申请日 20200917
公开（公告）日 20210202
IPC分类号 B01F13/10; B01F3/12; B01F3/20
摘要
提供一种可将污水处理后的剩余污泥得以低成本高效消耗处理的污泥水煤浆制备方法及制浆系统，计算颗粒碎煤与污泥的重量配比，先将原料煤与污泥分别粉碎处理成目标颗粒大小的煤粉与污泥浆，然后再将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆用浆料混合机混合，从而制成由65%至70%的固体颗粒与30%至35%水份组成的污泥水煤浆；在浆料混合机前分成煤处理装置与污泥处理装置分别设置；生产的水煤浆更适合流化床锅炉燃烧；炉前制浆系统还能省去运输储存费用及其对周边环境的影响。
权利要求书
1.一种污泥水煤浆制备方法，根据污泥含水率与目标污泥水煤浆的含水率，计算颗粒碎煤与污泥的重量配比；其特征在于，先将原料煤与污泥分别粉碎处理成目标颗粒大小的煤粉与污泥浆，然后再将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆混合，从而制成由65%至70%的固体颗粒与30%至35%水份组成的污泥水煤浆。
2.如权利要求1所述的污泥水煤浆制备方法，其特征在于，在将所述煤粉与污泥浆混合前，分别地，将所述原料煤破碎成颗粒直径为1mm至2mm的煤粉，将所述污泥破碎成颗粒直径为1mm以下的污泥浆，然后再将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆混合。
3.如权利要求2所述的污泥水煤浆制备方法，其特征在于，用破碎机反复破碎原料煤，每次经破碎机破碎后的原料煤再经过网眼直径为2mm的振动筛网筛选，通过网眼的颗粒直径小于为2mm的作为合格的煤粉，不能通过网眼的颗粒直径大于为2mm的作为原料煤仍返回破碎机继续破碎；用浆料粉碎机粉碎所述污泥，然后再将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆混合一起连续投入浆料混合机，用浆料混合机进行混合，并从浆料混合机的出料口排出至污泥水煤浆收集容器。
4.如权利要求3所述的污泥水煤浆制备方法，其特征在于，所述浆料粉碎机包括粉碎部件，所述浆料混合机包括混合部件，所述浆料粉碎机的粉碎部件与浆料混合机的混合部件，包括筒体(1)与位于筒体(1)内的转子(2)，筒体(1)的一端为物料进口，转轴(4)连接转子(2)在筒体(1)的另一端伸出作为动力传递端；所述筒体(1)筒壁的部分区域为用于排出混合后物料的筛网区(5)，筛网区(5)布满孔径适于排出混合后物料的网孔(6)，除了筛网区(5)以外部分的筒体(1)内壁设置多个凸起定齿(7)，所述凸起定齿(7)沿筒体(1)内壁圆周间隔布置为多排，每排包括沿筒体(1)内壁竖向排列的多个凸起定齿(7)，相邻2排凸起定齿(7)之间设置空缺段(8)作为物料落下所需空间；所述转子(2)外周设置多个凸起转齿(9)，所述凸起转齿(9)沿转子(2)外周设置至少2排，每排包括沿转子(2)外周竖向排列的多个凸起转齿(9)，相邻2排凸起转齿(9)之间设置空缺槽(23)作为物料落下所需空间；所述转子(2)外周的多个凸起转齿(9)与筒体(1)内壁设置的多个凸起定齿(7)之间相互啮合，每2个凸起定齿(7)或每2个凸起转齿(9)之间形成相互供对方嵌入的凹槽，相互啮合的所述凸起转齿(9)与凸起定齿(7)之间保留物料目标颗粒大小所需要的间距。
5.如权利要求4所述的污泥水煤浆制备方法，其特征在于，所述混合机混合部件的转子(2)由多片转片(3)叠加而成，每个转片(3)开设轴孔(13),包括至少2个叶片(11)，相邻2个叶片(11)之间部分被切除形成凹口(12)，每片所述叶片(11)的外侧设置所述凸起转齿(9)；从上至下各转片(3)相对其上1个转片(3)依次绕轴偏转1个偏转角(R)，使每个转片(3)相对其相邻转片(3)在各空缺槽(23)形成偏位台阶面(16)，在空缺槽(23)形成形如螺旋楼梯的物料落下所需空间。
6.如权利要求5所述的污泥水煤浆制备方法，其特征在于，所述转片(3)的凹口(12)为圆弧形,所述多片叠加的转片(3)从上至下其凹口(12)的圆弧半径遂片减小，使其开口遂片减小，相应的，叶片(11)宽度遂片增宽，叶片(11)外侧的凸起转齿(9)的长度遂片增长。
7.一种污泥水煤浆制浆系统，可将污水处理后的剩余污泥得以低成本高效消耗处理，其特征在于，包括用于将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆进行混合的浆料混合机，浆料混合机前分成煤处理装置与污泥处理装置2路分别设置；煤处理装置按其处理工艺顺序依次包括用于粉碎原料煤的破碎机、振动筛网，破碎机、振动筛网之间设置用于将未能通过筛网孔眼的原料煤运返回破碎机的返回装置；污泥处理装置主要包括用于将污泥粉碎成污泥浆的浆料粉碎机。
8.如权利要求7所述的污泥水煤浆制浆系统，其特征在于，采用如权利要求4所述的浆料粉碎机与浆料混合机。
9.如权利要求8所述的污泥水煤浆制浆系统，其特征在于，采用如权利要求5所述的浆料混合机。
10.如权利要求7所述的污泥水煤浆制浆系统，其特征在于，所述混合机出料口(26)连接水煤浆收集容器，水煤浆容器经输送管连接水煤浆池，水煤浆池经输送泵及输送管连接立式流化床锅炉的加料口。
说明书
一种污泥水煤浆制备方法及其制浆系统
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域与水煤浆制浆技术领域，具体涉及一种可将目前难以妥善处理的污水处理厂将污水处理后的剩余污泥得以低成本高效消耗处理的污泥水煤浆制备方法与污泥水煤浆制浆系统。
背景技术
污水处理后的剩余污泥的细微结构为絮凝网状结构。污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。污泥中水的存在形式有:空隙水、毛细水、表面吸附水和内部结合水。空隙水，颗粒间隙中的游离水，约70%，可通过重力沉淀(浓缩压密)而分离；表面吸附水，约5%，是在污泥颗粒表面附着的水分，其附着力较强，常在胶体状颗粒、生物污泥等固体表面上出现，采用混凝方法，通过胶体颗粒相互絮凝，排除附着表面的水分，可通过生物分离或热力方法去除。内部结合水，约5%，是污泥颗粒内部结合的水分，如生物污泥中细胞内部水分、无机污泥中金属化合物所带的结晶水等，可通过生物分离或热力方法去除。通常含水率在85%以上时，污泥呈流态；65%~85%时呈塑态；低于60%时则呈固态。
水煤浆是通过物理加工得到的一种煤基流体燃料，它是由约65%的煤（包括添加剂）、35%的水混合制备而成的。水煤浆具有燃烧效率高、环保节能的优点。我国的水煤浆技术研究工作始于“六五”期间，经过30多年的技术研究和实践，目前，我国已经拥有了较为成熟的水煤浆制备和应用工业体系。作为一种洁净煤燃料，水煤浆的应用有很大的优越性，在国家“洁净煤”技术中具有十分突出的地位。将污泥与颗粒碎煤混合制成水煤浆是目前较为先进的一举二得的处理方法，既无害地消耗了污泥，又充分地利用了污泥中的水资源及污泥中可燃性有机物的能量，制浆时无需另外加水，节约了正常水资源。但是，由于污泥的细微结构为絮凝网状结构，直接与颗粒碎煤混合时会自行团聚成大大小小的团聚块，内部含水率很高，如果不将其有效的分解是不会随颗粒碎煤燃烧尽的。目前污泥制备水煤浆的主要难题是：由絮凝剂处理过的污泥具有很大的粘度，而且絮凝剂的网状结构，难以与煤浆充分混合，大幅度提高了浆体的粘度。污泥中含有大量内水，不仅降低了污泥水煤浆的浓度和热值，而且阻止了污泥中有机物的燃烧，使污泥制备的水煤浆不能充分燃烧，水煤浆消耗污泥的比例受到很大限制，不能达到污泥能源化利用的最佳效果。
本案申请人2019-09-06申请的ZL201910842220.1，名称为“一种污泥水煤浆制备方法与污泥水煤浆制浆系统”，所描述的方案虽然能利用粉碎机粉碎部件的凸起转齿与凸起定齿的高速剪切作用，可破坏污泥絮凝剂网状结构，使污泥内水析出；相对其现有技术，具有较大的技术进步；但是，由于其将硬质的颗粒碎煤与软质的污泥一起连续投入浆料粉碎机进行粉碎与混合, 尚存在以下不足:将硬质的颗粒碎煤直接投入浆料粉碎机粉碎并不合适，由于颗粒碎煤质地较硬，导致粉碎机粉碎部件的凸起转齿与凸起定齿磨损较快，浆料粉碎机的粉碎部件的使用寿命较低；而且颗粒碎煤中还往往含有石块，甚至还有坚硬的金属块，就会导致粉碎机粉碎部件直接咬死而报废。另外，由于浆料粉碎机粉碎部件的凸起转齿与凸起定齿之间的间隙大小决定了粉碎后物料颗粒大小，污泥与颗粒碎煤一起粉碎, 凸起转齿与凸起定齿之间的间隙不能充分满足煤或污泥各自的实际需求，通常只能服从煤的颗粒大小要求，此间隙对污泥来说还不够细小，导致污泥内水析出还不够充分。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种可将目前难以处理的污水处理厂将污水处理后的剩余污泥得以低成本高效消耗处理的污泥水煤浆制备方法；同时提供一种采用该制备方法的污泥水煤浆制浆系统，可将污水处理后的剩余污泥得以低成本高效消耗处理。
本发明解决上述技术问题的污泥水煤浆制备方法所采用的技术方案为：
一种污泥水煤浆制备方法，根据污泥含水率与目标污泥水煤浆的含水率，计算颗粒碎煤与污泥的重量配比；其特征在于，先将原料煤与污泥分别粉碎处理成目标颗粒大小的煤粉与污泥浆，然后再将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆混合，从而制成由65%至70%的固体颗粒与30%至35%水份组成的污泥水煤浆。所述污泥主要是指污水处理厂将污水处理后的剩余污泥，具有很大的粘度，其细微结构为絮凝网状结构, 含有大量内水，很难直接与煤浆充分混合；污水处理厂将污水处理后的剩余污泥通常没有其它杂质，不会损伤其粉碎部件。但本发明所述的污泥也可以是其它类似废料，通常此类废料会污染环境，但本身又具有一定的燃烧热值，如油泥、废油浆、有机废料浆、餐厨垃圾浆料等；当然，对其中含有会损伤粉碎部件的金属、石头等硬杂质，需要事先清除。所述原料煤，当然最好是纯的煤块或颗粒碎煤，但也可以是具有足够燃烧热值的煤泥、可以破碎成粉的煤矸石等。
以下为本发明污泥水煤浆制备方法进一步的方案：
在将所述煤粉与污泥浆混合前，分别地，将所述原料煤破碎成颗粒直径为1mm至2mm的煤粉，将所述污泥粉碎成颗粒直径为1mm以下的污泥浆，然后再将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆混合。
用破碎机反复破碎原料煤，每次经破碎机破碎后的原料煤再经过网眼直径为2mm的振动筛网筛选，通过网眼的颗粒直径小于为2mm的作为合格的煤粉，不能通过网眼的颗粒直径大于为2mm的作为原料煤仍返回破碎机继续破碎；用浆料粉碎机粉碎所述污泥，然后再将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆混合一起连续投入浆料混合机，用浆料混合机进行混合，并从浆料混合机的出料口排出至污泥水煤浆收集容器。
所述浆料粉碎机包括粉碎部件，所述浆料混合机包括混合部件，所述浆料粉碎机的粉碎部件与浆料混合机的混合部件，包括筒体与位于筒体内的转子，筒体的一端为物料进口，转轴)连接转子在筒体的另一端伸出作为动力传递端；所述筒体筒壁的部分区域为用于排出混合后物料的筛网区，筛网区布满孔径适于排出混合后物料的网孔，除了筛网区以外部分的筒体内壁设置多个凸起定齿，所述凸起定齿沿筒体内壁圆周间隔布置为多排，每排包括沿筒体内壁竖向排列的多个凸起定齿，相邻2排凸起定齿之间设置空缺段作为物料落下所需空间；所述转子外周设置多个凸起转齿，所述凸起转齿沿转子外周设置至少2排，每排包括沿转子外周竖向排列的多个凸起转齿，相邻2排凸起转齿之间设置空缺槽作为物料落下所需空间；所述转子外周的多个凸起转齿与筒体内壁设置的多个凸起定齿之间相互啮合，每2个凸起定齿或每2个凸起转齿之间形成相互供对方嵌入的凹槽，相互啮合的所述凸起转齿与凸起定齿之间保留物料目标颗粒大小所需要的间距。
所述混合机混合部件的转子由多片转片叠加而成，每个转片开设轴孔,包括至少2个叶片，相邻2个叶片之间部分被切除形成凹口，每片所述叶片的外侧设置所述凸起转齿；从上至下各转片相对其上1个转片依次绕轴偏转1个偏转角(R)，使每个转片相对其相邻转片在各空缺槽形成偏位台阶面，在空缺槽形成形如螺旋楼梯的物料落下所需空间。
所述转片的凹口为圆弧形,所述多片叠加的转片从上至下其凹口的圆弧半径遂片减小，使其开口遂片减小，相应的，叶片宽度遂片增宽，叶片外侧的凸起转齿的长度遂片增长。
当所述污泥为含水率85%至95%的呈流态的污泥时，颗粒碎煤与污泥的重量配比为1比0.46至0.70；当所述污泥为含水率75%至85%的呈塑态的污泥时，颗粒碎煤与污泥的重量配比为1比0.550至0.875。
所述浆料粉碎机的粉碎部件或浆料混合机的混合部件中，所有相互啮合的凸起转齿与凸起定齿之间的啮合间距一致，均为物料目标颗粒大小所需要的间距。
本发明解决上述技术问题的污泥水煤浆制浆系统所采用的技术方案为：
一种污泥水煤浆制浆系统，可将污水处理后的剩余污泥得以低成本高效消耗处理，其特征在于，包括用于将所述目标颗粒大小的煤粉与污泥浆进行混合的浆料混合机，浆料混合机前分成煤处理装置与污泥处理装置2路分别设置；煤处理装置按其处理工艺顺序依次包括用于粉碎原料煤的破碎机、振动筛网，破碎机、振动筛网之间设置用于将未能通过筛网孔眼的原料煤运返回破碎机的返回装置；污泥处理装置主要包括用于将污泥粉碎成污泥浆的浆料粉碎机。
以下为本发明污泥水煤浆制浆系统进一步的方案：
采用如上所述的浆料粉碎机与浆料混合机。
采用如上所述的浆料混合机。
所述混合机出料口连接水煤浆收集容器，水煤浆容器经输送管连接水煤浆池，水煤浆池经输送泵及输送管连接立式流化床锅炉的加料口。
本发明污泥水煤浆制备方法与污泥水煤浆制浆系统可将目前难以妥善处理的污水处理后的剩余污泥得以低成本高效消耗处理，可干净彻底且高效无害地消耗处理掉污水处理后的剩余污泥。本发明污泥水煤浆制备方法中，污泥粉碎可采用本案申请人2019-05-21申请的ZL201910423588.4，名称为“一种立式浆料粉碎机”，或申请号为201910423269.3的卧式浆料粉碎机方案。由于本发明在混合前先采用浆料粉碎机切割粉碎污泥制成污泥浆，由于浆料粉碎机粉碎部件的凸起转齿与凸起定齿的高速剪切作用，可彻底破坏污泥絮凝剂网状结构，使污泥内水充分析出。
由于本发明浆料混合机核心是一组混合转片组成的转子和内壁设置有多个凸起定齿的筒体,具有粉碎与混合双重功能,在目前社会迫切需要而难以解决的节能环保领域中的污泥水煤浆制作技术领域能取得意想不到的良好技术效果。由于本发明浆料混合机的转片呈左右螺旋安装，变换的螺旋角使物料回旋，增加混合效果；螺旋槽深度从上到下逐渐减少，使物料横向移动，同时螺旋槽空间的逐渐减小增加挤压混合效果，所以，可使煤与污泥得到充分混合。
针对上述ZL201910842220.1所存在的问题，本发明将煤块与污泥先按其实际需要分别粉碎细化，用现有的破碎机反复破碎原料煤成颗粒直径小于为2mm的煤粉；用浆料粉碎机粉碎污泥，将污泥粉碎成颗粒直径为1mm以下的污泥浆；然后再将目标颗粒大小的煤粉与污泥浆混合一起连续投入浆料混合机，用浆料混合机进行混合。彻底避免用浆料混合机粉碎颗粒碎煤。因污水处理厂将污水处理后的剩余污泥通常没有其它杂质，所以通常不会损伤其粉碎部件。由于浆料粉碎机粉碎部件的凸起转齿与凸起定齿之间的间隙大小决定了粉碎后物料颗粒大小，污泥单独粉碎, 凸起转齿与凸起定齿之间的间隙设置能充分满足污泥的实际需求1mm以下，使污泥内水能够充分析出。
另外，本发明污泥水煤浆制浆系统体积小，占地少，便于实现炉前制浆，节省运输储存费用，减轻其对周边环境的影响，具有一体化、小型化、本地化等诸多突出的优点，所以，本发明浆料混合机在污泥水煤浆领域的应用,具有良好的社会效益与经济效益，值得推广应用。 （发明人：董平;孔向东 ）
