本發(fā)明具體涉及一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。所述的工藝方法,包括6個(gè)步驟,分別為污泥除臭處理、污泥高溫炭化處理、污泥低溫干化煙氣處理、熱能動(dòng)力源供應(yīng)、污泥高溫炭化廢氣處理和高溫?zé)煔庥酂崂?。本發(fā)明所提供的工藝方法,科學(xué)合理,簡(jiǎn)單易行,具有效率高、處理量大、安全節(jié)能、無(wú)二次污染和處理徹底的特點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:包括如下6個(gè)步驟:
S1:污水廠污泥進(jìn)入污泥反應(yīng)池,反應(yīng)后產(chǎn)生臭氣,臭氣依次進(jìn)入化學(xué)洗滌塔和除臭設(shè)備1,最后經(jīng)尾氣處理塔排出;
S2:經(jīng)步驟S1后的除臭濕污泥進(jìn)入帶式壓濾機(jī),得到除臭干污泥;除臭干污泥進(jìn)入造粒機(jī),制得顆粒狀污泥;顆粒狀污泥進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī),得到的干化污泥先進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng),再進(jìn)入高溫炭化爐;得到的生物炭經(jīng)水冷螺旋輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng);
S3:步驟S2中,低溫帶式干燥機(jī)產(chǎn)生的煙氣先進(jìn)入除塵設(shè)備1中,再進(jìn)入噴淋塔1,降溫后進(jìn)入尾氣處理塔后排出,噴淋水沿外排線排出;
S4:由天然氣作為熱力源進(jìn)入焚燒爐,產(chǎn)生的熱量進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);
S5:高溫炭化爐產(chǎn)生的污泥炭化廢氣先進(jìn)入除塵設(shè)備2,再進(jìn)入噴淋塔2,噴淋塔內(nèi)產(chǎn)生的可燃?xì)膺M(jìn)入步驟S4中的焚燒爐,噴淋水進(jìn)入密閉油水分離池,產(chǎn)生的生物油也進(jìn)入焚燒爐內(nèi);密閉油水分離池內(nèi)熱水經(jīng)換熱器冷卻后,得到的冷水再次進(jìn)入噴淋塔循環(huán)使用;涼水塔內(nèi)冷水經(jīng)換熱器換熱后得到熱水再次進(jìn)入涼水塔循環(huán)使用;同時(shí),工藝需冷卻設(shè)備內(nèi)熱水也經(jīng)涼水塔冷卻,得到的冷水循環(huán)使用;
S6:高溫炭化爐產(chǎn)生的燃燒高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐,再進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)煔夂笈懦?空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)峥諝夂笤龠M(jìn)入蒸汽換熱器,最終以高溫?zé)峥諝庑问竭M(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);同時(shí),軟化水進(jìn)入余熱鍋爐,產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽換熱器,冷卻得到冷凝水沿管道排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:步驟S5中,噴淋水循環(huán)使用過(guò)程中水分會(huì)蒸發(fā),密閉油水分離池水量會(huì)逐漸減少,從上部對(duì)密閉油水分離池進(jìn)行補(bǔ)水,產(chǎn)生的臭氣進(jìn)入除臭設(shè)備2,再進(jìn)入尾氣處理塔后排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:步驟S2中,水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)熱水分別進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng),稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)內(nèi)冷水都沿管道進(jìn)入至涼水塔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:涼水塔內(nèi)冷水又沿管道進(jìn)入水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:步驟S1中,污水廠污泥含水量為90-96wt.%;步驟S2中,除臭濕污泥含水量為90-96wt.%,除臭干污泥含水量為75-82wt.%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:步驟S2中,顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為75-85℃,得到的干化污泥含水量為18-24wt.%;在高溫炭化爐內(nèi),炭化溫度為550-650℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:步驟S2中,顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為80℃,得到的干化污泥含水量為20wt.%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:步驟S2中,除臭濕污泥通過(guò)螺桿泵進(jìn)入帶式壓濾機(jī);除臭干污泥通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入造粒機(jī);顆粒狀污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,其特征在于:步驟S2中,干化污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)。
說(shuō)明書(shū)
城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明具體涉及一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快,污水處理廠興建速度以及污水處理能力和處理率都呈現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。而污泥作為污水處理的“衍生品”,隨著污水處理量的增加而急劇增加。
污水處理工藝運(yùn)行過(guò)程中,產(chǎn)生的污泥一部分回流作為生物反應(yīng)的反應(yīng)物,剩余的污泥則排出到系統(tǒng)之外,這部分污泥產(chǎn)量非常龐大。污泥成分比較復(fù)雜,除含有大量的水分外,還含有大量的有機(jī)質(zhì)、難降解有機(jī)物、多種微量元素、病原微生物、寄生蟲(chóng)卵和重金屬等成分,并伴有惡臭。污泥中含有大量的有機(jī)物和豐富的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),會(huì)造成水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化,導(dǎo)致水質(zhì)惡化,同時(shí)污泥中的重金屬、有毒物質(zhì)、致病菌等也會(huì)給人類(lèi)健康帶來(lái)極大危害。污泥不經(jīng)妥善處理而任意排放和堆置,將對(duì)周?chē)h(huán)境、大氣、土壤、地下水資源等造成嚴(yán)重污染。
現(xiàn)階段,城市污泥處理的主要方式有:濃縮、穩(wěn)定化、脫水、填埋、干化、焚燒和堆肥,更有未經(jīng)處理的,由于污泥中含有大量微生物細(xì)胞和有機(jī)膠質(zhì),脫水困難;有機(jī)物主要以固定形式存在,生物降解困難。這些傳統(tǒng)處理方式存在許多缺點(diǎn),如處理率低、技術(shù)單一、設(shè)備水平落后和二次污染風(fēng)險(xiǎn)大等。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的是提供一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,科學(xué)合理,簡(jiǎn)單易行,具有效率高、處理量大、安全節(jié)能、無(wú)二次污染和處理徹底的特點(diǎn)。
本發(fā)明所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法,包括污泥除臭處理、污泥高溫炭化處理、污泥低溫干化煙氣處理、熱能動(dòng)力源供應(yīng)、污泥高溫炭化廢氣處理和高溫?zé)煔庥酂崂?個(gè)步驟,具體包括如下步驟:
S1:污水廠污泥進(jìn)入污泥反應(yīng)池,反應(yīng)后產(chǎn)生臭氣,臭氣依次進(jìn)入化學(xué)洗滌塔和除臭設(shè)備1,最后經(jīng)尾氣處理塔排出;
S2:經(jīng)步驟S1后的除臭濕污泥進(jìn)入帶式壓濾機(jī),得到除臭干污泥;除臭干污泥進(jìn)入造粒機(jī),制得顆粒狀污泥;顆粒狀污泥進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī),得到的干化污泥先進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng),再進(jìn)入高溫炭化爐;得到的生物炭經(jīng)水冷螺旋輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng);
S3:步驟S2中,低溫帶式干燥機(jī)產(chǎn)生的煙氣先進(jìn)入除塵設(shè)備1中,再進(jìn)入噴淋塔1,降溫后進(jìn)入尾氣處理塔后排出,噴淋水沿外排線排出;
S4:由天然氣作為熱力源進(jìn)入焚燒爐,產(chǎn)生的熱量進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);
S5:高溫炭化爐產(chǎn)生的污泥炭化廢氣先進(jìn)入除塵設(shè)備2,再進(jìn)入噴淋塔2,噴淋塔內(nèi)產(chǎn)生的可燃?xì)膺M(jìn)入步驟S4中的焚燒爐,噴淋水進(jìn)入密閉油水分離池,產(chǎn)生的生物油也進(jìn)入焚燒爐內(nèi);密閉油水分離池內(nèi)熱水經(jīng)換熱器冷卻后,得到的冷水再次進(jìn)入噴淋塔循環(huán)使用;涼水塔內(nèi)冷水經(jīng)換熱器換熱后得到熱水再次進(jìn)入涼水塔循環(huán)使用;同時(shí),工藝需冷卻設(shè)備內(nèi)熱水也經(jīng)涼水塔冷卻,得到的冷水循環(huán)使用;
S6:高溫炭化爐產(chǎn)生的燃燒高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐,再進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)煔夂笈懦?空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)峥諝夂笤龠M(jìn)入蒸汽換熱器,最終以高溫?zé)峥諝庑问竭M(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);同時(shí),軟化水進(jìn)入余熱鍋爐,產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽換熱器,冷卻得到冷凝水沿管道排出。
所述的步驟S5中,噴淋水循環(huán)使用過(guò)程中水分會(huì)蒸發(fā),密閉油水分離池中水量會(huì)逐漸減少,從上部對(duì)密閉油水分離池進(jìn)行補(bǔ)水,產(chǎn)生的臭氣進(jìn)入除臭設(shè)備2,再進(jìn)入尾氣處理塔后排出。
所述的步驟S2中,水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)熱水分別進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng),稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)內(nèi)冷水都沿管道進(jìn)入涼水塔內(nèi)。
所述的涼水塔內(nèi)冷水又沿管道進(jìn)入水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)。
所述的步驟S1中,污水廠污泥含水量為90-96wt.%;步驟S2中,除臭濕污泥含水量為90-96wt.%,除臭干污泥含水量為75-82wt.%。
所述的步驟S2中,顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為75-85℃,得到的干化污泥含水量為18-24wt.%;在高溫炭化爐內(nèi),炭化溫度為550-650℃。
優(yōu)選的,所述的步驟S2中,顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為80℃,得到的干化污泥含水量為20wt.%。
所述的步驟S2中,除臭濕污泥通過(guò)螺桿泵進(jìn)入帶式壓濾機(jī);除臭干污泥通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入造粒機(jī);顆粒狀污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī)。
所述的步驟S2中,干化污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)。
S2步驟中,除臭干污泥通過(guò)造粒機(jī)進(jìn)行造粒,一是使干污泥形態(tài)保持大小均勻,受熱均勻,便于干化和炭化,二是能降低污泥在低溫干化和炭化過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。粉塵增多易對(duì)后續(xù)設(shè)備造成堵塞,當(dāng)粉塵跟噴淋水相遇時(shí),易形成污泥,尤其炭化粉塵相遇噴淋水會(huì)形成油泥,造成二次污染,新產(chǎn)物油泥處理難度更大,違背污泥處理的初衷。
S2步驟中,污泥干化選用低溫帶式干燥機(jī),除便于降低污泥含水量外,還有利于鞏固污泥形態(tài),減少顆粒狀污泥破損,降低污泥后續(xù)輸送和炭化產(chǎn)生粉塵含量。
為防止后續(xù)設(shè)備出現(xiàn)故障,前邊干污泥無(wú)法存放,設(shè)置稱(chēng)重干污泥料倉(cāng),干污泥料倉(cāng)可準(zhǔn)確顯示進(jìn)出料量,干化污泥在干污泥料中轉(zhuǎn)后進(jìn)入高溫碳化爐,干化污泥炭化后成為高溫生物炭,含水率在3%以下,由于生物炭溫度較高,通過(guò)水冷螺旋輸送機(jī)冷卻輸送至稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)。
所述的稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)帶稱(chēng)重模塊,可以準(zhǔn)確顯示生物炭日產(chǎn)量。
物料干燥、炭化過(guò)程會(huì)揮發(fā)水分,部分水蒸汽隨著物料進(jìn)入倉(cāng)內(nèi),水蒸氣接觸到冷的料倉(cāng)金屬壁時(shí),水蒸汽冷凝在倉(cāng)內(nèi)表面,同時(shí)潮濕的干污泥揮發(fā)水分易冷凝;當(dāng)物料停止輸送到倉(cāng)內(nèi),倉(cāng)內(nèi)溫度會(huì)持續(xù)降低,當(dāng)倉(cāng)內(nèi)空氣濕度較大時(shí),會(huì)因溫度下降形成冷凝水,冷凝水使物料掛壁凝結(jié),冬天溫度較低時(shí),會(huì)出現(xiàn)物料凍結(jié)現(xiàn)象,因此料倉(cāng)壁溫不易過(guò)低和溫度變化較大。S2步驟中,干化污泥和生物炭進(jìn)入料倉(cāng)后倉(cāng)內(nèi)溫度升高,冷水降溫生物炭變?yōu)闊崴罅鹘?jīng)干污泥料倉(cāng)和稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)外壁伴熱保溫,可以有效防止物料掛壁凝結(jié)和凍結(jié)問(wèn)題的發(fā)生。
S2步驟中,除臭濕污泥因含水量較高,選用螺桿泵進(jìn)行輸送,除臭干污泥選用螺旋輸送機(jī)輸送;顆粒狀污泥為最大限度保持污泥狀態(tài),減少后續(xù)粉塵的產(chǎn)生,選用蛇形刮板輸送機(jī),干化污泥同樣選用蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)行輸送。
S4步驟中,選用焚燒爐作為污泥低溫干化的熱能動(dòng)力源,焚燒爐可同時(shí)作為炭化廢氣的處理爐,提高其利用率。
S5步驟中,在S1步驟中污泥除臭分解有機(jī)物不徹底,殘留少量有機(jī)物,在污泥高溫炭化過(guò)程中殘留有機(jī)物被徹底分解,產(chǎn)生少量臭氣、可燃?xì)?、油等不凝氣體。
進(jìn)一步的,S5步驟中,污泥炭化廢氣中的粉塵由除塵設(shè)備除去,可燃?xì)?、臭氣進(jìn)入焚燒爐焚燒回收利用,油經(jīng)噴淋水捕捉后一起流入油水分離池進(jìn)行油和水的分離,油水分離池會(huì)含有少量臭氣和生物油異味,對(duì)油水分離池密閉后進(jìn)行臭氣集中處理,防止臭氣溢出擴(kuò)散;分離出的油送至焚燒爐焚燒,水經(jīng)過(guò)換熱器換熱后循環(huán)流入噴淋塔進(jìn)行噴淋,當(dāng)油水分離池水量減少時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)水。
更進(jìn)一步的,S5步驟中,噴淋水和涼水塔提供的涼水在換熱器中進(jìn)行換熱處理,涼水塔同時(shí)給工藝需冷卻設(shè)備提供循環(huán)涼水。
S6步驟中,天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀冉?jīng)過(guò)余熱鍋爐,與軟化水換熱后,軟化水轉(zhuǎn)變?yōu)楹懈邿崃康乃魵?,高溫?zé)煔鉁囟纫琅f含有大量熱量,高溫?zé)煔庠俳?jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器對(duì)空氣進(jìn)行一次換熱,高溫?zé)煔鉁囟却蟠蠼档秃笈懦?,一次換熱的低溫?zé)峥諝庠偻ㄟ^(guò)蒸汽換熱器與高溫水蒸氣進(jìn)行二次換熱,溫度升高后的高溫?zé)峥諝馔ㄈ氲降蜏貛礁稍餀C(jī)內(nèi),蒸汽變?yōu)槔淠懦?,余熱充分利用?/p>
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下有益效果:
1.所述的工藝方法,對(duì)污泥處理過(guò)程產(chǎn)生硫化氫、氨氣、硫醇類(lèi)等其他惡臭氣體采取預(yù)先集中處理和后期封閉處理的方法,對(duì)污泥臭氣處理徹底;
2.污泥干化前,污泥呈顆粒狀,受熱均勻,具有節(jié)約能源和減少粉塵的作用;且對(duì)污泥高溫炭化廢氣進(jìn)行了無(wú)害化和資源化處理,節(jié)約能源,避免了二次污染;
3.在污泥處理過(guò)程對(duì)粉塵的有效處理,避免了與污泥高溫裂解油氣形成油泥,加大處理難度,造成污染;
4.對(duì)污泥處理過(guò)程中的有效能源進(jìn)行充分回收利用,大大節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本;料倉(cāng)帶稱(chēng)重模塊,可精確顯示料重量,便于控制料流量、處理量及能耗;
5.本發(fā)明所述的工藝方法科學(xué)合理、簡(jiǎn)單易行,具有節(jié)能減排、安全可靠、連續(xù)穩(wěn)定且日處理量大的特點(diǎn),同時(shí)能夠真正的實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化“四化”目標(biāo)。