CN102775034A

CN102775034A - 一种污泥焚烧处理方法及污泥焚烧处理装置

Info

Publication number: CN102775034A
Application number: CN2012102723330A
Authority: CN
Inventors: 林春荣; 林毅瑛; 林建惠; 林夏阳; 方跃宗; 林启耀; 施建臣; 柯火仲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2012-11-14

Abstract

一种污泥焚烧处理方法及污泥焚烧处理装置，涉及污泥的处理，提供一种节约辅助燃料，降低处理成本的污泥焚烧处理方法及其污泥焚烧处理装置。所述污泥焚烧处理方法包括：调质步骤A，在湿污泥中加入调质剂，搅拌混匀，得污泥混合料；造型脱水步骤B，将步骤A所得污泥混合料脱水至30％以下并造型成污泥块；焚烧步骤C，将步骤B所得污泥块放入焚烧处理装置中进行焚烧，得污泥灰。本发明能使污泥块能够焚烧完全，同时将焚烧污泥过程中产生的热量用于干燥污泥块。干燥后的污泥块不需添加辅助燃料即可进行焚烧，焚烧时产生的热量又进一步干燥其它的污泥，如此循环，即可大幅减少辅助燃料的使用，达到“以废治废”的目标。

Description

一种污泥焚烧处理方法及污泥焚烧处理装置

技术领域

本发明涉及污泥的处理，特别涉及一种污泥焚烧处理方法及污泥焚烧处理装置。

背景技术

污泥是污水处理过程中必然副产物，湿污泥含水率高，通常在80％左右，污泥中既包括大量有机物及多种重金属和致病微生物。随着我国城镇化的加快，城镇和工业污水处理率逐年提高，污泥的产量也急剧增加。根据北京市环境保护科学研究院的数据，2010年全国湿污泥产量高达2850万吨(含水率80％)。如何将污水处理过程中产生的数量巨大、成分复杂且污染严重的污泥进行无害化处理和资源化利用成为各国政府深为关注的问题。

污泥的处理方法目前主要有填埋、农用、焚烧等。与前2种处理方法相比，污泥焚烧处理具有减量化、无害化和资源化的显著优点。焚烧后剩余的污泥灰体积只有湿污泥体积的10％左右，焚烧过程中所有的病菌、病原体均被彻底杀灭，有毒有害的有机物被彻底氧化分解，重金属的稳定性大大提高，污泥灰经适当的物理和化学方法处理后可作为建筑原材料、土地改良剂甚至吸附剂使用。因此，污泥的焚烧处理方法已得到了相当广泛的应用。

目前普遍应用的污泥焚烧处理方案是利用流化床锅炉混烧。具体而言，就是依托电厂现有的燃煤锅炉，通过对焚烧方式进行技术改造，将脱水污泥按比例掺杂在煤块中进行焚烧，无需建造单独的干化焚烧***，只需更新改造现有的电厂锅炉。然而，这种焚烧方法不仅产生大量有毒有害的烟尘与微粒，而且需要消耗大量的煤或其它辅助燃料。根据相关实验，焚烧1kg机械脱水后的污泥(含水率80％左右)，通常需要约0.35kg的煤或其它等热量的辅助燃料。在进行工业规模的城市污泥焚烧时，煤等辅助燃料的大量投入导致污泥焚烧处理成本居高不下。开发一种节约辅助燃料，降低处理成本的污泥焚烧处理方式，成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节约辅助燃料，降低处理成本的污泥焚烧处理方法。

本发明的另一目的在于提供一种结构简单，设计合理的污泥焚烧装置。

所述一种污泥焚烧处理方法包括：

调质步骤A，在湿污泥中加入调质剂，搅拌混匀，得污泥混合料；

造型脱水步骤B，将步骤A所得污泥混合料脱水至30％以下并造型成污泥块；

焚烧步骤C，将步骤B所得污泥块放入焚烧处理装置中进行焚烧，得污泥灰。

所述调质步骤A，按质量比，湿污泥与调质剂的比例为1∶(0.7～1.2)。所述调质剂为粉煤灰或污泥灰。所述调质步骤A在热泵的作用下进行。

所述造型脱水步骤B包括：按质量百分比，向污泥混合料中加入5％～10％的砂子，搅拌混匀后的污泥混合料灌入造型机中挤压脱水，并在热泵作用下将水份降至30％以下并造型成污泥块。

所述污泥块的体积≤8000cm³，所述污泥块为球型、椭球型或多面体中的任一型状。

所述焚烧处理装置为焚烧炉；焚烧温度为：850℃～1000℃；时间为：0.5～4.0h。

所述焚烧炉包括：设置于焚烧炉底部的冷却层，位于焚烧炉中部的焚烧层，以及位于焚烧炉上部的烘干层，烘干层上方设有进料口与出气口，冷却层下方设有出料口与进气口。所述焚烧炉更包括：耐火墙体，以及设置于耐火墙体上的复数个观察孔，所述观察孔至少设置于焚烧层所对应的墙体上。

本发明中的污泥焚烧处理方法具有诸多优点。首先，在湿污泥中加入干燥的调质剂，搅拌后即成低含水率的污泥混合料。调质剂可使用焚烧后的污泥灰，如此即能实现污泥灰的循环利用，当然，在起始处理阶段，由于还没有足够的污泥灰，调质剂可用粉煤灰。加入污泥混合料中的砂子不仅能够磨碎污泥混合料中的有机物，使其水分析出，也可使污泥混合料便于造型成块状。同时，砂子在焚烧过程中与污泥灰一起循环使用，只需根据焚烧后的损失量适当补充即可，如此可节约资源，降低成本。同时，热泵通过收集污泥调质步骤与搅拌过程中产生的余热，用于干燥污泥，降低污泥混合料的含水率，造型机对于污泥混合料的挤压可以进一步降低污泥混合料的含水率。通过将污泥混合料造型为污泥块，可以有效提高燃烧效率，造型后的污泥块由于进行块状焚烧，焚烧过程基本不产生粉尘，即使有微量粉尘也将被焚烧炉上层的烘干层吸附。焚烧炉的结构简单，设计合理，保证了污泥能够焚烧完全，同时将焚烧层焚烧污泥过程中产生的热量用于干燥烘干层上的污泥块。干燥后的污泥块进入焚烧层，不需添加辅助燃料即可进行焚烧，焚烧时产生的热量又进一步干燥其上层的污泥块，如此循环，即可大幅减少辅助燃料的使用，达到“以废治废”的目标。

附图说明

图1为本发明中的焚烧炉的剖面结构示意图。

具体实施方式

本说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，生产者可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的标准。在说明书及权利要求书当中所提及的“包括”为一开放式的用语，应解释成“包括但不限定于”。为使本领域的技术人员能更进一步了解本发明，下面列举本发明的数个较佳实施例，并配合说明书附图，详细说明本发明的技术方案，但需要特别强调的是：本发明附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。

以下实施例均以厦门污水处理厂的污泥为例，厦门污水处理厂的湿污泥含水率约80％左右，有机物含量50％以上，通常干污泥自身热值约3000kcal/kg，

实施例1

调质步骤A：称取1000kg湿污泥，加入1000kg粉煤灰，持续搅拌混匀。为使湿污泥与粉煤灰混合得更为均匀，可将1000kg粉煤灰分为多次加入湿污泥中。干燥的粉煤灰在持续搅拌条件下与湿污泥彻底接触，吸收湿污泥中的水分，使得污泥含水率降至40％以下，得到污泥混合料。湿污泥与调质剂(粉煤灰或污泥灰)两者之间的质量比可根据气候的变化或污泥放置时间决定：气温越高，放置时间越长，污泥中水分就会风干得越多，污泥的含水率也越低，调质剂的用量就越少，反之调质剂的用量越大。一般说来，湿污泥与调质剂的质量在比1∶(0.7～1.2)之间较为适宜。在初始焚烧阶段，还没有产生足够的污泥灰，故使用粉煤灰，但焚烧开始后，焚烧产生的污泥灰即可作为调质剂，替代粉煤灰，实现污泥灰的循环利用。为了更有效的降低污泥含水率，可在调质过程中加入热泵的左右，通过热泵吸收调质过程中的余热，再用这些热量干燥湿污泥，降低污泥含水率。

造型脱水步骤B：称取70kg砂子，砂子用量为湿污泥重量的7％，加入到上述步骤所得的污泥混合料中，持续搅拌混匀。砂子在搅拌的过程中不断磨碎污泥混合料中的有机物，使有机物中的水分以及细胞内的溶液进一步释放，增加污泥混合料的粘度与造型能力。污泥混合料在持续搅拌的过程产生热量，升高污泥混合料的温度，污泥混合料的水分进一步降低。同样的道理，造型脱水过程中同样可以选择加入热泵，通过热泵吸收搅拌过程中产生的热量，该热量用于污泥混合料的干燥脱水。

将含有砂子的污泥混合料灌入挤压设备中，通过前述搅拌，风干，热泵以及挤压设备的挤压等处理工艺，使污泥混合料含水率降至30％。再将挤压脱水后的污泥混合料灌入造型机中，形成总体积1000cm³的污泥块，即污泥块的长宽高均为10cm左右。污泥块可为污泥块为球型、椭球型或多面体中的任一形状，为便于焚烧，可在污泥块内部形成蜂窝状的孔洞。

焚烧步骤C：将污泥块放入焚烧炉中进行焚烧。图1为本发明中的焚烧炉的剖面结构示意图。如图1所示，焚烧炉包括：设置于焚烧炉下部的冷却层6，位于焚烧炉中部的焚烧层5，以及位于焚烧炉上部的烘干层4，烘干层上方设有进料口2与出气口1，冷却层下方设有出料口7与进气口(图未示)。冷却层6，焚烧层5与烘干层4依次叠落设置。焚烧炉更包括：耐火墙体3，以及设置于耐火墙体3上的复数个观察孔(图未示)，观察孔至少设置于焚烧层5所对应的耐火墙体3上，用于观察焚烧炉中的焚烧状况。焚烧炉冷却层6中加入少量引火的煤块，冷却层上方的焚烧层5与烘干层4中放置污泥块。点燃煤块进行燃烧，燃烧后的热量对焚烧层5的污泥块进行干燥，干燥后的污泥块开始焚烧，焚烧层5的污泥块在焚烧过程中释放的热量不断干燥烘干层4中的污泥块，焚烧层5中焚烧完的污泥灰进入冷却层6，通过出料口7排出焚烧炉5。烘干层4上干燥后的污泥块进入焚烧层5进行焚烧，烘干层4上方的进料口2再次将造型完成的污泥块输入到烘干层4中。如此循环往复，将污泥块不断进行焚烧。焚烧层5的焚烧温度在850℃～1000℃之间；进入焚烧层5的污泥块根据量的不同，焚烧时间也不同，污泥块在焚烧层的停留时间，即焚烧时间一般为0.5～4.0h。

本实施例中有关污泥焚烧热值的计算如下：

污泥的含水率为80％，干污泥的热值为3000kcal/kg。1000kg含水率为80％的湿污泥中含水为800kg，干污泥为200kg。在进入造型机造型后得到含水率30％污泥混合料约2000kg。2000kg污泥混合料中含水为600kg，干污泥为200kg。则

汽化600kg的水需要的能量为：600×[(100-20)+639]＝431400kcal。

200kg干污泥的热值为200×3000＝600000kcal。

即使焚烧炉的焚烧效率为80％，600000×80％＝480000kcal，也远大于汽化污泥块中水所需的能量。

因此，本发明只需要在起始阶段利用辅助燃料如煤等进行点火，在后续焚烧过程中，污泥块自身即可作为燃料，实现污泥块的循环焚烧。从而大幅减少辅助燃料的使用量，使得污泥处理成本大幅降低，达到“以废治废”的目的。

实施例2

实施例2与实施例1均为同一技术方案的不同实施方式，本实施例仅就与实施例1的区别之处做重点论述，相同之处不再重复。

调质步骤A：称取1000kg湿污泥，加入700kg粉煤灰，持续搅拌混匀。为使湿污泥与粉煤灰混合得更为均匀，可将700kg粉煤灰分为多次加入湿污泥中。干燥的粉煤灰在持续搅拌条件下与湿污泥彻底接触，吸收湿污泥中的水分，使得污泥含水率降至47％左右，得到污泥混合料。为了更有效的降低污泥含水率，可在调质过程中加入热泵的左右，通过热泵吸收调质过程中的余热，再用这些热量干燥污泥混合料，降低污泥混合料含水率。同时还可将污泥混合料晾晒数天，污泥混合料的水分进一步风干。污泥混合料晾晒的时间可根据气候的变化决定：气温越高，污泥混合料中水分就会风干得越快，晾晒的时间可以更短。一般说来，晾晒3～5天较为适宜。在初始焚烧阶段，还没有产生足够的污泥灰，故使用粉煤灰，但焚烧开始后，焚烧产生的污泥灰即可作为调质剂，替代粉煤灰，实现污泥灰的循环利用。

造型脱水步骤B：称取100kg砂子，砂子用量为湿污泥重量的10％，加入到上述步骤所得的污泥混合料中，持续搅拌混匀。砂子在搅拌的过程中不断磨碎污泥混合料中的有机物，使有机物中的水分以及细胞内的溶液进一步释放，增加污泥混合料的粘度与造型能力。污泥混合料在持续搅拌的过程产生热量，升高污泥混合料的温度，污泥混合料的水分进一步降低。造型脱水过程中同样可以选择加入热泵，通过热泵吸收搅拌过程中产生的热量，该热量用于污泥混合料的干燥脱水。

将含有砂子的污泥混合料灌入一挤压设备中，通过前述热泵，搅拌，风干以及挤压设备的挤压等处理工艺，使污泥混合料含水率降至28％。再将挤压脱水后的污泥混合料灌入造型机中，形成总体积不大于8000cm³的污泥块。污泥块的形状可为球型、椭球型或多面体中的任一形状。

焚烧步骤C：将污泥块放入焚烧炉中进行焚烧，焚烧过程与实施例1完全相同。

实施例3

实施例3与实施例1均为同一技术方案的不同实施方式，本实施例仅就与实施例1的区别之处做重点论述，相同之处不再重复。

调质步骤A：称取1000kg湿污泥，加入1200kg粉煤灰，持续搅拌混匀。为使湿污泥与粉煤灰混合得更为均匀，可将1200kg粉煤灰分为多次加入湿污泥中。干燥的粉煤灰在持续搅拌条件下与湿污泥彻底接触，吸收湿污泥中的水分，使得污泥含水率降至36％左右，得到污泥混合料。由于粉煤灰加入量较多，污泥混合料的含水率已降至36％，故可选择性地加入热泵的作用。

造型脱水步骤B：称取50kg砂子，砂子用量为湿污泥重量的5％，加入到上述步骤A所得的污泥混合料中，持续搅拌混匀。砂子在搅拌的过程中不断磨碎污泥混合料中的有机物，使有机物中的水分以及细胞内的溶液进一步释放，增加污泥混合料的粘度与造型能力。污泥混合料在持续搅拌的过程产生热量，升高污泥混合料的温度，污泥混合料的水分进一步降低。同样的道理，该造型脱水步骤中也可以加入热泵的作用。

将含有砂子的污泥混合料灌入一挤压设备中，通过前述热泵，搅拌，风干，以及挤压设备的挤压等处理工艺，使污泥混合料降至25％。挤压脱水后的污泥混合料灌入造型机中，形成总体积为3000cm³的污泥块。污泥块的形状可为污泥块可为污泥块为球型、椭球型或多面体中的任一形状。

焚烧步骤C：将污泥块放入焚烧炉中进行焚烧，焚烧过程与实施例1完全相同，此处不再重复。

本领域技术人员容易理解：为便于焚烧，污泥混合料的含水率自然是越低越好，但含水率越低，污泥脱水的成本就越高。为了有效利用污泥自身燃烧过程中产生的热量，避免在焚烧进行前投入过大的成本进行脱水，申请人通过实验发现焚烧前污泥混合料的含水率控制在30％较为适宜。当然，对应不同热值的污泥以及不同的焚烧条件，可以合理调整污泥混合料在进行焚烧前的含水率。如将污泥混合料含水率控制在25％以下，甚至20％以下，其关键在于：污泥混合料含水率能够满足污泥后续焚烧的要求，使得污泥块能够顺利进行焚烧。

以上实施例仅为本发明技术方案的优选实施方式，并非本发明技术方案所有可能实施方式的穷举，故不用于限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于：按质量比，湿污泥与调质剂的比例为1∶(0.7～1.2)。

3.如权利要求2所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于：所述调质剂为粉煤灰或污泥灰。

4.如权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于：所述调质步骤A在热泵的作用下进行。

5.如权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于：所述造型脱水步骤B包括：按质量百分比，向污泥混合料中加入5％～10％的砂子，搅拌混匀后的污泥混合料灌入造型机中挤压脱水，并在热泵作用下将水份降至30％以下并造型成污泥块。

6.如权利要求5所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于：所述污泥块的体积≤8000cm³，所述污泥块为球型、椭球型或多面体中的任一形状。

7.如权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于：所述焚烧处理装置为焚烧炉；所述焚烧的温度为：850℃～1000℃；时间为：0.5～4.0h。

8.一种污泥焚烧处理装置，其特征在于：所述污泥焚烧处理装置为焚烧炉，所述焚烧炉包括：设置于焚烧炉底部的冷却层，位于焚烧炉中部的焚烧层，以及位于焚烧炉上部的烘干层，烘干层上方设有进料口与出气口，冷却层下方设有出料口与进气口。

9.如权利要求8所述的一种焚烧炉，其特征在于：所述焚烧炉更包括：耐火墙体，以及设置于耐火墙体上的复数个观察孔，所述观察孔至少设置于焚烧层所对应的墙体上。