申请日2006.02.17
公开(公告)日2006.07.26
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明公开了一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化污泥的方法。本发明主要是利用锅炉烟道气余热和由沸腾炉燃煤提供的热源所组成的复合能源，通过两段式干化过程，使污水处理厂污泥得到干化，并形成粒径为0.5-8毫米质地坚硬的污泥团粒。该污泥团粒可以作为燃煤的辅助燃料，也可以烧制轻质节能砖和生产水泥压制品。本发明使较小规模的烟道气余热资源也可以应用于干化污泥，从而降低污水处理厂污泥干化的处理成本，实际上开辟了一条废物循环利用，以废治废的新途径。本发明已在浙江桐乡投入实际运用，实践表明，采用该项技术不仅污水处理厂污泥得到有效的无害化和资源化处理，产生了显著的社会和环境效益，而且也能获得了明显的经济效益。
权利要求书
1.一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化污泥的方法，其特征在 于，方法的步骤为：
1)将含水量为75～85%污水处理厂产生的污泥在堆放场进行翻混蒸发2～ 5天，自然蒸发掉总含水量的1～5%;
2)将经过翻混蒸发后含水量为70～80%的污水处理厂污泥，通过进料系统， 使其呈分散状，被送入由沸腾炉燃煤提供外热源，温度为300～400℃的第一烘 干转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～35%;
3)上述污泥出第一烘干转窑，通过冷却输送带，并经过切割式粉碎机，被 送入能源来自烟道气余热，温度为130～220℃的第二烘干转窑，进行第二段干 化，去除总含水量的15～25%;
4)经过上述二段式干化后，从第二烘干转窑出来的污泥，呈团粒状，粒径 为0.5～8mm，总含水率已降至为15～30%，通过振动筛，将粒径小于2mm和 粒径大于5mm的污泥颗粒，作为外供热源燃煤的辅助燃料，粒径为2～5mm的 污泥颗粒作为烧制轻质节能砖和生产水泥压制砖的原料。
2.根据权利要求1所述的一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化 污泥的方法，其特征在于：所述步骤2)中的第一个回转烘干窑直径为1.8～2.4m， 长为20～28m。
3.根据权利要求1所述的一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化 污泥的方法，其特征在于：所述步骤3)中的第二个回转烘干窑直径为1.6～2.2m， 长为18～28m。
4.一种利用烟气余热和外供热源相结合的能源干化污泥的方法，其特征在 于，方法的步骤为：
1)将含水量为75～85%污水处理厂产生的污泥在堆放场进行翻混蒸发2～ 5天，自然蒸发掉总含水量的1～5%;
2)将经过翻混蒸发后含水量为70～80%的污水处理厂污泥，通过进料系统， 使其呈分散状，被送入由沸腾炉燃煤提供外热源，温度为300～400℃的第一烘 干转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～35%;
3)将经过翻混蒸发后含水量为70～80%的污水处理厂污泥，通过进料系统， 使其呈分散状，被送入由沸腾炉燃煤提供外热源，温度为300～400℃的第二烘 干转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～35%;
4)上述污泥出第一和第二烘干转窑，通过冷却输送带，并经过切割式粉碎 机，被送入能源来自烟道气余热，温度为130～220℃的第三烘干转窑，进行第 二段干化，去除总含水量的15～25%;
5)经过上述二段式干化后，从第三烘干转窑出来的污泥，呈团粒状，粒径 为0.5～8mm，总含水率已降至为15～30%，通过振动筛，将粒径小于2mm和 粒径大于5mm的污泥颗粒，作为外供热源燃煤的辅助燃料，粒径为2～5mm的 污泥颗粒作为烧制轻质节能砖和生产水泥压制砖的原料。
5.根据权利要求4所述的一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化 污泥的方法，其特征在于：所述步骤2)、3)中的第一和第二回转烘干窑直径为 1.8～2.4m，长为20～28m。
6.根据权利要求4所述的一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化 污泥的方法，其特征在于：所述步骤4)中的第三个回转烘干窑直径为1.6～2.2m， 长为18～28m。
说明书
利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化污泥的方法
技术领域
本发明涉及一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化污泥的方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高和保护人类生存环境意识的不断加强，城市 生活污水和工业废水必须经过污水处理厂的处理，达到国家污水排放标准后才 能排放，已成为一种强制性保护环境的工程措施。
城市污水处理厂的功能应该包括：(1)净化污水，使城市生活污水和工业 废水经过处理后，达标排放;(2)安全地处置在污水处理过程中产生的污泥， 防止污泥引起二次环境污染。在我国对城市生活污水和工业废水进行处理的早 期阶段，主要通过引进和消化国外的水处理技术，经过近十几年来的运用和实 践，使我国的污水处理技术日趋成熟。各类污水在得到净化处理的过程中，污 水中的一部分污染物质得到分解，而大部分污染物转移到污泥中，这就使得污 水处理厂每天都将产生大量的污泥，而且这种污水处理过程中产生的污泥，具 有高含水率和富集高浓度污染物和重金属的特点，因此，如何使这类污泥能够 得到安全的处置和处理，成为世界性的难题。发达国家比我们面临这个难题要 早20年，尽管他们为了解决这个难题在财力上和人力上作出了巨大的努力，大 致建立了卫生填埋、土地利用、焚烧和投海等处置处理污泥的方法，但是，今 天看来这些污泥处理方法不仅技术本身存在较大的缺陷，而且实施起来会带来 较大的环境负面效应。特别是在我国，污泥的生产量非常大，据初步估计，全 国现有污泥年生产量已超过1亿吨，每年还在以百分之十五的速度增长，如果 采用污泥卫生填埋方法，且不谈污泥运输和填埋费用很高，城市周围根本没有 适合污泥填埋的空间;如果采用污泥土地利用，即将污泥开发成肥料在农业上 应用，我国城市污水处理多采用城市生活污水和工业废水合并处理的方法，因 此污泥中含有大量的重金属和持久性有毒有害物质，即使有些污泥来自生活污 水，尽管重金属含量较低，但污泥中所含的病原体和污水处理过程中添加的各 种药剂，都会给环境带来危害，用污泥生产肥料，在农业上使用会产生不良的 后果，污泥中的有毒有害物质和重金属会在土壤中富集，并通过作物的吸收进 入食物链，最终危害人体健康，即使是用于园林绿化，也会因积累效应破坏生 态环境;焚烧虽然可以使污泥明显减量，但是由于焚烧设备投资大、能源消耗 量大，因此使得每吨污泥处理的成本至少在400元以上，而且焚烧后的残渣还 需再次处理，根据我国的国情，这在经济上是难以承受的，不仅如此，污泥焚 烧所引起的大气污染控制要求很高，特别是污泥焚烧过程中难以避免产生二噁 英，这在技术上也较难达到要求;污泥投海处置已被环境保护部门严令禁止。 如上述所述，国际上通常采用的这些污泥处理方法，在国内至今还没有一种被 认为是有效的污泥处理技术可以借鉴，因此，目前我国城市污水处理厂污泥主 要采取临时堆埋的处置方法，这给生态环境造成严重的威胁，特别是污泥中的污 水下渗，给地下水资源带来的危害更是无法估计，而事实上城市周围不可能有适 合堆放这类污泥的空间和场地，污泥临时堆埋而产生的环境二次污染问题日趋 尖锐，有些地区一方面因污泥量不断增加的压力，需要尽快找到污泥临时堆埋 的场地;另一方面污泥临时堆埋场地周边的居民一旦了解到污泥对生存环境的 破坏性影响，拒绝污泥堆埋，对已有的污泥堆埋场，纷纷向地方政府或企业提 出高额的经济赔偿，由此产生的矛盾，已成为社会不稳定的因素。
随着我国经济的快速发展和城市人口的迅速增长，城市污水的数量在不断 地增加，与此同时人们对环境质量的要求也越来越高，工业废水和城市生活污 水的处理率也将不断提高，这意味着污水处理厂污泥的数量将与日俱增，因此， 开辟一条有效的污泥处理途径已刻不容缓。当前，国内外把无害化、减量化和 资源化作为对城市污泥进行彻底处理的最终目标，实践也证明只有在对污泥进 行减量化的基础上，进而实现无害化和资源化处理，才能最终达到污泥彻底处 理的目标;实践同时表明，从污水处理厂产生的污泥，通过机械脱水，含水率 一般在75%-85%之间，因此只有首先即安全又经济地实现污泥干化，使污泥 减量后，才能顺利地对污水处理厂污泥进行无害化和资源化处理。通过干化过 程，如果将污泥的含水率降到30%以下，可以使污泥的体积减少到含水率为80% 的污泥体积的三分之一以下，但是，这需要消耗大量的能源，使得污泥干化的 成本较高，从而限制了污泥无害化、减量化和资源化处理的实施。为了大幅度 降低污泥干化处理成本，使污泥无害化和资源化处理得以实现，我们曾经提出 了利用热电厂烟气余热干化污泥的发明专利技术，通过建立串联式污泥干化系 统，不仅使污泥的含水率降低至30%以下，污泥体积减少至原体积的三分之一以 下，干化后的污泥自然形成质地坚硬不溶于水的团粒，同时保存了污泥原有热 值的百分之九十以上，成为污泥综合利用的中间产品，而且使污泥干化的成本 降低到最低的水平，从而克服了传统的污泥干化成本高，难以实施污泥无害化、 减量化和资源化处理的瓶颈问题，开辟了一条废物循环利用，以废治废的有效 途径。该项技术在江苏江阴具体实施后的综合评估表明，既实现了污泥干化的 零处理成本，又因节约污泥填埋费和污泥资源综合利用产生了明显的经济效益， 从而获得了显著的社会、环境和经济三重效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化污泥 的方法。
一种利用烟气余热与外供热源相结合的能源干化污泥的方法步骤为：
1)将含水量为75～85%污水处理厂产生的污泥在堆放场进行翻混蒸发2～ 5天，自然蒸发掉总含水量的1～5%;
2)将经过翻混蒸发后含水量为70～80%的污水处理厂污泥，通过进料系统， 使其呈分散状，被送入由沸腾炉燃煤提供外热源，温度为300～400℃的第一烘 干转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～35%;
3)上述污泥出第一烘干转窑，通过冷却输送带，并经过切割式粉碎机，被 送入能源来自烟道气余热，温度为130～220℃的第二烘干转窑，进行第二段干 化，去除总含水量的15～25%;
4)经过上述二段式干化后，从第二烘干转窑出来的污泥，呈团粒状，粒径 为0.5～8mm，总含水率已降至为15～30%，通过振动筛，将粒径小于2mm和 粒径大于5mm的污泥颗粒，作为外供热源燃煤的辅助燃料，粒径为2～5mm的 污泥颗粒作为烧制轻质节能砖和生产水泥压制砖的原料。
所述步骤2)中的第一个回转烘干窑直径为1.8～2.4m，长为20～28m。
步骤3)中的第二个回转烘干窑直径为1.6～2.2m，长为18～28m。
另一种利用烟气余热和外供热源相结合的能源干化污泥的方法的步骤为：
1)将含水量为75～85%污水处理厂产生的污泥在堆放场进行翻混蒸发2～ 5天，自然蒸发掉总含水量的1～5%;
2)将经过翻混蒸发后含水量为70～80%的污水处理厂污泥，通过进料系统， 使其呈分散状，被送入由沸腾炉燃煤提供外热源，温度为300～400℃的第一烘 干转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～35%;
3)将经过翻混蒸发后含水量为70～80%的污水处理厂污泥，通过进料系统， 使其呈分散状，被送入由沸腾炉燃煤提供外热源，温度为300～400℃的第二烘 干转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～35%;
4)上述污泥出第一和第二烘干转窑，通过冷却输送带，并经过切割式粉碎 机，被送入能源来自烟道气余热，温度为130～220℃的第三烘干转窑，进行第 二段干化，去除总含水量的15～25%;
5)经过上述二段式干化后，从第三烘干转窑出来的污泥，呈团粒状，粒径 为0.5～8mm，总含水率已降至为15～30%，通过振动筛，将粒径小于2mm和 粒径大于5mm的污泥颗粒，作为外供热源燃煤的辅助燃料，粒径为2～5mm的 污泥颗粒可以作为烧制轻质节能砖和生产水泥压制砖的原料。
所述步骤2)、3)中的第一和第二回转烘干窑直径为1.8～2.4m，长为20～ 28m。步骤4)中的第三个回转烘干窑直径为1.6～2.2m，长为18～28m。
本发明中提及的烟气余热资源可以来自单个烟道气，也可以来自多个烟道 气。
本发明已在浙江桐乡投入使用，实践表明，该项技术使三个锅炉的烟气余 热资源：烟气温度150～220℃，三个锅炉烟气的总风量为50000～80000m3/小时， 与沸腾炉燃煤产生的热量组成复合能源，每天干化污水处理厂污泥(含水率75～ 80%)150～200吨，使污泥的含水率从75～80%降至15～30%的干化处理成本， 比完全由沸腾炉燃煤产生的热能干化污泥，每吨节约20～40%。
具体实施方式
根据我们的深入了解，许多地方拥有更多的规模较小的烟气余热资源，这 些烟气余热资源有的来自烟气量较小的热电厂烟道气，有的来自各种锅炉排放 的烟道气，由于分散且量小，不能满足干化一定数量的污泥所需要的能量要求， 因此较难被利用。为了使这部分烟气余热资源也能够用于污泥干化，我们提出 了干化污泥时，在将能够利用的烟气余热资源完全得到利用的基础上，对于要 干化一定数量的污泥而不足的能源，采用外加供热源的方法进行弥补，从而实 现既能使可利用的烟气余热资源得到充分的利用，又能满足干化一定数量污泥 的目的。
本发明主要是利用烟气余热与外供热源相结合的能源，通过二段式干化过 程，使污水处理厂污泥得到干化，并形成粒径为0.5-8毫米的坚硬污泥团粒。 该污泥团粒可以作为燃煤的辅助燃料，也可以作为烧制轻质节能砖和生产水泥 压制品的原料。
第一种情况是，日处理污泥量为50～100吨(污泥含水率75～85%)。将含 水率为75～85%污水处理厂产生的污泥，先在堆放场进行翻混蒸发2～5天，自 然蒸发掉总含水量的1～5%以后，通过进料系统，使污泥呈分散状，这样有利 与污泥与热风充分接触，从而提高污泥的干化效率。然后被送入由沸腾炉燃煤 提供热源、温度为300～400℃、直径为1.8～2.4m和长为20～28m的第一烘干 转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～30%;污泥从第一烘干转窑出来， 通过冷却输送带，使污泥在被输送的过程中较快散热，脱掉部分水份后，被送 入能源来自经过静电除尘器除尘后的锅炉烟道气、烟气量为30000～100000m3/ 小时、温度为130～220℃、直径为1.8～2.4m和长为20～28m的第二个回转烘 干窑，进行第二段干化，去除总含水量的15～25%。经过上述二段式干化后， 从第二烘干转窑出来的污泥，呈团粒状，粒径为0.5～8mm，含水率已降至为15～ 30%，通过振动筛，将粒径小于2mm和粒径大于5mm的污泥颗粒，作为外热 源燃煤的辅助燃料，粒径为2～5mm的污泥颗粒可以作为烧制轻质节能砖和生 产水泥压制砖的原料。
第二种情况是，日处理污泥量为100～200吨(污泥含水率75～85%)。将 含水率为75～85%污水处理厂产生的污泥，先在堆放场进行翻混蒸发2～5天， 自然蒸发掉总含水量的1～5%以后，通过进料系统，使污泥呈分散状，这样有 利与污泥与热风充分接触，从而提高污泥的干化效率。然后被分别送入由沸腾 炉燃煤提供热源、温度为300～400℃、直径为1.8～2.4m和长为20～28m的第 一和第二烘干转窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～30%;污泥从第一 和第二烘干转窑出来，通过冷却输送带，使污泥在被输送的过程中较快散热， 脱掉部分水份后，被送入能源来自经过静电除尘器除尘后的锅炉烟道气、烟气 量为30000～100000m3/小时、温度为130～220℃、直径为1.8～2.4m和长为20～ 28m的第三回转烘干窑，进行第二段干化，去除总含水量的15～25%。经过上 述二段式干化后，从第三烘干转窑出来的污泥，呈团粒状，粒径为0.5～8mm， 含水率已降至为15～30%，通过振动筛，将粒径小于2mm和粒径大于5mm的 污泥颗粒，作为外热源燃煤的辅助燃料，粒径为2～5mm的污泥颗粒可以作为 烧制轻质节能砖和生产水泥压制砖的原料。
在第一种情况下，第一和第二回转烘干窑的供热风道相互连接，并有风门 控制热风量，这一方面可以平衡利用烟气余热与外供热源复合的能源，提高污 泥干化效果;另一方面如果烟气余热暂时无法提供，仍然不会影响污泥的干化 工作。第一回转烘干窑的温度通过安装在外供热源与第一回转烘干窑之间的调 温设备来控制。
在第二种情况下，第一和第二回转烘干窑分别与第三回转烘干窑的供热风 道相互连接，并有风门控制热风量，这一方面可以平衡利用烟气余热与外供热 源复合的能源，提高污泥干化效果;另一方面如果烟气余热暂时无法提供，仍 然不会影响污泥的干化工作。第一和第二回转烘干窑的温度通过安装在外供热 源与第一和第二回转烘干窑之间的调温设备来控制
实例，浙江桐乡污泥处理厂的设计能力为日处理含水率75-80%的污泥200 吨，可利用烟气余热资源分别来自三个锅炉的烟道气，烟气温度150～200℃， 三个锅炉烟气的总风量为50000～80000m3/小时，来自污水处理厂含水率75～ 80%的污泥，先进入由沸腾炉燃煤提供热源，温度为300～400℃的第一烘干转 窑，进行第一段干化，去除总含水量的20～30%;然后通过冷却输送带，并经 过切割式粉碎机，被送入能源来自烟道气余热，温度为150～200℃的第二烘干 转窑，进行第二段干化，去除总含水量的15～25%;最终使污泥的含水率75～ 80%降至15～30%，污泥干化的处理成本，比完全由沸腾炉燃煤产生的热能干化 污泥，每吨节约处理成本20～40%。干化后的污泥团粒，分别用于燃煤的辅助 燃料、烧制轻质节能砖和生产水泥压制砖，这不仅在使原来必须进行填埋的污 水处理厂污泥，得到了彻底的无害化、减量化和资源化处理的同时，使烟气余 热资源得到了利用，从而开辟了一条废物循环利用，以废治废的有效途径，得 到了显著的经济效益，而且节省了污泥运输和填埋的费用，如果以污泥填埋的 综合费用80元/吨计，每天处理污泥200吨，全年就节约污泥填埋费就达到570 多万元，由此产生的经济效益也是十分明显的。
