CN103396019A

CN103396019A - 一种含水污泥资源化利用的方法

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Publication number: CN103396019A
Application number: CN2013103159392A
Authority: CN
Inventors: 尹小林; 尹无忌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-11-20

Abstract

一种含水污泥资源化利用的方法，在干法水泥生产线的原料棚或原料库至生料立磨区段，将含水污泥配入生料原料中或立磨内，用于调整生料立磨物料的综合水分和物料塑性，使物料的综合水分含量达到3wt%～15wt%；生料立磨制成的含污泥的生料粉送入水泥窑***煅烧成水泥熟料。本发明利用含水污泥水分含量高、絮凝状结构和塑粘性等固有特性可提供立磨物料所需水分和塑性，满足生料立磨的应用要求，以此方式达到资源化利用含水污泥，方法简单易行，实用，且投资低，并达到了对含水污泥的无害化处理，该利用方法技改投资低，且污泥利用量大；具有良好的效益和最佳的经济性。

Description

一种含水污泥资源化利用的方法

技术领域

本发明涉及一种污泥处理及利用方法，尤其是涉及一种含水污泥在干法水泥生产线上的资源化利用的方法。

背景技术

含水污泥除含有部分粘土类无机物外，还含有有机物、病原体微生物或有毒有害物质，由于水分含量高，且呈絮凝状保水结构，无害化处理极困难，更难以直接实施资源化利用。

目前，含水污泥的处理方法，除填埋、堆肥、制陶粒等外，世界先进的含水污泥处理技术大致分为两大类。

第一类是，利用火电余热或水泥窑炉废气余热设置污泥专用烘干装备***，将含水污泥烘干做为替代性燃料。如CN 102173554 A公开的利用水泥生产废气烘干和处置污泥***，其特征在于它包括新型干法水泥熟料烧成***、湿污泥烘干***、干污泥储存和喂入水泥窑***、电力拖动和自动控制***。通过添置一套专用烘干装置、利用水泥窑的篦冷机余热将污泥烘干后进行处理，然而，呈絮凝状保水结构的含水污泥烘干实际上比较困难，烘干效率低。

第二类是，将含水污泥直接加入水泥窑炉内，即将含水污泥直接加入篦冷机内或窑尾烟室或分解炉内或窑炉连接管道内，由于含水污泥水分含量多，会严重影响窑况的正常运行。

CN 1868939 A公开了一种用水泥生产过程中高温熟料直接处置污泥的方法，其是将污泥直接密闭输送添加到水泥生产过程中的高温熟料倾出区或篦冷机上。该方法难于使湿污泥与高温熟料均匀混合，热交换差，处理量低，由于湿污泥水分含量多，污泥水分大量入窑炉，会严重影响窑况的正常运行，甚至影响水泥产品质量。

CN 101172790 A公开了一种利用湿态污泥废渣二级配料生产水泥的新工艺，采用压滤后或离心脱水后或沥干后的湿态工业废渣或城市下水道污泥或水处理污泥作为原料与其它经过一级配料粉磨的原料再进行二级干湿配料，混合均匀，制成生料棒或生料球，利用余热烘干后，进入立窑水泥生产线机立窑内烧成熟料。该方法利用湿态污泥生产水泥采用二级配料，工艺流程长，且是利用机立窑工艺，不适合干法水泥生产工艺。

以上方法，实际应用的效果不佳，且投资大，工艺复杂。

另一方面，干法水泥生产线上的生料立磨工作时，由于立磨的结构特征和工作原理特殊，被粉磨的物料，一般需要含有3wt%～15wt%的物料综合水分和相应塑性，综合水分含量低于3%，立磨内不能有效形成辗压料层，易产生震动而难以稳定运行，无法发挥立磨的粉磨优势。目前，多釆用页岩、砂岩、硅石等脊性硅质原料，它们的含水量大多较低，而其中最大宗的石灰石原料含水量一般小于1%，其物料综合水分大多低于3%，因此，立磨内设有喷水加湿***，以对物料适度加水增湿，提高立磨物料的综合水分含量，形成较稳定的碾压物料料层，而形成较好的碾压物料料层，才能有效发挥立磨的粉磨优势。

再者，当前干法水泥生产线普遍采用的氨水、尿素脱硝方法，不仅消耗热量，增加成本，亦与农业争肥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种简单易行，投资低，成本低的含水污泥在干法水泥生产线上的资源化利用的方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案为：一种含水污泥资源化利用的方法，在干法水泥生产线的原料棚或原料库至生料立磨区段，将含水污泥配入生料原料中或立磨内，用于调整生料立磨物料的综合水分和物料塑性，使物料的综合水分含量达到3wt%～15wt%，具备形成完整的辗压物料料层所需的相应塑性；生料立磨制成的含污泥的生料粉送入水泥窑***煅烧成水泥熟料（煅烧工艺与现有常规煅烧工艺相同）。

进一步，含水污泥为含水率≤99%的污泥，优选市政水处理污泥、农产品加工污泥和河道湖池沉积污泥。

进一步，含水污泥为含水率≤90%的市政水处理污泥、农产品加工污泥和河道湖池沉积污泥。

进一步，含水污泥配入量为生料立磨物料重量的2%～20%，根据具体的干法水泥生产线的原料特征及含水污泥的物理特性，确定含水污泥的配入量，如石灰石的硬度与含水量、砂岩或页岩或粘土等的含水量与塑性指数等及含水污泥种类、性状等实际情况，确定含水污泥配入量，满足生料立磨物料综合水分和物料塑性的要求。

进一步，将含水污泥在原料棚或原料库至生料立磨区段配入原料中或立磨内，根据含水污泥水分含量或含固量、流动性或塑粘性等物理特性；釆用通用的设备或装备，运用常规方式配入。

进一步，当含水污泥含水率≤95%时，或无机物成分含量影响超出配料控制误差范围，无机物组分的各化学成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅的含量纳入正常的生料配料成分计算；当含水污泥含水率≥95%时，或无机物成分含量在生料配料误差范围内，则忽略不计。

本发明的技术原理：

1、针对含水污泥处理或利用的最大难题，一是其絮凝状结构保水能力强，脱水和干燥极困难，二是它的塑粘性。利用含水污泥本身所含的这些水分和塑粘性，正好可提供干法水泥生产线其生料立磨物料所需适宜的水分和物料的相应塑性，可满足立磨形成较好碾压料层的要求，实现含水污泥的资源化利用；并籍生料立磨内物料中的脊性石灰石、砂岩等与污泥在强力碾压下的摩擦破坏污泥中的絮凝状保水结构，释放出自由水，而使其在立磨内废热气流中变得易于干燥，制成灭菌的含污泥的生料粉。

2、利用干法水泥生产的生料粉，可兼容部分均匀分散的有机物微粒和各类无机物微粒，且只需考虑无机物各化学成分总含量多少的特性，让生料中污泥所含的有机物在预热器至分解炉内分解燃尽，其燃烧产生的热量得以利用；同时，以生料中富含氨氮化合物、碳氢化合物的污泥有机物作为脱硝成分，同步起到良好的脱硝作用；让生料中污泥所含的无机物作为生料成分随生料最终进入回转窑内转化为熟料成分，有害的重金属元素固熔于熟料矿物中；有机物燃尽的废气在干法水泥生产***的预热器及除尘***中得到有效处理。

本发明的有益效果：

1、利用含水污泥高水分、絮凝状结构和塑粘性等固有特性可提供立磨物料所需水分和塑性，满足生料立磨的应用要求，以此方式资源化利用含水污泥，工艺简单易行，且实用，并达到了对含水污泥的无害化处理。

2、本发明基本上只需增加污泥罐和泵，技改投资低，且污泥利用量大。一条2500t/d干法水泥生产线每小时含水污泥利用量可达约20余吨，一年可利用污泥15万余吨；一条5000t/d干法水泥生产线，其生料立磨每天可利用千余吨含水污泥，一年可利用30余万吨污泥。

3、由于生料立磨利用的是有富余的很充足的废气余热，本发明不需要另外增加烘干装置，亦无需增加额外的燃煤和运行成本。

4、污泥中的水分始终没有进入窑***，进入窑炉预热器***的是含污泥的生料干粉，因此，对干法水泥生产线窑***无任何不利影响，且对产品质量无不利影响。

5、含水污泥中的水分、无机物和可燃有机物都作为水泥生产性资源，而实施资源化无害化充分利用，可为企业节约工业用水、生产原料及燃煤，并可节省脱硝的氨水或尿素的材料费用，对水泥企业来说，具有良好的效益和最佳的经济性。

6、本发明无二次污染，无额外的环保利废成本。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

某Φ3.0×47m干法水泥生产线，生料工段采用堆棚铲车均化、铲车抓运料、料仓配料、立磨粉磨工艺。生料原料采用石灰石、粘土、砂岩、硫酸渣配料，生料立磨产量约90t/h。原来，立磨内每小时喷水约6t；水泥窑***分解炉内采用17%的氨水脱硝，每小时用氨水约200kg。

试验取用污水处理厂露天堆存的陈化污泥，陈化污泥平均含水率37.3%（重量），汽车运至厂内堆棚。经化验室取样检测分析评估，在生料原料配料中取消粘土，配入重量比20%的陈化污泥。

采用铲车计量和混合，用铲车在堆棚内把污泥和碎石先铲和，混合均匀，经配料后连续送入生料立磨内粉磨（不喷水），在立磨拉风约增加0.5%后，立磨产量稳定在90t/h，出磨生料细度从17%降至14%。待含污泥的生料粉入窑后，分解炉内不喷氨水，NO_x在线检测仍稳定在400mg/Nm³左右，窑***拉风未变化，产量没变化，窑况正常，实物煤耗降低约2%，熟料质量检测正常。即用20%含水率为37.3%的陈化污泥解决了生料立磨的喷水增湿问题，且对窑况及产质量无任何不利影响，而脱硝成本得以节省，并节约了燃煤和粘土。

实施例2：

Φ3.5×52m干法水泥生产线，生料配料采用石灰石、页岩、磷渣、钢渣四组分配料，其石灰石釆用两种品位的碎石在石灰石堆棚内以铲车均化，磷渣和钢渣在堆棚内用铲车搭配均匀。生料立磨台时产量约120吨。原来，气候干燥时立磨内喷水每小时约9吨。水泥窑***的分解炉内采用17.5%的氨水脱硝，每小时耗氨水约220kg。

试验釆用污水处理厂生化污泥，含水率平均85.3%，以罐车运输至厂。经化验室检测分析评估，拟定配入生料重量比6%的污泥，将罐车内污泥直接淋撒在碎石料堆上，用铲车铲匀，再经正常配料后送入生料立磨粉磨（不喷水），立磨台时产量和生料细度基本没变化。在窑***工艺控制参数未做调整的情况下，将含污泥的生料粉以正常的方式送入窑***，分解炉氨水用量直接降低50%，窑况及产质量无变化，尾煤用量降低2%，在线检测NO_x含量稳定在400mg/Nm³以下。即用6%含水率为85.3%的生化污泥解决了生料立磨的喷水增湿问题，对窑***无任何不利影响，而脱硝材料成本降低了50%，燃料用量有所下降。

实施例3：

Φ4.3×64m干法水泥生产线，生料配料采用石灰石、砂岩、煤灰、硫酸渣四组分配料。生料立磨台时产量约250吨。原来，立磨内喷水加湿自动调整***喷水量波动在每小时约9～17吨。水泥窑***的分解炉内采用17.5%的氨水脱硝，每小时耗氨水约330kg。

试验釆用污水处理厂消化污泥，含水率平均86.7%，以罐车运输至厂泵入污泥罐内，经化验室检测分析评估，拟定配入生料重量比13%的污泥，将污泥罐内污泥用泥浆泵输送，均匀撒布在生料配料***的输送皮带上的石灰石料层上，其他配料原料下在污泥上覆盖污泥，送入生料立磨粉磨（不喷水），立磨台时产量稳定而生料细度降低1.5%。在窑***工艺控制参数未做调整的情况下，将含污泥的生料粉以正常的方式送入窑***，分解炉氨水用量直接降低至三分之一用量，窑况及产质量无变化，在线检测NO_x含量稳定在400mg/Nm³以下。即用13%含水率为86.7%的消化污泥解决了生料立磨的喷水增湿问题，对窑***无不利影响，而脱硝材料成本下降了三分之二。

实施例4：

Φ4×60m干法水泥生产线，生料配料采用石灰石、页岩、磷渣、钢渣四组分配料。生料立磨台时产量约210吨。原来，立磨内喷水波动在每小时约5～13吨。水泥窑***的分解炉内采用17.5%的氨水脱硝，每小时耗氨水约290kg。

试验釆用木薯加工废液，含水率平均78.2%，以罐车运输至厂，泵入污泥罐内，经化验室检测分析、评估，拟定配入生料重量比8%的废液，将污泥罐内废液用泥浆泵管道分流分别输送至生料立磨喂料口和喂料口下面的锁风喂料分格轮下，两个废液加入点的废液均匀撒布在生料原料中，随混合原料一起入立磨粉磨（不喷水），立磨拉风量增大约1%，立磨台时产量和生料细度基本没变化。在窑***工艺控制参数未做调整的情况下，将含木薯废料的生料粉以正常的方式送入窑***，分解炉氨水用量直接降低至三分之一用量，窑况及产质量无变化，在线检测NO_x含量稳定在400mg/Nm³以下。即用8%含水率为78.2%的木薯加工废液解决了生料立磨的喷水增湿问题，对窑***无不利影响，而脱硝材料成本下降了三分之二。

实施例5：

Φ4.8×74m干法水泥生产线，生料配料采用石灰石、页岩、磷渣、硫酸渣四组分配料。两台3840型号生料立磨，每台产量约220吨／时。原来，每台立磨内喷水波动在每小时约5～13吨。水泥窑***的分解炉内采用17.5%的氨水脱硝，每小时耗氨水约390kg。

试验釆用市区河道沉积污泥，含水率平均73.7%，以罐车运输至厂泵入污泥罐内，经化验室检测分析、评估，拟定配入生料重量比10%的污泥，改造立磨内喷水***，即把喷水管孔加大，将污泥罐内污泥用泥浆泵输送至生料立磨的原进水管道，用改造后的立磨内喷水***向磨内喷入污泥。立磨拉风量增大约1%,立磨台时产量和生料细度基本无变化。在窑***工艺控制参数未做调整的情况下，将含污泥的生料粉以正常的方式送入窑***，分解炉氨水用量直接降低至30%用量，窑况及产质量无变化，在线检测NO_x含量稳定在400mg/Nm³以下。即用10%含水率为73.7%的市区河道沉积污泥解决了生料立磨的喷水增湿问题，对窑***无不利影响，而脱硝材料成本下降了70%。

Claims

1.一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，在干法水泥生产线的原料棚或原料库至生料立磨区段，将含水污泥配入生料原料中或立磨内，用于调整生料立磨物料的综合水分和物料塑性，使物料的综合水分含量达到3wt%～15wt%；生料立磨制成的含污泥的生料粉送入水泥窑***煅烧成水泥熟料。

2.如权利要求1所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述含水污泥为含水率≤99%的市政水处理污泥、农产品加工污泥或河道湖池沉积污泥。

3.如权利要求2所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述含水污泥为含水率≤90%的市政水处理污泥、农产品加工污泥或河道湖池沉积污泥。

4.如权利要求1或2或3所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述含水污泥配入量为生料立磨物料重量的2%～20%。

5.如权利要求1或2或3所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述的将含水污泥在原料棚或原料库至生料立磨区段配入原料中或立磨内，根据含水污泥水分含量或含固量、流动性或塑粘性，釆用通用的设备或装备，运用常规方式配入。

6.如权利要求4所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述的将含水污泥在原料棚或原料库至生料立磨区段配入原料中或立磨内，其一，根据含水污泥水分含量或含固量、流动性或塑粘性等物理特性，其二，根据干法水泥生产线的实际状况，釆用通用的设备或装备，运用常规方式配入。

7.如权利要求1或2或3所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述含水污泥含水率≤95%时，或无机物成分含量影响超出配料控制误差范围，无机物组分的各化学成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅的含量纳入正常的生料配料成分计算；当含水污泥含水率≥95%时，或无机物成分含量在生料配料误差范围内，则忽略不计。

8.如权利要求4所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述含水污泥含水率≤95%时，或无机物成分含量影响超出配料控制误差范围，无机物组分的各化学成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅的含量纳入正常的生料配料成分计算；当含水污泥含水率≥95%时，或无机物成分含量在生料配料误差范围内，则忽略不计。

9.如权利要求5所述一种含水污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述含水污泥含水率≤95%时，或无机物成分含量影响超出配料控制误差范围，无机物组分的各化学成分SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅的含量纳入正常的生料配料成分计算；当含水污泥含水率≥95%时，或无机物成分含量在生料配料误差范围内，则忽略不计。