一種處置汙泥的方法及其裝置的製作方法

2023-08-05 06:33:21

專利名稱：：一種處置汙泥的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種幹化並處置汙泥的方法及其裝置，更具體地說，本發明涉及利用汙泥焚燒處置系統的餘熱幹化並處置汙泥的方法及其裝置。
背景技術：
：城市汙水處理廠的汙泥是汙水廠將城市地區的汙水收集處理、出水達標排放後剩餘的殘留物。這類汙泥泛指含水率為80%左右的脫水汙泥，主要含有低級的有機物、多環芳烴、雜環類化合物、有機硫化物、揮發性異臭物、有機氟化物等。其中低級的有機物可以是胺基酸、腐植酸、細菌及其代謝產物。此外，還含有無機物和汞、鎘、鉛等重金屬物質。我國長期以來一直存在"重水輕泥"的情況，因此汙泥處置的技術水平遠遠落後於汙水處理。目前，世界上的主要汙泥處置方式有堆肥、填埋和幹化焚燒等方法，各種處置方法的優缺點參見表1。汙泥堆肥是汙泥在好氧微生物作用下進行好氧發酵的過程。將汙泥與其它一些有機物按比例混合，在潮溼的條件下使有機物氧化分解並轉化為腐殖質。雖然這種工藝筒單，投資相對較少，但是堆肥場地佔地面積巨大。由於汙泥的氧化分解是在微生物的作用下進行的，所以對溫度有一定要求，不適合在冬季使用。我國處理城市汙泥大多採取填埋的方法，城市汙泥隨產隨運，送到郊區傾倒和掩埋。被填埋的城市汙泥很容易變成二次汙染源，對大氣、水體、土壤造成汙染和危害，其危害的程度和持久性遠大於廢水，如不進行適當處理及合理有效的再利用，將導致在處理汙水的同時製造出新的更為嚴重的汙染，使人們生存的環境進一步惡化，生態環境難以修復。一般的幹化焚燒處置汙泥是利用煤、油、天然氣等燃料燃燒作為熱源，通過流化床、轉鼓等幹化設備將汙泥幹化到含水量10%左右，而後再運到專門的焚燒爐進行焚燒處理。這種方式處置汙泥由於需要消耗大量的熱量，因此成本較高。而且，幹化過程中產生大量臭氣，其主要成分包括硫化氫、曱硫醇、二甲硫醇和二曱硫醚，如果將其直接排入大氣，則易造成大氣汙染。另外，在焚燒汙泥過程中，尤其是焚燒溫度為40050(TC時，會產生含有劇毒物質二惡英等的廢氣。千汙泥焚燒後還有殘渣產生，並且，在低溫焚燒的條件下，產生的殘渣中的重金屬含量較高，還需要繼續處理，因此處置這些殘渣和廢氣也需專門設備，成本也比較高。目前有研究表明，二惡英等有毒物質需要在IIO(TC以上才能被有效地降解。表1.世界主要汙泥處置方式優缺點tableseeoriginaldocumentpage5目前，我國政府已經將城市汙泥無害化處理及有效利用工作列入重要i義事日程，並納入社會經濟發展的總體規劃之中。因此為城市汙水處理廠的汙泥尋求解決出路，對其進行減量化、穩定化、無害化和資源化是十分必要和迫切的。
發明內容針對上述問題，為了克服現有技術中的汙泥處理耗能大，成本高以及廢氣廢渣等汙染的問題，並減少後期廢渣和廢氣處理的成本，本發明提供了一種改進的幹化焚燒處置汙泥的方法。該方法利用汙泥焚燒處置系統產生的餘熱烘乾溼汙泥，然後將烘乾後的汙泥在不添加輔助燃料的情況下，在汙泥焚燒裝置系統中直接進行焚燒處置；烘乾過程中產生的廢氣使用廢氣處理系統處理達標後排放；焚燒處置後得到的殘渣可以用於水泥生產中。本發明提供一種改進的處置汙泥的方法，該方法包括步驟(1)將溼汙泥在汙泥幹化系統中，利用汙泥焚燒處置系統工作過程中產生的餘熱烘乾，得到幹汙泥；(2)將得到的幹汙泥中的至少一部分送入汙泥焚燒處置系統，在不添加任何輔助燃料的情況下，進行焚燒處置。所述汙泥焚燒處置系統可以是新型幹法水泥迴轉窯，焚燒溫度為1450~180(TC,焚燒時間為10~30分鐘。所述餘熱來自新型幹法水泥迴轉窯的窯頭、窯尾煙室、篦冷機和三次風。本發明所述溼汙泥為城市汙水處理廠產生的汙泥或河底汙泥，含水率為70%~95%，除非特別說明，本文中所有含水率均以重量百分比表示。汙泥幹化系統中得到的幹汙泥的含水率為2%~35%;其中，含水率為2%~10%的幹汙泥通過窯頭噴煤嘴或窯尾預分解爐被焚燒處置，含水率為10%~35%的幹汙泥通過窯尾預分解爐焚燒處置。在汙泥幹化系統中烘乾後得到的幹汙泥，按照其得到的量，可以取其中的至少一部分直接送入汙泥焚燒處置系統中焚燒，餘下的幹汙泥輸送到幹汙泥儲存系統儲存備用。本發明提供的幹化焚燒處置汙泥的方法，進一步包括，將汙泥幹化系統中產生的廢氣導入到廢氣處理系統中進行處理先將廢氣冷凝去掉冷凝水；而後將乾燥的廢氣通過風機抽入汙泥焚燒處置系統中焚燒，氣體達標後排;改；冷凝水輸送汙水處理站處置，達標後排放。根據本發明處置汙泥的方法，汙泥在高溫焚燒後去掉了大部分的有害物質，焚燒後得到的殘渣可以作為原料用於生產水泥。本發明還提供一種如上所述的處置汙泥方法中所用的裝置，包括溼汙泥接收系統、汙泥幹化系統、幹汙泥存儲系統、汙泥焚燒處置系統、廢氣處理系統和換熱系統。該裝置中的汙泥焚燒處置系統可以是新型幹法水泥迴轉窯。其中溼汙泥接收系統包括儲存裝置和輸送裝置，儲存裝置用於儲存溼汙泥，輸送裝置用於將接收到的溼汙泥輸送到汙泥幹化系統。汙泥幹化系統利用新型幹法水泥迴轉窯生產過程中產生的餘熱作為熱源，對溼汙泥進行烘乾。熱量從新型幹法水泥迴轉窯轉移到汙泥幹化系統的整個過程是通過餘熱換熱系統來實現的。所述餘熱換熱系統先利用新型幹法水泥迴轉窯生產過程中產生的餘熱加熱乾燥系統的換熱介質，然後利用上述換熱介質給乾燥系統提供熱量。烘乾介質為導熱油或水。本發明的最大優點在於節約了汙泥幹化焚燒所需要的燃料，幹化的熱量由水泥生產過程中的餘熱提供。同時，乾燥後的汙泥入窯焚燒時不需輔助燃料，節省了燃料成本，汙泥焚燒時可以向水泥窯中提供熱量，又可以節約生產水泥所需要的原煤，最大限度地達到熱能的綜合利用。幹化過程中產生的廢氣(主要成分是硫化氫、甲硫醇、二甲硫醇和二甲硫醚)經過廢氣處理系統處理後再排出，避免了對大氣的二次汙染。另外，本發明中採用高溫焚燒的處置條件，促進了有毒物質的分解，並且由於新型幹法水泥迴轉窯有完整的尾氣處理系統，焚燒時排出的尾氣也達到國家標準，因此在水泥窯中焚燒汙泥不會造成大氣汙染。另外，本發明中採用高溫焚燒的汙泥處置條件，促進了汙泥中有毒物質的分解，並且焚燒過程中不會產生新的有毒物質，焚燒得到的廢渣可以直接用於水泥生產，既避免了廢渣對環境的汙染，又節省了廢渣處理的成本。我們的研究數據表明以北京地區汙泥為例，日產水泥熟料3000噸的新型幹法水泥迴轉窯每天可以安全處置含水80%的溼汙泥300噸左右。如果不同地區的重金屬含量不同，可以根據相關標準計算汙泥的處置量，以使得所生產的水泥符合相關環保標準。圖1是根據本發明的一個實施方式，用新型幹法水泥迴轉窯處置汙泥的流程圖。圖2為新型幹法水泥迴轉窯的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本發明作詳細描述。根據本發明所述幹化焚燒汙泥的方法可以包括如下步驟將溼汙泥通過汙泥來料接收系統送入汙泥幹化系統；在汙泥幹化系統中，利用新型幹法水泥迴轉窯工作過程中來自窯頭、窯尾煙室、篦冷^/L的餘熱和三次風，通過氣~水換熱器或氣~油換熱器進行換熱，將餘熱傳送至汙泥幹化系統中來烘乾汙泥；烘乾過程中產生的廢氣在廢氣處理系統中處理達標後再排出；按照得到的幹汙泥的量，一部分直接送入新型幹法水泥迴轉窯中焚燒，餘下的幹汙泥輸送到幹汙泥儲存系統，然後，根據需要再將汙泥儲存系統中的幹汙泥分批投入到新型幹法水泥迴轉窯中進行焚燒處置，焚燒過程不需要添加輔助燃料。具體來說，按照本發明的方法，首先，由汙泥接收系統接收含水率大約70%~95%的來自汙水處理廠的汙泥或河底汙泥。該汙泥接收系統包括儲存裝置和輸送裝置，儲存裝置用於儲存溼汙泥，輸送裝置用於將接收到的溼汙泥輸送到汙泥幹化系統。然後，在汙泥幹化系統中，使用餘熱換熱系統將新型幹法水泥迴轉窯生產過程中產生的餘熱作為熱源導入汙泥幹化系統，對溼汙泥進行烘乾處理，得到含水率範圍在2~35%的幹汙泥。在餘熱換熱系統中，先利用新型幹法水泥迴轉窯生產過程中在窯頭、窯尾煙室、蓖冷機等位置產生的餘熱和三次風加熱乾燥系統的換熱介質，如導熱油或水，再利用上述換熱介質為所述汙泥幹化系統提供熱量。最後，將從汙泥幹化系統中得到的幹汙泥送入汙泥焚燒處置系統中進行焚燒處置。如果得到的幹汙泥的量大於新型幹法水泥迴轉窯的焚燒容量，則將過量的幹汙泥輸送至幹汙泥存儲系統中儲存起來，留待後續分批投入新型幹法水泥迴轉窯中焚燒。其中，含水率為2%~10%的幹汙泥通過新型幹法水泥迴轉窯中的窯頭噴煤嘴或窯尾預分解爐進行焚燒處置，含水率為10%~35%的幹汙泥通過新型幹法水泥迴轉窯中的窯尾預分解爐進行焚燒處置。焚燒溫度為1450~1800°C，焚燒時間為10~30分鐘。在此高溫下焚燒廢氣中的有害物質(如二惡英、呋喃等)可以被有效地分解，因此不會產生有害物質。焚燒後的汙泥殘渣可以直接作為生產水泥的部分原料，在新型幹法水泥迴轉窯系統中參與水泥生產，其加入的比例可以根據殘渣中重金屬含量來確定，以使生產出的水泥符合國家標準。首先，根據水泥廠的生產規模和每天汙泥的具體成分確定汙泥的處置量。即根據水泥迴轉窯產生的熱量，確定可以乾燥的溼汙泥的量。再根據汙泥中重金屬的含量確定將這些汙泥作為水泥生產原料時加入的比例，使生產出的水泥符合國家標準。'。p-過冷卻裝置將廢氣冷凝，去掉冷凝水；然後將乾燥的廢氣通過風機抽入汙泥焚燒處置系統中焚燒，氣體達標後排放；冷凝水輸送汙水處理站處置達標後排放。在溼汙泥幹活過程中產生的廢氣的主要成分包括硫化氫、曱硫醇、二曱硫醇和二曱硫醚等，將其加入汙泥焚燒處置系統中可經高溫焚燒除去，此外由於新型幹法水泥迴轉窯有完整的尾氣處理系統，焚燒時排出的尾氣也達到國家標準，因此在本發明中焚燒汙泥不會造成大氣汙染。下面結合實施例來說明本發明，以下實施例以北京市汙水處理廠的汙泥和河底汙泥為原料進行焚燒處理，北京市汙泥中的有害成分及其含量參見表2。表2.北京市汙泥有害成分及其含量tableseeoriginaldocumentpage10實施例1將城市汙水廠產生的含水率為83%的溼汙泥300噸運至水泥廠(該水泥廠日產熟料3000噸)，並存貯在溼汙泥接收系統中。通過運輸系統運送到汙泥幹化系統中。根據生產需要將含水率83%的溼汙泥乾燥到含水率為2%~10%的幹汙泥。乾燥後的汙泥可以直接導入新型幹法水泥迴轉窯焚燒處置，也可以先在幹汙泥存儲系統中存儲。幹化後得到的含水率2%~10%的幹汙泥通過新型幹法水泥迴轉窯的窯頭噴煤嘴或窯尾預分解爐入窯焚燒處置。焚燒條件為1450~1800°C，10~30分鐘。焚燒後的汙泥殘渣的成分和含量列於表3。溼汙泥乾燥過程中的熱量由余熱換熱系統提供。該換熱系統通過氣~水或氣~油換熱，將來自新型幹法水泥迴轉窯生產過程中在窯頭、窯尾煙室、篦冷機等位置產生的餘熱和三次風的餘熱轉換成幹化溼汙泥所需的熱量，使溼汙泥幹化。汙泥幹化系統在乾燥溼汙泥過程中產生的廢氣進入廢氣處置系統，達標後氣體排入大氣。實施例2將城市汙水廠產生的汙泥如實施例1所述方法進行幹化焚燒，只是將溼汙泥在汙泥幹化系統中幹化至含水率為10%~35%,並在新型幹法水泥迴轉窯中的窯尾預分解爐進行焚燒處置。焚燒後的汙泥殘渣的成分和含量列於表3。實施例3將河底汙泥機械脫水至含水率為70%~95%，並根據水泥廠的生產規模和每天汙泥的具體成分確定汙泥的處置量。即根據水泥廠產生的熱量，確定可以乾燥的溼汙泥的量。再根據河底汙泥中重金屬的含量確定汙泥處置量，計算將這些汙泥作為水泥生產原料後生產的水泥是否符合國家標準，如果不符合標準則減少汙泥處置量。而後將河底汙泥運至水泥廠，並存貯在溼汙泥接收系統中。先通過運輸系統運送到汙泥乾燥系統中，按照實施例1相同的方法將含水70%~95%的汙泥乾燥到2%~35%。然後將含水率2%~10%的幹汙泥通過新型幹法水泥迴轉窯的窯頭噴煤嘴或窯尾預分解爐入窯焚燒處置，含水率10%~35%的幹汙泥通過新型幹法水泥迴轉窯中的窯尾預分解爐進行焚燒處置。焚燒後的汙泥殘渣的成分和含量列於表3。tableseeoriginaldocumentpage12由表3可見，焚燒後的汙泥殘渣中主要含有二氧化矽、氧化釣等常見元素的氧化物，其它有害成分被焚燒分解。焚燒後的殘渣可用作生產水泥的原料。雖然在此已經結合具體實施例描述了本發明，但應理解的是本發明並不限於這些公開的實施方式，相反，本發明所要求保護的範圍涵蓋包括在權利要求書的精神和範圍內的各種改變和等同物。權利要求1、一種處置汙泥的方法，該方法包括步驟(1)將溼汙泥在汙泥幹化系統中，利用汙泥焚燒處置系統工作過程中產生的餘熱烘乾，得到幹汙泥；(2)將得到的幹汙泥中的至少一部分送入汙泥焚燒處置系統，在不添加任何輔助燃料的情況下，進行焚燒處置。2、根據權利要求1所述的處置汙泥的方法，其中所述汙泥焚燒處置系統為新型幹法水泥迴轉窯，焚燒溫度為1450~1800°C,焚燒時間為10~30分鐘。3、根據權利要求2所述的處置汙泥的方法，其中所述餘熱來自新型幹法水泥迴轉窯的窯頭、窯尾煙室、篦冷機和三次風。4、根據權利要求1所述的處置汙泥的方法，其中所述溼汙泥的含水率以重量百分比表示為70%~95%,所述幹汙泥的含水率為2%~35%。5、根據權利要求4所述的處置汙泥的方法，其中含水率為2%~10%的幹汙泥通過窯頭噴煤嘴或窯尾預分解爐被焚燒處置，含水率為10%~35%的幹汙泥通過窯尾預分解爐焚燒處置。6、根據權利要求1所述的處置汙泥的方法，按照得到的幹汙泥的量，一部分直接送入汙泥焚燒處置系統中焚燒，餘下的幹汙泥輸送到幹汙泥儲存系統儲存。7、根據權利要求1所述的處置汙泥的方法，進一步包括，將汙泥幹化系統中產生的廢氣導入到廢氣處理系統中進行處理先將廢氣冷凝去掉冷凝水；而後將乾燥的廢氣通過風機抽入汙泥焚燒處置系統中焚燒，氣體達標後排放；冷凝水輸送汙水處理站處置，達標後排放。8、才艮據權利要求1-7任意一項所述的處置汙泥的方法，其中所述溼汙泥為城市汙水處理廠產生的汙泥或河底汙泥。9、一種根據權利要求1~8處置汙泥的方法所用的裝置，其包括溼汙泥接收系統、汙泥幹化系統、幹汙泥存儲系統、汙泥焚燒處置系統、廢氣處10、才艮據權利要求9所述的裝置，所述汙泥焚燒處置系統為新型千法水泥迴轉窯。全文摘要本發明提供了一種處置汙泥的方法及其裝置，特別涉及一種利用新型幹法水泥迴轉窯作為汙泥焚燒處置系統幹化並處置汙泥的方法及其裝置。本發明處置汙泥的方法包括利用汙泥焚燒處置系統工作過程中產生的餘熱烘乾溼汙泥，將烘乾過程中產生的廢氣導入廢氣處理系統中處理達標後再排出，得到的幹汙泥送入汙泥焚燒處置系統，不添加輔助燃料直接焚燒，得到的殘渣用於生產水泥。利用這種方法處置汙泥，既節省了幹化汙泥所需的燃料，又避免了廢氣廢渣的汙染，同時也節省了廢氣廢渣處理的成本，從而達到了節能環保的目的。文檔編號C02F11/06GK101177331SQ20071017647公開日2008年5月14日申請日期2007年10月29日優先權日2007年10月29日發明者孫偉艦,巍田,趙啟剛申請人:北京金隅紅樹林環保技術有限責任公司;北京水泥廠有限責任公司