CN111706868A - 一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统及治理方法 - Google Patents

一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统及治理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统及治理方法，包括干化筒体、污泥输送机以及惰性气体源；干化筒体包括同轴套置且同步运动的内层能量釜和外层能量釜，内层能量釜的内侧设置轴向螺旋延伸的内层螺旋导叶，外层能量釜的内侧设置轴向螺旋延伸的外层螺旋导叶，内层螺旋导叶与外层螺旋导叶的旋向相反；内层能量釜的进料端与所述污泥输送机对接，出料端与外层能量釜的进料端对接，外层能量釜的进料端形成有燃烧室，所述燃烧室内设有燃烧器，惰性气体源与燃烧室连通。本发明利用干化筒体的蓄热及燃烧室内的控氧灼烧，使得污泥中水分快速转化为蒸发、微生物被灭活及有机物分解碳化，实现污泥的无菌化干化碳化的连续化处理。

Description

一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统及治理方法
技术领域
本发明属于污泥治理技术领域，尤其涉及一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统及治理方法。
背景技术
污泥处置难，累积环境风险，2020年我国市政污泥年产量预计将要达到6000万吨至9000万吨。由于“重水轻泥”、污泥处置未同步跟上，我国污水处理厂所产生的污泥有80％以上没有得到妥善处理。随意倾倒、堆放和填埋，导致二次污染严重、污染减排效果大打折扣。污水处理厂生产过程中产生的污泥(经絮凝泥再脱水而得的泥饼)中含水率高达80％左右。污水处理厂每处理1万吨污水要产生污泥6吨左右。污泥是水中污染物，如不能将其彻底处理，污染会一直存在。污泥长期搁置会导致腐烂发臭，产生甲烷、硫化氢等毒气，并且滋生细菌、蚊蝇，传播疾病，危害生命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统及治理方法，利用干化筒体的蓄热及燃烧室内的控氧灼烧，使得污泥中水分快速转化为蒸发、微生物被灭活及有机物分解碳化，实现污泥的无菌化干化碳化的连续化处理。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统，包括污泥输送机、惰性气体源以及可转动地设置在支撑装置上的干化筒体；
所述干化筒体包括同轴套置且同步运动的内层能量釜和外层能量釜，所述内层能量釜的内侧设置轴向螺旋延伸的内层螺旋导叶，所述外层能量釜的内侧设置轴向螺旋延伸的外层螺旋导叶，所述内层螺旋导叶与所述外层螺旋导叶的旋向相反；
所述内层能量釜的其中一端为与所述污泥输送机对接的进料端，另一端为与所述外层能量釜的进料端对接的出料端，所述外层能量釜的进料端形成有燃烧室，所述燃烧室上设有燃烧器，所述惰性气体源与所述燃烧室连通。
具体的，所述内层能量釜内固定设有打散辊，所述打散辊上均匀分布有打散耙齿。
具体的，所述外层能量釜上设有测温计。
具体的，所述惰性气体源为制氮机。
具体的，所述内层能量釜的进料端连接有废气收集仓，所述污泥输送机穿过所述废气收集仓与所述内层能量釜连接；
所述外层能量釜的出料端连接有物料收集仓，所述物料收集仓的顶部设有废气出口，底部设有出料口。
具体的，所述废气收集仓以及所述物料收集仓的废气出口通过管道依次与除尘系统、脱硫脱硝系统、有机废气处理系统和冲天管连接，所述管道上还设有牵引风机。
具体的，所述除尘系统为除尘喷淋塔；
所述脱硫脱硝系统为脱硫脱硝喷淋塔；
所述有机废气处理系统为活性炭吸附床。
具体的，所述物料收集仓的出料口依次与物料输送机、物料提升机、成品运转仓以及打包输送机连接。
具体的，所述外层能量釜的进料端和出料端相对且封闭设置；其中，
所述外层能量釜的出料端匹配密封穿过所述物料收集仓，并可相对所述物料收集仓自由转动，所述外层能量釜位于所述物料收集仓中的部分均匀设有落料孔；
所述废气收集仓与所述内层能量釜的进料端密封转动连接。
一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理方法，采用上述治理装置，污泥通过污泥输送机送入内层能量釜中，同时污泥经内层能量釜的内层螺旋导叶引导不断向前运送，当预热污泥进入燃烧室后，惰性气体源通过管道连接外层能量釜，控制内外层能量釜内氧气含量，燃烧室内设置的燃烧器对预热污泥的进行常压控氧高温灼烧，污泥中水分快速转化为蒸发、微生物被灭活及有机物分解碳化，产生的渣料进入外层能量釜中，渣料在外层能量釜进一步干化碳化，剩余渣料通过外层能量釜的外层螺旋导叶从外层能量釜的出料端排出，污泥的处理过程中产生的废气通过内层能量釜和外层能量釜的废气排放口达标排放，从而完成污泥的无害化减量化处理。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)污泥无害化减量化的控氧燃烧技术，通过控氧燃烧技术，能完全解决二噁英生成，通过内外双层筒体的改进，阶梯控温，优化了热利用效率，降低单位能耗，尾气采用合理的废气治理工艺，满足国标排放要求，这种建立在无害化基础上进行的污泥减量化的处理工艺，具有减量化、稳定化，无害化等特征，较其它污泥处理工艺技术更具先进性。
(2)污泥经烧蚀后，细菌被全部灭活，有机物产生分解，污泥经处理后的产物为无菌、无臭的无机残渣，特别是将残渣含水率降至为10％左右时，残渣可用于建筑砖、陶粒等原料，也可用于培植草皮的改善土壤，实现了污泥的资源化再利用，改善了社会环境，创造了经济效益。
(3)采用控氧燃烧的工艺过程，燃烧过程是一个完全燃烧的氧化过程，污泥中氯化物在燃烧室中能够完全燃烧，从源头上抑制了二噁英的合成。其次，经过净化处理后的废气不存在具有催化作用的物质(金属或其氧化物)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统主视图；
图2是本发明实施例提供的无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统侧视图；
图3是本发明实施例提供的无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统俯视图；
图4是本发明实施例涉及的废气处理系统结构示意图；
图5是本发明实施例涉及的成品转运系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-图3，一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统，包括可绕自身轴线转动地设置在支撑装置1上的干化筒体2、带动干化筒体2转动的驱动机构3、污泥输送机4以及惰性气体源5；其中，支撑装置1可以采用托辊支撑结构。
干化筒体2包括同轴套置且同步运动的内层能量釜201和外层能量釜202，内层能量釜201的内侧设置轴向螺旋延伸的内层螺旋导叶203，外层能量釜202的内侧设置轴向螺旋延伸的外层螺旋导叶204，内层螺旋导叶203与外层螺旋导叶204的旋向相反，内层能量釜201的进料端与污泥输送机4对接，出料端与外层能量釜202的进料端对接，外层能量釜202的进料端形成有燃烧室6，燃烧室6上设有燃烧器7，惰性气体源5与燃烧室6连通，在外层能量釜202上设有测温计20，通过测温计20检测能量釜内的温度。
需要解释的是，内层能量釜201相对的两端分别对应自身的进料端和出料端，同样的，外层能量釜202相对的两端分别对应自身的进料端和出料端。在实际应用中，燃烧器7的燃烧喷嘴与内层能量釜201的轴线重合，在外层能量釜202的外围还可以包裹保温棉进行保温，燃烧器7可以采用天然气燃烧器。
在本申请实施例中，污泥通过污泥输送机4送入内层能量釜201中，同时物料经内层能量釜201的内层螺旋导叶203引导不断向前运送，内层能量釜201内安装有物料打散装置8，避免物料粘附。当预热污泥进入燃烧室6后，在燃烧室6的高温焚烧下，污泥中的水分快速转化为水蒸汽，污泥中的有机物燃烧或碳化，污泥中的微生物被灭活，燃烧产生的渣料进入外层能量釜202，渣料在外层能量釜202进一步干化碳化，剩余渣料通过外层能量釜202的外层螺旋导叶204送至物料输送机16。污泥的无害化减量化处理过程中产生的废气通过内外双层能量釜的废气排放口，经管道引入废气处理系统，废气经废气处理设备净化后排放，最后完成污泥的无害化减量化处理，整套系统采用PLC自动操作，运行过程常压安全可靠。
在本申请实施例中，通过惰性气体源5向外层能量釜202中通入惰性气孔，控制内外层能量釜202内氧气含量，对污泥进行常压控氧高温灼烧，可以保证设备的安全运行，此外，通过惰性气体还可以抑制内外层能量釜202中细菌的繁殖。
另外，污泥碳化过程中二噁英的产生主要是氯化物的不完全燃烧所致，先前工艺通常采用提高炉温(850℃/2秒以上)，来避免它的产生，但是这种方法只能降低而无法彻底的消除二噁英的生成。在本申请实施例中，污泥被燃烧室6内的燃烧器7喷出的高温火焰烧蚀，燃烧过程是一个完全燃烧的氧化过程，因此从源头上抑制了二噁英的合成。
具体的，物料打散装置8包括固定设置在内层能量釜201内的打散辊801以及均匀分散布置在打散辊801的打散耙齿802，在实际应用中，惰性气体源5可以采用成本低廉的氮气源，制氮机通过氮气输送管与燃烧室连通，制氮机制的氮气可以从燃烧室内流动至内层能量釜201和外层能量釜202中，从而保证设备的安全运行。
其中，外双层能量釜202的进料端延伸至内层能量釜201外，内双层能量釜201的进料端延伸至外层能量釜202外，制氮机与外双层能量釜202延伸至内层能量釜201外的部分连通。
其中，驱动机构3可以采用驱动电机加齿轮传动机构，齿轮传动机构包括设置在内筒外部的从动齿轮以及与驱动电机的主轴连接的主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合传动。
参见图2和图3，可以理解的是，内层能量釜201的进料端连接有废气收集仓9，污泥输送机4穿过废气收集仓9与内层能量釜201连接，外层能量釜202的出料端连接有物料收集仓10，物料收集仓10的顶部设有废气出口，底部设有出料口，出料口与物料输送机16连接，具体的，物料输送机16可以采用排渣螺旋输送机。
参见图4和图5，在实际设计中，废气收集仓9以及物料收集仓10的废气出口通过管道依次与除尘系统11、脱硫脱硝系统12、有机废气处理系统13和冲天管14连接，管道上还设有牵引风机15，物料收集仓10的出料口则依次与物料输送机16、物料提升机17、成品运转仓18以及打包输送机19连接；其中，除尘系统11、脱硫脱硝系统12、有机废气处理系统13和冲天管14构成废气处理系统，而物料输送机16、物料提升机17、成品运转仓18以及打包输送机19则构成成品转运系统。其中，污泥输送机4和物料输送机16均可以采用螺旋输送机，在成品转运仓18上设有仓顶除尘器。
设置成品转运系统主要将物料暂存，为后期物料打包及转运做准备，防止成品转运时粉尘飞扬，污染环境，产生二次污染，实现污泥处理过程的流水线作业。
参见图2和图3，需要解释的是，除尘系统11可以采用除尘喷淋塔，脱硫脱硝系统12可以采用脱硫脱硝喷淋塔，有机废气处理系统13则可以采用活性炭吸附床。
在一些可能实施的方案中，外层能量釜202相对的两端封闭设置，外层能量釜202的封闭端匹配密封穿过物料收集仓10，并可相对物料收集仓10自由转动，外层能量釜202位于物料收集仓10的部分上均匀设有落料孔，残渣从落料孔落入物料收集仓10中，外层能量釜202的废气同样从落料孔中进入物料收集仓10中并从顶部的废气出口排出，废气收集仓9同样与内层能量釜201的进料端密封转动连接，也即内层能量釜201可以相对废气收集仓9自由转动，不影响运行。
本发明无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统，具有如下优点：1)内外双层能量釜内安装螺旋导叶片及耙齿等结构，有效增加污泥受热面积，防止物料粘结；2)整套系统结构十分紧凑，内外双层能量釜套装，减少热损失，且节约了空间；3)工作环境为控氧、常压，系统运行安全；4)整套设备采用模块化设计，采用多功能一体机，占地面积小，安装维护简单，设备布局合理紧凑。
一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理方法，采用上述治理装置，将污泥通过污泥输送机4送入内层能量釜201中，同时污泥经内层能量釜201的内层螺旋导叶203引导不断向前运送，当预热污泥进入燃烧室6后，惰性气体源5通过管道连接外层能量釜202，控制内外层能量釜202内氧气含量，燃烧室6内设置的燃烧器7对预热污泥的进行常压控氧高温灼烧，污泥中水分快速转化为蒸发、微生物被灭活及有机物分解碳化，产生的渣料进入外层能量釜202中，渣料在外层能量釜202进一步干化碳化，剩余渣料通过外层能量釜202的外层螺旋导叶204从外层能量釜202的出料端经物料输送机16排出，干化后的污泥含水率降到10％以下，污泥的处理过程中产生的废气通过内层能量釜201和外层能量釜202的废气排放口达标排放，从而完成污泥的无害化减量化处理。
本申请通过通过常压控氧燃烧技术，能完全解决二噁英生成，通过内外双层筒体的改进，阶梯控温，优化了热利用效率，降低单位能耗，尾气采用合理的废气治理工艺，满足国标排放要求，这种建立在无害化基础上进行的污泥减量化的处理工艺，具有减量化、稳定化，无害化等特征，较其它污泥处理工艺技术更具先进性。
本申请污泥经烧蚀后，细菌被全部灭活，有机物产生分解，污泥经处理后的产物为无菌、无臭的无机残渣，特别是将残渣含水率降至为10％左右时，残渣可用于建筑砖、陶粒等原料，也可用于培植草皮的改善土壤，实现了污泥的资源化再利用，改善了社会环境，创造了经济效益。
本申请采用控氧燃烧的工艺过程，燃烧过程是一个完全燃烧的氧化过程，污泥中氯化物的能够完全燃烧，从源头上抑制了二噁英的合成。其次，经过净化处理后的废气不存在具有催化作用的物质(金属或其氧化物)。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理系统，其特征在于：包括污泥输送机、惰性气体源以及可转动地设置在支撑装置上的干化筒体；
所述干化筒体包括同轴套置且同步运动的内层能量釜和外层能量釜，所述内层能量釜的内侧设置轴向螺旋延伸的内层螺旋导叶，所述外层能量釜的内侧设置轴向螺旋延伸的外层螺旋导叶，所述内层螺旋导叶与所述外层螺旋导叶的旋向相反；
所述内层能量釜的其中一端为与所述污泥输送机对接的进料端，另一端为与所述外层能量釜的进料端对接的出料端，所述外层能量釜的进料端形成有燃烧室，所述燃烧室上设有燃烧器，所述惰性气体源与所述燃烧室连通。
2.根据权利要求1所述的治理系统，其特征在于：所述内层能量釜内固定设有打散辊，所述打散辊上均匀分布有打散耙齿。
3.根据权利要求1所述的治理系统，其特征在于：所述外层能量釜上设有测温计。
4.根据权利要求1所述的治理系统，其特征在于：所述惰性气体源为制氮机。
5.根据权利要求1-4任一项所述的治理系统，其特征在于：所述内层能量釜的进料端连接有废气收集仓，所述污泥输送机穿过所述废气收集仓与所述内层能量釜连接；
所述外层能量釜的出料端连接有物料收集仓，所述物料收集仓的顶部设有废气出口，底部设有出料口。
6.根据权利要求5所述的治理系统，其特征在于：所述废气收集仓以及所述物料收集仓的废气出口通过管道依次与除尘系统、脱硫脱硝系统、有机废气处理系统和冲天管连接，所述管道上还设有牵引风机。
7.根据权利要求6所述的治理系统，其特征在于：所述除尘系统为除尘喷淋塔；
所述脱硫脱硝系统为脱硫脱硝喷淋塔；
所述有机废气处理系统为活性炭吸附床。
8.根据权利要求5所述的治理系统，其特征在于：所述物料收集仓的出料口依次与物料输送机、物料提升机、成品运转仓以及打包输送机连接。
9.根据权利要求5所述的治理系统，其特征在于：所述外层能量釜的进料端和出料端相对且封闭设置；其中，
所述外层能量釜的出料端匹配密封穿过所述物料收集仓，并可相对所述物料收集仓自由转动，所述外层能量釜位于所述物料收集仓中的部分均匀设有落料孔；
所述废气收集仓与所述内层能量釜的进料端密封转动连接。
10.一种无菌化干化碳化控氧焚烧污泥治理方法，采用权利要求1-9任一项所述的治理装置，其特征在于：污泥通过污泥输送机送入内层能量釜中，同时污泥经内层能量釜的内层螺旋导叶引导不断向前运送，当预热污泥进入燃烧室后，惰性气体源通过管道连接外层能量釜，控制内外层能量釜内氧气含量，燃烧室内设置的燃烧器对预热污泥的进行常压控氧高温灼烧，污泥中水分快速转化为蒸发、微生物被灭活及有机物分解碳化，产生的渣料进入外层能量釜中，渣料在外层能量釜进一步干化碳化，剩余渣料通过外层能量釜的外层螺旋导叶从外层能量釜的出料端排出，污泥的处理过程中产生的废气通过内层能量釜和外层能量釜的废气排放口达标排放，从而完成污泥的无害化减量化处理。
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