CN108455815B - 污泥资源化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥资源化处理方法，包括以下步骤：(A)污水处理厂的浓缩污泥经收集后，先进入污泥脱水***中进行脱水处理；(B)脱水处理后的污泥连续送入污泥干化***进行污泥干化，所述污泥干化***在干化污泥过程中产生的气体先通过第一排放管道进入冷凝装置，再通过第二排放管道进入尾气净化***，经过尾气净化***净化达标后排放，所述冷凝装置具有排放冷凝水的污水管道；(C)干化后的污泥连续送入污泥干馏***在隔绝空气的条件下热解；(D)热解得到的固体产物连续送入污泥气化***，最终产出炉渣。采用本发明中的方案能够实现污泥的减量化、稳定化、无害化与资源化。

Description

污泥资源化处理方法
技术领域
本发明涉及一种污泥资源化处理方法，适用于污泥的深度处理，以实现污泥的减量化、稳定化、无害化与资源化。
背景技术
近年来，我国污水处理事业获得了极大发展，使得我国水环境获得了极大改善。但水处理厂和污水处理量的急剧增加，导致污水处理厂在污水处理过程中产生的污水污泥的总量也急剧攀升，从而成为我国新的环境污染威胁源。
据统计，我国城镇污水处理厂污水污泥处置应用的主要方法为农业利用、陆地填埋、其它处置(包括焚烧)，用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的20％～50％，远远低于发达国家70％的水平。但是，污泥农业利用会导致土壤重金属浓度增加，并间接进入大气和水体环境，从而威胁人类健康；污泥填埋会占用大量的土地资源，且会造成潜在的环境危害；而污泥焚烧处理几乎能够全部除去多种有害物质，但是焚烧污泥需要大量的热源，热量又大都没有被回收利用，成本很高，投资也很大，而且焚烧过程中还伴有严重的空气污染。
发明内容
本发明旨在提供一种方案更为优化的污泥资源化处理方法，采用该方法能够实现污泥的减量化、稳定化、无害化与资源化。
实现本发明目的的技术方案是：
一种污泥资源化处理方法，包括以下步骤：
(A)污水处理厂的浓缩污泥经收集后，先进入污泥脱水***中进行脱水处理；
(B)脱水处理后的污泥连续送入污泥干化***进行污泥干化，污泥在污泥干化***内的停留时间为20～40min，干化过程中温度控制在200～300℃，所述污泥干化***在干化污泥过程中产生的气体先通过第一排放管道进入冷凝装置，再通过第二排放管道进入尾气净化***，经过尾气净化***净化达标后排放，所述冷凝装置具有排放冷凝水的污水管道；
(C)干化后的污泥连续送入污泥干馏***在隔绝空气的条件下热解，污泥在污泥干馏***内的停留时间为20～40min，干馏过程中的污泥温度控制在500～600℃；
(D)热解得到的固体产物连续送入污泥气化***，最终产出炉渣；
其中，所述污泥干馏***中具有第一热气加热装置，所述污泥干化***具有第二热气加热装置，所述污泥干馏***中产生的干馏气和所述污泥气化***中产生的气化气作为燃料供给燃烧器，所述燃烧器的高温烟气出口与所述第一热气加热装置以及所述第二热气加热装置三者依次连通，所述燃烧器的高温烟气出口排出的高温烟气先进入第一热气加热装置中对污泥干馏***内的污泥加热，再进入所述第二热气加热装置中对所述污泥干化***中的污泥加热。
上述技术方案中，所述污泥干馏***包括设置在第一支撑架上的第一卧式炉体、设于所述第一卧式炉体外部的第一保温层、穿设于所述第一卧式炉体内且平行于所述第一卧式炉体中轴线设置的第一偏心内轴、固定在所述第一偏心内轴上的第一推送叶片、设于所述第一卧式炉体外部的用于驱动所述第一偏心内轴旋转的第一电机驱动装置、用于调节所述第一卧式炉体倾斜角度的第一液压调节***以及用于加热第一卧式炉体内污泥的所述第一热气加热装置，所述第一热气加热装置包括设于所述第一卧式炉体内侧的热气加热腔A，所述干馏气出口设于所述第一卧式炉体后端，在所述第一卧式炉体的前端上部设有第一污泥进口，在所述第一卧式炉体的后端下部设有第一污泥出口，所述热气加热腔A的第一热气进口与所述燃烧器的高温烟气出口连通，所述热气加热腔A的第一热气出口与所述第二热气加热装置连通，所述第一热气进口和所述第一热气出口分别设于所述热气加热腔A的前后两端。
上述技术方案中，所述第一热气加热装置还包括热气加热腔B，所述第一偏心内轴为具有所述热气加热腔B的空心管状结构，所述热气加热腔B的第二热气进口与所述燃烧器的高温烟气出口连通，所述热气加热腔B的第二热气出口与所述第二热气加热装置连通，所述第二热气进口和所述第二热气出口分别设于所述热气加热腔B的前后两端。
上述技术方案中，所述第一液压调节***控制所述第一卧式炉体的倾斜角度在2.5～10°范围内可调。
上述技术方案中，所述第一电机驱动装置包括第一电机、第一减速机和第一变频器，所述第一变频器与所述第一电机电连接，所述第一电机经所述第一减速机与所述第一偏心内轴的前端连接。
上述技术方案中，所述污泥干化***包括设置在第二支撑架上的第二卧式炉体、设于所述第二卧式炉体外部的第二保温层、穿设于所述第二卧式炉体内且平行于所述第二卧式炉体中轴线设置的第二偏心内轴、固定在所述第二偏心内轴上的第二推送叶片、设于所述第二卧式炉体外部的用于驱动所述第二偏心内轴旋转的第二电机驱动装置、用于调节所述第二卧式炉体倾斜角度的第二液压调节***以及用于加热所述第二卧式炉体内污泥的所述第二热气加热装置，所述第一排放管道与所述第二卧式炉体的内腔连通，在所述第二卧式炉体的前端上部设有第二污泥进口，在所述第二卧式炉体的后端下部设有第二污泥出口，所述第二热气加热装置为设于所述第二卧式炉体内前端下部的高温烟气喷嘴，所述高温烟气喷嘴向后上方倾斜设置。
上述技术方案中，所述第二电机驱动装置包括第二电机、第二减速机和第二变频器，所述第二变频器与所述第二电机电连接，所述第二电机经所述第二减速机与所述第二偏心内轴的前端连接。
上述技术方案中，所述第二液压调节***控制所述第二卧式炉体的倾斜角度在2.5～10°范围内可调。
本发明具有积极的效果：与现有技术相比较，本发明具有的优点在于：本发明的方案优化，集物料收集、物料传输、能量传导、产物利用于一体，设计巧妙紧凑，能源回收利用率高，实现了污泥的减量化、稳定化、无害化与资源化处理；(1)减量化效果：剩余炉渣为原污泥的5％，减量90％以上；(2)稳定化效果：原污泥有机质经干馏与气化工艺处理后转化为可利用的气和炉渣，污泥中重金属在干馏与气化过程中经过高温络合后，大部分具有较强迁移能力的酸溶态重金属和具有潜在迁移能力的可还原态和可氧化态重金属向惰性的残渣态重金属转变，从而对污泥中重金属起到稳定性的作用；(3)无害化效果：污泥干馏过程在绝氧条件下进行，无二次污染，特别是无二噁英生成；(4)资源化效果：原污泥有机质经干馏与气化工艺处理后转化为稳定可利用的燃气，可以清洁燃烧被用于***加热。
附图说明
图1为本发明中污泥资源化处理方法的流程图；
图2为本发明中的污泥干馏***的结构示意图；
图3为本发明中的污泥气化***的结构示意图。
图中所示附图标记为：1-污泥脱水***；2-污泥干化***；21-第二支撑架；22-第二卧式炉体；221-第二污泥进口；222-第二污泥出口；23-第二保温层；24-第二偏心内轴；25-第二推送叶片；26-第二液压调节***；27-第一排放管道；28-第二排放管道；29-高温烟气喷嘴；3-污泥干馏***；30-干馏气出口；31-第一支撑架；32-第一卧式炉体；321-第一污泥进口；322-第一污泥出口；33-第一保温层；34-第一偏心内轴；341-热气加热腔B；35-第一推送叶片；36-第一液压调节***；37-热气加热腔A；4-污泥气化***；5-燃烧器；6-冷凝装置；7-第一电机；72-第一减速机；72-第一变频器；8-第二电机；81-第二减速机；82-第二变频器；9-尾气净化***。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明中的具体方案做以说明：
一种污泥资源化处理方法，如图1所示，包括以下步骤：(A)污水处理厂97％左右含水率的浓缩污泥经收集后，先进入污泥脱水***1中进行脱水处理；(B)脱水处理后的污泥连续送入污泥干化***2进行污泥干化，污泥在污泥干化***2内的停留时间为20～40min，干化过程中温度控制在200～300℃，所述污泥干化***2在干化污泥过程中产生的气体先通过第一排放管道27进入冷凝装置6，再通过第二排放管道28进入尾气净化***9，经过尾气净化***9净化达标后排放，所述冷凝装置6具有排放冷凝水的污水管道，冷凝装置6将气体冷凝后产生冷凝水，冷凝水通过所述污水管道排入污水厂的排污***；(C)干化后的污泥连续送入污泥干馏***3在隔绝空气的条件下热解，污泥在污泥干馏***3内的停留时间为20～40min，干馏过程中的污泥温度控制在500～600℃；(D)热解得到的固体产物连续送入污泥气化***4，最终产出炉渣；其中，所述污泥干馏***3中具有第一热气加热装置，所述污泥干化***2具有第二热气加热装置，所述污泥干馏***3中产生的干馏气和所述污泥气化***4中产生的气化气作为燃料供给燃烧器5，所述燃烧器5的高温烟气出口与所述第一热气加热装置以及所述第二热气加热装置三者依次连通，所述燃烧器5的高温烟气出口排出的高温烟气先进入第一热气加热装置中对污泥干馏***3内的污泥加热，再进入所述第二热气加热装置中对所述污泥干化***2中的污泥加热。本发明在实际操作时，污泥干馏去除污泥中有机质的挥发分，使污泥保留固定碳和灰分后生成干馏产物，干馏产物送至污泥气化***4进行最终气化处理产出固体炉渣，得到的固体炉渣可以作为水泥熟料以实现产物循环利用，污泥干馏过程中污泥干馏***3中产生的干馏气与污泥气化过程中污泥气化***4产生的气化气则作为燃气送入燃烧器5，燃烧器5燃烧燃气所产生的高温烟气先进入所述第一热气加热装置对污泥干馏***3进行加热，然后从第一热气加热装置排出的热风尾气送到所述污泥干化***2第二热气加热装置作为污泥干化的热源，污泥干化***2产生的多余尾气最终经尾气净化***9处理后达标排放，从而实现污泥的减量化、稳定化、无害化与资源化。
进一步，如图2所示，本实施例中的所述污泥干馏***3包括设置在第一支撑架31上的第一卧式炉体32、设于所述第一卧式炉体32外部的第一保温层33、穿设于所述第一卧式炉体32内且平行于所述第一卧式炉体32中轴线设置的第一偏心内轴34、固定在所述第一偏心内轴34上的第一推送叶片35、设于所述第一卧式炉体32外部的用于驱动所述第一偏心内轴34旋转的第一电机驱动装置、用于调节所述第一卧式炉体32倾斜角度的第一液压调节***36以及用于加热第一卧式炉体32内污泥的所述第一热气加热装置，所述第一热气加热装置包括设于所述第一卧式炉体32内侧的热气加热腔A37，所述热气加热腔A37为贴设在所述第一卧式炉体32内壁上的管状腔体，所述干馏气出口30设于所述第一卧式炉体32后端，在所述第一卧式炉体32的前端上部设有第一污泥进口321，在所述第一卧式炉体32的后端下部设有第一污泥出口322，所述热气加热腔A37的第一热气进口与所述燃烧器5的高温烟气出口连通，所述热气加热腔A37的第一热气出口与所述第二热气加热装置连通，所述第一热气进口和所述第一热气出口分别设于所述热气加热腔A37的前后两端。上述污泥干馏***3通过燃烧器5经过燃烧排出的高温烟气进入热气加热腔内对第一卧式炉体32内的污泥进行加热，干馏过程中的污泥物料温度控制在500～600℃，污泥在第一卧式炉体32内的停留时间为20～40min，以保证干馏热解效果。
本实施例中的所述第一热气加热装置还包括热气加热腔B341，所述第一偏心内轴34为具有所述热气加热腔B341的空心管状结构，所述热气加热腔B341的第二热气进口与所述燃烧器5的高温烟气出口连通，所述热气加热腔B341的第二热气出口与所述第二热气加热装置连通，所述第二热气进口和所述第二热气出口分别设于所述热气加热腔B341的前后两端，通过热气加热腔A37和热气加热腔B341同时对第一卧式炉体32内的污泥进行加热，能有效提高污泥干馏过程中的加热效率。
本实施例中，所述第一电机驱动装置包括第一电机7、第一减速机71和第一变频器72，所述第一变频器72与所述第一电机7电连接，所述第一电机7经所述第一减速机71与所述第一偏心内轴34的前端连接，实际操作中通过第一电机驱动装置带动所述第一偏心内轴34的旋转速度在2～5r/min范围内可调，使污泥物料在第一卧式炉体32内的停留时间为20～40min，从而可以针对不同含水率的物料进行送料速度控制，以保证干馏热解效果。
作为进一步改进，本实施例中的所述污泥干化***2包括设置在第二支撑架21上的第二卧式炉体22、设于所述第二卧式炉体22外部的第二保温层23、穿设于所述第二卧式炉体22内且平行于所述第二卧式炉体22中轴线设置的第二偏心内轴24、固定在所述第二偏心内轴24上的第二推送叶片25、设于所述第二卧式炉体22外部的用于驱动所述第二偏心内轴24旋转的第二电机驱动装置、用于调节所述第二卧式炉体22倾斜角度的第二液压调节***26以及用于加热所述第二卧式炉体22内污泥的所述第二热气加热装置，所述第一排放管道27与所述第二卧式炉体22的内腔连通，在所述第二卧式炉体22的前端上部设有第二污泥进口221，在所述第二卧式炉体22的后端下部设有第二污泥出口222，所述第二热气加热装置为设于所述第二卧式炉体22内前端下部的高温烟气喷嘴29，所述高温烟气喷嘴29向后上方倾斜设置，上述污泥干化***2是利用高温烟气喷嘴29以一定压力(2kpa左右)向内喷射与由第一污泥进口221进入的污泥颗粒产生强对流，通过污泥与高温烟气的正面接触使污泥在卧式炉体内处于被悬浮状态，提高污泥颗粒与高温烟气的接触面，使固体污泥快速脱水干化，再利用第二推送叶片25旋转将污泥推送至第二污泥出口222实现污泥干化，干燥效率高，污泥干化温度控制在200～300度；通过排气***能够将第二卧式炉体2内的水蒸气排出。
参看图3所示，本实施例中的所述第二电机驱动装置包括第二电机8、第二减速机81和第二变频器82，所述第二变频器82与所述第二电机8电连接，所述第二电机8经所述第二减速机81与所述第二偏心内轴24的前端连接，实际操作中通过第二电机驱动装置带动所述第二偏心内轴24的旋转速度在1～8r/min范围内可调，从而可以针对不同含水率80％～30％的物料进行送料速度控制，以保证干化后的含水率降低至20％。
本实施例中，所述第一液压调节***36控制所述第一卧式炉体32的倾斜角度在2.5～10°范围内可调，通过调节第一卧式炉体32的倾角，可以实现对不同特性污泥流动性的操控，同样的道理，所述第二液压调节***26控制所述第二卧式炉体22的倾斜角度在2.5～10°范围内可调。
本实施例中所提到其它设备，如污泥脱水***、污泥气化***、燃烧器、冷凝装置、燃烧器、第一液压调节***、第二液压调节***及尾气净化***等均属于现有设备，其结构属于现有技术，本实施例中不作赘述。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种污泥资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)污水处理厂的浓缩污泥经收集后，先进入污泥脱水***(1)中进行脱水处理；
(B)脱水处理后的污泥连续送入污泥干化***(2)进行污泥干化，污泥在污泥干化***(2)内的停留时间为20～40min，干化过程中温度控制在200～300℃，所述污泥干化***(2)在干化污泥过程中产生的气体先通过第一排放管道(27)进入冷凝装置(6)，再通过第二排放管道(28)进入尾气净化***(9)，经过尾气净化***(9)净化达标后排放，所述冷凝装置(6)具有排放冷凝水的污水管道；
(C)干化后的污泥连续送入污泥干馏***(3)在隔绝空气的条件下热解，污泥在污泥干馏***(3)内的停留时间为20～40min，干馏过程中的污泥温度控制在500～600℃；
(D)热解得到的固体产物连续送入污泥气化***(4)，最终产出炉渣；
其中，所述污泥干馏***(3)中具有第一热气加热装置，所述污泥干化***(2)具有第二热气加热装置，所述污泥干馏***(3)中产生的干馏气和所述污泥气化***(4)中产生的气化气作为燃料供给燃烧器(5)，所述燃烧器(5)的高温烟气出口与所述第一热气加热装置以及所述第二热气加热装置三者依次连通，所述燃烧器(5)的高温烟气出口排出的高温烟气先进入第一热气加热装置中对污泥干馏***(3)内的污泥加热，再进入所述第二热气加热装置中对所述污泥干化***(2)中的污泥加热，所述污泥干馏***(3)包括设置在第一支撑架(31)上的第一卧式炉体(32)、设于所述第一卧式炉体(32)外部的第一保温层(33)、穿设于所述第一卧式炉体(32)内且平行于所述第一卧式炉体(32)中轴线设置的第一偏心内轴(34)、固定在所述第一偏心内轴(34)上的第一推送叶片(35)、设于所述第一卧式炉体(32)外部的用于驱动所述第一偏心内轴(34)旋转的第一电机驱动装置、用于调节所述第一卧式炉体(32)倾斜角度的第一液压调节***(36)以及用于加热第一卧式炉体(32)内污泥的所述第一热气加热装置，所述第一热气加热装置包括设于所述第一卧式炉体(32)内侧的热气加热腔A(37)，所述干馏气出口(30)设于所述第一卧式炉体(32)后端，在所述第一卧式炉体(32)的前端上部设有第一污泥进口(321)，在所述第一卧式炉体(32)的后端下部设有第一污泥出口(322)，所述热气加热腔A(37)的第一热气进口与所述燃烧器(5)的高温烟气出口连通，所述热气加热腔A(37)的第一热气出口与所述第二热气加热装置连通，所述第一热气进口和所述第一热气出口分别设于所述热气加热腔A(37)的前后两端，所述第一热气加热装置还包括热气加热腔B(341)，所述第一偏心内轴(34)为具有所述热气加热腔B(341)的空心管状结构，所述热气加热腔B(341)的第二热气进口与所述燃烧器(5)的高温烟气出口连通，所述热气加热腔B(341)的第二热气出口与所述第二热气加热装置连通，所述第二热气进口和所述第二热气出口分别设于所述热气加热腔B(341)的前后两端，所述第一液压调节***(36)控制所述第一卧式炉体(32)的倾斜角度在2.5～10°范围内可调，所述第一电机驱动装置包括第一电机(7)、第一减速机(71)和第一变频器(72)，所述第一变频器(72)与所述第一电机(7)电连接，所述第一电机(7)经所述第一减速机(71)与所述第一偏心内轴(34)的前端连接，所述污泥干化***(2)包括设置在第二支撑架(21)上的第二卧式炉体(22)、设于所述第二卧式炉体(22)外部的第二保温层(23)、穿设于所述第二卧式炉体(22)内且平行于所述第二卧式炉体(22)中轴线设置的第二偏心内轴(24)、固定在所述第二偏心内轴(24)上的第二推送叶片(25)、设于所述第二卧式炉体(22)外部的用于驱动所述第二偏心内轴(24)旋转的第二电机驱动装置、用于调节所述第二卧式炉体(22)倾斜角度的第二液压调节***(26)以及用于加热所述第二卧式炉体(22)内污泥的所述第二热气加热装置，所述第一排放管道(27)与所述第二卧式炉体(22)的内腔连通，在所述第二卧式炉体(22)的前端上部设有第二污泥进口(221)，在所述第二卧式炉体(22)的后端下部设有第二污泥出口(222)，所述第二热气加热装置为设于所述第二卧式炉体(22)内前端下部的高温烟气喷嘴(29)，所述高温烟气喷嘴(29)向后上方倾斜设置。
2.根据权利要求1所述的污泥资源化处理方法，其特征在于，所述第二电机驱动装置包括第二电机(8)、第二减速机(81)和第二变频器(82)，所述第二变频器(82)与所述第二电机(8)电连接，所述第二电机(8)经所述第二减速机(81)与所述第二偏心内轴(24)的前端连接。
3.根据权利要求2所述的污泥资源化处理方法，其特征在于，所述第二液压调节***(26)控制所述第二卧式炉体(22)的倾斜角度在2.5～10°范围内可调。
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