CN210176701U - 用于市政污泥深度减量处理的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于市政污泥深度减量处理的系统，包括污泥储存单元，用于存储或缓冲含水率为75‑85wt%的湿污泥；低温干化单元，用于将所述湿污泥干化成含水率为20‑30wt%的污泥；碳化单元，用于对所述含水率为20‑30wt%的污泥进行碳化处理；和燃烧单元，用于接收碳化单元产生的热解气，并以热解气作为燃料或燃料之一燃烧为低温干化单元和碳化单元供热。本系统将低温干化单元与碳化单元进行工序的组合，碳化单元处理过程中产生的高温烟气通过换热器产生热风，热风可用于前段的低温干化单元对污泥进行干化，最大限定地利用系统内污泥自身所含能量，实现市政污泥的低能耗处理，有效降低污泥处理成本。

Description

用于市政污泥深度减量处理的系统

技术领域

本实用新型属于环境保护领域，涉及用于市政污泥深度减量处理的系统。

背景技术

近年来，随着我国污水处理能力的快速提高，污泥量也同步增加。这些源源不断产生的市政污泥，已成为污染城市环境、影响市民生活、困扰经济发展的社会问题。截至2018年6月底，全国设市城市累计建成污水处理厂5000多座，污水处理能力达1.90亿立方米/日，年产生含水量80％的污泥5000多万吨(不含工业污泥4000多万吨)。“水十条”规定，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90％以上。污泥的随意堆放容易造成污染与再污染问题。

通过近十几年加大对污水处理的投入，城市污水处理率不断提高，水体环境治理改善的成效不断显现，但市政污泥的处理处置一直未有良好进展，水体环境治理多年来取得的成果面临严峻的挑战。市政污泥的妥善处理处置是水环境治理成果保持并继续扩大的需要。

目前，国内外污泥处理的主流工艺综合性评价如表3-1所示。

表3-1国内污泥处理主流工艺综合性评价表

由上表可知：污泥处理处置的各种工艺都有优缺点，污泥处理工艺的选择需根据各地各项目具体情况，因地制宜来进行工艺的选择。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供用于市政污泥深度减量处理的系统，以实现对市政污泥的低能耗、深度减量化处理。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

用于市政污泥深度减量处理的系统，包括

污泥储存单元，用于存储或缓冲含水率为75-85wt％的湿污泥；

低温干化单元，用于将所述湿污泥干化成含水率为20-30wt％的污泥；

碳化单元，用于对所述含水率为20-30wt％的污泥进行碳化处理；和

燃烧单元，用于接收碳化单元产生的热解气，并以热解气作为燃料或燃料之一燃烧为低温干化单元和碳化单元供热。

进一步地，还包括用于对低温干化单元产生的水汽进行冷凝处理的冷凝单元。

进一步地，还包括以燃烧单元产生的部分烟气作为热源的换热器，所述换热器的输出端与低温干化单元连通，满足污泥的低温干化需求，同时防止烟气中的固体物质进入低温干化单元，增大污泥体量。

进一步地，还包括破碎单元，用于接收低温干化单元产生的所述含水率为20-30wt％的污泥，并对所述污泥进行破碎、均质化处理，以获得含水率更为均一的污泥料粒，方便后续处理。

进一步地，还包括用于对碳化单元产生的热解气进行除尘处理的除尘单元，所述除尘单元的出气口与燃烧单元的燃料进口连通。

进一步地，所述除尘单元为旋风除尘器。

进一步地，还包括用于对碳化单元产生的尾气进行净化处理的尾气处理单元。

进一步地，所述尾气处理单元包括依次连通的喷淋装置和活性炭吸附装置。

进一步地，还包括冷却单元，用于接收碳化单元产生的污泥碳并对其进行冷却处理。

本实用新型通过低温干化单元将含水率为75-85wt％的湿污泥干化到含水率20-30wt％，再进入后续的碳化单元进行碳化最后形成污泥碳。碳化单元产生热解气提供给燃烧单元作为燃料或燃料之一，尾气经过处理达标排放，从而实现污泥的低能耗减量化，无害化，稳定化及资源化。

可以解决的技术问题：

(1)适合于污泥在城镇污水处理厂内进行减量化处理。

目前污水处理厂的污泥脱水一般采用离心脱水或带式压滤脱水，只能脱水到约80wt％。含水率80％左右的污泥外运处理，不仅容易洒漏，且臭味较大。通过本实用新型的系统进行处理后，污泥含水率可以降至≤1wt％，污泥可以减量到原来的15-20wt％。不仅运输量减少，节省运输费用，且处理后的污泥无臭无味，可直接资源化综合利用。

(2)可解决目前市政污泥处理选址难的问题

目前各地的市政污泥传统处理方式为填埋，随着国家环保政策趋严，从国家层面已经不再新批建填埋场，且存量填埋场容量有限。采用本系统无需重新考虑选址，可直接在污水处理厂内进行减量化、无害化处理，该系统占地面积小，可一次性实现污泥的最大化减量，处理后的污泥碳可直接资源化利用于制生物炭基肥、土壤改良剂、制砖等，特别适用于城镇污水处理厂内污泥的厂内减量化处理。

(3)可同时实现污泥的减量化、无害化、稳定化、资源化要求

减量化：直接与污水厂污泥脱水车间无缝对接，污泥含水率一次性降至≤1wt％，污泥减量化显著。

无害化：污泥经过500-700℃的碳化单元处理后，污泥中的病原菌和有害物质已经被杀灭和分解，污泥实现了无害化。

稳定化：污泥中的有机质在500-700℃的碳化单元内分解成可燃气被回收利用，污泥中的有机碳变成固定碳，污泥实现了稳定化。

资源化：污泥经过低温干化-碳化单元处理后转换成污泥碳。污泥碳为黑色颗粒状，无味，直径为5mm-10mm；炭粒构造具有多孔性，比表面积约为10-90m²/g；炭粒稳定性高，自燃温度约为350-400℃，适合储存运输。该污泥炭可综合利用于制备生物炭基肥、制备吸附炭、土壤改良剂、制砖等。

(4)达到国家环保排放要求

废水：该系统产生的冷凝水清澈，COD≤100mg/L，对污水厂运行负荷无影响，无需预处理，即可直接排入污水处理厂进水口。

废气：该系统产生的废气经过“除尘单元-喷淋塔-活性炭吸附”

系统处理后达标排放。

固体：污泥经过该系统处理后，生成的污泥碳含水率≤1wt％，黑色颗粒状，无味，变废为宝，可资源化利用于制备生物炭基肥、制备吸附炭、土壤改良剂、制砖等。

(5)节约能耗，实现能量的最大循环利用

低温干化单元原本需要依靠外来的能源(通过耗电、燃烧柴油、天然气生物质燃料等产生蒸汽、热水、热风)来干化污泥，降低污泥含水率。

且含水率为80％左右的污泥若直接进碳化单元需要消耗大量能源来降低含水率的同时对污泥进行碳化处理。

本系统将低温干化单元与碳化单元进行工序的组合，碳化单元处理过程中产生的高温烟气通过换热器产生热风，热风可用于前段的低温干化单元对污泥进行干化，最大限定地利用系统内污泥自身所含能量，实现市政污泥的低能耗处理，有效降低污泥处理成本。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施方式的系统的结构示意图。

图2是本实用新型第一种实施方式的工艺流程简图。

图3是本实用新型第一种实施方式的低温干化单元的结构示意图。

图4是本实用新型第一种实施方式的碳化单元的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

用于市政污泥深度减量处理的系统，包括

污泥储存单元1，用于存储或缓冲含水率为75-85wt％的湿污泥；

低温干化单元2-1，用于将所述湿污泥干化成含水率为20-30wt％的污泥；

碳化单元4-1，用于对所述含水率为20-30wt％的污泥进行碳化处理；和

燃烧单元4-3，用于接收碳化单元产生的热解气，并以热解气作为燃料或燃料之一燃烧为低温干化单元和碳化单元供热。

可选地，所述污泥储存单元1包括料仓，所述料仓的出料口与低温干化单元的进料口之间通过螺杆泵连通，实现物料传输。

还包括用于对低温干化单元产生的水汽进行冷凝处理的冷凝单元2-2。

还包括以燃烧单元产生的部分烟气作为热源的换热器4-4，所述换热器4-4的输出端与低温干化单元连通。

所述燃烧单元具有供输入碳化单元所产生的热解气的第一燃料入口、供输入辅助燃料的第二燃料入口、用于将部分高温烟气输入碳化单元的第一烟气出口、用于将部分高温烟气输入换热器的第二烟气出口。

还包括破碎单元3，用于接收低温干化单元产生的所述含水率为20-30wt％的污泥，并对所述污泥进行破碎、均质化处理，如此可将初步干燥后的污泥破碎成颗粒状，并获得含水率均一的污泥，使得进入后续碳化系统的物料均质；破碎单元3内安装有双轴匀料机，低温干化单元出料通过自重进入双轴匀料机，使其进料量稳定。其内部的特殊结构设置即能自适应物料的一定范围内进料速度，达成相应的生产产量，与此同时也能够充分的对物料进行大范围的混合，双轴啮合空间能够均匀的扩散或挤压物料，确保混合均匀度，结合匀速喂料设备，保证了产出物料产品的一致性与稳定性。

如图4所示，所述碳化单元选用夹套式热解炉，包括回转窑4-12和设置于回转窑外的夹套4-11，所述回转窑可相对夹套转动。回转窑的一端设有物料进口4-13，回转窑的另一端设有物料出口4-14，夹套靠近物料出口的一端设有烟气入口4-15，夹套靠近物料进口的一端设有烟气出口4-16，所述烟气出口位于夹套顶部。回转窑上设有热解气出口。

破碎、均化后的污泥通过螺旋输送机输送至回转窑内，物料随着带有倾角的回转窑转动，从窑头缓慢移动至窑尾。在移动过程中，物料不断与窑壁接触，而回转窑壁外的热气将回转窑内筒升温，将物料升温至500～700℃，在高温缺氧的环境下，有机质完全裂解，形成炭渣、热解气。其中，热解炭渣综合利用；热解气净化后回用。

由夹套内的热烟气加热炉壁，物料随着热解炉的翻转，不断从与炉壁接触，获得热解能源。热烟气不与物料接触，提高了热解气和炭的品质，并且大大减少了热解气的处理难度和处理量。另外回转窑内可设置刮板除焦装置，随着回转窑的转动，刮板不断刮除粘附于热解炉内筒的物料，防止焦油粘壁。此外，回转窑内还可设置钢珠循环装置，增加传热效果。

还包括用于对碳化单元产生的热解气进行除尘处理的除尘单元5-1，所述除尘单元5-1的出气口与燃烧单元4-3的燃料进口连通。所述除尘单元5-1为旋风除尘器。

还包括用于对碳化单元产生的尾气进行净化处理的尾气处理单元。

所述尾气处理单元包括依次连通的喷淋装置5-2和活性炭吸附装置5-3。

还包括冷却单元4-2，用于接收碳化单元产生的污泥碳并对其进行冷却处理。可选地，物料热解后剩余的残渣通过螺旋输送机输出，螺旋输送机的螺旋轴和外筒含间接水冷装置，残渣在输送过程中，与螺旋输送机的螺旋轴和外筒接触，通过间接水冷，降低炭渣温度。

残渣温度由500～600℃降至≤50℃。

如图3所示，所述低温干化单元2-1包括壳体2-11，所述壳体2-11内设有网带2-11，壳体上设有进料口2-13,和出料口2-14，所述进料口与网带的上游端对应，所述出料口与网带的下游端对应，所述网带可在驱动机构的驱动下不断朝出料口所在方向移动；所述壳体上设有空气进口2-15和空气出口2-16，所述空气进口与换热器4-4的输出端(空气输出端)连通，所述空气出口2-16与冷凝单元2-2连通，冷凝单元的出气口与换热器4-4的输入端(空气输入端)连通。

采用低温干化单元：1)可利用热解气及辅助燃料为热源；2)无臭气排放无需除臭；3)无热损100％热利用；4)低至50kw.h/T使用成本；5)低温更安全无扬尘危害

外来含水率为75％-85wt％的污泥进入低温干化单元，通过干化机自带的切条成型机将污泥切成“面条”状，依靠重力落入缓慢行走的网带上，热干风由网带底部以较快速度上升，与污泥接触的过程中将污泥干化，湿冷空气则进入冷凝单元，通过降温的方式使得湿空气温度低于露点，水汽得以冷凝并排出系统至厂区污水管道，剩余的空气进入换热器，通过加热方式使得“脱水”后的空气升温变为热干空气，送入网带干化系统继续干化污泥，全过程中空气循环利用，故无尾气产生。该系统可将污泥含水率降低至30％以下，干化后污泥进入后续混合仓。湿污泥经过低温干化单元干化至含水率为30％的污泥；低温干化单元分离出的冷凝水可排放至污水处理工艺池进行处理。

处理过程具体描述：

原污水厂污泥脱水车间离心脱水含水率为75％-85wt％的湿污泥储存在污泥储存单元，起到缓冲、存储做作用。

湿污泥可通过螺杆泵输送至低温干化单元2-1，污泥含水率由75％-85wt％被低温干化至含水率为20％-30wt％，低温干化单元内空气温度为75-95℃热空气。低温干化的热源来自燃烧单元产生的高温烟气经过换热器4-4提升空气温度而获得的热空气。

低温干化单元出泥含水率为20-30wt％，通过螺旋输送机输送进入破碎单元3进行充分混合并破碎至粒径≤2cm。(破碎单元作用：充分混合干化污泥及对其进行破碎)

(3)破碎单元产生的污泥通过螺旋输送机输送至碳化单元4-1进行热解碳化。碳化温度维持在500-700摄氏度，污泥中一部分有机质分解成可燃气，一部分有机质形成固定碳保存在污泥碳中。碳化单元4-1的能源来自辅助燃料和碳化单元4-1本身热解碳化产生的可燃气，辅助燃料和可燃气在燃烧单元4-3内进行燃烧，提供能源。碳化单元4-1生成的高温污泥碳通过冷却单元4-2进行冷却后，输送至污泥碳存储仓，等待综合利用。

碳化单元4-1产生的尾气通过除尘单元5-1除去烟尘后，再进入喷淋装置5-2进行降温脱酸，尾气再进入活性炭吸附装置5-3对一些杂质进行强化吸附，保证尾气达标排放。

本系统中污泥的干化、碳化原理为：

首先将污水厂内含水率75-85wt％污泥进行低温干化至含水率20-30wt％，污泥体积减少至原污泥的1/4，同时选择污泥低温干化可最大限度的保留污泥中热值。

外来含水率为75-85wt％的污泥进入低温干化单元，通过干化机自带的切条成型机将污泥切成“面条”状，依靠重力落入缓慢行走的网带上，热干风由网带底部以较快速度上升，与污泥接触的过程中将污泥干化，湿空气则进入冷凝单元，通过降温的方式使得湿空气温度低于露点，水汽得以冷凝并排出系统至厂区污水管道，通过加热方式使得“脱水”后的空气升温变为热干空气，送入网带干化系统继续干化污泥，全过程中空气循环利用，故无尾气产生，低温干化单元可将污泥含水率降低至20-30％。

然后污泥再进入碳化单元进行热解碳化，污泥碳化是在一定的温度和强度下，通过裂解的方式将生化污泥中细胞的水分强制脱出，使污泥中碳含量比例大幅提高，在经过热解的作用下，将有机物转化为水蒸气、不凝性气体及碳的过程。污泥碳化后生成的污泥碳可综合利用于制备生物炭基肥、制备吸附炭、土壤改良剂、制砖等。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.用于市政污泥深度减量处理的系统，其特征在于，包括

污泥储存单元（1），用于存储或缓冲含水率为75-85wt%的湿污泥；

低温干化单元（2-1），用于将所述湿污泥干化成含水率为20-30wt%的污泥；

碳化单元（4-1），用于对所述含水率为20-30wt%的污泥进行碳化处理；和

燃烧单元（4-3），用于接收碳化单元产生的热解气，并以热解气作为燃料或燃料之一燃烧为低温干化单元和碳化单元供热。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于对低温干化单元产生的水汽进行冷凝处理的冷凝单元（2-2）。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括以燃烧单元产生的部分烟气作为热源的换热器（4-4），所述换热器（4-4）的输出端与低温干化单元连通。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括破碎单元（3），用于接收低温干化单元产生的所述含水率为20-30wt%的污泥，并对所述污泥进行破碎、均质化处理。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于对碳化单元产生的热解气进行除尘处理的除尘单元（5-1），所述除尘单元（5-1）的出气口与燃烧单元（4-3）的燃料进口连通。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于对碳化单元产生的尾气进行净化处理的尾气处理单元。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述尾气处理单元包括依次连通的喷淋装置（5-2）和活性炭吸附装置（5-3）。

8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，还包括冷却单元（4-2），用于接收碳化单元产生的污泥碳并对其进行冷却处理。

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