CN204176654U - 一种污泥资源化利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种污泥资源化利用系统，目的在于利用过剩的氧化钙作为污泥处理全过程的药剂，具有污泥处理的无害化、稳定化、减量化、资源化，并具有脱硫剂耗量少、资源化率高的优点，所采用的技术方案为：包括用于污泥有机物分解的预处理器，预处理器的出口与厌氧发酵罐相连通，厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐，厌氧发酵罐的污泥出口依次连接脱水机和干燥器，干燥器的污泥出口与焚烧炉的进口相连通，焚烧炉的烟气出口连接除尘器，除尘器的飞灰出口分两路分别连接预处理器的飞灰进口和灰库；沼气罐的出口与发电的燃机相连通，燃机的烟气出口连接余热锅炉，燃机将电力输送至变压器；焚烧炉和余热锅炉均通过供热管为干燥器提供热量。

Description

一种污泥资源化利用系统

技术领域

本实用新型涉及污泥处理领域，具体涉及一种污泥资源化利用系统。 

背景技术

(一)污泥产量及其危害 

随着城镇化进程的快速推进，中国污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，污水污泥的产量迅速增加。截至2010年底，中国城镇生活污水设施处理能力已达到1.25亿立方米/日，设市城市污水处理率已达77.5％，化学需氧量(COD)污染减排贡献率占中国“十一五”期间全国COD新增削减总量的70％以上。随着污水处理量的剧增，中国污泥产量同时急剧增加，多数污泥尚未得到无害化处理处置。污泥的成分和化学性质复杂，既包含有机物、植物营养成分等，也包含重金属、病原体和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处的理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，使污水处理设施的环境效益大大降低。 

(二)污泥处理原则及技术现状 

污泥处理应满足无害化、稳定化、减量化、资源化的要求，即：杀灭污泥中的病原体，污泥中的重金属和持久性有机物等有毒有害物质得到有效控制，污泥中所含有的有机质、各种营养元素和能量，或安全补充到土地中，或者通过厌氧消化或焚烧等技术使能源得到回收利用。 

世界范围内，污泥处理方法主要包括：填埋、土地利用、厌氧发酵沼气发电、焚烧等处理方式。 

污泥的填埋处理不仅需要占用大量的土地，填埋场还排放大量恶臭气体、甲 烷等温室气体，如果处置不当，也会造成地下水污染。随着污泥产量的剧增，污泥填埋处理处理日益受到限制。 

污泥的土地利用包括用于土地改良、用于园林绿化、用于农业等。但是，污泥的土地利用对污泥的泥质有非常严格的要求，否则可能对地下水和周围环境产生二次污染。 

污泥厌氧发酵沼气发电处理能够回收污泥中的部分能源资源，厌氧发酵后的污泥脱水性能得到改善，含水率低，减量化明显，在欧美国家得到迅速推广应用。欧美等发达国家实现了工业污水和生活污水的分流治理，城市污泥的重金属含量较低，厌氧发酵后的污泥达到A级标准，可以直接农用。但是，中国大部分污水处理厂的污水同时含有生活污水和工业污水，厌氧发酵后的污泥中仍然含有重金属和持久性有机物等有毒有害物质，直接农用存在较高的环境风险。 

污泥焚烧处理是将湿污泥投入到电站锅炉直接焚烧处理，或者首先对湿污泥进行干化，干化后的污泥进入焚烧装置完成焚烧处理。污泥的焚烧处理可以最大程度的实现减量化和稳定化，几乎杀死污泥中100％的病菌，无害化程度高。但是，污泥焚烧处理需要消耗燃煤等优质能源，燃料成本较高。此外，湿污泥含有大量水分，焚烧后进入到烟气中，直接焚烧产生的烟气量大，大量烟气的净化处理费用高。 

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种干化污泥在焚烧炉内自持焚烧处理，利用过剩的氧化钙作为污泥处理全过程的药剂，具有污泥处理的无害化、稳定化、减量化、资源化，并具有脱硫剂耗量少、资源化率高优点的一种污泥资源化利用系统。 

为了实现以上实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案为： 

一种污泥资源化利用系统，包括用于污泥有机物分解的预处理器，预处理器的出口与厌氧发酵罐相连通，厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐，厌氧发酵罐的污泥出口依次连接脱水机和干燥器，干燥器的污泥出口与焚烧炉的进口相连通，焚烧炉的烟气出口连接除尘器，除尘器的飞灰出口分两路分别连接预处理器的飞灰进口和灰库，所述的焚烧炉的进口上设置有石灰石料斗； 

所述的沼气罐的出口与发电的燃机相连通，燃机的烟气出口连接余热锅炉，燃机将电力输送至变压器； 

所述的焚烧炉和余热锅炉均通过供热管为干燥器提供热量。 

所述的除尘器和余热锅炉的烟气出口均连接至烟气净化器。 

所述的烟气净化器为UV光解净化设备。 

所述的干燥器的污泥出口通过污泥料斗连接至焚烧炉的进口。 

所述的预处理器上设置有PH计，在预处理器的飞灰进口处设置有计量装置。 

所述的预处理器为污泥细胞破壁装置，具体采用的方式为高温热水解、微波热水解或超声热水解。 

所述的脱水机为带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机。 

所述的干燥器为螺旋干燥器、流化床干燥器或喷雾干燥器。 

所述的供热管为导热油管、热水管或蒸汽管。 

与现有技术相比，本实用新型的系统具有以下优点： 

利用污泥厌氧发酵产生的沼气供燃机发电，燃机排放的余热作为脱水后污泥干化的热源；干化污泥在焚烧炉内焚烧过程中释放热量，该热量也作为污泥干化的热源。利用两种热源干化脱水污泥，干化污泥的含水率大幅度降低，能够实现干化污泥在焚烧炉内自持焚烧处理，与传统的污泥焚烧处理需要消耗大量优质燃 料相比，节省燃料成本，减少了燃料燃烧产生的大气污染物排放量； 

污泥焚烧过程添加石灰石粉脱硫，剩余的氧化钙混入飞灰，飞灰输送至污泥处理的预处理器，进行废物再利用，作为污泥处理的药剂，提高预处理器内浆液的PH值，提高污泥的水解效率、提高污泥厌氧发酵的沼气产量、提高燃机的发电量，提高余热锅炉回收热量；提高厌氧发酵罐的PH值，有效抑制污泥发酵过程中硫化氢的生成，沼气的硫化氢含量降低，有效避免沼气管、沼气罐、燃机及余热锅炉的腐蚀问题，延长设备使用寿命、降低设备运行维护成本； 

污泥预先混入含有氧化钙的焚烧灰后，污泥的有机质分解率高，发酵后剩余污泥的有机物含量低，比传统厌氧发酵后产生的污泥更容易实现脱水；待脱水的污泥中含有的氧化钙，可以作为污泥化学调理的药品，进一步改善污泥的脱水性能，经过带式压滤机、离心压滤机等脱水装置进行脱水后，污泥的含水率可以降低值50％以下，大幅度降低污泥后续干化处理的能耗； 

污泥焚烧产生的飞灰输送至污泥的预处理器，参与污泥处理过程，经过预处理、厌氧发酵、脱水和干化过程后，剩余的氧化钙再一次进入到焚烧炉参与脱硫反应，降低了石灰石的耗量，利用焚烧炉产生的含有氧化钙的飞灰作为污泥处理的药剂，药剂成本大幅度降低。 

附图说明

图1为本实用新型的装置的结构示意图； 

其中，1-污泥泵、2-循环灰管、3-厌氧发酵罐、4-计量装置、5-脱水装置、6-干燥器、7-污泥料斗、8-石灰石料斗、9-焚烧炉、10-灰库、11-排灰管、12-除尘器、13-烟气净化器、14-排烟管、15-供热管、16-余热锅炉、17-变压器、18-燃机、19-沼气罐、20-沼气管、21-PH计、22-预处理器。 

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。 

参见图1，一种污泥资源化利用系统，包括用于污泥有机物分解的预处理器22，预处理器8为污泥细胞破壁装置，具体采用的方式为高温热水解、微波热水解或超声热水解，预处理器22的污泥进口处设置有污泥泵1，预处理器22上设置有PH计21，在预处理器22的飞灰进口处设置有计量装置4，预处理器22的出口与厌氧发酵罐3相连通，厌氧发酵罐3的沼气出口连接沼气罐19，厌氧发酵罐3的污泥出口依次连接脱水机5和干燥器6，干燥器6的污泥出口通过污泥料斗7与焚烧炉9的进口相连通，焚烧炉9的烟气出口连接除尘器12，除尘器12的飞灰出口分两路分别连接预处理器22的飞灰进口和灰库10，所述的焚烧炉9的进口上设置有石灰石料斗8；沼气罐19的出口与发电的燃机18相连通，燃机18的烟气出口连接余热锅炉16，燃机18将电力输送至变压器17；焚烧炉9和余热锅炉16均通过供热管15为干燥器6提供热量。除尘器12和余热锅炉16的烟气出口均连接至烟气净化器13，烟气净化器13为UV光解净化设备。脱水机5为带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机。干燥器6为螺旋干燥器、流化床干燥器或喷雾干燥器。供热管15为导热油管、热水管或蒸汽管。 

一种污泥资源化利用方法，将干化污泥和石灰石粉送入焚烧炉中进行焚烧，石灰石粉煅烧后生成氧化钙，与污泥焚烧产生的二氧化硫发生脱硫反应转变成硫酸钙，脱硫后剩余的氧化钙被除尘器捕集，捕集的氧化钙作为污泥处理的药剂送至预处理器，使预处理器内的浆液PH值为7～12；预处理后的污泥在厌氧发酵罐内发酵转变成沼气，沼气进入燃机发电；利用余热锅炉回收燃机余热，再经供热管将焚烧炉和余热锅炉的热量传递给干燥器。 

参见图1，本实用新型装置的具体工作过程： 

污泥经过污泥泵1进入预处理器22，在预处理器22中进行有机物分解，然后污泥进入厌氧发酵罐3内发酵产生沼气，沼气被送到沼气罐19，发酵后的污泥依次经过脱水装置5和干燥器6进行干化，干化污泥经污泥料斗7进入焚烧炉9进行焚烧处理，石灰石粉经石灰石料斗8进入焚烧炉9，石灰石粉煅烧后生成氧化钙，与污泥焚烧产生的二氧化硫发生脱硫反应并转变成硫酸钙。为了维持较高的脱硫效率，该脱硫过程的钙硫摩尔比一般维持在2.5至6，脱硫后剩余的氧化钙大部分混入到飞灰中，并被除尘器12捕集。除尘器12捕集下来的飞灰一部分作为污泥处理的药剂经循环灰管2输送至预处理器22，多余部分经排灰管11输送至灰库10。干化污泥在焚烧炉9燃烧释放的热量经供热管15传递给干燥器6，用于加热污泥、去掉污泥的水分。 

飞灰通过循环灰管2进入预处理器22，由于飞灰中存在大量氧化钙，预处理器22内的浆液PH值维持在7-12之间，有利于促进污泥中的大分子有机物分解成小分子有机物，以便污泥中更多的有机物在厌氧发酵罐3转变成沼气，提高沼气产量，进一步提高燃机18的发电量。在预处理器22上设置PH计21，用于显示、控制浆液的碱度。在循环灰管2上设置计量装置4，用于计量、控制送入预处理器22的飞灰流量。由于更多的有机物在厌氧发酵罐3内转变成沼气，厌氧发酵后的剩余的污泥有机物含量更低，改善了污泥的脱水性能。此外，污泥含有氧化钙，而氧化钙使一种污泥化学调理药品，进一步改善了污泥的脱水性能。厌氧发酵后的污泥经脱水机5脱水后，含水率可以降低到40％至60％之间。 

污泥厌氧发酵产生的沼气从厌氧发酵罐3经过沼气管20后储存在沼气罐19中，沼气进入到燃机18产生电力输送至变压器17，燃机18排放的烟气温度为300℃至500℃，进入余热锅炉16进行余热回收，回收的余热经供热管15传递给 干燥器6，用于加热污泥、去掉污泥的水分。 

余热锅炉16回收的余热和焚烧炉9释放的热量经供热管15传递给干燥器16后，对干燥器6内的湿污泥加热、使水分蒸发，经过干燥器6后，污泥的含水率降低到10％至25％左右，污泥的低位发热量达到5MJ/kg以上，干化后的污泥进入焚烧炉9后可以实现自持焚烧，不需要添加外热源，解决传统污泥焚烧需要消耗外供燃料的问题，节省燃料费，减少污染物的排放。 

焚烧炉9和余热锅炉16排放的烟气均通过排烟管14进入烟气净化器13，净化处理后排放。 

本实用新型中污泥厌氧发酵产生沼气供燃机发电，燃机余热回收干化污泥；发酵后的污泥干化焚烧处理。污泥焚烧过程喷入石灰石粉脱硫，过剩的氧化钙混入飞灰被除尘器捕集、并作为药剂送至预处理器，提高预处理器及后续厌氧发酵罐内浆液的PH值，促进污泥水解、提高沼气产量和发电量；抑制发酵过程中硫化氢的生成、减缓燃机的腐蚀；含有氧化钙的发酵污泥易脱水，降低污泥干化过程能耗；干化污泥含有氧化钙，参与焚烧过程脱硫反应、减少石灰石耗量；本实用新型实现污泥处理的无害化、稳定化、减量化、资源化，并具有脱硫剂耗量少、资源化率高等优点。 

Claims (9)

1.一种污泥资源化利用系统，其特征在于：包括用于污泥有机物分解的预处理器(22)，预处理器(22)的出口与厌氧发酵罐(3)相连通，厌氧发酵罐(3)的沼气出口连接沼气罐(19)，厌氧发酵罐(3)的污泥出口依次连接脱水机(5)和干燥器(6)，干燥器(6)的污泥出口与焚烧炉(9)的进口相连通，焚烧炉(9)的烟气出口连接除尘器(12)，除尘器(12)的飞灰出口分两路分别连接预处理器(22)的飞灰进口和灰库(10)，所述的焚烧炉(9)的进口上设置有石灰石料斗(8)； 

所述的沼气罐(19)的出口与发电的燃机(18)相连通，燃机(18)的烟气出口连接余热锅炉(16)，燃机(18)将电力输送至变压器(17)； 

所述的焚烧炉(9)和余热锅炉(16)均通过供热管(15)为干燥器(6)提供热量。 

2.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的除尘器(12)和余热锅炉(16)的烟气出口均连接至烟气净化器(13)。 

3.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的烟气净化器(13)为UV光解净化设备。 

4.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的干燥器(6)的污泥出口通过污泥料斗(7)连接至焚烧炉(9)的进口。 

5.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的预处理器(22)上设置有PH计(21)，在预处理器(22)的飞灰进口处设置有计量装置(4)。 

6.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的预处理器(22)为污泥细胞破壁装置，具体采用的方式为高温热水解、微波 热水解或超声热水解。 

7.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的脱水机(5)为带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机。 

8.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的干燥器(6)为螺旋干燥器、流化床干燥器或喷雾干燥器。 

9.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的供热管(15)为导热油管、热水管或蒸汽管。