CN102557378B - 一种污泥干化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥干化工艺，首先将含水率为80～85％的城市污泥运输到污泥储仓内密封储存，通过PLC系统控制抓斗行吊抓起污泥储仓内的污泥送至污泥给料装置的进料斗，同时在该进料斗内加入固化剂并充分搅拌后，将污泥输送至干化设备的干化室，在该干化室内利用由来自烟道的余热和干化室顶棚为PC阳光板吸收太阳能对污泥进行增温除湿和干化，再通过输料机将干化污泥输送到干化室外。本发明将污泥在密闭环境中操作，没有直接暴露在空气中，污泥所带的有毒有害气体不污染环境；利用砖窑余热和太阳能干燥，隧道窑中的烧砖尾部的物理热量又得到充分利用，增加自身热量，节省大量能源；经过测试，干化的污泥含水率低，达到10-25％。

Description

一种污泥干化工艺

技术领域

本发明属于城市污泥无害处理及资源利用技术，特别是一种污泥干化工艺。

背景技术

城市污泥是指城市生活污水、工业废水处理过程中产生的固体废弃物，是城市污水处理厂的经常性产物。这种污泥含水量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且含有二噁英、细菌、寄生虫卵及重金属等有毒物质。因此，需要对污泥进行无害化处理和再利用，而污泥的干化则是污泥处理的必要步骤。目前干化的方法主要有：传统热能污泥干化和太阳能污泥干化。

传统热能污泥干化是指利用污泥热干化集成设备对污泥实现干化处理。按照热介质与污泥的接触方式，干化设备又可分为直接干化、间接干化和直接-间接联合式干化等工艺类型。其中直接加热污泥干化厂最具有代表性的是欧洲最大的污泥干化厂——英国的B ransands(可蒸发水量为7×5000kg/h)；间接加热干化厂最具代表性的是西班牙的巴塞罗那(可蒸发水量为4×5000kg/h)。欧美常见的干化工艺一般以转鼓干化、流化床干化、盘式干化为主。

(1)转鼓干化工艺。以天然气或沼气为能源，以空气为传热介质，湿污泥和部分干化污泥颗粒在混合器中混合，由气流把它带入转鼓干燥器，污泥在转鼓干燥器中随气流以稳定的速度旋转前进，由内筒向外筒转移，污泥逐渐被干化成颗粒。该工艺分为直接加热式和间接加热式。直接加热的转鼓式干燥器要依靠非常复杂的监控系统来保持。间接加热式转鼓干燥器要在严格的惰性环境下操作，由于内部的温度和热量分配不均衡，易导致小环境中的粉尘积聚、过热，会造成很大的危险隐患。

(2)流化床干化工艺。污泥不需要预处理，直接送入流化床干燥器。在流化床干燥器的整个底部断面均匀地吹进流化气体，使具内部形成流化层。随着污泥逐渐干化，密度减小，升到上部，再随上部抽走的气体而抽出流化床。因污泥的成分决定其流化特性，该处理系统对污泥的成分变化非常敏感，常导致流化床内的热交换不能顺利进行，流化床及管道的磨损很严重，系统的能耗也较高。

(3)盘式干化工艺。先用外部热源加热一个油炉，再通过油体将热能传到干燥盘。盘式干燥器分为卧式圆盘干燥器和立式多盘干燥器。卧式圆盘干燥器只能采用蒸汽这种标准加热介质。塔吊构造为一个固定体，形成一个水平外壳，其内部旋转部分由一个管状空心轴，轴上固定一些空盘，盘中充满蒸汽等。还有一些搅拌叶片用于输送物料。热媒介通过中心轴进入圆盘，同时被分配到旋转体中。该方法的缺点是干化产品的含尘量极大，须另加单独的造粒系统，并且设备极易磨损。立式多盘干燥器利用污泥特殊的蒸发曲线，制备成污泥的硬质颗粒，使污水处理厂在实现污水达标排放的同时，能安全无二次污染，并且节约能源。此外，还有碟片式、带式、日光式、闪蒸式等干化工艺，但目前大型工程用得很少。

国内也有很多污泥干化技术，如发明专利申请(200910183107.3)污泥干化系统及工艺，包括混合搅拌装置、干燥器、多功能太阳能房、太阳能空气集热器、热干泥储仓、除臭装置、辅助热源；湿污泥投入到混合搅拌装置搅拌；搅拌均匀的污泥由混合搅拌装置的出口排出，通过污泥传送带将污泥由干燥器的污泥入口投入干燥器中，同时太阳能空气集热器产生的热空气通过太阳能空气集热器中的风机由太阳能空气集热器的出风口通入干燥器对湿污泥进行第一步脱水干化；上述污泥由干燥器污泥出口排出，并通过污泥传送带送入多功能太阳能房中进行第二步堆积干化；最后的污泥产品堆放在热干泥储仓中；整个过程中产生的废气都可通过与混合搅拌装置、干燥器、多功能太阳能房、热干泥储仓相连的除臭装置进行臭气处理。另一件发明专利申请(201010280915.4)污泥干化处理系统，该系统包括：太阳能温室、自动污泥布料、翻料收集装置和储水装置；所述太阳能温室一端设有可根据室温及湿度调节控制进气量的进气装置；另一端设有除臭、排风及排水装置的排风口；所述自动污泥布料、翻料收集装置位于太阳能温室内；所述储水装置与太阳能温室中的排风口通过管道连接；储水装置一端与城市下水道连接。本发明所述的污泥干化处理系统，在处理生活污泥时在不使用一次能源的条件下进行减量化及无害化处置，有效的节约了能源，降低了能耗，真正做到了节能减排。

由于污泥处理过程中要加入絮凝剂，致使上述技术在污泥干化的工程实践中仍然存在很多问题。如烘干需要的能耗比较大，干化的污泥含水率比较高，废气处理不够彻底，还存在大量的有毒气体，并且干化后的污泥还未得到进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充分利用烧砖余热，并能够除去废气，含水率低的污泥干化工艺。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种污泥干化工艺，首先将含水率为80～85％的城市污泥运输到污泥储仓内密封储存，通过PLC系统控制抓斗行吊抓起污泥储仓内的污泥送至污泥给料装置的进料斗，同时在该进料斗内加入固化剂并充分搅拌后，将污泥输送至干化设备的干化室，在该干化室内通过太阳能和隧道窑的余热进行干化，即在位于干化室中的物料台内部设置有烟道，该烟道的管道穿过干化室，烟道的进气口与制砖的隧道窑的冷却带相通；污泥给料装置将污泥输送到位于物料台上方的污泥摊铺机集料斗内，污泥摊铺机将污泥均匀的摊铺在物料台上，并对污泥进行翻抛，从隧道窑冷却带通过管道抽取余热送到烟道内，在物料台上利用由来自烟道的余热和干化室顶棚为PC阳光板吸收太阳能对污泥进行增温除湿和干化，再通过输料机将干化污泥输送到干化室外。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)将污泥在密闭环境中操作，没有直接暴露在空气中，污泥所带的有毒有害气体不污染环境。(2)利用砖窑余热和太阳能干燥，隧道窑中的烧砖尾部的物理热量又得到充分利用，增加自身热量，节省大量能源。(3)污泥干化过程又回炉燃烧除废气，清洁环保。(4)处理干化污泥产生的废气和废水，更加进一步使排出的气体清洁环保。(5)经过测试，干化的污泥含水率低，达到10-25％。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明污泥干化工艺流程图。

图2是本发明污泥干化系统的组成示意图。

图3是密封污泥储仓的结构示意图：(a)是俯视图，(b)是左视图。

图4是密封污泥储仓的进料口示意图：(a)是结构示意图，(b)是工作示意图。

图5(a)是用于干化污泥的干化设备的主视图。

图5(b)是用于干化污泥的干化设备的侧剖视图。

图6是干化污泥焚烧装置的结构示意图。

图7是污泥干化中的废气处理装置的结构示意图。

图8是处理干化污泥产生的废气和废水的装置的结构示意图。

图9是利用隧道窑余热干化污泥装置的结构示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明污泥干化工艺，首先将含水率为80～85％的城市污泥运输到污泥储仓106内密封储存，通过PLC系统控制抓斗行吊102抓起污泥储仓106内的污泥送至污泥给料装置101(给料装置是工业中常用的设备)的进料斗，同时在该进料斗内加入固化剂(固化剂较为常规，可以是常温型固化剂和高温固化剂，如石灰、水性聚氨酯、水性丙烯酸酯、氟乳液、有机硅乳液等)并充分搅拌后，将污泥输送至干化设备的干化室203(通过挤出输送形式送到污泥摊铺机集料斗内)，在该干化室203内通过太阳能和隧道窑201的余热进行干化，即在位于干化室203中的物料台210内部设置有烟道205，该烟道205的管道穿过干化室203，烟道205与制砖的隧道窑201的冷却带相通；污泥给料装置101将污泥输送到位于物料台210上方的污泥摊铺机207集料斗内，污泥摊铺机207将污泥均匀的摊铺在物料台210上，厚度在20-40cm，并对污泥进行翻抛，如每1-2小时翻抛一遍。从隧道窑201冷却带通过管道抽取余热送到烟道205内，在物料台210上利用由来自烟道205的余热(送热温度一般为300-500℃)和干化室203顶棚为PC阳光板吸收太阳能对污泥进行增温除湿和干化，再通过输料机211将干化污泥输送到干化室203外。干化后的污泥经过市购的AQUA-BOY含水率测试仪等检测，其含水率只有10～25％。可以由干料污泥收集机收集并通过螺旋输送机送出污泥干燥车间后，再由皮带输送机送入干料污泥储存库内作为制砖备料。或者可以将从干化室203干化后的污泥通过螺旋输送式喂料机402输送到隧道窑201升温带上的火眼里，对干化后的污泥作为补充燃料进行焚烧。焚烧后的污泥渣，经人工收集后送到原料堆场作为制砖备料。

本发明的污泥干化工艺中，干化室203通过风机连通隧道窑201保温带上的进气孔208，当干化室203的传感器感知室内废气仍含有有毒气体，如甲烷等可燃气体超标时，则通过调整风机的管道流向风闸，将废气通入进气孔208在隧道窑201内进行焚烧处理。所用的传感器均可以市购，如气体传感器、温湿度传感器等，如气体传感器可以包括二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、甲烷传感器等。

本发明的污泥干化工艺中，干化室203通过抽气风机(约5-7万m3/h)与主通气管连通，主通气管通入处理池504内，在主通气管上连接支通气管，在支通气管上设置通气孔，当干化室203的传感器感知室内气体符合排放标准时，将干化室203的室内气体通过支通气管上的通气孔分散在处理池504内的净化水中进行除臭消毒后由排气烟囱排出。

上述干化工艺是通过以下系统实现的。

如图2所示，实现污泥干化的系统，包括密封污泥储仓、干化设备，将密封污泥储仓中的污泥通过送料方式加入到用于干化污泥的干化设备，其中密封污泥储仓包括污泥给料装置101、抓斗行吊102、第一抓斗行吊轨道103、第二抓斗行吊轨道109、污泥池梗105、进料口107、控制室106，所述第一抓斗行吊轨道103和第二抓斗行吊轨道109平行设在污泥池梗105两个相对的侧壁上，位置的高度相同，如第一抓斗行吊轨道103和第二抓斗行吊轨道109距污泥池梗105底壁的高度为所述侧壁高度的60％至80％，即其中两个相对的污泥池梗105侧壁分别设有一个支撑台(如图3所示)，在两个支撑台上分别铺设一根抓斗行吊轨道，抓斗行吊102在两根抓斗行吊轨道上滑动，同时抓斗行吊102的抓斗也可以在垂直于抓斗行吊轨道的方向上滑动。抓斗行吊102的两端分别和第一抓斗行吊轨道103与第二抓斗行吊轨道109滑动连接，进料口107设在污泥池梗105的一个侧壁上，在垂直于第一抓斗行吊轨道103和第二抓斗行吊轨道109方向的污泥池梗105侧壁的外侧设有一隔离间110，该侧壁也作为所述隔离间110的一个侧壁，隔离间110设有控制室106和污泥给料装置101，其中污泥给料装置101设于污泥池梗105侧壁和隔离间侧壁的交汇处，且污泥给料装置101的高度和污泥池梗105侧壁高度的一半相当。控制室106通过电缆连接抓斗行吊102和进料口107，抓斗行吊102抓起密封污泥储仓内的污泥送至污泥给料装置101的进料斗，该污泥给料装置101可以为常规的液压送料系统，将污泥输送至干化设备的干化室203，如图3(a)、图3(b)所示。

所述的用于干化污泥的干化设备包括屋顶2031、墙体2032、物料台210和污泥摊铺机207，该屋顶2031(为PC阳光板材料)、墙体2032和地面组成的干化室203，并在干化室203内设置传感器209(所用的传感器均可以市购，如气体传感器、温湿度传感器等，如气体传感器可以包括二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、甲烷传感器等)，所述的物料台210位于干化室203中，在物料台210的内部设置有烟道205，该烟道205的管道穿过干化室203，烟道205与隧道窑201的冷却带相通，在物料台210的上方设置有污泥摊铺机207，污泥给料装置101将污泥输送到污泥摊铺机207集料斗内，该污泥摊铺机207将污泥摊铺、翻抛后由来自烟道205的余热和屋顶2031吸收太阳能对污泥进行增温除湿和干化，干化的污泥通过干料收集装置3(如输料机211)输送到干化室203外的干料仓储间2，如图5(a)、图5(b)所示。另外，在生产实践中，在干化室203外还要设置一个主控室7，电源和一些控制设备，如PLC系统安装于内，以便观察和控制干化的过程。干化后的污泥经过市购的AQUA-BOY含水率测试仪检测，其含水率能够达到10～25％。

烟道205可以为S形烟道、波浪形等。烟道205的底面也可以设置有保温层。在烟道205的底面设置保温层，可以减少甚至避免热量向地下散发，使得烟道205中的热量可以向物料台210的顶面传热。这样可以利用更多的热量，提高污泥干化的效率。物料台210的顶面可以由钢板制成。这样，污泥摊铺机207抛洒的污泥就落在钢板上。钢板的传热效果好。物料台210的烟道205中的载热气流可以更好的将释放的热量通过钢板传递给污泥，有利于提高污泥干化的效率。

实现污泥干化的系统的密封污泥储仓还包括第一风机104和通气窗108，所述第一风机104设在污泥池梗105平行于第一抓斗行吊轨道103且靠近污泥给料装置101的一个侧壁上，该第一风机104距污泥池梗105底壁的高度大约为所述侧壁高度的80％-90％。该第一风机104的高度高于第一抓斗行吊轨道103，通气窗108设在污泥池梗105与第一风机104相对的另一个侧壁上，其高度和第一风机104的高度大致相当。第一风机104和通气窗108还通过电缆连接控制室106。第一风机104用于将污泥储仓内的臭气抽入干化室203处理，因此在污泥储仓内形成负压，通气窗108使得外界的新鲜空气进入污泥储仓。污泥池梗105的底壁由进料口107开始向下倾斜。倾斜的角度为3°至15°，这样使得送入的污泥能够自行进入污泥储仓内部。控制室106设有PLC系统，通过电缆连接抓斗行吊102、抽气风机104、进料口107和通气窗108，可控制进料口的开闭，根据污泥储仓内污染气体的浓度通过开闭第一风机104控制污染气体向干化室203排放的速度，并同步开闭通气窗108给污泥储仓换气，还操作抓斗行吊102抓取污泥输送到污泥给料装置101。控制室106采用双层透明材料，且控制室106的高度不低于污泥给料装置101的高度，以供观察。

如图4(a)、图4(b)所示，实现污泥干化的系统的密封污泥储仓的进料口107(也是指图2中的卸泥间1，为了使污泥储仓密封，将卸泥间1，即密封污泥储仓的进料口107进行了设计)包括第一道门801、设有风机803的第二道门802、卸料斗804和液压起重杆805，该第二道门802设在污泥池梗105的一个侧壁边，第一道门801设于距第二道门802远离污泥储仓方向的6至12米处，所述卸料斗804的一端靠近第二道门802，另一端靠近外侧地面，液压起重杆805和卸料斗804的底部相连。装载污泥的污泥装卸车在驶近污泥储仓时，第一道门801先打开，此时第二道门802保持关闭状态，污泥装卸车靠近卸料斗804，车辆驾驶员操纵污泥装卸车，使车辆装载的污泥卸在卸料斗上；待污泥全部卸载完毕后，污泥装卸车驶出第一道门801，第一道门801重新关闭，第二道门802随后打开；液压起重杆805开始动作，使得卸料斗804靠近第一道门801的一端向上翘起，靠近第二道门802的一端向下倾斜，使得卸料斗804内的污泥通过打开的第二道门802卸入污泥储仓内；污泥卸完后，液压起重杆805恢复原样，卸料斗804被重新放平，第二道门802重新关闭。第二道门802上还设有一个抽气风机803，在第一道门801打开，污泥装卸车驶进时抽气风机803开始工作，将臭气抽进污泥储仓，在第一道门801关闭，第二道门802打开时，抽气风机803停止工作。

如图6所示，在实现污泥干化的系统上还增加干化污泥焚烧装置4，设于隧道窑的升温带，即预热带和焙烧带之间，此处形成窑内负压区，使得窑内热量能有效焚烧干化后的污泥(图6中箭头即为热气的方向)。该干化污泥焚烧装置4包括设于隧道窑201顶部的螺旋输送式喂料机402，该螺旋输送式喂料机402的进料端设有漏斗403，该漏斗通过输送带与干化设备的干化室203相连，污泥在经过干化室203的干化后通过输送带进入漏斗403内，螺旋输送式喂料机402的出料端和隧道窑201升温带上的火眼408相连，所述螺旋输送式喂料机402的输出端和隧道窑201的火眼通过控制阀407相连，控制火眼关闭，防止热量损失，能有效控制干化污泥进入隧道窑201焚烧的速度，达到更好的效果。

如图7所示，在实现污泥干化的系统上还增加一种污泥干化中的废气处理装置5，该废气处理装置5包括进气管301、第二风机303、出气管302，所述的进气管301的进气口连通干化室203，进气管301的出气口通过第二风机303连通出气管302的进气口，该出气管302的出气口连通隧道窑201保温带上的进气孔208，当干化室203的传感器感知室内废气仍含有有毒气体，则通过调整第二风机303的管道流向风闸，将废气通过进气孔208通入隧道窑201内进行焚烧处理。

污泥干化过程是在干化室203中进行的。污泥在干化过程中产生的有害气体释放在干化室203中。利用第二风机303，将干化室203中的有害气体抽送到进气管301中。有害气体流经出气管302，最终进入隧道窑201中。在隧道窑201中，有毒气体被高温燃烧，从而消除了有毒气体，避免直接将污泥干化过程中产生的有毒气体向外界排放，污染环境。在污泥干化中的废气处理装置还可以设置阀304，阀304位于进气管301中。根据污泥干化的状况，可以利用阀304随时调节从干化室203中流出的废气的流量。

如图8所示，在实现污泥干化的系统上还增加另一种处理干化污泥产生的废气和废水的装置，该处理干化污泥产生的废气和废水的装置包括输送管507、第三风机202、处理池504，干化室203的出口连接输送管507的一端，该输送管507的另一端连接第三风机202的进口，该第三风机202的出口通过主通气管508通入处理池504内，在主通气管508上连接多个支通气管509，个数根据需要确定，如4-10个。在每个支通气管509上设置通气孔510，当干化室203的传感器感知室内气体符合排放标准时，将干化室203的室内气体通过通气孔510分散在处理池504内的净化水(如石灰水，用来吸收废气)中进行除臭消毒。另外，干化室203的出口和输送管507的一端通过闸门505相连；还设置烟囱503，该烟囱503通过排气管511与处理池504相通，该排气管上设有闸506。

如图9所示，实现污泥干化的系统的烟道205与隧道窑201的冷却带之间设置余热利用装置6，该余热利用装置6包括利用余热进气管601、第四风机602、利用余热出气管603，利用余热进气管601的进气口连通隧道窑201的冷却带，利用余热进气管601的出气口通过第四风机602连通利用余热出气管603的进气口，该利用余热出气管603的出气口连通烟道205。在利用余热出气管603与烟道205之间设置变频器604来控制第四风机602的抽风量。

因为制成的砖坯是从隧道窑201的冷却带运出，所以，利用余热进气管601的进气口连通隧道窑201的冷却带。由于需要利用隧道窑201的余热，所以在隧道窑201的冷却带不需要添加风机等冷却余热的装置。这样，隧道窑201的冷却带就省略了冷却装置，简化了隧道窑201的结构。利用第四风机602，将隧道窑201的余热从隧道窑201的冷却带进入利用余热进气管601，再通过利用余热出气管603，最终进入干化室203。在下化室203中，余热释放其热量干化污泥。采用该装置，将隧道窑201的余热直接输送到干化室203中干化污泥。这既达到干化污泥的目的，又充分利用现有的热源，有利于节约资源。

上述隧道窑201是本领域技术人员的公知常识，从进料口开始，依次进入升温带、焙烧带、保温带、冷却带，最后到出料口结束。废气从隧道窑201的保温带送入焚烧。

Claims (3)

1.一种污泥干化工艺，其特征是首先将含水率为80～85％的城市污泥运输到污泥储仓(106)内密封储存，通过PLC系统控制抓斗行吊(102)抓起污泥储仓(106)内的污泥送至污泥给料装置(101)的进料斗，同时在该进料斗内加入固化剂并充分搅拌后，将污泥输送至干化设备的干化室(203)，在该干化室(203)内通过太阳能和隧道窑(201)的余热进行干化，即在位于干化室(203)中的物料台(210)内部设置有烟道(205)，该烟道(205)的管道穿过干化室(203)，烟道(205)与制砖的隧道窑(201)的冷却带相通；污泥给料装置(101)将污泥输送到位于物料台(210)上方的污泥摊铺机(207)集料斗内，污泥摊铺机(207)将污泥均匀的摊铺在物料台(210)上，并对污泥进行翻抛，从隧道窑(201)冷却带通过管道抽取余热送到烟道(205)内，在物料台(210)上利用由来自烟道(205)的余热和干化室(203)顶棚为PC阳光板吸收太阳能对污泥进行增温除湿和干化，再通过干料收集装置(3)将干化污泥输送到干化室(203)外； 

其中，干化室(203)通过抽气风机与主通气管连通，主通气管通入处理池(504)内，在主通气管上连接支通气管，在支通气管上设置通气孔，当干化室(203)的传感器感知室内气体符合排放标准时，将干化室(203)的室内气体通过支通气管上的通气孔分散在处理池(504)内的净化水中进行除臭消毒后由排气烟囱排出。 

2.根据权利要求1所述的污泥干化工艺，其特征是将从干化室(203)干化后的污泥通过螺旋输送式喂料机(402)输送到隧道窑(201)升温带上的火眼里，对干化后的污泥作为补充燃料进行焚烧。 

3.根据权利要求1所述的污泥干化工艺，其特征是干化室(203)通过风机连通隧道窑(201)保温带上的进气孔(208)，当干化室(203)的传感器感知室内废气仍含有有毒气体，则通过调整风机的管道流向风闸，将废气通过进气孔(208)通入隧道窑(201)内进行焚烧处理。 

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