WO2020063745A1 - 一种滚筒法直接干化无机污泥的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种滚筒法直接干化无机污泥的方法及装置，该方法包括如下步骤：1）滚筒渣泥混合干化：熔渣和污泥分别按比例被送进滚筒（1），在滚筒（1）和钢球滚动的作用下完成混合、换热、脱水、冷却和破碎，熔渣和污泥分别实现冷却、破碎和干化并直接排出；2）渣泥分离：采用筛分、旋分结合方式，实现钢渣和干污泥分离；3）尾气处理：采用湿法碱洗、活性炭吸附方法，将干化污泥所产生的尾气中存在粉尘、硫化物、有机化合物处理后排放；4）尾泥处理：熔渣和污泥在滚筒法处理过程中产生蒸汽和粉尘，粉尘由蒸汽携带进入尾气处理装置（4）中，粉尘经湿法洗涤或喷淋后聚集，然后经由输送设备送入尾泥混配装置（5）中，与原始污泥混合搅拌后，送入滚筒（1）进行干化处理，进而实现未干化污泥零排放。

Description

一种滚筒法直接干化无机污泥的方法及装置 技术领域
本发明涉及固废处理/污泥干化技术，特别涉及一种滚筒法直接干化无机污泥的方法及装置。
背景技术
随着经济发展和城市人口的迅速增长，工业和城市污水的处理率不断提高，污水处理厂的污泥数量与日俱增，污泥处置技术相对落后，污泥围城的现象越来越严重，污泥干化是实现污泥无害化、减量化和资源化的必要环节。从污水处理厂出来的污泥通过机械脱水后含水率一般在75％-85％之间，如果将污泥的含水率降到20％以下，常规的污泥干化技术通常是采用电加热或蒸汽加热的方式，需要消耗大量能源，导致污泥干化成本高企。
现有污泥干化技术中，CN200510048978.6利用锅炉余热；CN200510049554.1和CN200510049556.0利用电厂烟气余热；CN200410052759.0则公开一种回流式可控温污泥干化装置与方法，利用粒径大于4毫米的干化污泥回流与湿污泥混合，利用钢丝网将污泥切割成较小的块体后进入回转窑，可提高后续热风烘干的效率，但污泥含水率过高是无法实现的。CN03155966.2公开的采用负压密闭方式，在切断了污泥处理过程中所产生的各种病毒向外传播与蔓延渠道的同时，也可避免系统在移动过程中系统空间的污染空气及所带的病毒向外界泄漏传播，但由于所有工艺装置均集中在移动设备中，其处理能力必定相对较低，无法实现连续化作业。
同时，我国作为钢铁大国，年产钢接近10亿吨，每年产生的钢铁渣超过2亿吨，每吨炉渣蕴含的热能相当于60公斤标煤，由于炉渣是热的不良导体，炉渣的余热回收进展缓慢，巨量热能白白浪费。
为了解决传统污泥干化成本高从而影响污泥处置，而钢铁渣余热又无法有效利用的难题，本发明提出了利用冶金熔渣余热干化污泥的工艺路线和实施方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滚筒法直接干化无机污泥的方法及装置，利用热态渣滚筒法处理技术，将熔渣与污泥按一定比例混合，进而实现一步解决熔渣冷却粒化和无机污泥干化两个难题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种利用熔渣干化无机污泥的方法，其包括如下步骤：混合熔渣与污泥，待污泥含水量降低到3％～15％后，分离钢渣和干污泥。
优选地，熔渣与污泥的混合质量比为1.5～3。
优选地，采用分批、流加或半流加方式进行混合和干燥。
优选地，采用筛分和旋分相结合的方式，实现钢渣和干污泥的分离。进一步优选地，采用筛分方式分离钢渣和干污泥，筛网目数不小于60目。
优选地，所述方法还包括尾气处理和尾泥处理步骤。进一步优选地，尾气处理包括，采用湿法碱洗和/或活性炭吸附方法，将干化污泥所产生的尾气中存在的粉尘、硫化物处理后排放；尾泥处理包括，将所产生的粉尘经湿法洗涤或喷淋后聚集，与待干化污泥混合搅拌后与熔渣混合进行干化处理。
优选地，在容纳有钢球的滚筒中进行熔渣与污泥的混合。
优选地，所述方法包括，熔渣和污泥分别由相应的输送装置输送入容纳有钢球的滚筒中，待污泥含水量降低到3％～15％后，钢渣和干污泥的混合物由位于滚筒出口端的渣泥输送装置输送到渣泥分离装置，进行钢渣与干污泥的分离；干化污泥过程中所产生的尾气中存在的粉尘、硫化物由滚筒出口进入尾气处理装置，处理后排放；尾气处理分离出的粉尘经由尾气处理装置的尘泥出口进入尾泥混配装置，与待干化的污泥混合后经由泥浆输送管道输入所述滚筒内。
优选地，无机污泥原始含水率为70％～99％，采用流加或半流加的方式添加熔渣和无机污泥，无机污泥的处理量为10t/h～80t/h，熔渣的处理量为30t/h～120t/h。
优选地，混合、干化后的渣泥的温度在100～130℃的范围内。
优选地，尾泥含水率与待干化无机污泥的含水率偏差不超过±5％。
还提供一种滚筒法直接干化无机污泥的方法，其包括如下步骤：
1)滚筒渣泥混合干化
熔渣和污泥分别由各自的输送装置按一定的质量比例被送进滚筒，熔渣、污泥 在滚筒转动和钢球滚动的作用下完成混合、换热、脱水、冷却和破碎，熔渣和污泥实现冷却和干化并直接排出；
无机污泥原始含水率为70％～99％，干化后目标含水率为3％～15％；熔渣与无机污泥的渣泥流量比(以质量计)为1.5～3.0，可干化无机污泥的量为10t/h～80t/h；
2)渣泥分离
采用筛分和旋分相结合的方式，实现钢渣和干污泥的分离；
3)尾气处理
采用湿法碱洗、活性炭吸附方法，将滚筒法干化污泥所产生的尾气中存在粉尘、硫化物处理后排放；
4)尾泥处理
熔渣和污泥经过滚筒处理后产生蒸汽和粉尘，粉尘由蒸汽携带进入尾气处理装置中，粉尘经湿法洗涤或喷淋后聚集，然后经由输送设备送入尾泥混配装置中，与原始污泥混合搅拌后由污泥泵等输送设备定期送入滚筒进行干化处理，实现未干化污泥零排放；经混合搅拌后的尾泥含水率与无机污泥原始含水率不应相差过大，这个含水率偏差不应超过±5％。
优选的，步骤2)渣泥分离采用筛分方式，筛网目数不小于60目。
本发明所述的滚筒法直接干化无机污泥的装置包括：滚筒，其内容纳若干钢球；渣泥输送装置，其进口端对应所述滚筒的出口；渣泥分离装置，其进口端对应所述渣泥输送装置的出口，其出口对应不同料仓；尾气处理装置，其进气口通过输送管道连接所述滚筒的出口；尾泥混配装置，其进口通过输送管道连接所述尾气处理装置的尘泥出口；泥浆输送管道，用于将尾泥混配装置的出口连接至所述滚筒进口；污泥泵，设置在泥浆输送管道上，用于将污泥泵送至滚筒。
优选的，所述渣泥分离装置采用筛分方式，筛网目数不小于60目。
本发明采用热态渣滚筒工艺，通过熔渣进料装置和污泥输送系统分别将熔渣和无机污泥按一定比例同步地输送至滚筒中，利用滚筒转动充分混合渣和泥，渣泥经过传质传热过程得到冷态粒渣和满足含水率要求的干化污泥。本发明装置可实现熔渣粒化和污泥干化的快速、稳定、连续化处理。
在本发明方法中：
(1)渣泥混合干化工艺
熔渣和污泥可分别由各自的输送装置按一定的质量比例输送中合适的容器中。容器中可设有合适的搅拌装置，以使熔渣和污泥充分搅拌和接触。优选地，容器自身可在外部动力的带动下发生转动。
优选地，该容器是滚筒，其中装有一定尺寸、一定数量的钢球。熔渣、污泥在滚筒转动和钢球滚动的作用下完成混合、换热、脱水、冷却和破碎等物理过程，进而实现熔渣冷却、粒化和满足污泥目标含水率的污泥直接干化过程。
在整个干化过程中，熔渣和污泥经过几分钟的时间快速实现冷却和干化并直接排出。
通常，容器中熔渣和污泥的质量比为1.5～3。若容器中渣泥质量比小于1.5，则现场需设置前置机械干化工艺将OG泥含水率控制到40％以下，这严重影响污泥干化效率，无法实现连续生产，并且大幅增加设备投入，丧失了滚筒污泥干化工艺的优势。若熔渣和污泥的质量比超过3，渣泥的温度将过高，如超过250℃，需补水以控制温度，严重影响干化污泥产量。
混合、干化时，可采用分批、流加或半流加方式添加熔渣和污泥。分批时每次混合、干化时，按照本发明所述的质量比在容器中加入熔渣和污泥，待完成干化后，倒出渣泥混合物，在进行下一批次的混合和干化。流加指不停地向容器中以一定的流量加入熔渣和污泥，同时容器内完成混合、干化的渣泥不停地向外排出。半流加指熔渣和/或污泥的添加并不连续，而是根据容器内混合和干化情况，间隔一段时间添加一定量的熔渣和/或污泥。
一般地，以流加方式进行混合干化时，熔渣进入滚筒的流量为30t/h～120t/h，可干化无机污泥的流量为10t/h～80t/h，熔渣与无机污泥的渣泥流量比为1.5～3.0。
一般地，无机污泥原始含水率(未经任何方式干化)为70％～99％，干化后目标含水率为3％～15％。
(2)渣泥分离工艺
经过冷却和干化后的渣、泥是充分混合在一起的，需要进行渣、泥分离以利于后续资源化利用。一般地，钢渣和干化污泥在物理特性上是有较为明显区别的，主要体现在密度和粒径等方面有所差异，因此本发明采用筛分和旋分相结合的方式，实现钢渣和干污泥的分离。鉴于钢渣与干污泥粒径存在数量级的差距，本发明优选采用筛分方式，筛网目数不小于60目，一般地筛网目数为80～100目。
(3)尾气处理工艺
滚筒法干化污泥所产生的尾气中存在粉尘、硫化物等对环境有所危害的物质，需经过环保处理才能排放。其尾气处理工艺包括湿法碱洗、活性炭吸附，以实现环保排放。
(4)尾泥处理工艺
熔渣和污泥经过滚筒处理后会产生大量的蒸汽和粉尘，粉尘由蒸汽携带进入尾气处理装置中。粉尘在尾气处理装置中经湿法洗涤或喷淋后聚集，然后经由污泥泵等输送设备送入尾泥混配装置中，与原始污泥混合搅拌，由污泥泵等输送设备定期送入滚筒进行干化处理，进而实现未干化污泥零排放。经混合搅拌后的尾泥含水率与原始污泥含水率不应相差过大，以免影响后续污泥输送、干化的效率。一般地，这个含水率偏差不应超过±5％。
本发明的有益效果：
与现有利用电厂等尾气热源干化污泥技术相比，本发明可根据不同需求(目标含水率)，高效利用了熔渣的高热量，实现了快速、稳定、连续的无机污泥直接干化、渣泥分离，有利于粒渣和泥粉后续资源化利用，提升了干污泥的附加值。本发明在工艺装备实现方面，利用处理热态钢渣的滚筒技术，结构简单，易操作。
附图说明
图1为本发明滚筒法无机污泥干化工艺的流程图。
图2为本发明滚筒法无机污泥干化装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明一种滚筒法直接干化无机污泥的方法，其包括如下步骤：
1)滚筒法渣、泥混合干化
熔渣和污泥分别由各自的输送装置按一定的比例被送进滚筒，熔渣、污泥在滚筒转动和钢球滚动的作用下完成混合、换热、脱水、冷却和破碎，熔渣和污泥实现冷却和干化并直接排出；无机污泥原始含水率为70％～99％，干化后目标含水率为3％～15％；熔渣与无机污泥的渣泥流量比为1.5～3.0，可干化无机污泥的质量为10t/h～80t/h。
2)渣泥分离
采用筛分和旋分相结合的方式，实现钢渣和干污泥的分离。
3)尾气处理
采用湿法碱洗、活性炭吸附方法，将滚筒法干化污泥所产生的尾气中存在粉尘、硫化物、有机化合物处理后排放。
4)尾泥处理
熔渣和污泥在滚筒处理过程中会产生蒸汽和粉尘，粉尘由蒸汽携带进入尾气处理装置中，粉尘经湿法洗涤或喷淋后聚集，然后经由输送设备送入尾泥混配装置中，与原始污泥混合搅拌，由污泥泵等输送设备定期、定量送入滚筒装置进行干化处理，进而实现未干化污泥零排放；经混合搅拌后的尾泥含水率与原始污泥含水率不应相差过大，偏差不应超过±5％。
优选的，步骤2)渣泥分离采用筛分方式，筛网目数不小于60目。
参见图2，本发明所述的滚筒法直接干化无机污泥的装置，其包括：滚筒1，其内容纳若干钢球；渣泥输送装置2，其进口端对应所述滚筒1的出口；渣泥分离装置3，其进口端对应所述渣泥输送装置2的出口，其出口对应不同料仓；尾气处理装置4，其进气口通过输送管道连接所述滚筒1的出口；尾泥混配装置5，其进口通过输送管道连接所述尾气处理装置4的尘泥出口；尾泥混配装置5出口通过泥浆输送管道及污泥泵连接至所述滚筒1进口。
优选的，所述渣泥分离装置采用筛分方式，筛网目数不小于60目。
本发明采用热态渣滚筒法处理工艺，通过熔渣进料装置和污泥输送系统分别将熔渣和无机污泥按一定比例同步地输送至滚筒中，利用滚筒转动充分混合渣和泥，渣泥经过传质传热过程得到冷态粒渣和满足含水率要求的干化污泥。本发明装置可实现熔渣粒化和污泥干化的快速、稳定、低成本处理。
工作过程如下：
冶金熔渣100首先由熔渣渣包被连续地送进转动的滚筒1，同时无机污泥由产生地经污泥输送装置按设定的流量被送进滚筒1，在滚筒1中的钢球和筒体共同作用下，熔渣和含水污泥充分混合，经过传热、传质过程后，熔渣得到粒化，污泥完成脱水，然后渣泥200经由密封的渣泥输送装置2送入渣泥分离装置3进行处理，分离后的物料根据成分和分类进入不同料仓；在滚筒干化污泥过程中产生的废气由 尾气处理装置4处理净化后达标排放；尾气处理装置4所产生的尾泥经污泥输送泵打入尾泥混配装置5入口，与污泥源产生的泥浆混合，经搅拌器搅拌均匀后按规定浓度由污泥泵打入泥浆输送管道，送入滚筒1中。
实施例一：
某钢厂滚筒法钢渣粒化和OG泥干化综合处理工艺，单台滚筒装置每年处理高温钢渣18万吨，在处理钢渣的过程中，将含水率80％的OG泥浆泵入滚筒装置内，利用OG泥浆的水分冷却高温钢渣，同时利用钢渣的显热干化污泥；设定污泥目标含水率为3％，渣/泥进入滚筒的流量比为1.9:1.0，每年可干化OG泥9.5万吨。经过滚筒冷却、脱水等快速处理后的渣泥(100-130℃)被输送装置直接送入渣泥分离装置，污泥被干化到含水率3％左右，整个过程仅需要5min；充分换热后的滚筒钢渣和干化污泥从渣泥分离装置下部连续放出，经过筛分甚至旋分后的粒渣和泥粉分别送入不同料仓，等待卡车送至用户使用。
实施例二：
在处理钢渣的过程中，将含水率70％的OG泥浆泵入滚筒装置内，利用OG泥浆的水分冷却高温钢渣，同时利用钢渣的显热干化污泥；设定污泥目标含水率为15％，渣/泥进入滚筒的流量比为1.5:1.0。经过滚筒冷却、脱水等快速处理后的渣泥(100-130℃)被输送装置直接送入渣泥分离装置，污泥被干化到含水率3％左右，整个过程需要5min；充分换热后的滚筒钢渣和干化污泥从渣泥分离装置下部连续放出，经过筛分甚至旋分后的粒渣和泥粉分别送入不同料仓，等待卡车送至用户使用。
实施例三：
在处理钢渣的过程中，将含水率95％的OG泥浆泵入滚筒装置内，利用OG泥浆的水分冷却高温钢渣，同时利用钢渣的显热干化污泥；设定污泥目标含水率为3％，渣/泥进入滚筒的流量比为3.0:1.0。经过滚筒冷却、脱水等快速处理后的渣泥(100-130℃)被输送装置直接送入渣泥分离装置，污泥被干化到含水率3％左右，整个过程需要5min；充分换热后的滚筒钢渣和干化污泥从渣泥分离装置下部连续 放出，经过筛分甚至旋分后的粒渣和泥粉分别送入不同料仓，等待卡车送至用户使用。
实施例四：
在处理钢渣的过程中，采用分批加料的模式，将含水率80％的OG泥浆泵入滚筒装置内，利用OG泥浆的水分冷却高温钢渣，同时利用钢渣的显热干化污泥；设定污泥目标含水率为3％，滚筒内的渣/泥质量比为1.9:1.0。经过滚筒冷却、脱水等快速处理后的渣泥(100-130℃)被输送装置直接送入渣泥分离装置，污泥被干化到含水率3％左右，整个过程仅需要5min；充分换热后的滚筒钢渣和干化污泥从渣泥分离装置下部放出，经过筛分甚至旋分后的粒渣和泥粉分别送入不同料仓，等待卡车送至用户使用。

Claims (13)

  1. 一种利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，包括如下步骤：混合熔渣与污泥，待污泥含水量降低到3％～15％后，分离钢渣和干污泥。
  2. 如权利要求1所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，熔渣与污泥的混合质量比为1.5～3。
  3. 如权利要求1所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，采用筛分和旋分相结合的方式，实现钢渣和干污泥的分离。
  4. 如权利要求1所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，所述方法还包括尾气处理和尾泥处理步骤。
  5. 如权利要求4所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，
    所述尾气处理包括，采用湿法碱洗和/或活性炭吸附方法，将干化污泥所产生的尾气中存在的粉尘、硫化物和有机化合物处理后排放；
    所述尾泥处理包括，将所产生的粉尘经湿法洗涤或喷淋后聚集，与待干化污泥混合搅拌后，与熔渣混合进行干化处理。
  6. 如权利要求1所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，在容纳有钢球的滚筒中进行熔渣与污泥的混合。
  7. 如权利要求6所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，所述方法包括，熔渣和污泥分别由相应的输送装置输送入容纳有钢球的滚筒中，待污泥含水率降低到3％～15％后，钢渣和干污泥的混合物由位于滚筒出口端的渣泥输送装置输送到渣泥分离装置，进行钢渣与干污泥的分离；干化污泥过程中所产生的尾气中存在的粉尘、硫化物和有机化合物由滚筒出口进入尾气处理装置，处理后达标排放；尾气处理过程中分离出来的粉尘经由尾气处理装置的尘泥出口进入尾泥混配装置，与待干化的污泥混合后经由泥浆输送管道输入至所述滚筒内。
  8. 如权利要求3所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，所述渣泥分离装置采用筛分方式，筛网目数不小于60目。
  9. 如权利要求1所述的利用熔渣干化无机污泥的方法，其特征是，以分批、流加或半流加方式进行混合和干化。
  10. 一种滚筒法直接干化无机污泥的方法，其特征是，包括如下步骤：
    1)滚筒渣泥混合干化
    熔渣和污泥分别由各自的输送装置按一定的流量比例被送进滚筒，熔渣、污泥在滚筒转动和钢球滚动的作用下完成混合、换热、脱水、冷却和破碎，熔渣和污泥实现冷却和干化并直接排出；其中，无机污泥原始含水率为70％～99％，干化后目标含水率为3％～15％；熔渣与无机污泥的渣泥流量比为1.5～3.0，无机污泥的流量为10t/h～80t/h；
    2)渣泥分离
    采用筛分和旋分相结合的方式，实现钢渣和干污泥的分离；
    3)尾气处理
    采用湿法碱洗、活性炭吸附方法，将滚筒法干化污泥所产生的尾气中存在粉尘、硫化物、有机化合物处理后排放；
    4)尾泥处理
    尾气处理过程中产生的粉尘经湿法洗涤或喷淋后聚集，然后经由输送设备送入尾泥混配装置中，与原始污泥混合搅拌后，由污泥泵定期送入滚筒进行干化处理；经混合搅拌后的尾泥含水率与无机污泥原始含水率原始污泥含水率偏差不超过±5％。
  11. 如权利要求10所述的滚筒法直接干化无机污泥的方法，其特征是，步骤2)渣泥分离采用筛分方式，筛网目数不小于60目。
  12. 一种用于滚筒法直接干化无机污泥的装置，其特征在于，包括：
    滚筒，其容纳若干钢球；
    渣泥输送装置，其进口端对应所述滚筒的出口；
    渣泥分离装置，其进口端对应所述渣泥输送装置的出口，其出口对应不同料仓；
    尾气处理装置，其进气口通过输送管道连接所述滚筒的出口；
    尾泥混配装置，其进口通过输送管道连接所述尾气处理装置的尘泥出口；
    泥浆输送管道，用于连接尾泥混配装置的出口与滚筒的进口；
    污泥泵，设置在泥浆输送管道上，用于将污泥泵送至滚筒。
  13. 如权利要求12所述的用于滚筒法直接干化无机污泥的装置，其特征在于，所述渣泥分离装置采用筛分方式，筛网目数不小于60目。
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