TWM580583U - Pulp and paper sludge resource treatment system - Google Patents

Abstract

一種漿紙污泥資源化處理系統，其包括烘乾單元、磨製單元、混拌單元、造粒單元、燒製單元，烘乾單元用以將漿紙污泥烘乾；磨製單元，接收烘乾後的該漿紙污泥並磨製該漿紙污泥；混拌單元，用以將漿紙污泥、添加劑汲水混拌而形成母料混合物；造粒單元，其設置於該混拌單元的下游端，用以接收來自該混拌單元的該母料混合物並造粒形成生料體；以及燒製單元，其係至少包含有雙筒旋轉窯、及監控裝置，以溫度範圍為1050 ^oC至1250 ^oC進行第二階段燒製，進而獲得輕質粒料。

Description

漿紙污泥資源化處理系統

本創作係有關於一種製造輕質粒料的系統，尤指一種漿紙污泥資源化處理系統，其可將造紙之漿紙污泥予以妥善處理，並可製得高經濟價值的輕質粒料。

漿紙污泥(paperpulpsludge)為造紙過程中產生之主要廢棄物，其為漿紙製造過程中的廢水經污泥沈降(settlement)及脫水(dehydration)處理後所產生的污泥。處理後之漿紙污泥主要成分為短木纖維及顆粒極微小之污泥。目前已有的污泥處理方法，包括焚燒處理及掩埋處理等。由於焚燒處理不僅會污染大氣且耗能巨大，國內紙廠的漿污泥另一處理方式為掩埋處置，惟掩埋處置場地日漸缺乏，造成處置費用與日俱增，市場可接受、可有效處理漿紙污泥之再生資源化技術亟待開發。環保署已將漿紙污泥公告為可再利用的一般事業廢棄物，目前國內有少部分的漿紙污泥開發應用於複合肥料用途，惟實際應用僅屬少量。

雖然國內目前大力推展再生紙之應用，但在廢紙資源化過程中，約有1/4不能再生，主要是變短的木質素纖維不能用於成紙。而漿紙污泥的再利用，主要困難在於處理過程的乾燥、粉碎和勻化等程序耗能過高。

漿紙污泥的乾基高位熱值約為煤炭、燃料煤或木炭熱值的1/3，雖屬於較低熱值之污泥廢棄物，但仍具有單獨或混合做為輔助燃料之潛力。

漿紙污泥的內容物中，有害物質包含固態之重金屬，然而，常用的處理方法，焚燒法(溫度較低，＜900℃)及掩埋法並無法有效將其安定化。目前實務上認為以燒結固化方式較佳。

燒結固化法是將待處理的漿紙污泥與具矽鋁酸鹽成分的物料混合，再經製粒成型後於攝氏1050℃至1250℃的高溫下燒結，促使漿紙污泥中的有機物發生熱分解、燃燒及氣化，而無機物則燒結形成玻璃質的固體。當中漿紙污泥中的有機物質，除提供熱值、降低燃料使用外，其熱分解後所殘存的孔隙，亦是製成輕質粒料可產生輕量的主因。

針對漿紙污泥之之處理，目前國內常採用之方法為焚燒法及掩埋法。茲將使用之機制、缺點及限制等，簡述如下。

焚燒法屬熱處理方法，可大量減容，然焚化後的灰碴仍需再處理或掩埋；掩埋為物理方法，佔有體積，且其含有之水份則會流出。

此二種方式操作均簡單，為目前處理漿紙污泥常用之方式。焚燒法缺點為空氣污染且耗能巨大，掩埋法則是場地取得不易，處理成本逐漸升高，且會對地下水資源造成污染。

綜上所述，造紙過程產生的漿紙污泥，傳統上常用之焚燒法及掩埋法，無資源永續的再利用價值外，也存在一定的局限性。

有鑑於此，本創作之目的，即利用燒結固化的方式，提供一種「漿紙污泥資源化系統」。主要係將造紙之漿紙污泥經均化、混合配料、製粒、熱處理及篩選分級等方式，製作成可用於建築材料應用之輕質粒料。相對於焚燒法及掩埋法，燒結固化的方式，除可妥善處理漿紙污泥外，其產生之固化物輕質粒料亦可大量用於建築材料之製作。相對於焚燒法及掩埋法，燒結固化的方式，除可妥善處理漿紙污泥外，其產生之固化物輕質粒料亦可大量用於建築材料之製作。

本創作之漿紙污泥資源化處理系統的一實施例包括烘乾單元、磨製單元、混拌單元、造粒單元、燒製單元，烘乾單元用以將漿紙污泥烘乾；磨製單元，接收烘乾後的該漿紙污泥並磨製該漿紙污泥；混拌單元，用以將漿紙污泥、添加劑汲水混拌而形成母料混合物；造粒單元，其設置於該混拌單元的下游端，用以接收來自該混拌單元的該母料混合物並造粒形成生料體；以及燒製單元，其係至少包含有雙筒旋轉窯、及監控裝置。

該雙筒旋轉窯是由烘乾預熱窯、及焙燒窯以插接方式串連而成，且該烘乾預熱窯、及該焙燒窯各自獨立設置溫度調節機構及轉速調節機構；該烘乾預熱窯的入料口設置於該造粒單元的下游端，用以接收來自該造粒單元的該生料體並進行第一階段燒製；該焙燒窯接收來自該烘乾預熱窯的生料粒並以溫度範圍為1050 ^oC至1250 ^oC進行第二階段燒製，進而獲得輕質粒料。該監控裝置與該些溫度調節機構、及該些轉速調節機構電性連接，用以偵測並控制該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中的溫度及轉速。

本創作可達成的具體功效包括：

1.本創作係將含矽鋁酸鹽添加劑加入至造漿紙紙污泥中，再經熱處理程序以迴轉窯燒成輕質粒料，藉由含矽鋁酸鹽添加劑在高溫下生成發泡氣體，而將造紙漿紙污泥製作成內部遍含孔隙，可應用於營建工程之輕質粒料，大幅提高了處理後造漿紙紙污泥的經濟價值。

2.本創作係利用迴轉窯系統設備，以熔融燒結固化方式，將造漿紙紙污泥安定於熔融燒結形成的玻璃質固化物中，所製得的輕質粒料可安心應用於營建工程上。

本創作提供一種漿紙污泥資源化處理系統，其包括烘乾單元1、磨製單元2、混拌單元3、造粒單元4、燒製單元5，烘乾單元1用以將漿紙污泥烘乾，將該造紙漿紙污泥及添加劑分別烘乾至恆重為止，較佳的是，該造紙漿紙污泥及添加劑係分別經鏟運機運送至烘乾機烘乾，烘乾機溫度介於95℃~105℃間。

磨製單元2，其接收烘乾後的漿紙污泥並磨製漿紙污泥，磨製單元2包括破碎單元21及粉磨單元22，破碎單元21用以將烘乾後之漿紙污泥與添加劑分別予以破碎成塊，在本實施例中，破碎單元21可以是顎碎機，粉磨單元22用以將破碎後之漿紙污泥與添加劑分別予以細磨成粉，並分別儲於所屬的料倉，在本實施例中，粉磨單元22可以是球磨機，將破碎後的混合物細磨成中值粒徑D ₅₀≦30微米(μm)之粉體。藉由以上之烘乾、破碎與粉磨等均勻化處理步驟，將原料製造為均質性的粉體，而可於之後的混拌步驟中均勻的混合，以保證可產製出品質穩定及性能優良的輕質粒料

混拌單元3，用以將漿紙污泥、添加劑汲水混拌而形成母料混合物，依適當之比例計量取用粉磨後之造紙漿紙污泥與添加劑，再加水混拌形成含水率介於15%~25%間之混合物料。

造粒單元4，其設置於混拌單元3的下游端，用以接收來自混拌單元3的母料混合物並造粒形成生料體。將混合物料製成連續級配5mm~20mm的圓球狀生料球；較佳的是，係將經混合完成後之混合物料，以輸送帶運至造粒機進行製粒，製粒方式採濕式成球法而可避免粉塵飛揚。

燒製單元5，其係至少包含有雙筒旋轉窯51、及監控裝置52。雙筒旋轉窯51是由烘乾預熱窯511及焙燒窯512以插接方式串連而成，且烘乾預熱窯511及焙燒窯512各自獨立設置溫度調節機構及轉速調節機構。烘乾預熱窯511的入料口設置於造粒單元4的下游端，用以接收來自造粒單元4的生料體並進行第一階段燒製。焙燒窯512接收來自烘乾預熱窯511的生料粒並以溫度範圍為1050 ^oC至1250 ^oC進行第二階段燒製，進而獲得輕質粒料。該監控裝置52與該些溫度調節機構、及該些轉速調節機構電性連接，用以偵測並控制烘乾預熱窯511及焙燒窯512中的溫度及轉速。

雙筒旋轉窯51可進一步設有角度調節機構，該角度調節機構與該監控裝置電性連接，用以調節該雙筒旋轉窯的傾斜角度。

另外，烘乾預熱窯511及焙燒窯512可分別設置有氣體調節機構，氣體調節機構與監控裝置52電性連接，用以偵測並調節烘乾預熱窯511及焙燒窯512中之氣體組成比例。

燒製後的輕質粒料被輸送至冷卻單元6，冷卻單元6設置於燒製單元5的下游端，用以冷卻輕質粒料，燒製得之輕質粒料予以冷卻退火，較佳的是，輕質粒料係利用冷卻機按事先設定之徐冷曲線予以冷卻退火。

冷卻後的輕質粒料被輸送至一篩選單元7，依其單位重量及顆粒粒徑等，進行分類並存放之。

1‧‧‧烘乾單元 2‧‧‧磨製單元 3‧‧‧混拌單元 4‧‧‧造粒單元 5‧‧‧燒製單元 6‧‧‧冷卻單元 7‧‧‧篩選單元 21‧‧‧破碎單元 22‧‧‧粉磨單元 51‧‧‧雙筒旋轉窯 52‧‧‧監控裝置 511‧‧‧烘乾預熱窯 512‧‧‧焙燒窯

圖1為本創作之漿紙污泥資源化處理系統的一實施例的系統方塊圖。

圖2為利用本創作之漿紙污泥資源化處理系統再製輕質粒料的流程圖。

Claims (9)

1. 一種漿紙污泥資源化處理系統，其係至少包含： 烘乾單元，用以將漿紙污泥烘乾； 磨製單元，接收烘乾後的該漿紙污泥並磨製該漿紙污泥； 混拌單元，用以將漿紙污泥、添加劑汲水混拌而形成母料混合物； 造粒單元，其設置於該混拌單元的下游端，用以接收來自該混拌單元的該母料混合物並造粒形成生料體；以及 燒製單元，其係至少包含有雙筒旋轉窯、及監控裝置；其中 該雙筒旋轉窯是由烘乾預熱窯、及焙燒窯以插接方式串連而成，且該烘乾預熱窯、及該焙燒窯各自獨立設置溫度調節機構及轉速調節機構；該烘乾預熱窯的入料口設置於該造粒單元的下游端，用以接收來自該造粒單元的該生料體並進行第一階段燒製；該焙燒窯接收來自該烘乾預熱窯的生料粒並以溫度範圍為1050 ^oC至1250 ^oC進行第二階段燒製，進而獲得輕質粒料； 該監控裝置與該些溫度調節機構、及該些轉速調節機構電性連接，用以偵測並控制該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中的溫度及轉速。
2. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其中該雙筒旋轉窯進一步設有角度調節機構，該角度調節機構與該監控裝置電性連接，用以調節該雙筒旋轉窯的傾斜角度。
3. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其中該烘乾預熱窯、及該焙燒窯分別設置有氣體調節機構，該些氣體調節機構與該監控裝置電性連接，用以偵測並調節該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中之氣體組成比例。
4. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其中該造粒單元包含有造粒機，該造粒機接收該母料混合物並以濕式成球法形成粒徑為5-20毫米的粒材。
5. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其係進一步包含冷卻單元，該冷卻單元設置於該燒製單元的下游端，用以冷卻該輕質粒料。
6. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其中，該磨製單元包括： 顎碎機，用以將該混合物破碎成塊；以及 球磨機，用以將破碎後的混合物細磨成中值粒徑D ₅₀≦30微米(μm)之粉體。
7. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其中該添加劑包括矽鋁酸鹽。
8. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其中該混拌單元為平翼渦輪型、圓板渦輪型、楔形翼型、或螺旋式中之任一種形式的攪拌設備。
9. 如請求項1所記載之漿紙污泥資源化處理系統，其中該監控裝置為微處理器、或電腦。