CN102976575A

CN102976575A - 水泥窑处理污泥***及方法

Info

Publication number: CN102976575A
Application number: CN2012105105316A
Authority: CN
Inventors: 张小雄; 陈文和; 邓明佳; 罗辉; 吴齐跃; 曾钜键; 刘志强; 刁宇江
Original assignee: GUANGZHOU YUEBAO CEMENT CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU YUEBAO CEMENT CO Ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了一种水泥窑处理污泥***，其特征在于，包括污泥干燥装置、污泥焚烧装置、污泥烘干废气处理装置、废水处理装置、用于将干燥后的污泥传送到所述污泥焚烧装置的第一传送机构、用于将污泥烘干废气传送到所述污泥烘干废气处理装置的第二传送机构、用于将污泥烘干废气处理装置产生的废水传送到所述废水处理装置的第三传送机构；所述污泥干燥装置通过第一传送机构与所述污泥焚烧装置相连接，所述污泥干燥装置通过第二传送机构与所述污泥烘干废气处理装置相连接，所述污泥烘干废气处理装置通过第三传送机构与所述废水处理装置相连接。本发明整个***废渣、废水零排放，废气排放低于国家排放标准限值，实现了污泥处置资源化和无害化的目的。

Description

水泥窑处理污泥***及方法

技术领域

本发明属于废弃物处置利用领域，特别是涉及一种水泥窑处理污泥***及方法。

背景技术

我国城市及企业的污水处理厂每天产生大量的湿污泥，主要由微生物细胞群体和其解体产物组成，除有机质含量高外，还含有大量重金属离子、病原菌等有害物质，且具有含水率高、体积大、形态复杂、输送困难等特征。

城市污泥的处理方法主要有填埋、用作农作肥和焚烧。由于污泥高含量的重金属物质和致病菌会在土壤中扩散，会导致土壤以及土壤表面种植农作物的高度污染，而填埋污泥则侵占大量土地、处理费用日益提高、以及随着环保标准的提高和回收利用政策的实施，填埋法将不是可持续发展的途径。以焚烧为核心的污泥处理方法，是目前最彻底的污泥处理方法。

目前国内利用水泥窑处理城市污泥的技术主要是利用水泥窑直接焚烧污泥，即将污泥直接送至烟室或分解炉进行焚烧。但存在以下问题：由于污泥含水量大（80%以上），热值低，直接带入窑***焚烧需要消耗大量的燃料，能耗大，导致处理量有限。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种水泥窑处理污泥***。

具体的技术方案如下：

一种水泥窑处理污泥***，包括污泥干燥装置、污泥焚烧装置、污泥烘干废气处理装置、废水处理装置、用于将干燥后的污泥传送到所述污泥焚烧装置的第一传送机构、用于将污泥烘干废气传送到所述污泥烘干废气处理装置的第二传送机构、用于将污泥烘干废气处理装置产生的废水传送到所述废水处理装置的第三传送机构；

所述污泥干燥装置通过第一传送机构与所述污泥焚烧装置相连接，所述污泥干燥装置通过第二传送机构与所述污泥烘干废气处理装置相连接，所述污泥烘干废气处理装置通过第三传送机构与所述废水处理装置相连接。

在其中一个实施例中，所述污泥烘干废气处理装置包括吸收塔、生物滴滤塔以及用于将吸收塔产生的废气传送到所述生物滴滤塔的第四传送机构；所述吸收塔通过第二传送机构与所述污泥干燥装置相连接；所述生物滴滤塔通过第四传送机构与所述吸收塔相连接。

在其中一个实施例中，所述废水处理装置按废水处理顺序依次设有：竖流式沉淀池、高效厌氧池、一级接触氧化池、水解酸化池、二级接触氧化池、石英砂过滤器、活性炭过滤器、超滤器。

本发明还提供上述水泥窑处理污泥***处置污泥的方法。

具体的技术方案如下：

一种利用权利要求1-3任一项所述的水泥窑处理污泥***处置污泥的方法，包括如下步骤：

（1）将水泥窑尾废气由鼓风机送入污泥干燥装置，进入污泥干燥装置的污泥与水泥窑尾废气进行换热烘干，得到烘干后的干化污泥和污泥烘干废气；

（2）将步骤（1）得到干化污泥通过第一传送机构传送到污泥焚烧装置进行焚烧处理；

（3）将步骤（1）得到污泥烘干废气通过第二传送机构传送到污泥烘干废气处理装置进行处理；

（4）将步骤（3）经过污泥烘干废气处理装置处理后产生的废水通过第三传送机构传送到废水处理装置进行处理。

在其中一个实施例中，所述步骤（3）中污泥烘干废气进入所述污泥烘干废气处理装置的吸收塔进行降温脱硫后所述污泥烘干废气的温度小于63℃，含硫量低于50mg/m³。

本发明的有益效果：

焚烧法是处理城市污水厂的污泥的主要方法之一，其主体工艺是先对污泥进行干燥，然后再进行焚烧。由于原污泥含水率在80％以上，直接焚烧需要大量的燃料，非常不经济。通常在焚烧前先将污泥干燥脱水，干燥后的污泥体积将大大降低，而脱水污泥主要成分是碳有机质，热值较高，再通过焚烧法将其分解可节约很多燃料。污泥焚烧产物只有少量的无机盐残余组分，体积极小，方便处置。

采用焚烧法处置污泥，燃料的费用仍然是一项很大的支出。但这对水泥厂来说却是顺理成章的事情，水泥窑尾排放的尾气温度仍有约300℃，直接排放无异于极大的浪费，利用这部分余热用来干燥污泥，然后将干燥后的脱水污泥投入水泥窑焚烧分解，污泥可以完全无害化处置，而能源的利用率也大大提高。

本工艺还设有污泥烘干废气处理装置，该装置包括吸收塔和生物滴滤塔，污泥烘干废气通过吸收塔去除其中的SO₂及可溶于水的臭气成分，然后由生物滴滤塔利用生物填料中的高温除臭嗜热菌群降解恶臭废气中的剩余恶臭组分。除臭效果明显，无需配套冷却***，避免大量冷凝水析出，投资省，运行成本低。

本发明具有以下特点：污泥处置回收利用了水泥窑废气热量，干化污泥可替代部分燃料和原料；废气处理***产生的废水经过处理后回收使用，整个***废水零排放；实现了污泥资源化和无害化的处理处置；污泥处置量大，每天可处置污泥达600吨，大大减轻了城市处置污泥的压力；符合市场需要和经济发展要求，符合节约能源、低碳经济和环境保护的要求。

附图说明

图1为本发明水泥窑废气处理污泥***示意图。

附图标记说明：

101、污泥干燥装置；102、污泥烘干废气处理装置；103、污泥焚烧装置；104、废水处理装置；105、吸收塔；106、生物滴滤塔；107、第二传送机构；108、第一传送机构；109、第三传送机构；110、第四传送机构。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明做进一步阐述。

参考图1，本实施例所述一种水泥窑处理污泥***，包括污泥干燥装置101、污泥焚烧装置103、污泥烘干废气处理装置102、废水处理装置104、用于将干燥后的污泥传送到所述污泥焚烧装置的第一传送机构108、用于将污泥烘干废气传送到所述污泥烘干废气处理装置的第二传送机构107、用于将污泥烘干废气处理装置产生的废水传送到所述废水处理装置的第三传送机构109；

所述污泥干燥装置101通过第一传送机构108与所述污泥焚烧装置103相连接，所述污泥干燥装置101通过第二传送机构107与所述污泥烘干废气处理装置102相连接，所述污泥烘干废气处理装置102通过第三传送机构109与所述废水处理装置104相连接。

所述污泥烘干废气处理装置包括吸收塔105、生物滴滤塔106以及用于将吸收塔产生的废气传送到所述生物滴滤塔的第四传送机构110；所述吸收塔105通过第二传送机构107与所述污泥干燥装置101相连接；所述生物滴滤塔106通过第四传送机构110与所述吸收塔105相连接。

所述废水处理装置104按废水处理顺序依次设有：竖流式沉淀池、高效厌氧UASB池、一级接触氧化池、水解酸化池、二级接触氧化池、石英砂过滤器、活性炭过滤器、超滤器。

上述的水泥窑废气处理污泥***处置污泥的方法，包括如下步骤：

（1）将水泥窑尾废气送至由鼓风机送入污泥干燥装置，进入干燥装置的污泥通过干燥装置的旋转叶片剪切及进入干燥装置气体的旋流喷动被分散在热气流中进行换热烘干，得到烘干后的干化污泥和污泥烘干废气；

离开窑尾预热器的烟气经高温风机进入污泥干燥装置。在废热烟气主管道上设置电动百叶阀，调节进入污泥干燥装置的废热烟气的开关及流量。该废气管道在进入旋风分离器前分为两股，分别注入两个旋风分离器。进入旋风分离器的废热烟气的温度在270-290℃，设计正常工作条件下的最大通过风量为324000Nm³/h，进口气体的含尘浓度约50g/Nm³.废热烟气在旋风同分离器完成气固分离，窑灰进过锁风型星行下料器排出，经过净化的废热烟气分为2个管道进入污泥干化车间。烟气的输送动力由位于污泥干化车间内的6台鼓风机提供，在废气管道上设有烟气成分监测仪表，监控烟气中的氧气含量。

污泥的干化采用旋流喷动干化工艺，污泥干燥采用废气烟气和污泥直接进行接触式换热。来自旋风分离器的废热烟气沿着干燥机干燥室的侧面切向进入干燥室，在干燥室向下折返经塔篦进入流化-喷动干燥区域。污泥由污泥进料仓下的无轴螺旋输送机进入干燥机上部的柱体段，无轴螺旋输送机采用变频调试，通过调整污泥进料仓前后的二级无轴螺旋输送机的转速，可以通过稳定污泥进料仓内污泥料位的基本稳定，实现污泥卸料的连续、稳定、可调。进入污泥干燥装置的污泥向下掉落，和烟气进行逆向运动，在相对运动的过程中，污泥表面实现迅速的干燥硬化，污泥在干燥过程中，烟气以适宜的喷动速度从干燥机底部进入搅拌破碎干燥室，对物料产生强烈的剪切、吹浮、旋转作用，形成较大的比表面积，强化了物质传热。在干燥机底部，较大、较湿的颗粒团在搅拌器的作用下，被机械破碎，并被高速喷动的热气流撕裂，形成新的干燥表面，而含湿量较低、颗粒力度较小的颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中进一步干燥，并被分级。干燥机内锥体机构、气流对壁的旋转冲刷和搅拌器的机构，强制物料被高速气流裹携，很适宜处置粘性干燥物质。物料的干燥过程主要在旋流区内迅速达到平衡，在离心旋流场的作用下，气固之间的热交换进行的速度很快，物料的干燥过程完成时间很短，设备的规格可以实现大幅度的降低。物料在干燥过程中完成颗粒化，不需要成形或进行破水作业。由于干燥过程中物料受到破碎、冲刷、碰撞，表面积增大，强化了干燥；同时由于最热烟气直接接触最湿污泥，可以提高进风温度，设备的干燥强度较高。

利用干燥机上部气流在离心力作用下对不同干化程度污泥携带能力的差异，实现对污泥干化的分级，干化好的污泥在气流的携带下离开干燥机，烟气的温度由进入的260℃降到130℃。离开干燥机的含尘烟气被送入袋收尘器。离开干燥机的烟气中携带的粉尘主要为污泥干化形成的干污泥以及在废气预处理气固分离过程中残余的窑灰混合物，在收尘器内，绝大多数污泥/生料颗粒被捕捉下来，经过收尘器的集灰斗和作为锁风阀时候用的回转下料器进入4台平行布置的链式输送机。干污泥颗粒沿多级链式输送机、提升机送入污泥干泥仓。进入袋收尘器的烟气湿度含量达到11-13%，较大的烟气湿度要求布袋收尘器必须进行良好的密封和保温，以防止在漏风点出现结露现场。

经过净化的污泥干燥废气，通过增压风机进入污泥烘干废气处理装置进行进一步净化除臭。

步骤（1）得到污泥烘干废气经布袋除尘器除尘后，经增压风机后由吸收塔中部进入，通过喷淋层洗涤后，废气中的二氧化硫、HCl、HF等污染物被浆液液滴吸收。经过吸收塔进行降温脱硫后所述污泥烘干废气的温度小于63℃，含硫量低于50mg/m³。经洗涤脱硫后的含臭废气向上经吸收塔上部的除雾器去除液滴后再进入生物滴滤塔，生物滴滤池内设有生物填料，含臭废气以低流速流经生物膜时其中的臭气分子首先为生物膜吸附，然后被生物膜上的微生物吸收降解形成无害的二氧化碳、水、无机盐类及微生物自身，达到净化除臭的目的。废气除臭后经生物滴滤塔塔顶烟囱排放。

吸收塔底循环水池内设有鼓风曝气装置对浆液充氧，将亚硫酸钙氧化成CaSO₄，然后通过石膏浆液排出泵将石膏浆液输送至石膏旋流器进行渣液分离，浓渣浆送至真空皮带脱水机脱水得到含水率约10％的石膏，石膏经冲洗去除氯离子后运至水泥厂石膏储仓。石膏旋流器排出的分离液回流喷淋塔循环浆液池，真空皮带脱水机的滤液排至废水处理***进行处理。

生物滴滤塔设生物循环池，配套有鼓风曝气***和循环喷淋***，鼓风曝气***通过向水中曝气充氧，再通过循环喷淋泵向生物填料喷淋，可保持生物填料中的微生物活性。由于废气经吸收塔降温后废气温度接近露点温度，经过生物滴滤塔时，进出口约有10℃的温差，此时会有冷凝水析出，这部分水量送至废水处理***进行多级处理后回用至废水***或厂区绿化、冲洗地板等。

（4）将步骤（3）经过污泥烘干废气处理装置处理后产生的废水通过第三传送机构传送到废水处理装置进行处理。所述脱水处理装置按废水处理顺序依次设有：竖流式沉淀池、UASB池、一级接触氧化池、水解酸化池、二级接触氧化池、石英砂过滤器、活性炭过滤器、超滤器。

由于废水COD浓度较高，废水处理工艺采用UASB厌氧处理＋一级接触氧化＋接触水解酸化＋二级接触氧化＋混凝沉淀使废水的COD和悬浮物大幅削减，在UASB前采用竖流式沉淀池对滤液废水进行预处理，降低废水中的悬浮物以避免UASB反应器堵塞；然后采用砂滤＋炭滤+超滤工艺对生物处理后的废水进行深度净化处理达到杂用水标准后回用。

针对废水属于高COD、高悬浮物（SS）的特点，首先是采用竖流式沉淀池去除废水中的大部分悬浮物SS及少量有机物，滤液废水先通过竖流式沉淀池，并投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺进行沉淀，SS去除率在80%；

然后采用高效厌氧UASB工艺削减废水COD，即调节池内的废水经水量水质调匀后经提升泵泵入UASB池（上流式厌氧污泥床）通过池底布水装置布水上升，上升过程中与污泥床内的高浓度粒状或絮状污泥混合，混合过程中废水中的有机物被污泥中的厌氧（或兼性）微生物分解为甲烷和二氧化碳，反应器内的固液气混合物上升至反应器顶端的三相分离器进行固液气分离，处理后的废水经集水堰收集排至一级接触氧化池，甲烷气通过管道收集利用，经三相分离器分离后的污泥因甲烷气泡挥发，密度增大向下回落至池底。该工艺的特点是反应器内污泥浓度较高，通过高位配水箱进水，池底的布水装置布水，利用布水产生的上升水流及污泥中产生的甲烷气体作为扰动动力，无需额外使用动力搅拌。通过高效厌氧UASB池使得COD降低75%左右。

UASB出水进入一级接触氧化池，向池内鼓风曝气形成富氧环境，利用生物填料上的好氧微生物进一步降解废水中的有机物；然后废水自流再通过水解酸化池和二级接触氧化池进行二次厌氧好氧生物处理，进一步降解废水中的有机物，削减COD。经两次厌氧好氧处理后的废水进入混凝反应池，投加混凝剂并搅拌，使混凝剂与废水中的悬浮物及老化脱落的生物膜反应形成絮状体，再进入沉淀池进行泥水分离，清水进入中间池作深度过滤回用处理，污泥输送至污泥浓缩池进行重力沉降浓缩，上清液回流调节池，浓缩后污泥通过气动压泥泵输送至污泥接收仓。

回用水处理工艺：

中间池废水通过过滤水泵输送至石英砂过滤器和活性炭过滤器进一步拦截过滤去除水中的悬浮物和有机物使废水水质满足后续超滤***要求。砂滤器和活性炭过滤器定时反冲洗（或根据过滤水质确定反冲洗频率），反冲洗水收集至调节池处理。

活性炭过滤器出水直接进入过滤水箱，先通过超滤水泵输送入精密过滤器和超滤器，通过超滤器的中空纤维膜的分子态过滤作用，进一步去除水中大分子物质及胶体物质，降低产水SDI值及有机物，超滤器出水达到或优于杂用水标准，可通过回用水池泵输送回用至废气除臭***、生料磨及地面冲洗水。

污泥处理工艺

沉淀池泥斗中的污泥用排泥泵定期抽至污泥浓缩池进行重力浓缩，浓缩后的上清液回流至调节池，浓缩污泥再经压泥泵压送至污泥接收仓处理。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种水泥窑处理污泥***，其特征在于，包括污泥干燥装置、污泥焚烧装置、污泥烘干废气处理装置、废水处理装置、用于将干燥后的污泥传送到所述污泥焚烧装置的第一传送机构、用于将污泥烘干废气传送到所述污泥烘干废气处理装置的第二传送机构、用于将污泥烘干废气处理装置产生的废水传送到所述废水处理装置的第三传送机构；

2.根据权利要求1所述的水泥窑处理污泥***，其特征在于，所述污泥烘干废气处理装置包括吸收塔、生物滴滤塔以及用于将吸收塔产生的废气传送到所述生物滴滤塔的第四传送机构；所述吸收塔通过第二传送机构与所述污泥干燥装置相连接；所述生物滴滤塔通过第四传送机构与所述吸收塔相连接。

3.根据权利要求1所述的水泥窑处理污泥***，其特征在于，所述废水处理装置按废水处理顺序依次设有：竖流式沉淀池、高效厌氧池、一级接触氧化池、水解酸化池、二级接触氧化池、石英砂过滤器、活性炭过滤器、超滤器。

4.一种利用权利要求1-3任一项所述的水泥窑处理污泥***处置污泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的水泥窑处理污泥***处置污泥的方法，其特征在于，所述步骤（3）中污泥烘干废气进入所述污泥烘干废气处理装置的吸收塔进行降温脱硫后所述污泥烘干废气的温度小于63℃，含硫量低于50mg/m³。