一種污泥深度處理的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種污泥深度處理的裝置。該裝置包括污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)、污泥破膜反應(yīng)器、污泥脫水機(jī)、污泥干燥器、污泥熱解爐、生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)；污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)與污泥調(diào)理反應(yīng)器連接，污泥調(diào)理反應(yīng)器的出口與污泥脫水機(jī)的入口相連，污泥脫水機(jī)的污泥出口與污泥干燥器相連，污泥干燥器的污泥出口與污泥熱解爐相連，污泥干燥器的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)相連；生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)設(shè)有兩個熱風(fēng)出口，分別與污泥干燥器和污泥熱解爐的空氣入口相連；熱解爐與生物質(zhì)燃料爐相連，自動控制系統(tǒng)與生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)熱風(fēng)出口上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門、污泥干燥器和污泥熱解爐相連。該裝置可以實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無害化和資源化。
【專利說明】—種污泥深度處理的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種污泥深度處理的裝置，該裝置利用破膜、脫水、干燥、熱解的組合工藝處理污泥，并生成生物炭的方法，特別適用于生活污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥，以及印染、紡織、造紙等行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)污泥。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥是生活污水和工業(yè)廢水處理過程中的副產(chǎn)物。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，污泥產(chǎn)量在逐年增加。由于污泥處理技術(shù)的滯后，很多污水處理廠和企業(yè)面臨“泥”滿為患沒有出路的困境。近年來，由于污泥被隨意傾倒而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染事件屢見報(bào)道，引起政府和公眾的關(guān)注。
[0003]目前我國污泥的產(chǎn)量大、含水率高、污泥處理技術(shù)參差不齊，主要以簡單填埋或堆存為主，然而大量污泥達(dá)不到含水率60%以下的填埋場入場標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定化、無害化處理處置率較低，既不利于資源利用，又容易造成二次污染問題。另一方面，對廣州、深圳、北京等發(fā)達(dá)城市，土地資源極其寶貴，污泥填埋已經(jīng)受到了制約。污泥焚燒雖然可以實(shí)現(xiàn)最徹底、最大程度的減容，但污泥焚燒設(shè)備一次性投資大，運(yùn)行成本高，經(jīng)焚燒排放到環(huán)境中的尾氣會造成二噁英和重金屬的污染，成為公眾非常關(guān)注的敏感問題和環(huán)境群體事件的焦點(diǎn)。污泥堆肥由于污泥中含有一定量的重金屬而影響其堆肥產(chǎn)品的應(yīng)用，特別在農(nóng)用或避免進(jìn)入食物鏈方面一直受到限制，造成污泥堆肥出路遇到難題而難以為繼。污泥堆肥臭氣大，對周圍環(huán)境影響巨大，堆肥處理生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。目前，用污泥用作水泥添加料、制磚和人工輕質(zhì)骨料這幾方面技術(shù)發(fā)展很快，市場前景較好，但這些工藝目前還存在技術(shù)不夠成熟或者消納量太小的缺點(diǎn)，比如污泥制作建材并沒有解決污泥的無害化問題；建材生產(chǎn)工藝消納污泥的比例有限，無法消納源源不斷產(chǎn)生的污泥；另外由于我國目前尚沒有關(guān)于污泥在建材利用中重金屬限制的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，直接利用會對人類健康產(chǎn)生潛在的危害。
[0004]污泥熱解工藝是在無(缺)氧氣氛中以一定溫度處理污泥，是一種新的污泥處理工藝。由于熱解過程中產(chǎn)生可作為燃料利用的熱解油氣和可作為污染物吸附劑的污泥生物炭，且相對于傳統(tǒng)的處理工藝，熱解處理過程中的污染物排放量明顯降低，而且熱解法能處理各種各樣的污水污泥，不受污泥內(nèi)含物的影響，這也是其它方法所不能比擬的，因此日益受到重視。近年來，該技術(shù)在國內(nèi)取得了突破，在工業(yè)化規(guī)模方面得到了一些應(yīng)用示范。
[0005]ZL200910039251.X專利公開了利用廢油脂進(jìn)行污泥綜合處理的方法和裝置，該專利通過對廢油脂進(jìn)行處理后將其作為燃料來源。由于在我國現(xiàn)有國情下，廢油脂的集中收集比較困難，因?yàn)閷⑵湓谥苽涑缮锊裼洼^充當(dāng)燃料的附加值更高；另一方面，由于經(jīng)過簡單脫水后污泥的含水率仍然高達(dá)80%以上，直接進(jìn)入干餾裝置后，熱解前期干燥階段需消耗較多的外部加熱能源，會增加運(yùn)行成本，導(dǎo)致干餾裝置中的溫度波動較大，同時(shí)由于污泥成分復(fù)雜，使熱解生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定而難以控制，也無法保證生物炭的質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的是為克服已有污泥傳統(tǒng)處理技術(shù)不足，解決現(xiàn)有污泥干餾處理技術(shù)燃料來源無法保障、能耗高、不易控制、難以保證處理效率和產(chǎn)品質(zhì)量等問題，提供了一種基于制備生物炭的污泥深度處理方法和相應(yīng)裝置，具有投資費(fèi)用低、處理效率高、持續(xù)、循環(huán)利用、管理方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]實(shí)用新型設(shè)計(jì)人通過理論分析和具體實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，可通過以下措施的改進(jìn)來獲得一種節(jié)能高效的污泥深度處理裝置，并得到產(chǎn)品性能優(yōu)異的生物炭。
[0008]首先可以采用預(yù)處理技術(shù)(如機(jī)械深度脫水)來降低污泥的含水率，從而降低后續(xù)工藝的能耗和運(yùn)行費(fèi)用。優(yōu)選對污泥先調(diào)理破膜再深度脫水的方式來降低含水率。本實(shí)用新型中在破膜之后再向污泥中加入無機(jī)混凝劑、污泥改性劑和有機(jī)高分子混凝劑。通過以上多種藥劑的協(xié)同作用能改變污泥的表面電荷，促進(jìn)污泥顆粒的凝聚和沉降，促進(jìn)污泥顆粒的凝聚作用，再經(jīng)過之后的機(jī)械濃縮，如板框機(jī)械壓榨作用，能夠去除大部分的間隙水和毛細(xì)水，得到含水率為60%以下的脫水泥餅。
[0009]其次，本實(shí)用新型中將污泥的干燥和熱解過程分離，分別在轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)和污泥熱解爐中進(jìn)行，以提高干燥和熱解過程的熱效率。在干燥過程中，本實(shí)用新型中優(yōu)選的干燥溫度為120-135℃，既可以保證此過程中最佳的干燥速率和穩(wěn)定的干燥過程，使生物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的熱量傳遞至污泥表面，促進(jìn)表面濕分快速蒸發(fā)，又可以避免過高溫度下熱量大量損失，導(dǎo)致干燥過程能效下降，運(yùn)行成本上升。此外，從工藝安全性角度考慮，控制此溫度范圍也可避免由于過度干燥導(dǎo)致污泥表面干化帶來的粉塵爆炸的危險(xiǎn)性。
[0010]此外，在污泥熱解爐中，控制污泥在低溫范圍，即300-400°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，使污泥中的有機(jī)質(zhì)逐漸碳化。通過控制低溫?zé)峤鉁囟?，不僅可以節(jié)能，而且可以顯著地降低污泥重金屬的生物利用性，從而降低潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
[0011]最后，本實(shí)用新型中采用生物質(zhì)成型燃料替代廢油脂。生物質(zhì)成型燃料與廢油脂相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):1.來源廣泛，供應(yīng)商較多，而且價(jià)格比較低廉；2.生物質(zhì)成型燃料顆粒密度大、體積小，便于運(yùn)輸、儲存以及使用；3.揮發(fā)份含量高，熱值較高(大約在4500-4600kcal/kg左右)，有優(yōu)良的著火燃燒性能，4.生物質(zhì)成型燃料的使用可減少大氣污染物(二氧化硫、氮氧化物、重金屬、二惡英等的排放)及降低溫室氣體的排放。本實(shí)用新型選用的生物質(zhì)成型燃料優(yōu)先選擇廣州迪森熱能技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的迪森生物質(zhì)成型燃料(簡稱“BMF”)，此外也可以使用市場上銷售的其他生物質(zhì)成型燃料。
[0012]為了控制熱解過程的無氧或缺氧狀態(tài)，本實(shí)用新型中污泥熱解爐的進(jìn)料系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)加料閥，進(jìn)料過程保證密閉狀態(tài)防止空氣混入，熱解過程中熱解爐內(nèi)的氣體壓力采用自動控制，保持微正壓運(yùn)行，使熱解爐內(nèi)部的氣壓略大于外部的大氣壓，優(yōu)選大于外部的大氣壓40 - 60Pa，從而避免空氣進(jìn)入熱解爐造成氧氣過高而發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
[0013]總之，本實(shí)用新型的目的在于提供一種污泥深度處理的裝置，其特征在于該裝置包括了污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)、污泥破膜反應(yīng)器、污泥脫水機(jī)、污泥干燥器、污泥熱解爐、生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)；其中污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)與污泥調(diào)理反應(yīng)器連接，污泥調(diào)理反應(yīng)器的出口經(jīng)加壓泵管道與污泥脫水機(jī)的入口相連，經(jīng)脫水后的污泥被輸送至污泥干燥器，污泥干燥器的污泥被輸送至污泥熱解爐，污泥干燥器的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)相連；生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)設(shè)有兩個熱風(fēng)出口，通過管道分別與污泥干燥器和污泥熱解爐的空氣入口相連，熱風(fēng)出口設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門；熱解爐上設(shè)有管道與生物質(zhì)燃料爐相連將產(chǎn)生的可燃?xì)怏w輸送至生物質(zhì)燃料爐燃燒，污泥干燥器中產(chǎn)生的煙氣被輸送至煙氣凈化系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)與生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)熱風(fēng)出口上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門、污泥干燥器和污泥熱解爐相連。
[0014]本實(shí)用新型中的污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)包括破膜劑貯罐、無機(jī)混凝劑貯罐、污泥改性劑貯罐、有機(jī)高分子混凝劑貯罐以及加藥泵。
[0015]本實(shí)用新型中的污泥脫水機(jī)為板框壓濾機(jī)。
[0016]本實(shí)用新型中的污泥干燥器為轉(zhuǎn)筒干燥器，轉(zhuǎn)筒干燥器的空氣入口、轉(zhuǎn)筒內(nèi)部和煙氣出口均設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳給自動控制系統(tǒng)。
[0017]本實(shí)用新型中的污泥熱解爐為外熱式回轉(zhuǎn)爐，外熱式回轉(zhuǎn)爐的空氣入口、回轉(zhuǎn)爐內(nèi)和空氣出口設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳給自動控制系統(tǒng)。
[0018]本實(shí)用新型中的污泥熱解爐的入口安裝旋轉(zhuǎn)加料閥，熱解爐內(nèi)裝有壓力傳感器，可燃?xì)獬隹谠O(shè)有自動排氣閥。
[0019]本實(shí)用新型中的煙氣凈化系統(tǒng)包括噴淋塔、布袋除塵器和煙囪，其中噴淋塔中設(shè)有噴淋液體的霧化噴頭，噴淋塔與布袋除塵器之間的煙氣管道中設(shè)有噴射生物炭粉末的噴頭，布袋除塵器設(shè)有一輸送管道將攔截的生物炭粉末返回至設(shè)置于污泥干燥機(jī)和污泥熱解爐之間的污泥緩沖儲罐內(nèi)。 [0020]綜上所述，本實(shí)用新型通過調(diào)整和優(yōu)化工藝組合、增加合適的預(yù)處理技術(shù)(調(diào)理破膜結(jié)合機(jī)械脫水)、選擇適宜的干燥和熱解溫度降低處理成本的方法，同時(shí)尋找價(jià)廉來源有保障的生物質(zhì)成型或非成型燃料作為替代能源，取得了提高處理效率，提升產(chǎn)品性能，降低能耗、減少二次污染等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的徹底無害化處理，符合當(dāng)前節(jié)能減排和資源利用的環(huán)保原則，處理過程中污染物產(chǎn)生量低，具有良好的可持續(xù)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的污泥處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中 I為污泥調(diào)理加藥系統(tǒng) 2為污泥調(diào)理反應(yīng)池
[0023]3為板框壓濾機(jī) 4為帶式輸送機(jī) 5為轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)
[0024]6為緩沖儲罐7為噴淋塔8為布袋除塵器
[0025]9為引風(fēng)機(jī)10為煙囪11為生物質(zhì)燃料提升機(jī)12為燃燒室
[0026]13風(fēng)量調(diào)節(jié)閥14為二次風(fēng)機(jī)
[0027]15為生物質(zhì)熱風(fēng)爐16為污泥熱解爐 17為污泥生物炭
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型的污泥處理裝置結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下:
[0029]本實(shí)用新型的污泥處理裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括對向污泥中添加破膜劑、混凝劑、改性劑和絮凝劑的污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)1、供污泥和藥劑進(jìn)行混合、反應(yīng)的污泥調(diào)理反應(yīng)池2、對污泥深度脫水的板框壓濾機(jī)3。含水率為80-99%的待處理污泥首先進(jìn)入到污泥調(diào)理反應(yīng)池2中，然后通過污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)I向污泥中添加由次氯酸鈉和濃硫酸組成的破膜劑，待破膜反應(yīng)完成后，再向其中加入無機(jī)混凝劑和污泥改性劑，充分混合反應(yīng)后最后加入有機(jī)高分子混凝劑。完成調(diào)理后的污泥被泵送到板框壓濾機(jī)3中進(jìn)行機(jī)械壓榨脫水，壓濾得到的含水率低于60%的污泥餅由帶式輸送機(jī)4輸送至轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)5中、污泥餅在轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)5中在125-130°C的溫度下進(jìn)行干燥，待其含水率低于15%時(shí)，將干燥污泥轉(zhuǎn)入緩沖儲罐6中暫時(shí)儲藏，待達(dá)到一定量時(shí)，將干燥污泥輸送至污泥熱解爐16中進(jìn)行熱解。污泥在轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)5中干燥時(shí)產(chǎn)生的煙氣被輸送到噴淋塔7的底部，自下而上與生物炭粉末和噴淋液接觸，從噴淋塔頂部排出后在煙氣管道中噴入活性炭粉末，然后進(jìn)入布袋除塵器，進(jìn)入布袋除塵器8，經(jīng)過布袋除塵器截留生物炭粉末顆粒被收集，凈化后煙氣通過引風(fēng)機(jī)9經(jīng)煙囪10排放。干燥污泥在污泥熱解爐16中在無(缺)氧、爐內(nèi)氣壓大于外部的大氣壓40 -60Pa、以及300-400°C的溫度條件下進(jìn)行熱解，使污泥中的有機(jī)質(zhì)逐漸碳化，同時(shí)裂解產(chǎn)生可燃?xì)怏w(包含甲烷、丙烷、煤氣等)，熱解完成后得到的固體物質(zhì)即為污泥生物炭。購買的生物質(zhì)成型燃料通過生物質(zhì)燃料提升機(jī)11進(jìn)入到生物質(zhì)熱風(fēng)爐15的燃燒室12中，與通過風(fēng)機(jī)14鼓入的空氣進(jìn)行混合燃燒，產(chǎn)生的熱風(fēng)被風(fēng)量調(diào)節(jié)閥13分為兩股，通過管道分別與轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)和污泥熱解爐的空氣入口相連，以保證污泥干燥器和污泥熱解爐中的溫度。污泥熱解爐16中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w也被抽吸輸送到燃燒室12中進(jìn)行燃燒，回收其能量以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
[0030]本實(shí)用新型與國內(nèi)外同類或其他技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031](I)污泥經(jīng)過破膜改性與機(jī)械壓濾壓榨深度脫水預(yù)處理，把污泥的含水率從80%降到60%以下，除去大部分水份，與通常的熱干化法相比，能耗降低約3185MJ/kg濕污泥，與用廢油脂作為燃料進(jìn)行熱干燥相比，每噸污泥的處理成本可降低240-250元(按廢油脂的成本4000元/噸，熱值為39470kJ/kg，調(diào)理藥劑按30元/噸濕污泥投加)，效益相當(dāng)可觀。
[0032](2)污泥調(diào)理過程中加入專用改性劑ZnCl2，可在后續(xù)污泥熱解過程中發(fā)揮催化改性作用，使最終的固體物質(zhì)——污泥生物炭成為纖維狀吸附材料，孔隙更加發(fā)達(dá)，比表面積更大，對重金屬物質(zhì)和臭氣等吸附效果更佳，可成為活性炭的替代品；
[0033](3) “污泥深度脫水+熱解法”能處理各種各樣的污水污泥，不受污泥內(nèi)含物的影響，而且由于熱解過程處于無氧還原狀態(tài)，抑制了二惡英的生成，這是與焚燒相比最大的優(yōu)勢。
[0034](4)由于采用生物質(zhì)成型燃料，貨源充足，供應(yīng)量穩(wěn)定，價(jià)格相對低廉。而且屬于較清潔能源，應(yīng)用廣泛，煙氣污染物(如S02和NOx)排放量極低，降低了煙氣凈化成本。
[0035](5)在建設(shè)投資方面，本實(shí)用新型技術(shù)相當(dāng)于焚燒的一半左右；在經(jīng)營成本方面，僅為焚燒處理的60%左右。
[0036]本技術(shù)與國外廠家設(shè)備投資對比表
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種污泥深度處理的裝置，其特征在于該裝置包括了污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)、污泥破膜反應(yīng)器、污泥脫水機(jī)、污泥干燥器、污泥熱解爐、生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)；其中污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)與污泥調(diào)理反應(yīng)器連接，污泥調(diào)理反應(yīng)器的出口經(jīng)加壓泵管道與污泥脫水機(jī)的入口相連，經(jīng)脫水后的污泥被輸送至污泥干燥器，污泥干燥器的污泥被輸送至污泥熱解爐，污泥干燥器的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)相連；生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)設(shè)有兩個熱風(fēng)出口，通過管道分別與污泥干燥器和污泥熱解爐的空氣入口相連，熱風(fēng)出口設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門；熱解爐上設(shè)有管道與生物質(zhì)燃料爐相連將產(chǎn)生的可燃?xì)怏w輸送至生物質(zhì)燃料爐燃燒，污泥干燥器中產(chǎn)生的煙氣被輸送至煙氣凈化系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)與生物質(zhì)燃料供熱系統(tǒng)熱風(fēng)出口上的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門、污泥干燥器和污泥熱解爐相連。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥深度處理的裝置，其特征在于污泥調(diào)理加藥系統(tǒng)包括破膜劑貯罐、無機(jī)混凝劑貯罐、污泥改性劑貯罐、有機(jī)高分子混凝劑貯罐以及加藥泵。
3.如權(quán)利要求1所述的污泥深度處理的裝置，其特征在于所述污泥脫水機(jī)為板框壓濾機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的污泥深度處理的裝置，其特征在于污泥干燥器為轉(zhuǎn)筒干燥器，轉(zhuǎn)筒干燥器的空氣入口、轉(zhuǎn)筒內(nèi)部和煙氣出口均設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳給自動控制系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1所述的污泥深度處理的裝置，其特征在于污泥熱解爐為外熱式回轉(zhuǎn)爐，外熱式回轉(zhuǎn)爐的空氣入口、回轉(zhuǎn)爐內(nèi)和空氣出口設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳給自動控制系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的污泥深度處理的裝置，其特征在于所述污泥熱解爐的入口安裝旋轉(zhuǎn)加料閥，熱解爐內(nèi)裝有壓力傳感器，可燃?xì)獬隹谠O(shè)有自動排氣閥。
7.如權(quán)利要求1所述的污泥深度處理的裝置，其特征在于所述煙氣凈化系統(tǒng)包括噴淋塔、布袋除塵器和煙?，其中噴淋塔中設(shè)有噴淋液體的霧化噴頭，噴淋塔與布袋除塵器之間的煙氣管道中設(shè)有噴射生物炭粉末的噴頭，布袋除塵器設(shè)有一輸送管道將攔截的生物炭粉末返回至設(shè)置于污泥干燥機(jī)和污泥熱解爐之間的污泥緩沖儲罐內(nèi)。
【文檔編號】C02F11/10GK203487018SQ201320461651
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】盧歡亮, 葉向東, 汪永紅, 李朝暉, 黃志華, 王剛 申請人:廣東省環(huán)境科學(xué)研究院, 廣東環(huán)科院環(huán)境科技有限公司