申请日2018.07.09
公开(公告)日2018.10.23
IPC分类号F23G7/00; C02F11/12; C02F11/00; C02F11/14
摘要
本发明提供一种污泥焚烧处理方法与装置，针对生活污泥热值低，污泥焚烧产生的热能低，污泥干化所需的热能高，污泥焚烧产生的热能不足以将污泥干化，需要补给热能的问题，通过对污泥进行预处理，提高污泥的热值，改善污泥脱水性，经过预处理的有机污泥进行脱水，脱水造粒后污泥颗粒进行干化，干化后的干污泥焚烧处理，冷空气与干化过程中产生的热蒸气进行余热换热，再与焚烧产生的烟气进行二次换热，换热后的热空气用于污泥干化，实现污泥干化、焚烧热平衡。
权利要求书
1.一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，具有如下步骤：
a、生活污泥首先进行预处理，提高污泥热值，改善污泥脱水性;
b、将经过预处理的有机污泥进行脱水处理，脱水后的湿污泥进行造粒，形成污泥颗粒;
c、污泥颗粒进入干化装置中，受热干化，干化后的干污泥短期储存后进行焚烧处理，干化过程中产生的热臭气与冷空气进行余热换热，降温后的臭气经除臭处理后排放;
d、干污泥在气化焚烧炉中焚烧，产生的挥发分在二燃室中充分燃烧，热烟气与步骤c中受热的冷空气进行热交换，降温后的烟气经烟气净化处理后排放，换热后的热空气作为干化装置的热源。
2.根据权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述步骤a中的预处理步骤为：先将生活污泥含水率调节至90%以上，再调节污泥溶液pH为1到5，破坏微生物菌胶团的团聚，降低有机质菌团的密度，再进行除砂，去除重力较大的泥砂，向除砂后的有机污泥中加入生石灰，混合均匀后再加入有机絮凝剂。
3.根据权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述生活污泥的干基热值≥1100kcal/kg。
4.根据权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述步骤b中脱水后的湿污泥含水率为55%~75%。
5.根据权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述步骤c中干化过程中产生的水蒸气湿度为40%~80%。
6.根据权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述步骤c中余热换热后，冷空气温度升高了10℃~35℃。
7.根据权利要求1所述的一种污泥焚烧处理方法，其特征在于，所述步骤d中烟气换热后，热空气的温度为100℃~200℃。
8.一种污泥焚烧处理装置，其特征在于，包括：污泥预处理装置(1)，用于去除污泥中的无机砂粒，提高污泥热值;脱水装置(2)，与所述污泥预处理装置(1)相连接，用于湿污泥脱水;造粒装置(3)，与所述脱水装置(2)相连接，用于将脱水污泥打碎成污泥颗粒;干化装置(4)，与所述造粒装置(3)相连接，用于污泥颗粒干化;余热换热装置(5)，通过除湿风机(6)与所述干化装置(4)相连接，用于冷空气与干化热臭气的换热;除臭装置(7)，与所述余热换热装置(5)相连接，用于干化臭气的除臭;干污泥储存装置(8)，与所述干化装置(4)相连接，用于储存干化后的污泥;气化焚烧炉(9)，与所述干污泥储存装置(8)相连接，用于干化污泥的焚烧;二燃室(10)，与所述气化焚烧炉(9)相连接，用于污泥挥发分的充分燃烧;烟气换热装置(11)，与所述二燃室(10)相连接，并通过冷风风机(12)与所述余热换热装置(5)相连接，并通过热风风机(13)与所述干化装置(4)相连接，用于热烟气的换热;烟气净化装置(14)，与所述烟气换热装置(11)相连接，用于烟气净化。
9.根据权利要求8所述的一种污泥焚烧处理装置，其特征在于，所述干化装置(4)为厢式干燥器、洞道式干燥器、带式干燥器、转筒干燥器、气流干燥器、流化床干燥器中的一种。
10.根据权利要求8所述的一种污泥焚烧处理装置，其特征在于，所述二燃室(10)停留时间为2.0s~3.0s。
说明书
一种污泥焚烧处理方法与装置
技术领域
本发明涉及污泥焚烧处理领域，尤其涉及一种污泥焚烧处理的方法与装置。
背景技术
生活污泥是市政污水处理厂处理污水产生的固体沉淀物，具有有机质含量多、易发臭、产量大、含水率高的特点。截至2015年底，全国城市污水处理厂处理能力1.4亿立方米/日，全年累计处理污水量达410.3亿立方米，年污泥产量达到4000万吨，若不妥善处理，其产生的臭气会造成空气污染，其含水率高，随意堆放还会污染地下水，且其产量巨大，填埋场地已经满足不了目前的产泥量，需要开发新型污泥处理技术，实现生活污泥的减量化、无害化、资源化。
污泥焚烧处理不仅可以最大限度地实现污泥的减量化和无害化，而且焚烧产物还可以制成附属产品，是一种有效的污泥处置方式。但是污泥焚烧处置方式存在两个问题，一是生活污泥热值低，需要掺煤或秸秆等助燃物一起燃烧，不仅造成资源浪费，而且增加污染物的产生，二是污泥在焚烧前需要干化处理，污泥干化需要大量热能，还需外补能量，能耗高。如专利一种高浓度有机质污泥处理方法(专利号：201410832960.4)公开一种高浓度有机质污泥处理方法，其步骤为臭氧预处理、化学调质、隔膜压滤深度脱水、污泥造粒、低温热泵除湿干燥、掺杂生物质燃料富氧燃烧，该专利脱水后污泥含水率在50%以下，但是还需要掺杂生物质燃料进行焚烧，能耗高，且增加污染产生。
发明内容
本发明针对生活污泥热值低，污泥焚烧产生的热能低，污泥干化所需的热能高，污泥焚烧产生的热能不足以将污泥干化，需要补给热能的问题，提供一种污泥干化、焚烧热平衡处理的方法与装置，通过提高污泥热值、降低脱水污泥含水率、两级热交换技术，实现污泥干化、焚烧热平衡。
本发明采用的技术方案是：
一种污泥焚烧处理方法，具有如下步骤：
a、生活污泥首先进行预处理，提高污泥热值，改善污泥脱水性;
b、将经过预处理的有机污泥进行脱水处理，脱水后的湿污泥进行造粒，形成污泥颗粒;
c、污泥颗粒进入干化装置中，受热干化，干化后的干污泥短期储存后进行焚烧处理，干化过程中产生的热臭气与冷空气进行余热换热，降温后的臭气经除臭处理后排放;
d、干污泥在气化焚烧炉中焚烧，产生的挥发分在二燃室中充分燃烧，热烟气与步骤c中受热的冷空气进行热交换，降温后的烟气经烟气净化处理后排放，换热后的热空气作为干化装置的热源。
进一步地，所述步骤a中的预处理步骤为：先将生活污泥含水率调节至90%以上，再调节污泥溶液pH为1到5，破坏微生物菌胶团的团聚，降低有机质菌团的密度，再进行除砂，去除重力较大的泥砂，向除砂后的有机污泥中加入生石灰，混合均匀后再加入有机絮凝剂。
进一步地，所述生活污泥的干基热值≥1100kcal/kg。
进一步地，所述步骤b中脱水后的湿污泥含水率为55%~75%。
进一步地，所述步骤c中干化过程中产生的水蒸气湿度为40%~80%。
进一步地，所述步骤c中余热换热后，冷空气温度升高了10℃~35℃。
进一步地，所述步骤d中烟气换热后，热空气的温度为100℃~200℃。
一种污泥焚烧处理装置，包括：污泥预处理装置，用于去除污泥中的无机砂粒，提高污泥热值;脱水装置，与所述污泥预处理装置相连接，用于湿污泥脱水;造粒装置，与所述脱水装置相连接，用于将脱水污泥打碎成污泥颗粒;干化装置，与所述造粒装置相连接，用于污泥颗粒干化;余热换热装置，通过除湿风机与所述干化装置相连接，用于冷空气与干化热臭气的换热;除臭装置，与所述余热换热装置相连接，用于干化臭气的除臭;干污泥储存装置，与所述干化装置相连接，用于储存干化后的污泥;气化焚烧炉，与所述干污泥储存装置相连接，用于干化污泥的焚烧;二燃室，与所述气化焚烧炉相连接，用于污泥挥发分的充分燃烧;烟气换热装置，与所述二燃室相连接，并通过冷风风机与所述余热换热装置相连接，并通过热风风机与所述干化装置相连接，用于热烟气的换热;烟气净化装置，与所述烟气换热装置相连接，用于烟气净化。
进一步地，所述干化装置为厢式干燥器、洞道式干燥器、带式干燥器、转筒干燥器、气流干燥器、流化床干燥器中的一种。
进一步地，所述二燃室停留时间为2.0s~3.0s。
本发明的有益效果为：
1、本发明为污泥焚烧处置方式，污泥焚烧后形成炉渣，减量效果好，炉渣不再产生臭气，且可作为建筑材料再利用，实现污泥的减量化、无害化和资源化处置。
2、生活污泥一般由微生物有机质、泥砂、无机盐、水组成，一般脱水只能将污泥的含水率脱至80%~85%，而污泥焚烧需要污泥含水率小于20%，若用干化方式去除污泥中多余的水分，则需要较高热能。本发明通过先对污泥进行预处理，破坏微生物菌胶团的团聚，再加入生石灰和有机絮凝剂，有助于污泥脱水，使脱水后污泥含水率降为55%~75%，大大节约污泥干化所需热能。
3、本发明采用两级换热的方式使得污泥干化、焚烧产生的热量最大限度的用于污泥干化，首先用污泥干化产生的热臭气加热冷空气，升温后的冷空气与热烟气换热，使得热能得到最大化利用。
4、即使焚烧产生的热能得到最大化的利用，为了使焚烧产生的热能和污泥干化所需热能达到平衡，需要干污泥的热值达到2400kcal/kg以上。对于有机质含量不高的污泥(干基热值为1100kcal/kg~2400kcal/kg)，本发明首先对污泥进行预处理，通过调节污泥溶液pH去除污泥中的部分无机盐成份，并使污泥菌胶团破解，提高污泥中有机质与无机砂粒的比重差，再对污泥进行除砂，除去的泥砂有机质含量低，可用作建筑材料，除砂后的污泥干基热值得到很大的提高，达到2400kcal/kg以上，不需要掺加任何助燃物质，可以保证污泥自持焚烧。
5、一般污泥焚烧因为需要掺加煤、秸秆等助燃剂，因此多采用流化床焚烧炉，其特点是补风量大。本发明经预处理后的有机污泥热值较高，根据污泥自身组分特点，其有机质中挥发分占比在70%~80%，因此本发明可采用气化焚烧炉进行污泥焚烧，一方面由于风量小，产生的飞灰量小，另一方面由于风量小，则由配风带来的热能损失小，再一方面由于风量小，则后续烟气处理量小。因此采用气化焚烧炉用于污泥焚烧可以进一步地节能、环保。
