CN104743765B - 一种两段式干化处理污泥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种两段式干化处理污泥的方法，向80%以上高含水量的污泥中添加5%~30%的除臭破壁混合物得到碱性污泥，将碱性污泥送入一段烘干机同时通入水泥窑窑尾350~450℃的废气进行一段干化，将一段干化后污泥送入二段烘干机通入篦冷机低温段250~350℃废气分别进行二段干化，将经过两段干化后的污泥输送至污泥储仓，在自然干燥状态下干化至含水率20%以下送入水泥窑分解炉焚烧处理。本发明完全利用水泥窑废气余热，不需消耗外界热源；在污泥干化的同时还能消除恶臭，利于污泥后续处理。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物再利用领域，尤其是针对涉及污泥原位除臭剂利用水泥窑余热干化污泥的技术，具体为一种两段式干化处理污泥方法。
背景技术
随着经济的飞速发展和城镇化进程的深入，我国的城市污水处理量在逐年增长。城市污水厂污泥产生于城市生活污水的生化处理的阶段，主要来自于生活污水处理厂的初次和二次沉淀池，是城市生活污水处理时产生的体积最大、最容易产生二次污染的副产品。污泥的产生量大，处理1000吨城市生活污水约产生1吨含水率为80%的污泥。污水处理厂的全部建设费用中，用于污泥处理的部分最高可达到70%。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。
脱水污泥的含水率高，一般在75～85%，如果将脱水污泥直接用于上述处理处置工艺，存在很多问题：1）湿污泥水份高导致污泥热值低，利用价值降低；2）污泥本身的特性使其难于干化，耗能高，增加了利用成本；3）污泥黏性大，易粘结器壁，堵塞和腐蚀设备；4）湿污泥状态不稳定在储存中容易产生沼气，以及生产过程中产生粉尘和挥发性可燃物，带来自燃和爆炸等安全隐患。
因此，脱水污泥的含水率高是其进一步处理处置的障碍，这就要求污泥必须进行干化降低含水率，以满足减量化和资源化的要求。同时在污泥处理阶段不能忽视的另一个问题是恶臭问题，污泥的恶臭给环境带来严重的影响，如果不解决恶臭，干化的污泥也很难被利用。
因为污泥的上述特点，在处理污泥和再利用过程中存在很多困难且对设备要求、耗能要求都比较高，在一般污水处理厂中污泥的处理要耗费大部分的人力和财力资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种污泥原位除臭，同时解决污泥破壁和臭味，尽可能不消化外部能源干化污泥的方法，该方法用于污泥干化处理，所得污泥含水率低于20%，大大降低污泥干化能耗及最终处置和利用成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种两段式干化处理污泥方法，包括以下步骤：
A、将配置好的除臭破壁混合物与污泥分别输送到混合机内混合，得到碱性污泥，其中除臭破壁混合物的添加量为污泥质量的5~30%；
B、将碱性污泥送入一段烘干机，通入水泥窑窑尾350~450℃的废气进行一段干化，风量为12000m3/h ~120000m3/h，一段烘干机的转速为15~30r/min，干化时间为50~100分钟，干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化设备处理后达标排放；
C、将一段干化后污泥送入二段烘干机，通入篦冷机低温段250~350℃废气分别进行二段干化，风量为10000m3/h ~100000m3/h，二段烘干机的转速为5~10r/min，干化时间为30~60分钟，干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化处理后达标排放；
D、将经过两段干化后的污泥输送至污泥储仓，在自然干燥状态下干化至含水率20%以下；
E、含水率为20%以下的干污泥通过提升机被送入水泥窑分解炉焚烧处理。
进一步的，步骤A中所述除臭破壁混合物为除臭剂与电石渣的混合物，其中除臭剂的添加量为污泥质量的0.1%，电石渣的添加量为污泥质量的10%。
进一步的，步骤A中所述除臭破壁混合物为窑尾回灰和窑头回灰的混合物，其中窑尾回灰及窑头回灰的质量比为1~3:7~9。
进一步的，步骤B中通入水泥窑窑尾400℃的废气。
进一步的，步骤C中通入篦冷机低温段300℃的废气。
本发明的有益效果：
1、适用于高含水率的污泥，干化效果明显，且有一定的稳定化效果；
2、采用水泥窑回灰作为改性剂主要原料之一，不改变水泥窑生料配料比例；
3、完全利用水泥窑废气余热，不需消耗外界热源；
4、在污泥干化的同时还能消除恶臭，利于污泥后续处理；
5、采用两段式干化，不仅两个温度段选择避开了污泥热解产生焦油，而且充分利用了水泥窑的风量，干化时间短，污泥水分在2h之内即可将含水率从80%以上降为25%以下，不需放置过长时间，有利于处理大量污泥的连续运转；
6、干化产生的VOCs单独氧化处理，避免过多冷风进入水泥窑增加煤耗。
附图说明
图1为添加水泥窑回灰作为除臭破壁剂的两段式干化污泥法工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
污泥中含有大量细胞和胶体物质，污泥在含水率降至55%~70%之间，原先分散的絮状物质被聚合，胶粒之间孔隙变小并生成滤桥，形成一个所谓的“粘胶相区”，水分被一个个由细胞壁和胶体物质所形成的“胶囊”包裹，污泥呈粘胶状，很难再通过机械挤压释放污泥中的水分。只有突破污泥“粘胶相区”，污泥才会重新具有较好的分散性。污泥改性剂应用于污泥的预处理，通过生石灰等化学方法使污泥“破壁”和失去粘连，阻止“粘胶相区”的形成，减少滤阻，提高机械压滤的脱水率，使污泥减量减容同时大大降低脱水能耗，有利于污泥的最终处置和利用。水泥窑多利用高温段的篦冷机余热进行发电，但对窑尾废气余热及低温段篦冷机余热利用的报道不多，因此，可将水泥窑窑尾尾气及低温段篦冷机余热充分利用，减少城市温室效应。
利用水泥窑尾气余热及篦冷机尾气余热干化污泥系统，包括除臭装置、混合装置、输送装置、风机、一段烘干装置、二段烘干装置、尾气氧化装置、电机、自控及在线监测装置。自动监测和自动控制包括进料、输送、出料的全自动运行过程，并通过在线监测判断终点，无需人工，使用操作方便，实现了低速干化，大大减少能耗，同时减少设备磨损。该系统采用关键技术—两段干化系统，即在两个串联的干化的体系内，分别采用水泥窑尾气的余热和篦冷机低温段的余热，实现了废热的有效利用。
本实施例的技术方案为：
本发明通过以下步骤对污泥进行余热干化：
A、将配置好的除臭破壁混合物与污泥分别输送到混合机内混合，得到碱性污泥，其中除臭破壁混合物的添加量为污泥质量的5~30%；
B、将碱性污泥送入一段烘干机，通入水泥窑窑尾350~450℃的废气进行一段干化，风量为12000m3/h ~120000m3/h，一段烘干机的转速为15~30r/min，干化时间为50~100分钟，干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化设备处理后达标排放；
C、将一段干化后污泥送入二段烘干机，通入篦冷机低温段250~350℃废气分别进行二段干化，风量为10000m3/h ~100000m3/h，二段烘干机的转速为5~10r/min，干化时间为30~60分钟，干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化处理后达标排放；
D、将经过两段干化后的污泥输送至污泥储仓，在自然干燥状态下干化至含水率20%以下；
E、含水率为20%以下的干污泥通过提升机被送入水泥窑分解炉焚烧处理。
实施例2
在实施例1的基础上进一步改进。具体工艺流程参见图1。
A、采用搅刀将窑头及窑尾回灰分别收集到窑头回灰仓和窑尾回灰仓内，然后通过计量称配制成混合物，其中：窑尾回灰及窑头回灰的配置比例为1~3:7~9。采用搅刀将配置好的回灰混合物与含水率为80~86%的污泥分别输送到犁刀飞刀混合机，得到碱性污泥。其中：回灰混合物的添加比例为5~30%。窑尾回灰的主要成分是石灰石、粘土和铁质原料，窑头回灰的主要成分是为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。由于含有较多的碱性氧化物，因此，此步骤实现了除臭与破壁的双重效果，处理后的污泥粘性变低、含水率从80~86%降低至70~75%而且无臭味；回灰混合物的成分比较复杂，除了已知的一些碱性物质外还有许多未知杂质，各种成分综合形成回灰混合物在除臭破壁过程中显示出良好的效果，效果优于单一的除臭剂或破壁剂的添加。
B、将碱性污泥通过搅刀输送到一段烘干机，采用内部砌有耐火材料的耐高温风管将水泥窑窑尾400℃的废气送入一段烘干机，一段烘干机为转筒式，而且内部有搅拌的双轴搅刀、外部设置有振打装备，进行一段干化。一段干化的工艺参数为：采用水泥窑窑尾400℃的废气，风量为12000m3/h ~120000m3/h，转筒式烘干机的转速为15~30r/min，经过一段干化后，污泥含水率从70~75%降低为50~55%；干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化设备处理后达标排放；
C、一段干化后污泥通过搅刀进入二段烘干机，采用内部砌有耐火材料的耐高温风管将篦冷机低温段300℃废气引入二段烘干机，进行二段干化。二段烘干机也为转筒式，而且内部有搅拌的双轴搅刀、外部设置有振打装备。二段干化的工艺参数为：采用水泥窑篦冷机低温段300℃废气，风量为10000m3/h ~100000m3/h，转筒式烘干机的转速为5~10r/min，经过二段干化后，污泥含水率从50~55%降低为20~25%；干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化处理处理后达标排放；
这两个温度段选择避开了污泥热解产生焦油，而且充分利用了水泥窑的风量，干化时间短，污泥水分在2h之内即可将含水率从80%以上降为25%以下，不需放置过长时间，有利于处理大量污泥的连续运转。
D、将经过两段干化后的、含水率为20~25%的污泥通过链板输送机送至污泥储仓，在自然干燥状态下，污泥被干化至含水率20%以下；
E、含水率为20%以下的干污泥通过提升机被送入水泥窑分解炉焚烧处理。
实施例3
在实施例2的基础上进行优化。
含水率为86%的北京市某污水厂脱水污泥100t/d，在北京某水泥厂内，添加15t/d的回灰混合物，混合物中窑头回灰为75%，窑尾回灰为25%，在犁刀飞刀混合机内充分混合，从一级预热器采集400℃的尾气，风量为12000m3/h，送入一段30r/min转筒式烘干机干化后，污泥含水率从75%降低为55%；再引入篦冷机低温段废气，进入二段15r/min转筒式烘干机进行二段干化，水泥窑篦冷机低温段废气温度为300℃，风量为10000m3/h，经过二段干化后，污泥含水率从55%降低为25%；两段干化产生的VOCs物质均进入微波+等离子体氧化处理后达标排放。将含水率为25%的污泥经过自然风干至水分20%以下，再进入分解炉处置，生产的水泥熟料满足国标GB175-2007的要求。
实施例4
在实施例2的基础上进行优化。
含水率为83%的河北石家庄市某污水厂脱水污泥500t/d，在石家庄某水泥厂内，添加50t/d的回灰混合物，混合物中窑头回灰为70%，窑尾回灰为30%，在犁刀飞刀混合机内充分混合，从一级预热器采集400℃的尾气，风量为24000m3/h，送入一段20r/min转筒式烘干机干化后，污泥含水率从75%降低为53%；再引入篦冷机低温段废气，进入转筒式烘干机，进行二段干化。水泥窑篦冷机低温段废气温度为300℃，风量为50000m3/h，进入二段10r/min转筒式烘干机进行二段干化，污泥含水率从53%降低为25%；两段干化产生的VOCs物质均进入微波+等离子体氧化处理后达标排放。将含水率为25%的污泥经过自然风干至水分20%以下，进入分解炉处置，生产的水泥熟料满足国标GB175-2007的要求。
实施例5
在实施例2的基础上进行优化。
含水率为85%的北京某污水厂脱水污泥1000t/d，在北京某水泥厂内，添加200t/d的回灰混合物，混合物中窑头回灰为80%，窑尾回灰为20%，在犁刀飞刀混合机内充分混合，从一级预热器采集400度的尾气，风量为120000m3/h，送入一段25r/min转筒式烘干机干化后，污泥含水率从74%降低为54%；再引入篦冷机低温段废气，进入转筒式烘干机，进行二段干化。水泥窑篦冷机低温段废气温度为300度，风量为100000m3/h，进入二段15r/min转筒式烘干机进行二段干化，污泥含水率从54%降低为24.5%；两段干化产生的VOCs物质均进入微波+等离子体氧化处理后达标排放。将含水率为24.5%的污泥接经过自然风干至水分20%以下，进入分解炉处置，生产的水泥熟料满足国标GB175-2007的要求。
实施例6
含水率为86%的北京市某污水厂脱水污泥100t/d，在北京某水泥厂内，添加10 t/d电石渣及100kg/d除臭剂，在犁刀飞刀混合机内充分混合，从一级预热器采集400度的尾气，风量为12000m3/h，经过一段干化后，污泥含水率从75%降低为53%；再引入篦冷机低温段废气，进入转筒式烘干机，进行二段干化。水泥窑篦冷机低温段废气温度为300度，风量为10000m3/h，经过二段干化后，污泥含水率从53%降低为25%；两段干化产生的VOCs物质均进入微波+等离子体氧化处理后达标排放。将含水率为25%的污泥经过自然风干至水分20%以下，进入分解炉处置，生产的水泥熟料满足国标GB175-2007的要求。
Claims (3)
1.一种两段式干化处理污泥方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将配置好的除臭破壁混合物与污泥分别输送到混合机内混合，得到碱性污泥，其中除臭破壁混合物的添加量为污泥质量的5~30%；
B、将碱性污泥送入一段烘干机，通入水泥窑窑尾350~450℃的废气进行一段干化，风量为12000m3/h ~120000m3/h，一段烘干机的转速为15~30r/min，干化时间为50~100分钟，干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化设备处理后达标排放；
C、将一段干化后污泥送入二段烘干机，通入篦冷机低温段250~350℃废气分别进行二段干化，风量为10000m3/h ~100000m3/h，二段烘干机的转速为5~10r/min，干化时间为30~60分钟，干化产生的VOCs物质进入微波+等离子体氧化处理后达标排放；
D、将经过两段干化后的污泥输送至污泥储仓，在自然干燥状态下干化至含水率20%以下；
E、含水率为20%以下的干污泥送入水泥窑分解炉焚烧处理；
步骤A中所述除臭破壁混合物为窑尾回灰和窑头回灰的混合物，其中窑尾回灰及窑头回灰的质量比为1~3:7~9。
2.根据权利要求1所述的干化处理污泥方法，其特征在于，步骤B通入水泥窑窑尾400℃的废气。
3.根据权利要求1所述的干化处理污泥方法，其特征在于，步骤C通入篦冷机低温段300℃的废气。
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