申请日2011.12.14
公开(公告)日2013.06.19
IPC分类号C02F11/12; C10B53/00
摘要
本发明涉及一种污泥干馏能源转化处理的方法，属于环境与污染防治和能源转化利用领域。其主要是由干燥旋转炉、干馏炉、型料成型设备构成，首先，在干燥旋转炉中将污泥进行干燥处理，使污泥干燥至含水率不低于30%即可，再通过污泥与农林废弃物按3∶7混合干燥，进一步降低含水率，使混合物含水率达到20%左右，以满足干馏炉入料含水率要求，在进行干燥处理时，利用污泥与农林废弃物混合物的型料在干馏炉中进行干馏能源转化过程中产生的余热和发电机组运作过程中产生的余热对含水率小于85%的污泥进行干燥处理;其次，在型料成型设备中将污泥与农林废弃物的混合物通过成型设备进行压块至比重1.1-1.3，以满足干馏炉入料比重要求;最后，在干馏炉中将污泥与农林废弃物混合物的型料通过干馏炉进行干馏能源转化，转化产物主要是可燃气体甲烷、粗炭、部分液化产品(木醋酸、木焦油等)。本发明可以解决污泥的稳定化和无害化处理，同时使污泥在干馏能源转化过程中实现能源自给，并产生经济效益，具有很好的现实意义和广泛的推广使用价值。
权利要求书
1.一种污泥干馏能源转化处理的方法，主要设备包括：干燥旋转炉、型料成型 设备、干馏炉，其特征在于：(a)在干燥旋转炉中将污泥进行干燥处理，使 污泥干燥至含水率不低于30%即可，再通过污泥与农林废弃物按3∶7混合干 燥，进一步降低含水率，使混合物含水率达到20%左右，以满足干馏炉入料 含水率要求;(b)在型料成型设备中将污泥与农林废弃物的混合物通过成型 设备进行压块至比重1.1-1.3，以满足干馏炉入料比重要求;(c)在干馏炉 中将污泥与农林废弃物混合物的型料通过干馏炉进行干馏能源转化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)在进行干燥处理时， 利用污泥与农林废弃物混合物的型料在干馏炉中进行干馏能源转化过程中产 生的余热和发电机组运作过程中产生的余热对含水率小于85%的污泥进行干 燥处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)在进行干馏能源转 化处理时，转化产物主要是可燃气体甲烷、粗炭、部分液化产品(木醋酸、 木焦油等)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)在进行干馏能源转 化处理时，干馏炉采用电加热方式。
说明书
一种污泥干馏能源转化处理的方法
所属技术领域
本发明涉及一种污泥干馏能源转化处理的方法，属于环境与污染防治和能 源转化利用领域。
背景技术
污泥无害化处置作为一个世界性难题，如何有效地解决是世界各国污水处 理行业的一个不断探索的重大课题。而目前，国内外污泥处理技术的现状主要 是污泥厌氧消化、污泥高温好氧发酵、污泥脱水、污泥石灰稳定干化、污泥热 干化、污泥焚烧等，其发展趋势是注重源头减量的技术研发、突破节能降耗的 技术障碍、健全二次污染的防止技术、发展循环利用的运行模型。
我国是一个发展中国家，如何确定适合我国国情的污水处理厂污泥的处 理、处置方法是摆在每一个业内工作者面前的重要任务。专家普遍认为，城市 污水污泥的处理处置走资源化利用道路，是城市污水污泥最现实可行的处置方 式。一个城市污水处理厂，污泥处理处置不当不仅不能充分发挥消除污染保护 环境的作用，也大大弱化了污水处理厂的净化功能，因此，城市污水处理厂的 污泥处理和资源化利用成套装备的开发与产业化，将成为行业发展的趋势。
近年来国内大中城市已经出现不同程度的垃圾围城趋势，因为一般而言， 每处理完2000吨污水，就会留下来1吨污泥。随着市政污水越来越多，污水 厂越建越多，污泥也越来越多。据估算，目前中国每天产生的含水80%的污泥， 重量上几乎占到城市产生垃圾总量的25左右%，而且年增长率大于10%，使 得城市生活环境受到极大威胁，污泥产量的快速增加将会使上述状况雪上加 霜。由于活性污泥不但含大量有机质、重金属、病原菌、寄生虫(卵)等污染 物，而且极难处理，因此，污泥的处置已成为污水处理企业的沉重包袱，也成 为中国每一个城市必须要面对的紧迫问题。
目前，我国污泥处置存在的主要问题如下：
(1)污泥分散填埋，二次污染问题严重
据相关资料显示，目前我国的污泥填埋约占31%，污泥填埋问题十分突出。 首先，消耗大量土地资源，不少城市很难找到新的填埋场;其次，产生大量渗 沥液，由于含水率较高，污泥加剧了垃圾填埋场渗沥液的污染，给周边环境造 成长久的损害，尤其是地下水资源所造成的损害更为严重;最后，对填埋气进 行资源化利用的填埋场较少，填埋气体污染大气，并存在安全隐患。
(2)污泥农用比例过大，存在土壤污染风险
据相关资料显示，我国的污泥农用比例约44.8%，是主要的处理方式之一， 污泥农用项目存在隐患和风险。目前，我国关于污泥农用风险的研究体系尚不 健全，对于污泥处置的风险研究主要涉及污泥土地施用对植物的影响、重金属 从土壤到植物的迁移和重金属、氮、磷在土壤中的迁移，可用数据不充分，这 些数据通常是基于短期(1-3年)的实验获得，而长期(10年以上)的田间实验数 据较为缺乏，若用短期的实验数据预测长期的影响，其本身就存在一定的风险。 此外，对于污泥土地施用后，周围相关暴露人群的消费资料，可用数据几乎为 零。中科院南京土壤研究所的一项研究发现，在其试验的土地上连续施用污泥 达10年后，土壤中镉、锌、铜含量均很高，种植的水稻、蔬菜受到严重的污 染，并且污泥施用越多，污染情况越严重，施用污泥的农田，虽然土壤有机质 明显增加，土壤酸度基本无变化，但土壤中的汞、镉污染严重，能引起小麦、 玉米的污染。多数研究表明，污泥的有害成分进入土壤后，一般不会立刻表现 出其不利影响，但若长期大量使用(长期大量使用，将会给基本农田造成不可 逆转的损害)，其负面效应就会明显地表现出来。
另外，污泥农用对空气的污染也很严重。据媒体报道，在2007年3月底4 月初，北京市很多街道两边的绿化带上飘出了一种莫名的臭味，其来源正是绿 化带草地上铺着的一层浅黑色的颗粒，这些颗粒是一种用城市污水处理厂的活 性污泥为原料生产的特殊肥料，臭味就源于此肥料。
(3)污泥综合利用良莠不齐
据相关资料显示，我国的污泥综合利用约占10.5%。污泥建材利用是污泥 源化方式的一种，其内容包含了利用污泥及其焚烧产物制造砖块、水泥、陶 粒、玻璃、生化纤维板等。目前，污泥的建材利用已经被看作是一种可持续发 展的污泥处置方式，并在日本以及欧美国家逐渐发展起来。相比较而言，我国 在污泥建材利用发展方面有些落后，虽然在污泥制砖方面的研究确实不少，但 缺乏实际的工程应用。总的来说，污泥建材利用在中国以及西方发达国家大多 还处于研究及尝试的阶段，技术成熟和推广应用还需要一段很长的时间。
另外，污泥的建材利用过程中也对空气造成污染。据媒体报道，广州铬德 工程公司是中国最早的一家专业的大型污泥处理厂，坐落在广州市自然风景最 为优美的区域之一的长洲岛，闻名天下的黄埔军校就坐落于这个岛上。他们处 理污泥的方式是将污泥除毒、干化后，与粉煤灰、粘土混合烧制成墙体砖，在 生产过程中，污泥散发出的恶臭遍及整个长洲岛，更有当地百姓反映说，夏天 南风多，臭味最强烈的时候，可以跨过珠江和长洲岛，覆盖到黄埔区的相当一 部分地方。
(4)不加处置的无序状态
据相关资料显示，我国的污泥约13.7%的比例没有任何处置。没有得到任 何处置的污泥给环境带来的污染危害是巨大的，这部分污泥处于一种无序的、 混乱状态，大量污泥随意堆放、填埋，造成地表水和地下水污染;尤其是污泥 中的病原菌、重金属和有毒有害有机物对人类健康和生存环境存在潜在的威 胁。
目前，我国尚缺乏经济、有效的污泥处理处置技术，污泥处理处置技术已 成为污水处理的瓶颈。自2009年，国家环保部、建设部连续颁布了《污水处 理厂污泥处理处置最佳可行技术导则》(征求意见稿)以及《城镇污水处理厂 污泥处理处置及污染防治技术政策》(试行)以来，很多投资公司、工程公司、 设备公司都在立项、攻关、提出不同的污泥处理、处置技术，在众多的污泥处 理、处置技术中切实可行的污泥处理、处置技术尚属凤毛麟角。
发明内容
近三年来，我公司通过对污水厂污泥处理再利用进行的不断试验及研究和 工程实践的基础上，同时参考和借鉴国内外相关科研、设计单位及企业在污泥 处理再利用方面的优秀成果，特别是受到了农林废弃物通过完全无氧干馏工艺 进行能源转化技术在工程实践中成熟应用的启发，发明了一种污泥干馏能源转 化处理的方法。
本发明涉及的一种污泥干馏能源转化处理的方法，属于环境与污染防治和 能源转化利用领域。其主要是由干燥旋转炉、干馏炉、型料成型设备构成，首 先，在干燥旋转炉中将污泥进行干燥处理，使污泥干燥至含水率不低于30%即 可，再通过污泥与农林废弃物按3∶7混合干燥，进一步降低含水率，使混合物 含水率达到20%左右，以满足干馏炉入料含水率要求，在进行干燥处理时，利 用污泥与农林废弃物混合物的型料在干馏炉中进行干馏能源转化过程中产生 的余热和发电机组运作过程中产生的余热对含水率小于85%的污泥进行干燥 处理;其次，在型料成型设备中将污泥与农林废弃物的混合物通过成型设备进 行压块至比重1.1-1.3，以满足干馏炉入料比重要求;最后，在干馏炉中将污 泥与农林废弃物混合物的型料通过干馏炉进行干馏能源转化，转化产物主要是 可燃气体甲烷、粗炭、部分液化产品(木醋酸、木焦油等)。
本发明的技术优势在于：
1.本发明在将污泥干馏能源转化处理过程中实现了完全无害化和能源化目 的：
在污泥干馏能源转化过程中，有机质有30%-40%转化成CH化合物为主 的可燃气体甲烷，30%左右液体能源，其余剩余物质为碳化物，所有产物均 为有机产品。
污泥中的寄生虫卵和病原微生物在干馏过程中被灭失，重金属被钝化， 并被固化在碳结构中，彻底实现了无害化和能源转化。
2.本发明在对污泥进行干燥处理的过程中利用余热对污泥进行干燥处理经济、 可行、节能。
由于污水厂污泥成分复杂，结合水较多，使得污泥脱水困难，目前大多污 水处理厂为节省成本，基本是将污泥脱水至含水率85%左右外运进行填埋或转化 处理。目前的转化方式主要有：转化为有机肥和建筑材料等。这些转化方式都 需要对污泥进行干化处理，为节省成本，相关转化企业多在用大场地、开放式 自然干化。这造成了严重的空气污染，同时也没有对污泥进行真正的稳定化和 无害化处理。要对污泥进行高温稳定化和无害化处理其能耗很高，企业很难承 受，而利用污泥与农林废弃物混合物的型料在干馏能源转化过程中产生的余热 和发电机组运作过程中产生的余热对污泥进行干燥处理即经济又可行，还节约 能源。
3.污泥有机质含量较高，其热值在5000-5500大卡左右。每吨污泥在完全无氧 低温干馏条件下，可产生300立方左右甲烷气体、300公斤左右粗炭。该工艺技 术的输入输出能比在5.4-6之间，具有较大的经济可行性。
其中可燃气体甲烷用来发电，余热再次用来对含水率小于85%的污泥进行干 燥处理，实现了污泥处理能耗由自身产生的污泥能源化循环利用;粗炭可出售 用于河湖水质净化、耕地土壤改良等，实现污泥资源化的经济效益。
由此可见，本发明可以解决污泥的稳定化和无害化处理，同时使污泥在干 馏能源转化过程中实现能源自给，并产生经济效益，具有很好的现实意义和广 泛的推广使用价值。
