CN101643305A - 利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法。方法步骤为：1)将砖窑排出的热烟气，通过引风机分别送到第一和第二污泥干化成粒装置中，进行二段式污泥干化；2)将城市污泥在污泥储存库堆放，进行干化前的预处理；3)将经过预处理的污泥，通过分量式进料机，送入第一干化成粒装置，进行第一阶段污泥干化；4)经过第一阶段干化的污泥，通过输送机，送入第二干化成粒装置，进行第二阶段污泥干化；5)经过二段干化后形成的污泥团粒，进入污泥成品库时，通过筛分设备，将污泥团粒与制砖粘土或页岩土混匀，制成砖坯，烧结成轻质节能砖。本发明以废治废，使城市污泥得到无害化和资源化处理，既能够产生显著的社会和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法。
背景技术
为了保护我们有限的水资源，创造优良的生存环境，生活污水和工业废水必须经过污水处理厂的处理，达到国家污水排放标准后才能排放，是否拥有城市污水处理***，这已成为一个现代城市文明的标志，也是城市生态环境建设必不可少的环境工程措施。根据国家环保“十一五”规划与全国城镇污水处理和再生利用设施建设的“十一五”规划，至2010年我国所有城市都要建设污水处理设施，城市污水处理率不低于70％，预计全国城市污水处理能力将超过1亿吨/日，同时可以预计伴随产生的污泥(含水率80％左右)将高达3000万吨/年，加上污染河湖疏浚污泥和城市下水道污泥等，每年产生的城市污泥不仅数量非常巨大，并且每年还以10～15％的增长率而增加。如何安全经济地处理处置城市污泥是世界共同面临的环境问题，解决这个世界性难题对我国来说更是刻不容缓。
城市污泥是一种含有病源微生物、多种有机和无机污染物，以及重金属的固液混合体，从污泥中被检测到的192种化合物中，有99种被确定为有害化合物，因此，污泥是一类危害性极大的固体废弃物，如果不加以彻底的处理与控制，将会对环境造成严重的二次污染。
目前，我国对城市污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥主要采取临时堆埋的处置方法，不仅花费大量的资金和占用大量的土地资源，而且给生态环境造成严重的二次污染，特别是污泥中的污水下渗，给地下水资源带来的危害更是无法估计，而事实上城市周围不可能有适合堆放这类污泥的空间和地点，污泥临时堆埋所产生的环境二次污染的危害，实际上抵消了污水处理和河道疏浚的环境效益。面对污泥引起的环境问题日趋尖锐和污泥危害日益加剧的现实，人们尝试利用污泥作为肥料，用于农业或绿化，但是，污泥中所含的各种重金属限制了土壤对污泥利用的适应性(表1)，研究表明，从废水中去除1mg/L的重金属，就会在污泥中积累10000mg/L的重金属，它们会在土壤中富集，并通过作物的吸收进入食物链，最终危害到人体的健康，即使有些污泥来自城市生活污水，重金属含量虽然较低，但污泥中所含的病原体和持久性有机污染物，以及污水处理过程中添加的各种药剂，都会给环境带来潜在的危害。
表1城市污泥和疏浚污泥中重金属的含量变化
参考国外污泥焚烧的实践，有的地方试图通过焚烧来达到污泥减量的目的，但是，污泥焚烧设备投资额高，能源消耗量大，运行费用昂贵，污泥焚烧的费用在400元/吨以上，加上污泥在焚烧时，会给大气环境带来污染和焚烧后的残渣仍需处置等原因，根据我国的国情，污泥焚烧处理在经济上难以承受，在技术上还不完善。
随着我国经济的快速发展和城市人口的迅速增长，城市污水的数量在不断地增加，与此同时人们对环境质量的要求越来越高，工业废水和城市生活污水处理率的不断提高，意味着污水处理厂污泥的数量将与日俱增，因此，开辟一条对城市污泥进行安全、经济的有效处理途径，已势在必行。实践表明，城市污泥要得到彻底的处理，必须走无害化、减量化和资源化道路。根据对城市污水处理厂污泥的理化性质，进行连续3年的研究表明，污泥中的主要化学成分含量变化不大(表2)，这说明了城市污水处理厂产生的污泥，其主要化学组成
表2城市污水处理厂污泥的化学组成
是基本保持稳定的。污泥的烧失量较高，平均达到36％左右，全氮和全磷的含量也较高，这表明污泥中含有较高的有机物质。污泥中有机质含量高，它的热值也高，通过测定表明，城市污水处理厂污泥的热值相当于褐煤的热值，达到标准煤热值的1/3-1/2(表3)；河湖疏浚污泥中有机质的含量也较高，根据有机物和热值之间的相互关系，它的热值也比较高。如果能将污泥中的热能开发利用起来，不仅能够使城市污泥处理厂污泥和河湖疏浚污泥得到彻底安全地处理，而且能够使污泥所具有的热能成为有价值的资源。
表3城市污水处理厂污泥、疏浚污泥和煤的燃烧热值
污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥，通过机械脱水，含水率一般在75％-85％之间，如果要使污泥能够燃烧，必须首先将污泥的含固率达到100％，这意味着需要大量的外加能源，建立在试验基础上的计算表明，要将含水率75％-85％的污泥完全燃尽，使污泥到达燃点所需要的能源，远大于绝干污泥燃烧所产生的能量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法。
利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法包括如下步骤：
1)将砖窑排出的余热温度为120℃～200℃的烟气，通过引风机分别送到第一污泥干化成粒装置和第二污泥干化成粒装置中，进行二段式污泥干化；
2)将含水量占总重量质量百分比为80～85％的城市污水处理厂污泥，或河、湖疏浚污泥，在污泥储存库堆放3～5天，并用翻混机进行污泥干化前的预处理；
3)将经过预处理的污泥，通过分量式进料机，将污泥送入第一污泥干化成粒装置，进行第一阶段污泥干化；
4)经过第一阶段干化的污泥，通过输送机，送入第二污泥干化成粒装置，进行第二阶段污泥干化；
5)经过上述二段式干化过程，污泥在干化的同时，自然形成质地坚硬粒径为1～8mm的污泥团粒，污泥团粒在进入污泥成品库时，通过筛分设备，将粒径为2～6的污泥团粒与制砖粘土或页岩土充分混匀，先制成砖坯，然后烧结成砖，污泥团粒与制砖粘土或页岩土的质量比为1∶0.05～0.2，小于2毫米和大于6毫米的污泥团粒，作为烧砖燃煤的辅助燃料。
所述的第一干化成粒装置的筒体直径为2.0～2.4m，长为22～28m。所述的第二污泥干化成粒装置的筒体直径为1.8～2.2m，长为20～26m。所述的第一污泥干化成粒装置的筒体内和第二污泥干化成粒装置的筒体内，装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。所述的经过第一污泥干化和第二段污泥干化后排放的尾气，经过除尘除气处理后达标排放；污泥干化前预处理和污泥成品库释放的气体，通过土壤生物滤床消除。
本发明与现有技术相比具有有益效果：
1)利用砖窑烟气余热干化污泥，不仅可以在不消耗新能源的情况下，将污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥的含水率降低，而且使烧砖排放的烟气余热得到充分利用，从而为城市污泥的无害化、减量化、资源化处理开辟了一条以废治废、废物循环利用的新途径，既能够产生显著的社会和环境效益，又能获得明显的经济效益。
2)利用砖窑烟气余热干化污泥，由于热源从烟道截取，截取的烟气量大小可以通过风门控制，因此，当污泥干化成粒装置需要检修时，烟气仍然能够顺畅排出，不会影响砖窑的正常运行。
3)本发明利用砖窑烟气余热，使污泥能在低温条件下得到干化，从而保持了污泥原始的热值，干化后的污泥团粒制砖，既能使城市污水处理厂污泥和河湖疏浚污泥得到彻底的处理，又能使污泥的热能资源得到最大程度的利用。
4)用5～20％污泥团粒烧制的砖体，不仅抗压强度达到优质砖的标准，而且是一种轻质节能砖，并具有保温的特点。表5和表6分别给出了污泥轻质节能砖的测试结果和国家标准。
表5污泥轻质节能砖抗压强度测试结果
表6不同等级普通砖抗压强度的国家标准(GB5101-85)
注：表中()内为工程制单位，1kgf/cm2＝0.0981Mpa
附图说明
附图是利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖的工艺流程图。
具体实施方式
本发明利用砖窑排放的烟气余热，先将污泥干化，并在污泥干化的同时形成团粒，然后，用干化后的污泥团粒与制砖粘土或页岩土按一定的比例均匀混合，制成砖坯，最后烧制成砖。城市污泥与制砖粘土和页岩在化学成分和矿物组成上存在明显的差异(表4)，因此，如果按照一般的方法，将污泥与粘土或页岩粉碎后简单地混合，烧制的普通砖体，即使污泥掺入的比例很小，也无法达到抗压强度的标准。用污泥团粒，按一定的比例与粘土或页岩粉碎后充分混合，制成砖坯，不仅使每块砖体能够利用更多的污泥，而且经过高温焙烧，污泥中的有机质转化为热能后，在砖体内部形成圆形空穴，由于圆形空穴在三维空间上，壁均为拱型，因此，在抗压上具有力学上的优势，由此烧结而成的砖体具有轻质、节能和保温的特点。这为实现城市污泥彻底的无害化、减量化和资源化处理的开辟了一条新途径。
表4粘土与污泥的主要化学成分
①粘土来自杭州红旗砖瓦厂；
②页岩采自浙江富阳；
③杭州四堡污水处理厂污泥1993年、1996年、2001年3次分析的平均值。
利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法包括如下步骤：
1)将砖窑排出的余热温度为120℃～200℃的烟气，通过引风机分别送到第一污泥干化成粒装置和第二污泥干化成粒装置中，进行二段式污泥干化；
2)将含水量占总重量质量百分比为80～85％的城市污水处理厂污泥，或河、湖疏浚污泥，在污泥储存库堆放3～5天，并用翻混机进行污泥干化前的预处理；
3)将经过预处理的污泥，通过分量式进料机，将污泥送入第一污泥干化成粒装置，进行第一阶段污泥干化；
4)经过第一阶段干化的污泥，通过输送机，送入第二污泥干化成粒装置，进行第二阶段污泥干化；
5)经过上述二段式干化过程，污泥在干化的同时，自然形成质地坚硬粒径为1～8mm的污泥团粒，污泥团粒在进入污泥成品库时，通过筛分设备，将粒径为2～6的污泥团粒与制砖粘土或页岩土充分混匀，先制成砖坯，然后烧结成砖，污泥团粒与制砖粘土或页岩土的质量比为1∶0.05～0.2，小于2毫米和大于6毫米的污泥团粒，作为烧砖燃煤的辅助燃料。
所述的第一干化成粒装置的筒体直径为2.0～2.4m，长为22～28m。所述的第二污泥干化成粒装置的筒体直径为1.8～2.2m，长为20～26m。所述的第一污泥干化成粒装置的筒体内和第二污泥干化成粒装置的筒体内，装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。所述的经过第一污泥干化和第二段污泥干化后排放的尾气，经过除尘除气处理后达标排放；污泥干化前预处理和污泥成品库释放的气体，通过土壤生物滤床消除。
实施例1
专用的污泥输送车将含水率为82％的城市污水处理厂污泥送入污泥储存库，堆放4天，并用翻混机一方面使污泥均匀化，另一方面使污泥自然蒸发一部分水分，污泥储存库释放气体，通过引风机送入生物土壤滤床，达标排放。
经过预处理的污泥，含水率降至80％，通过分量式进料机，将污泥按一定的时间间隔送入第一污泥干化成粒装置，进行第一阶段污泥干化，第一污泥干化成粒装置直径为2.2m，长为25m，引风机将170℃的砖窑排放烟气，送入第一污泥干化成粒装置与含水率为82％的污泥直接接触，热烟气加热污泥，使污泥中的部分水份蒸发，蒸发的水份随烟气以尾气的形式排出，通过引风机，经过湿式除尘除气设备，达标排放。经过第一段干化后的污泥，含水率降至62％。
将经过第一段干化的污泥，通过螺旋输送机，送入第二污泥干化成粒装置，进行第二阶段污泥干化，第二污泥干化成粒装置直径为2.0m，长为22m，引风机将170℃的砖窑排放烟气，送入第二污泥干化成粒装置与含水率为62％的污泥直接接触，热烟气再次加热污泥，使污泥中的部分水份蒸发，蒸发的水份随烟气以尾气的形式排出，通过引风机，经过湿式除尘除气设备，达标排放。经过第二段干化后的污泥，含水率降至45％。
经过上述二段式干化过程，污泥在干化的同时，自然形成质地坚硬粒径为1～8mm的污泥团粒，该污泥团粒通过输送机进入污泥成品库时，通过筛分设备，粒径为2～6的污泥团粒作为烧砖的原料，按10％的比例与烧砖粘土充分混匀，先制成砖坯，然后烧结成砖，小于2毫米和大于6毫米的污泥团粒，作为烧砖燃煤的辅助燃料。进入污泥成品库的污泥团粒，在冷却过程释放的气体，通过引风机送入生物土壤滤床，达标排放。
污泥团粒按10％的比例与烧砖粘土充分混匀，烧结成的砖体，抗压强度达到特等砖的要求，质量比同体积的普通砖轻8％。
实施例2
专用的污泥输送车将含水率为80％的城市污水处理厂污泥送入污泥储存库，堆放5天，并用翻混机一方面使污泥均匀化，另一方面使污泥自然蒸发一部分水分，污泥储存库释放气体，通过引风机送入生物土壤滤床，达标排放。
经过预处理的污泥，含水率降至78％，通过分量式进料机，将污泥按一定的时间间隔送入第一污泥干化成粒装置，进行第一阶段污泥干化，第一干污泥化成粒装置直径为2.4m，长为28m，引风机将180℃的砖窑排放烟气，送入第一干化成粒装置与含水率为78％的污泥直接接触，热烟气加热污泥，使污泥中的部分水份蒸发，蒸发的水份随烟气以尾气的形式排出，通过引风机，经过湿式除尘除气设备，达标排放。经过第一段干化后的污泥，含水率降至58％。
将经过第一段干化的污泥，通过螺旋输送机，送入第二污泥干化成粒装置，进行第二阶段污泥干化，第二污泥干化成粒装置直径为2.1m，长为23m，引风机将180℃的砖窑排放烟气，送入第二污泥干化成粒装置与含水率为58％的污泥直接接触，热烟气再次加热污泥，使污泥中的部分水份蒸发，蒸发的水份随烟气以尾气的形式排出，通过引风机，经过湿式除尘除气设备，达标排放。经过第二段干化后的污泥，含水率降至40％。
经过上述二段式干化过程，污泥在干化的同时，自然形成质地坚硬粒径为1～8mm的污泥团粒，该污泥团粒通过输送机进入污泥成品库时，通过筛分设备，粒径为2～6的污泥团粒作为烧砖的原料，按15％的比例与烧砖粘土充分混匀，先制成砖坯，然后烧结成砖，小于2毫米和大于6毫米的污泥团粒，作为烧砖燃煤的辅助燃料。进入污泥成品库的污泥团粒，在冷却过程释放的气体，通过引风机送入生物土壤滤床，达标排放。
污泥团粒按15％的比例与烧砖粘土充分混匀，烧结成的砖体，抗压强度达到特等砖的要求，质量比同体积的普通砖轻12％。
Claims (5)
1.一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将砖窑排出的余热温度为120℃～200℃的烟气，通过引风机分别送到第一污泥干化成粒装置和第二污泥干化成粒装置中，进行二段式污泥干化；
2)将含水量占总重量质量百分比为80～85％的城市污水处理厂污泥，或河、湖疏浚污泥，在污泥储存库堆放3～5天，并用翻混机进行污泥干化前的预处理；
3)将经过预处理的污泥，通过分量式进料机，将污泥送入第一污泥干化成粒装置，进行第一阶段污泥干化；
4)经过第一阶段干化的污泥，通过输送机，送入第二污泥干化成粒装置，进行第二阶段污泥干化；
5)经过上述二段式干化过程，污泥在干化的同时，自然形成质地坚硬粒径为1～8mm的污泥团粒，污泥团粒在进入污泥成品库时，通过筛分设备，将粒径为2～6的污泥团粒与制砖粘土或页岩土充分混匀，先制成砖坯，然后烧结成砖，污泥团粒与制砖粘土或页岩土的质量比为1∶0.05～0.2，小于2毫米和大于6毫米的污泥团粒，作为烧砖燃煤的辅助燃料。
2.根据权利要求1所述的一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法，其特征在于所述的第一干化成粒装置的筒体直径为2.0～2.4m，长为22～28m。
3.根据权利要求1所述的一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法，其特征在于所述的第二污泥干化成粒装置的筒体直径为1.8～2.2m，长为20～26m。
4.根据权利要求1所述的一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法，其特征在于所述的第一污泥干化成粒装置的筒体内和第二污泥干化成粒装置的筒体内，装有使污泥进一步分散和有助于污泥成粒的扬料板和链锤。
5.根据权利要求1所述的一种利用砖窑烟气余热干化污泥与污泥制砖一体化的方法，其特征在于所述的经过第一污泥干化和第二段污泥干化后排放的尾气，经过除尘除气处理后达标排放；污泥干化前预处理和污泥成品库释放的气体，通过土壤生物滤床消除。
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