥改性混合机。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明提供的处理工艺中首先将待处理的湿污泥与污泥改性剂混合改性，采用污泥改性剂对污泥进行物理改性，改变污泥内部结构，构建网状骨架，使污泥在高压下能够保持多孔结构，有利于污泥深度脱水，然后辊压深度脱水；然后采用真空干化机对泥饼进一步脱水，利用负压的作用带走污泥中的水份，污泥干化的温度低，避免污泥中有机挥发分挥发出来，从而降低尾气处理量和尾气污染物浓度，降低尾气处理成本和尾气处理难度；真空干化后的污泥通过造粒机进行造粒，避免污泥输送过程中对污泥输送装置以及后续的干馏炭化装置的“堵塞”和“结垢”问题；然后通过干馏炭化处理后，重金属高温钝化固化成为生物炭，可作为生物燃料、环保滤料等，各种细菌病原菌在高温下被彻底杀灭，干馏炭化过程中产生的混合气体经过焦油二次裂解炉处理后，得到燃气混合气体，燃气混合气体经过燃气纯化设备处理得到人工煤气，可作为干馏装置或/和蒸汽系统的热源，不仅彻底解决了干馏炭化过程中热解混合气体结焦的问题，而且资源回收利用，降低污泥处理工艺过程中的能源消耗。本发明提供的污泥处理工艺结合了污泥辊压深度脱水、污泥真空干化和污泥干馏炭化的处理工艺路线，实现了污泥的减量化、无害化和资源化的处理。
附图说明
图1为本发明污泥资源化处理的工艺示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种污泥资源化处理工艺及其系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
参看图1，在一个实施例中，在本实施例中结合污泥资源化处理系统详细描述污泥处理工艺，采用污泥资源化处理系统的处理工艺如下：
含水量80％～85％的湿污泥经污泥输送装置从污泥料仓输送至污泥改性混合机，污泥改性剂投加装置将污泥改性剂投加到污泥改性混合机中，污泥改性剂优选为有机惰性材料，添加量为湿污泥总重量的2％～8％，湿污泥和污泥改性剂经污泥改性混合机混合均匀，经过改性后的湿污泥定量输送至污泥辊压深度脱水机上方的污泥布料器中，在机械作用下，污泥形成大小均匀的泥团分布在污泥辊压深度脱水机进泥口表面的滤带上，泥饼经设备末端的刮刀从滤布表面分离出来，得到含水率约60％的泥饼；
辊压深度脱水后的泥饼经污泥输送装置输送至污泥真空干化机组进一步脱水，首先泥饼输送到污泥进料关风机，经过污泥进料关风机后的泥饼进入污泥真空干化机，蒸汽系统给污泥真空干化机的腔室不断加热，污泥缓慢进入污泥出料关风机，经污泥输送装置进入污泥干馏炭化机组，真空系统持续的保持污泥真空干化机的腔室为真空环境，污泥真空干化过程产生的尾气经过尾气处理系统处理，最后达标排放；
经过污泥真空干化机组的污泥含水率将至20％，真空干化处理后的污泥通过污泥输送装置输送到污泥进料装置，经污泥进料装置输送到造粒机，向造粒机中添加高热值填料，高热值填料主要是一些可燃性的有机废料，通过造粒后，污泥颗粒粒径为8～20mm，污泥颗粒被密闭输送机推送到干馏炭化装置的干馏炉内进行逐级热解，干馏炉内温度达到550～800℃，污泥颗粒在干馏炉中停留0.5～2h，重金属高温钝化固化变成生物炭，经污泥出料装置输出干馏炭化装置，然后经污泥输送装置输送至生物炭料仓，生物炭可作为生物燃料、环保滤料等，污泥中的有机物在干馏炭化过程中分解变成混合气体，混合气体先经过焦油二次裂解炉处理，将含焦油的荒气裂解成小分子量的可燃混合气体，解决了干馏炭化热解过程中产生的混合气体结焦的问题，可燃混合气体经燃气纯化设备处理成为人工煤气，煤气可以作为干馏炭化装置的热源以及蒸汽系统的热源，干馏炭化过程中产生的烟气经烟气净化装置处理，处理合格后排放。
生化污泥絮体中有机物质含量高，高压下容易压缩变形，堵塞污泥内部空隙，降低污泥机械脱水效率。本实施例在不添加石灰的情况下，采用污泥改性剂对污泥进行物理改性，改变污泥内部结构，构建网状骨架，使污泥在高压下能够保持多孔结构，有利于污泥深度脱水，然后辊压深度脱水，得到含水率55％～65％的泥饼；
然后采用污泥真空干化机对泥饼进一步脱水，可将污泥含水率降低至15％～25％。常规污泥干化机干化过程中尾气难处理、粉尘大，容易造成二次环境污染。本实施例采用的真空干化机组利用负压的作用带走污泥中的水分，污泥干化的温度低，避免污泥中有机挥发分挥发出来，从而降低尾气处理量和尾气污染物浓度，降低尾气处理成本和尾气处理难度；
真空干化后的污泥通过干馏炭化处理后，污泥中的有机物分解变成混合气体，混合气体经焦油二次裂解处理变成小分子量的可燃混合气体，可燃混合气体经燃气纯化处理成为煤气，煤气可以作为干馏炭化时的热源，不仅彻底解决了干馏炭化过程中热解可燃混合气体结焦的问题，而且资源回收利用，降低污泥处理工艺过程中的能源消耗；重金属高温钝化固化成为生物炭，可作为生物燃料、环保滤料等，各种细菌病原菌在高温下被彻底杀灭，干馏炭化过程中产生的烟气经过烟气净化达标后再排放到大气中。
经过上述描述，本实施例的优势在于：
本实施例在不添加石灰的情况下，污泥可深度脱水至含水率60％左右，降低污泥脱水投资和运行成本；本实施例对真空干化后的污泥与高热值填料一起造粒处理，造粒过程中筛去了细粉，彻底解决了污泥输送和在干馏炉中“堵塞”和“结垢”问题；本实施例能将干馏炭化机组中产生的含焦油的混合气体裂解成小分子量的可燃混合气体，可燃混合气体经燃气纯化设备处理后产生高附加值的人工煤气，不仅彻底解决了干馏炭化过程中热解混合气体结焦的问题，还资源回收利用，降低污泥处理处置过程中的能源消耗。本实施例整合了污泥辊压深度脱水、污泥真空干化和污泥干馏炭化的处理工艺路线，对污泥进行减量化、无害化和资源化的处理，实现污泥的终极处理。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (14)
1.一种污泥资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：改性
将湿污泥和污泥改性剂分别投入污泥改性混合机内进行改性；
S2：脱水
经过改性后的污泥输送至污泥辊压深度脱水机进行辊压深度脱水；
S3：真空干化
将辊压深度脱水后的污泥输送至污泥真空干化机，并通过蒸汽系统不断加热，通过真空系统给污泥真空干化机抽真空；
S4：造粒
将真空干化处理后的干污泥输送至造粒机进行造粒，并在造粒过程中筛掉细粉，得到污泥颗粒；
S5：干馏炭化
将污泥颗粒推送至干馏炭化装置内进行热解，得到生物炭，干馏炭化装置内产生的混合气体经过焦油二次裂解炉处理，将含焦油的荒气裂解成小分子量的可燃混合气体，可燃混合气体经燃气纯化设备处理成为人工煤气，可作为干馏装置或/和蒸汽系统的热源。
2.根据权利要求1所述的污泥资源化处理工艺，其特征在于，在所述步骤S1中，所述湿污泥经污泥输送装置送入所述污泥改性混合机内，所述污泥改性剂经污泥改性剂投加装置投加到所述污泥改性混合机中，所述的湿污泥和污泥改性剂经污泥改性混合机混合均匀。
3.根据权利要求1所述的污泥资源化处理工艺，其特征在于，在所述步骤S2中，通过所述真空系统给污泥真空干化机抽真空，真空干化过程产生的尾气经过尾气处理装置处理达标后排放。
4.根据权利要求1所述的污泥资源化处理工艺，其特征在于，在所述步骤S4中，将真空干化后的干污泥输送至造粒机进行造粒，并在造粒过程中向造粒机内添加高热值填料。
5.根据权利要求1所述的污泥资源化处理工艺，其特征在于，在所述步骤S5中，所述干馏炭化装置中产生的烟气经过烟气净化装置处理后达标排放。
6.根据权利要求1所述的污泥资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤S1的湿污泥的含水率为80％～85％；
经所述步骤S2脱水后得到含水率为55％～65％的泥饼；
经所述步骤S3污泥真空干化机进一步脱水后，得到含水率15％～25％的污泥；
经所述步骤S4造粒后得到的污泥颗粒为φ8～20mm。
7.根据权利要求1所述的污泥资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤S5中的热解温度为550～800℃，时间为0.5～2h。
8.根据权利要求1所述的污泥资源化处理工艺，其特征在于，所述污泥改性剂的添加含量为湿污泥总重量的2％～8％。
9.一种污泥资源化处理系统，其特征在于，包括依次设置的污泥改性混合机、污泥辊压深度脱水机、污泥真空干化机组和污泥干馏炭化机组；
所述污泥真空干化机组进一步包括污泥真空干化机、蒸汽系统和真空系统，所述污泥干馏炭化机组进一步包括依次连接的造粒机、干馏炭化装置、焦油二次裂解炉、燃气纯化设备；
在处理时，将湿污泥和污泥改性剂分别投入所述污泥改性混合机内进行改性；将改性后的污泥输送至所述污泥辊压深度脱水机进行辊压深度脱水；将辊压深度脱水后的污泥输送至所述污泥真空干化机，通过所述蒸汽系统对所述真空干化机进行加热，然后再通过所述真空系统给所述污泥真空干化机抽真空；将真空干化处理后的干污泥输送至所述造粒机进行造粒，得到污泥颗粒；将污泥颗粒推送至所述干馏炭化装置内进行热解，得到生物炭，所述干馏炭化装置产生的混合气体经所述焦油二次裂解炉处理，得到可燃混合气体，可燃混合气体经所述燃气纯化设备处理，得到人工煤气，可为所述蒸汽系统或/和所述干馏炭化装置提供热源。
10.根据权利要求9所述的污泥资源化处理系统，其特征在于，所述污泥干馏炭化机组还包括烟气净化装置，所述烟气净化装置连接所述干馏炭化装置的烟气出口。
11.根据权利要求9所述的污泥资源化处理系统，其特征在于，还包括污泥改性剂投加装置，污泥改性剂通过所述污泥改性剂投加装置投入至所述污泥改性混合机。
12.根据权利要求9所述的污泥资源化处理系统，其特征在于，所述污泥真空干化机组还包括污泥进料关风机、污泥出料关风机、尾气处理装置；
所述尾气处理装置连接所述污泥真空干化机的尾气出口；
所述湿污泥经污泥辊压深度脱水机处理后经污泥传输装置输送到所述污泥进料关风机，经过所述污泥进料关风机后的污泥进入所述污泥真空干化机的腔室，经过污泥真空干化机处理后的干污泥经所述污泥出料关风机输送到所述污泥传输装置内，干污泥经所述污泥传输装置输送到所述造粒机进行造粒。
13.根据权利要求9所述的污泥资源化处理系统，其特征在于，所述污泥干馏炭化机组还包括生物炭仓库，所述生物炭连接所述干馏设备的生物炭出口。
14.根据权利要求9所述的污泥资源化处理系统，其特征在于，还包括用于储存待处理的湿污泥的污泥料仓，所述污泥料仓连接所述污泥改性混合机。
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