CN113072283A - 一种生化污泥处理系统及其处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生化污泥处理系统及其处理工艺，具体涉及污泥处理技术领域，处理系统包括依次相连的污泥干化装置、热解装置和可燃气体处理系统，所述污泥干化装置连接有污水处理系统，所述污泥干化装置包括加热螺旋输送机和低温带式干化机，所述加热螺旋输送机通过成条机将成条的污泥输送到所述低温带式干化机内，所述低温带式干化机将干污泥运输到所述热解装置中。使用本发明的处理系统对污泥进行处理，将生化污泥从危险废弃物管理变成一般废弃物处置，实现污泥处置的体积减量化、处理无害化、利用资源化、运行连续化。

Description

一种生化污泥处理系统及其处理工艺

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种生化污泥处理系统及其处理工艺。

背景技术

PTA污泥是PTA污水产生的生化污泥，含有二甲苯、精对苯二甲酸、钴和锰等污染物。全国每年PTA污泥产量在25万吨左右。 当前环保部门按照危险废弃物进行管理和处置。目前处置方法是外运至厂外填埋或干化焚烧处置，处置费用较高且不符合新的环保要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种生化污泥处理系统及其处理工艺，能够不间断对污泥进行体积减量化、处理无害化、利用资源化、运行连续化的处置，让该装置成为石油化工生产工艺的组成部分，使石化企业不再厂外征地填埋污泥，不再发生污泥引发的污染事件，从而节省征地、运输、管理等费用，成倍降低企业处理生化污泥成本。

本发明提供了如下的技术方案：

一种生化污泥处理系统，包括依次相连的污泥干化装置、热解装置和可燃气体处理系统，所述污泥干化装置连接有污水处理系统，所述污泥干化装置包括加热螺旋输送机和低温带式干化机，所述加热螺旋输送机通过成条机将成条的污泥输送到所述低温带式干化机内，所述低温带式干化机将干污泥运输到所述热解装置中。由加热螺旋输送机将污泥缓慢向成条机输送，让生化污泥一边向前行走，一边接受加热螺旋输送机外部热风管道传递的热量，使生化污泥逐步受热，少量水分被析出；在加热螺旋输送机的继续带动下，让减少了水分的污泥到达污泥成条机内，制成条型污泥。本发明不间断对污泥进行体积减量化、处理无害化、利用资源化、运行连续化的处置，让该装置成为石油化工生产工艺的组成部分，使石化企业不再厂外征地填埋污泥，不再发生污泥引发的污染事件，从而节省征地、运输、管理等费用，成倍降低企业处理生化污泥成本。

优选的，所述热解装置包括干污泥进料机和气化炉，所述低温带式干化机通过所述干污泥进料机将干污泥转移到所述气化炉中。

优选的，所述可燃气体处理系统包括依次相连的热风炉、烟气净化系统和烟囱，所述热风炉和所述气化炉的出气端通过管道连接，所述热风炉通过热风管道分别为所述加热螺旋输送机、低温带式干化机和所述热解装置供热。有机物热解为可燃气，通过热风炉燃烧产生高温空气，循环用于湿污泥干化和热解装置底风预热，实现变废为宝，资源化利用。

优选的，所述烟气净化系统内设有脱硝一体化装置和敏感捕捉器，所述敏感捕捉器用于提前测得烟气成分和产生量。处理中产生的尾气，通过敏感捕捉器提前测得尾气的成分和产生量，有针对性进行生化处理，具体是，敏感捕捉器是安装在烟气进入管道的前端，用来测定气体里硫成分浓度的，它决定管道后端液体喷射氨水量的。达标后通过15米高的烟囱向外排放，实现污泥的无害化处理，成为一项有益于环保公益、环境亲和性技术。

优选的，所述污水处理系统包括相连的除臭冷凝器和污水处理设施，所述除臭冷凝器与所述污泥干化装置的出水雾气端通过管道相连，所述除臭冷凝器的出气端和所述可燃气体处理系统相连接。

优选的，还包括多个监控摄像头，所述监控摄像头用于实时监控系统运行情况，并传输至中控室。

优选的，所有的部件均设置于一个壳体中。

一种生化污泥处理工艺，具体包括如下步骤：

S1、将含水率87%以上的污泥加入到加热螺旋输送机的受料斗，输送过程中同时对污泥进行预热；

S2、预热后污泥经过成条机加工成条，然后送入低温带式干化机，将污泥干化成含水率20%以下的颗粒状污泥；干化产生的冷凝水送入场内污水处理系统处理；

S3、干化后污泥通过干污泥进料机，送入气化炉进行热解气化反应，生产产物为可燃气和灰渣；

S4、气化炉产生灰渣委托外运处置；可燃气送入可燃气处理系统进行处理。

优选的，步骤S4中，可燃气进入可燃气处理系统中的热风炉进行焚烧处理，焚烧热量经热风炉以热空气的形式回收后，用于湿污泥和气化炉炉底风预热。

优选的，让污泥缺氧状态下充分进行热解，所述气化炉的热解温度为300~750℃。缺氧状态热解，成为4%可再利用的灰渣，经过传输装置排出；充分热解为大量的可燃气，把可燃气通过输送管道送入热风炉，在点火器的点燃下进行焚烧，燃烧高温热空气回收，通过管道输送到湿污泥干化和气化炉底风预热，从而降低处理污泥能耗。通过控制有机物的热解温度，有效控制整个处理过程中二噁英的产生。

本发明的优点：

1、所有的部件安装在一个占地面积约60平方米的壳式箱体内，与石油化工生产线连接，成为石油化工工艺的有机组成部分，实现污泥不外运，工厂不需厂外征地填埋，没有污染环保事件发生，从而节省征地、运输、管理等费用，成倍降低企业处理生化污泥成本。

2、本生化污泥处理系统可以将含水率87%生化污泥经过系统处理，剩下4%可以再利用的灰渣；有机物热解为可燃气，通过热风炉燃烧产生高温空气，循环用于湿污泥干化和气化炉底风预热，实现变废为宝，资源化利用。

3、本生化污泥处理系统，通过控制有机物的热解温度，有效控制整个处理过程中二噁英的产生；处理中产生的尾气，通过敏感捕捉器，提前测得尾气的成分和产生量，有针对性进行生化处理，达标后通过15米高的烟囱向外排放，实现污泥的无害化处理，成为一项有益于环保公益、环境亲和性技术。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的系统示意图；

图2是本发明的系统示意图；

图3是本发明的热量与物料平衡图。

其中图中标记为：1、加热螺旋输送机；2、成条机；3、低温带式干化机；4、干污泥进料机；5、气化炉；6、热风炉；7、烟气净化系统；8、烟囱；9、热风循环风机；10、除臭冷凝器。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，一种生化污泥处理系统，包括依次相连的污泥干化装置、热解装置和可燃气体处理系统，污泥干化装置连接有污水处理系统，污泥干化装置包括加热螺旋输送机1和低温带式干化机3，加热螺旋输送机1通过成条机2将成条的污泥输送到低温带式干化机3内；热解装置包括干污泥进料机4和气化炉5，低温带式干化机3通过干污泥进料机4将干污泥转移到气化炉5中。可燃气体处理系统包括依次相连的热风炉6、烟气净化系统7和烟囱8，热风炉6和气化炉5的出气端通过管道连接，热风炉6通过热风管道分别为加热螺旋输送机1、低温带式干化机3和热解装置供热（若供热达不到所需，则会进行外部其他方式供热）。有机物热解为可燃气（图1中标注为燃气，为相同意思），通过热风炉6燃烧产生高温空气，循环用于湿污泥干化和热解装置底风预热，实现变废为宝，资源化利用。由加热螺旋输送机1将污泥缓慢向成条机2（也就是污泥切条机）输送，让生化污泥一边向前行走，一边接受加热螺旋输送机1外部热风管道传递的热量，使生化污泥逐步受热，少量水分被析出；在加热螺旋输送机1的继续带动下，让减少了水分的污泥到达污泥成条机2内，制成条型污泥。本发明不间断对污泥进行体积减量化、处理无害化、运行连续化的处置，让该装置成为石油化工生产工艺的组成部分，使石化企业不再厂外征地填埋污泥，不再发生污泥引发的污染事件，从而节省征地、运输、管理等费用，成倍降低企业处理生化污泥成本。

具体的，烟气净化系统内设有脱硝一体化装置和敏感捕捉器，敏感捕捉器用于提前测得烟气成分和产生量。处理中产生的尾气，通过敏感捕捉器（一种烟气测量装置），提前测得尾气的成分和产生量，有针对性进行生化处理，达标后通过15米高的烟囱8向外排放，实现污泥的无害化处理，成为一项有益于环保公益、环境亲和性技术。

具体的，污水处理系统包括相连的除臭冷凝器10和污水处理设施，除臭冷凝器10与低温带式干化机3的出水雾气端通过管道相连，除臭冷凝器10的出气端和可燃气体处理系统相连接。除臭冷凝器的功能是：将可凝的臭气可凝的形成废水，送入污水处理设施处理；将不可凝的臭气，送入热风炉6高温热解。

具体的，还包括多个监控摄像头，监控摄像头用于实时监控系统运行情况，并传输至中控室。如在污泥进出料口、热解装置（气化炉5）观察口、出渣口、关键工艺仪表等处设有监控摄像头，实时监控系统运行情况，并传输至中控室。在热解装置内设有温度检测热电偶，温度信号连锁控制炉底风阀，自动维持炉内气化状态；设有超温报警系统，当装置内发生非正常爆燃时，自动连锁控制进风量。在自动化控制及连锁装置在污泥干化机内设有在线水分检测仪，实时监测污泥含水率，并连锁控制进料系统，保证污泥出料含水率稳定在20%以下。

具体的，所有的部件均设置于一个壳体中。这个壳体占地面积约60㎡。布局紧凑、集装箱式的新型热解（低温干化+热解气化）装置。

实施例2

取仪征化纤PTA产生的污泥，污泥的成分特性为含水87% ，按照如下工艺进行处理：

一种生化污泥处理工艺 ，具体包括如下步骤：

S1、将含水率87%的污泥加入到加热螺旋输送机1的受料斗，输送过程中同时对污泥进行预热；使得污泥特性为含水87% ，约100℃ ；由加热螺旋输送机1将污泥缓慢向成条机2输送，让生化污泥一边向前行走，一边接受加热螺旋输送机1外部热风管道传递的热量，使生化污泥逐步受热，少量水分被析出；在加热螺旋输送机1的继续带动下，让减少了水分的污泥到达污泥成条机内；

S2、预热后污泥经过成条机2加工成条，然后送入低温带式干化机3，具体是落到低温带式干化机3干燥室的耐高温、耐腐蚀的不锈钢网带上的条型污泥，通过导热管与物料间接接触，让污泥在低温带式干化机3内变频给风机及热电偶共同作用下均匀受热，使污泥中的水分子在设定的温度下，污泥中的水分逐步以水雾气形式渗出，并经过除臭冷凝器10除臭、冷凝成液体，流淌到污水收集管内，从排放管道口排出，送到污水处理厂（污水处理设施）处理；含水率20%左右的污泥，通过密封、没有粉尘外泄的输送管道，输送到热解装置（气化炉6）里；污泥的臭味在低温带式干化机3的干燥室温度作用下，从污泥中析出和水雾气一起进入到除臭蒸汽冷凝器10中，并从由引风机和气体收集管道吸获不可冷凝的臭气，送入热风炉6中燃烧，然后进入到烟气净化系统7处理，到达排放标准后通过15米高的烟囱向外排放。

S3、干化后污泥通过干污泥进料机4，送入气化炉5进行热解气化反应，生产产物为可燃气和灰渣；

S4、气化炉5产生灰渣委托外运处置，灰渣约550℃ ；可燃气送入可燃气处理系统进行处理。

具体的，让污泥缺氧状态下充分进行热解，气化炉5的热解温度为300~750℃。缺氧状态热解，成为4%可再利用的灰渣，经过传输装置排出；充分热解为大量的可燃气，把可燃气通过输送管道送入热风炉6，在点火器的点燃下进行焚烧，燃烧高温热空气回收，通过管道输送到湿污泥干化和气化炉5底风预热，从而降低处理污泥能耗。通过控制有机物的热解温度，有效控制整个处理过程中二噁英的产生。

污泥的处理过程中的物料与热量如图3所示，污泥在加热螺旋输送机1上每小时输送量为625kg/h，含水率87%，温度为20℃；在成条机中每小时输送量为625kg/h，含水率87%，温度约为100℃；在低温带式干化机上每小时输送量为523kg/h，温度为40℃。干化后的污泥在管道中运输每小时输送量为102kg/h，含水率20%，温度为40℃进入到干污泥进料机4中，干污泥进料机4每小时输送量为102kg/h，含水率20%，温度为40℃送入到气化炉5中。热风炉6提供的热空气的输送量为129kg/h，温度为250℃，气化炉5产生的可燃气送往热风炉6的输送量为199kg/h，450℃，产生的灰渣的输出量为32kg/h，550℃。

预热污泥能源节约率计算：

污泥干化需热量=（40℃饱和蒸汽焓值-20℃热水焓值）×0.87

=（2568.7kj/kg-83.9kj/kg）×0.87=2162kj/kg

污泥预热至100℃需热量=（100℃饱热水焓值-20℃水焓值） × 0.87

=（419.1kj/kg-83.9kj/kg） × 0.87=292kj/kg

干化能源节约率=1-(2162kj/kg-292kj/kg)/2162kj/kg=14%

污泥减量率=（625kg/h－32kg/h）/625kg/h=95%

本发明的优点：

1、减量大：采用二次干化+气化的二次减量工艺，实现湿污泥95%以上减量 ；

2、能耗低：采用干污泥气化可燃气的热量对湿污泥进行预热，使污泥干化能耗降低约15%

3、无污染：污泥干化不产生废气及粉尘；有机物转化为可燃气，无臭气；重金属等污染物固化在灰渣中，无扩散；

4、结构简：“三机二炉”结构简单，制造周期短，运行维护成本低；

5、占地少：整套工艺占地约60m²，布置紧凑；

6、按需造：集成式设备可根据污泥产量、场地条件、污泥成分等条件量身定制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生化污泥处理系统，其特征在于，包括依次相连的污泥干化装置、热解装置和可燃气体处理系统，所述污泥干化装置连接有污水处理系统，所述污泥干化装置包括加热螺旋输送机和低温带式干化机，所述加热螺旋输送机通过成条机将成条的污泥输送到所述低温带式干化机内，所述低温带式干化机将干污泥运输到所述热解装置中。

2.根据权利要求1所述的生化污泥处理系统，其特征在于，所述热解装置包括干污泥进料机和气化炉，所述低温带式干化机通过所述干污泥进料机将干污泥转移到所述气化炉中。

3.根据权利要求1所述的生化污泥处理系统，其特征在于，所述可燃气体处理系统包括依次相连的热风炉、烟气净化系统和烟囱，所述热风炉和所述气化炉的出气端通过管道连接，所述热风炉通过热风管道分别为所述加热螺旋输送机、所述低温带式干化机和所述热解装置供热。

4.根据权利要求3所述的生化污泥处理系统，其特征在于，所述烟气净化系统内设有脱硝一体化装置和敏感捕捉器，所述敏感捕捉器用于提前测得烟气成分和产生量。

5.根据权利要求1所述的生化污泥处理系统，其特征在于，所述污水处理系统包括相连的除臭冷凝器和污水处理设施，所述除臭冷凝器与所述污泥干化装置的出水雾气端通过管道相连，所述除臭冷凝器的出气端和所述可燃气体处理系统相连接。

6.根据权利要求1所述的生化污泥处理系统，其特征在于，还包括多个监控摄像头，所述监控摄像头用于实时监控系统运行情况，并传输至中控室。

7.根据权利要求1-6任何一项所述的生化污泥处理系统，其特征在于，所有的部件均设置于一个壳体中。

8.一种生化污泥处理工艺，其特征在于，使用权利2所述的生化污泥处理系统进行处理，具体包括如下步骤：

S1、将含水率87%以上的污泥加入到加热螺旋输送机的受料斗，输送过程中同时对污泥进行预热；

S2、预热后污泥经过成条机加工成条，然后送入低温带式干化机，将污泥干化成含水率20%以下的颗粒状污泥；干化产生的冷凝水送入场内污水处理系统处理；

S3、干化后污泥通过干污泥进料机，送入气化炉进行热解气化反应，生产产物为可燃气和灰渣；

S4、气化炉产生灰渣委托外运处置；可燃气送入可燃气处理系统进行处理。

9.根据权利要求8所述的污泥处理工艺，其特征在于，步骤S4中，可燃气进入可燃气处理系统中的热风炉进行焚烧处理，焚烧热量经热风炉以热空气的形式回收后，用于湿污泥和气化炉炉底风预热。

10.根据权利要求8所述的生化污泥处理系统，其特征在于，让污泥缺氧状态下充分进行热解，所述气化炉的热解温度为300~750℃。

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