申请日2014.08.29
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号F23G7/00
摘要
本发明涉及一种污泥资源化利用系统及方法，目的在于利用过剩的氧化钙作为污泥处理全过程的药剂，具有污泥处理的无害化、稳定化、减量化、资源化，并具有脱硫剂耗量少、资源化率高的优点，所采用的技术方案为：包括用于污泥有机物分解的预处理器，预处理器的出口与厌氧发酵罐相连通，厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐，厌氧发酵罐的污泥出口依次连接脱水机和干燥器，干燥器的污泥出口与焚烧炉的进口相连通，焚烧炉的烟气出口连接除尘器，除尘器的飞灰出口分两路分别连接预处理器的飞灰进口和灰库;沼气罐的出口与发电的燃机相连通，燃机的烟气出口连接余热锅炉;焚烧炉和余热锅炉均通过供热管为干燥器提供热量。
权利要求书
1.一种污泥资源化利用系统，其特征在于：包括用于污泥有机物分解的预 处理器(22)，预处理器(22)的出口与厌氧发酵罐(3)相连通，厌氧发酵罐(3) 的沼气出口连接沼气罐(19)，厌氧发酵罐(3)的污泥出口依次连接脱水机(5) 和干燥器(6)，干燥器(6)的污泥出口与焚烧炉(9)的进口相连通，焚烧炉(9) 的烟气出口连接除尘器(12)，除尘器(12)的飞灰出口分两路分别连接预处理 器(22)的飞灰进口和灰库(10)，所述的焚烧炉(9)的进口上设置有石灰石料 斗(8);
所述的沼气罐(19)的出口与发电的燃机(18)相连通，燃机(18)的烟气 出口连接余热锅炉(16)，燃机(18)将电力输送至变压器(17);
所述的焚烧炉(9)和余热锅炉(16)均通过供热管(15)为干燥器(6)提 供热量。
2.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的除尘 器(12)和余热锅炉(16)的烟气出口均连接至烟气净化器(13)。
3.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的烟气 净化器(13)为UV光解净化设备。
4.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的干化 器(6)的污泥出口通过污泥料斗(7)连接至焚烧炉(9)的进口。
5.根据权利要求1所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所述的预处 理器(22)上设置有PH计(21)，在预处理器(22)的飞灰进口处设置有计量装 置(4)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所 述的预处理器(22)为污泥细胞破壁装置，具体采用的方式为高温热水解、微波 热水解或超声热水解。
7.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所 述的脱水机(5)为带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机。
8.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所 述的干燥器(6)为螺旋干燥器、流化床干燥器或喷雾干燥器。
9.根据权利要求1-5任一项所述的污泥资源化利用系统，其特征在于：所 述的供热管(15)为导热油管、热水管或蒸汽管。
10.一种污泥资源化利用方法，其特征在于：干化污泥和石灰石粉进入焚烧 炉中进行焚烧，石灰石粉煅烧后生成氧化钙，与污泥焚烧产生的二氧化硫发生脱 硫反应转变成硫酸钙，脱硫后剩余的氧化钙被除尘器捕集，捕集的氧化钙作为污 泥处理的药剂送至预处理器，使预处理器内的浆液PH值为7～12;预处理后的污 泥在厌氧发酵罐内发酵转变成沼气，沼气进入燃机发电;利用余热锅炉回收燃机 余热，再经供热管将焚烧炉和余热锅炉的热量传递给干燥器。
说明书
一种污泥资源化利用系统及方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种污泥资源化利用系统及方法。
背景技术
(一)污泥产量及其危害
随着城镇化进程的快速推进，中国污水处理产业得到了快速发展，污水处理 能力及处理率增长迅速，污水污泥的产量迅速增加。截至2010年底，中国城镇 生活污水设施处理能力已达到1.25亿立方米/日，设市城市污水处理率已达 77.5%，化学需氧量(COD)污染减排贡献率占中国“十一五”期间全国COD 新增削减总量的70%以上。随着污水处理量的剧增，中国污泥产量同时急剧增加， 多数污泥尚未得到无害化处理处置。污泥的成分和化学性质复杂，既包含有机物、 植物营养成分等，也包含重金属、病原体和持久性有机物等有毒有害物质，未经 有效处的理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，使污水处理设施的环境 效益大大降低。
(二)污泥处理原则及技术现状
污泥处理应满足无害化、稳定化、减量化、资源化的要求，即：杀灭污泥中 的病原体，污泥中的重金属和持久性有机物等有毒有害物质得到有效控制，污泥 中所含有的有机质、各种营养元素和能量，或安全补充到土地中，或者通过厌氧 消化或焚烧等技术使能源得到回收利用。
世界范围内，污泥处理方法主要包括：填埋、土地利用、厌氧发酵沼气发电、 焚烧等处理方式。
污泥的填埋处理不仅需要占用大量的土地，填埋场还排放大量恶臭气体、甲 烷等温室气体，如果处置不当，也会造成地下水污染。随着污泥产量的剧增，污 泥填埋处理处理日益受到限制。
污泥的土地利用包括用于土地改良、用于园林绿化、用于农业等。但是，污 泥的土地利用对污泥的泥质有非常严格的要求，否则可能对地下水和周围环境产 生二次污染。
污泥厌氧发酵沼气发电处理能够回收污泥中的部分能源资源，厌氧发酵后的 污泥脱水性能得到改善，含水率低，减量化明显，在欧美国家得到迅速推广应用。 欧美等发达国家实现了工业污水和生活污水的分流治理，城市污泥的重金属含量 较低，厌氧发酵后的污泥达到A级标准，可以直接农用。但是，中国大部分污 水处理厂的污水同时含有生活污水和工业污水，厌氧发酵后的污泥中仍然含有重 金属和持久性有机物等有毒有害物质，直接农用存在较高的环境风险。
污泥焚烧处理是将湿污泥投入到电站锅炉直接焚烧处理，或者首先对湿污泥 进行干化，干化后的污泥进入焚烧装置完成焚烧处理。污泥的焚烧处理可以最大 程度的实现减量化和稳定化，几乎杀死污泥中100%的病菌，无害化程度高。但 是，污泥焚烧处理需要消耗燃煤等优质能源，燃料成本较高。此外，湿污泥含有 大量水分，焚烧后进入到烟气中，直接焚烧产生的烟气量大，大量烟气的净化处 理费用高。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种干化污泥在焚烧炉内自持焚烧 处理，利用过剩的氧化钙作为污泥处理全过程的药剂，具有污泥处理的无害化、 稳定化、减量化、资源化，并具有脱硫剂耗量少、资源化率高优点的一种污泥资 源化利用系统及方法。
为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种污泥资源化利用系统，包括用于污泥有机物分解的预处理器，预处理器 的出口与厌氧发酵罐相连通，厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐，厌氧发酵罐的 污泥出口依次连接脱水机和干燥器，干燥器的污泥出口与焚烧炉的进口相连通， 焚烧炉的烟气出口连接除尘器，除尘器的飞灰出口分两路分别连接预处理器的飞 灰进口和灰库，所述的焚烧炉的进口上设置有石灰石料斗;
所述的沼气罐的出口与发电的燃机相连通，燃机的烟气出口连接余热锅炉， 燃机将电力输送至变压器;
所述的焚烧炉和余热锅炉均通过供热管为干燥器提供热量。
所述的除尘器和余热锅炉的烟气出口均连接至烟气净化器。
所述的烟气净化器为UV光解净化设备。
所述的干化器的污泥出口通过污泥料斗连接至焚烧炉的进口。
所述的预处理器上设置有PH计，在预处理器的飞灰进口处设置有计量装置。
所述的预处理器为污泥细胞破壁装置，具体采用的方式为高温热水解、微波 热水解或超声热水解。
所述的脱水机为带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机。
所述的干燥器为螺旋干燥器、流化床干燥器或喷雾干燥器。
所述的供热管为导热油管、热水管或蒸汽管。
一种污泥资源化利用方法，将干化污泥和石灰石粉送入焚烧炉中进行焚烧， 石灰石粉煅烧后生成氧化钙，与污泥焚烧产生的二氧化硫发生脱硫反应转变成硫 酸钙，脱硫后剩余的氧化钙被除尘器捕集，捕集的氧化钙作为污泥处理的药剂送 至预处理器，使预处理器内的浆液PH值为7～12;预处理后的污泥在厌氧发酵罐 内发酵转变成沼气，沼气进入燃机发电;利用余热锅炉回收燃机余热，再经供热 管将焚烧炉和余热锅炉的热量传递给干燥器。
与现有技术相比，本发明的系统具有以下优点：
利用污泥厌氧发酵产生的沼气供燃机发电，燃机排放的余热作为脱水后污泥 干化的热源;干化污泥在焚烧炉内焚烧过程中释放热量，该热量也作为污泥干化 的热源。利用两种热源干化脱水污泥，干化污泥的含水率大幅度降低，能够实现 干化污泥在焚烧炉内自持焚烧处理，与传统的污泥焚烧处理需要消耗大量优质燃 料相比，节省燃料成本，减少了燃料燃烧产生的大气污染物排放量;
污泥焚烧过程添加石灰石粉脱硫，剩余的氧化钙混入飞灰，飞灰输送至污泥 处理的预处理器，进行废物再利用，作为污泥处理的药剂，提高预处理器内浆液 的PH值，提高污泥的水解效率、提高污泥厌氧发酵的沼气产量、提高燃机的发 电量，提高余热锅炉回收热量;提高厌氧发酵罐的PH值，有效抑制污泥发酵过 程中硫化氢的生成，沼气的硫化氢含量降低，有效避免沼气管、沼气罐、燃机及 余热锅炉的腐蚀问题，延长设备使用寿命、降低设备运行维护成本;
污泥预先混入含有氧化钙的焚烧灰后，污泥的有机质分解率高，发酵后剩余 污泥的有机物含量低，比传统厌氧发酵后产生的污泥更容易实现脱水;待脱水的 污泥中含有的氧化钙，可以作为污泥化学调理的药品，进一步改善污泥的脱水性 能，经过带式压滤机、离心压滤机等脱水装置进行脱水后，污泥的含水率可以降 低值50%以下，大幅度降低污泥后续干化处理的能耗;
污泥焚烧产生的飞灰输送至污泥的预处理器，参与污泥处理过程，经过预处 理、厌氧发酵、脱水和干化过程后，剩余的氧化钙再一次进入到焚烧炉参与脱硫 反应，降低了石灰石的耗量，利用焚烧炉产生的含有氧化钙的飞灰作为污泥处理 的药剂，药剂成本大幅度降低。
本发明的方法中污泥焚烧过程喷入石灰石粉脱硫，过剩的氧化钙混入飞灰被 除尘器捕集、并作为药剂送至预处理器，提高预处理器及后续厌氧发酵罐内浆液 的PH值，促进污泥水解、提高沼气产量和发电量;抑制发酵过程中硫化氢的生 成、减缓燃机的腐蚀;含有氧化钙的发酵污泥易脱水，降低污泥干化过程能耗; 干化污泥含有氧化钙，参与焚烧过程脱硫反应、减少石灰石耗量;本发明实现污 泥处理的无害化、稳定化、减量化、资源化，并具有脱硫剂耗量少、资源化率高 的优点。
