申请日2016.07.15
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C02F11/00; C10B53/00; B01D39/16
摘要
本发明公开一种污泥资源化利用工艺及实现该工艺的系统，所述工艺包括一级烘干、二级烘干、碳化、冷却、储存，本工艺利用生物质气化炉供热，同步实现污泥处理与生物质垃圾处理，节约能源，保护环境，各项排放指标中烟尘排放浓度<30mg/立方米，SO2排放量<20mg/立方米，氮氧化合物排放浓度<250mg/立方米，林格曼黑度达到1级。本发明利用生物质能源作为系统主要热源，炭化机在工作时产生的裂解气作为补充热源，向一级烘干机、二级烘干机和炭化机供热;炭化机尾气余热回收到二级烘干机再利用;一级烘干机和二级烘干机尾气经过旋风除尘器、水幕喷淋除尘器除尘，并经脱硫处理后达标排放。
摘 权利要求书
1.一种污泥资源化利用工艺，其特征在于包括：
一级烘干，将含水量为80%的污泥经流槽传送至带打散轴的一级回转式烘干机内烘干十五分钟，使污泥含水量降至50%;
二级烘干，将一级烘干后的污泥由无轴螺旋输送机传送至带打散轴的二级烘干机进一步烘干，使污泥含水量降至20%，污泥粒径不大于5毫米;
碳化，将二次烘干后的污泥经螺旋输送机传送至碳化机碳化，炭化机由生物质气化炉供热，碳化温度为900℃，碳化时间为15～30分钟;
其中，烘干过程和碳化过程产生的气体送入生物质气化炉的燃烧室内燃烧，生物质气化炉产生的热气经过炭化机后由高温引风机分别供给至一级回转式烘干机和二级烘干机为一级烘干和二级烘干供热，其中提供至一级回转式烘干机时温度为450～550℃，提供至二级烘干机时温度为250～350℃，经过一级回转式烘干机和二级烘干机后的气体分别经过旋风除尘器、水幕喷淋除尘器除尘，并经脱硫处理后排放。
2.根据权利要求1所述的污泥资源化利用工艺，其特征在于还包括
冷却，将碳化后的污泥经水冷式螺旋输送机冷却至40℃;
储存，将冷却后的污泥经输送机传送至成品堆场储存;
一级回转式烘干机的打散轴转速为350r/min，二级烘干机的打散轴转速为400r/min，水冷式螺旋输送机的转速为30r/min。
3.一种实现权利要求1所述污泥资源化利用工艺的污泥资源化利用系统，其特征在于包括流槽、一级回转式烘干机、无轴螺旋输送机、二级烘干机、螺旋输送机、碳化机、水冷式螺旋输送机、生物质气化炉，其中
流槽与一级回转式烘干机的进料口连接，
无轴螺旋输送机连接于一级回转式烘干机的出料口和二级烘干机的进料口之间，
螺旋输送机连接于二级烘干机的出料口和碳化机的进料口之间，
水冷式螺旋输送机与碳化机的出料口连接，
生物质气化炉的进气口包括第一进气口和第二进气口，第一进气口与鼓风机连接，第二进气口与一级回转式烘干机的出气口、二级烘干机的出气口、碳化机的出气口连接，使烘干以及碳化过程产生的气体进入生物质气化炉内燃烧;
生物质气化炉的排气口与碳化机的热气进口连接，碳化机的热气出口分别与一级回转式烘干机、二级烘干机的热气进口连接。
4.根据权利要求3所述的污泥资源化利用系统，其特征在于流槽包括进料仓、主体，其中
主体为管状结构，主体前后两端分别设有自中心处向上和向下的开口部，使两个主体可通过开口部搭接在一起，开口部的顶面设有定位孔;
开口部前端的内壁设有环形卡槽，环形卡槽内设有可拔插的密封端板，将开口部的端部密封，使污泥从主体上方或下方的开口通过;
主体后端的开口部外壁设有延伸至主体外壁的滑动槽，内圆设有凸起的套环能够在滑动槽中沿主体的轴向滑动;主体前端的外壁设有突出部，突出部与套环相对的面上分别设有凹槽，支撑件设于一对相对应的凹槽内;
进料仓可拆卸连接于主体前端的开口部，进料仓一侧与主体铰链连接，进料仓另一侧设有锯齿式卡板伸入主体内与主体内壁形成卡槽连接，进料仓设有伸入流槽中的挡板，防止污泥从连接处泄露;进料仓端面设有与开口部的定位孔相对应的定位孔。
5.根据权利要求3所述的污泥资源化利用系统，其特征在于碳化机包括壳体、壳体两端的密封端盖、通风系统，其中
密封端盖分别为设有进料口的进料端盖和设有出料口的出料端盖;
壳体内设有以同轴反向旋转的双层卧式转筒，自内而外分别为内转筒和外转筒，内转筒和外转筒的内壁均设有自进料口向出料口方向的螺旋片，螺旋片两侧以及转筒内壁上设有凸起，内转筒和外转筒的外壁均设螺旋形鳍片;
壳体外壁上设有第一热气进口、第二热气进口和第三热气进口，分别位于壳体两端和中部，进料端盖上设有为内转筒内部供热的第四热气进口以及为内转筒和外转筒之间的空间供热的第五热气进口，出料端盖上设有热气出口，热气出口处设有压力表和流量阀;
出料端盖上还设有出气口和排水口，碳化过程中转筒内产生的气体和液体分别自出气口和排水口排出。
6.根据权利要求5所述的污泥资源化利用系统，其特征在于
外转筒尺寸为直径1m、长度5.5m、壁厚8mm，采用310s不锈钢;
内转筒尺寸为直径0.7m、长度8.5m、壁厚10mm，采用304不锈钢;
内转筒和外转筒利用设在其外壁的齿圈与设在壳体内壁的齿圈啮合传动。
7.根据权利要求5所述的污泥资源化利用系统，其特征在于壳体内侧设有保温层，保温层内填充陶瓷纤维棉材料。
8.根据权利要求5所述的污泥资源化利用系统，其特征在于内转筒内部设有沿螺旋片的电加热管。
9.根据权利要求3所述的污泥资源化利用系统，其特征在于生物质气化炉包括物料仓和燃烧室，其中
物料仓顶部设有进料口，物料仓内设有与进料口连通的立式粉碎机，立式粉碎机底部设有排水阀;
立式粉碎机侧壁设有与燃烧室连接的通道，通道处设有阀门;燃烧室与立式粉碎机之间设有隔热层;
燃烧室底部设有第一进气口和第二进气口，燃烧室顶部设有排气口，第一进气口、第二进气口、排气口均设有气体流量调节阀;
燃烧室内设有中空的中心轴，中心轴底端与第一进气口连通，中心轴上设有上炉排和下炉排两个炉排，上炉排和/或下炉排包括螺旋状的炉排管和位于炉排管下方支撑炉排管的支架，其中炉排管与中心轴连通，炉排管上设有通气孔，上炉排的网眼大于下炉排的网眼。
10.根据权利要求9所述的污泥资源化利用系统，其特征在于中心轴内设有与上炉排的炉排管连通的第一气管以及与下炉排的炉排管连通的第二气管，第一气管和第二气管分别与第一进气口连通，第一气管和第二气管与第一进气口的连接处分别设有气体流量调节阀。
11.根据权利要求3所述的污泥资源化利用系统，其特征在于二级烘干机包括二级壳体、进料管、漏斗、控流开关、第一扩流罩、第二扩流罩、透气管、储泥池、泵体、喷头;
二级烘干机的热气进口与二级壳体、储泥池连接;所述二级壳体顶部设有进料管，所述进料管的入料口正对所述无轴螺旋输送机的出料口，进料管的出料口正对二级壳体的底部，进料管下侧设有与二级壳体固定连接的漏斗，所述漏斗包括位于上侧的圆柱筒和位于下侧的第一圆台筒，漏斗底部设有滤网，所述第一圆台筒的为上大下小的圆台形，所述圆柱筒和第一圆台筒之间设有控流开关，所述控流开关用于控制进料管的打开和关闭，所述漏斗的底部与其连通有第一扩流罩，所述第一扩流罩为上小下大的圆台形，第一扩流罩下部固定有第二扩流罩，所述第二扩流罩为上小下大的圆台形，所述第一扩流罩的侧面的倾斜度大于第二扩流罩的侧面的倾斜度，第二扩流罩的外端面与二级壳体的内圆周面固定，所述二级壳体底部设有通孔，所述通孔正对储泥池，所述储泥池的2/3高度的位置设有泵体，所述泵体通过连接管与喷头连接，所述喷头位于二级壳体内且位于第二扩流罩的正下方，喷头下侧设有透气管，所述透气管与二级壳体固定，所述透气管的透气口位于二级壳体的外侧，所述透气管自上向下倾斜。
所述泵体喷头包括喷头壳体，所述喷头壳体内设有喷头入水口、中液管、第二水管、第一圆台雾化喷嘴、中雾化腔和第二圆台雾化喷嘴，所述第一圆台雾化喷嘴的出口与中雾化腔连通，所述中雾化腔通过螺旋水管与第二圆台雾化喷嘴的进口连通，所述螺旋水管的中部连接有发散通孔，所述喷头壳体设有用于控制喷头入水口仅与中液管连通或同时与中液管和第一圆台雾化喷嘴连通的入水口开关、用于控制中液管分别与第二水管和发散通孔连通或断开的出水口开关;
所述入水口开关包括活动连接地安装于喷头壳体中的喷射切换杆，所述喷射切换杆设有通过活动连接于连通喷头入水口与中液管的第一切换孔以及通过活动使喷头入水口同时与中液管和第一圆台雾化喷嘴连通的第二切换孔和第一雾化槽孔;所述出水口开关包括活动连接地安装于喷头壳体中的雾化程度调节切换杆，所述雾化程度调节切换杆设有通过活动仅连通中液管与第二水管的第三直射槽孔、通过活动仅连通中液管与发散通孔的第二雾化槽孔以及通过活动断开中液管的密封垫圈;
所述喷射切换杆和雾化程度调节切换杆均设有活动限位槽，所述喷头壳体上设有插设于各活动限位槽中的限位杆;
所述滤网采用聚乙烯渔网制备工艺，滤网包括配料、熔融挤出、冷却预牵伸、牵伸定型、收卷、制线、织网，
其包括如下步骤：将超高分子量锗烷和高分子量聚烯烃按比例掺入丁晴橡胶树脂母料，母料基料为丁晴橡胶树脂，超高分子量锗烷含量2%～7%，高分子量丁晴橡胶含量6%～9%，按比例共混的耐磨母粒与丁晴橡胶树脂按重量比例进行配料，耐磨母粒的重量是丁晴橡胶重量的7%～10%，配制好的混合料搅拌均匀通过塑料挤出机熔融挤出，熔融挤出的纤维放入温度50～80℃水槽中冷却，预牵伸倍数7～9倍，冷却后的单丝纤维进行牵伸，牵伸温度为130℃～170℃，牵伸倍数15～19倍，牵伸过的单丝进行定型，定型温度为150℃～210℃，回缩率为7%～10%，定型过的单丝纤维在收卷机上以收卷张力300±30cN、卷取速度220米/分～250米/分卷取，将单丝制成捻度336～416捻/米、直径为10mm～15mm网线，然后用该网线纺制成网状体。
说明书
污泥资源化利用工艺和系统
技术领域
本发明涉及资源回收处理领域，尤其是涉及一种对污泥进行资源化利用的工艺和系统。
背景技术
工业废水、生活污水甚至自来水厂都会产生大量污泥，至2015年底，中国的污泥年产量达777万吨，这些污泥都需要进行处理。污泥处理是对污泥进行浓缩、调质、烘干、稳定、干化或焚烧等减量化、稳定化、无害化的加工过程。传统污泥处理方法有3种：焚烧、填埋和资源化利用。国外多采用焚烧工艺，但投资巨大，易造成大气污染;国内多采用填埋，但需要占用大量的土地，同时会造成环境的二次污染;国内上海等大中城市土地再生资源很少，难以长期采用此方式。
近些年各国陆续研发了一些新技术，包括污泥发酵有机肥、石灰投加技术、以及污泥碳化技术。所谓污泥碳化就是通过一定的手段，使污泥中的水分释放出来，同时又最大限度地保留污泥中的碳值，使最终产物中的碳含量大幅提高的过程。然而，现有的污泥碳化技术不够成熟，存在成本高、处理效率低、热效率低、能源消耗量大、占地面积大、设备损耗高、臭气释放量大等诸多问题。而且现有的污泥碳化工艺使用煤炭或天然气供热，使用煤炭环境污染严重，使用天然气则成本更高。日常生产生活还会产生大量生物质垃圾，也急需处理，目前污泥以及生物质垃圾分别进行处理，处理过程中也会耗费其它资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种污泥处理工艺和系统，将污泥烘干、碳化后回收利用，同时处理生物质垃圾，实现污泥和生物质垃圾的同时处理，以废治废，节约能源，节省成本，保护环境。
为实现上述目的，本发明公开一种污泥资源化利用工艺，包括：一级烘干，将含水量为60%～100%的污泥经流槽传送至带打散轴的一级回转式烘干机内烘干十五分钟，使污泥含水量降至20～50%;二级烘干，将一级烘干后的污泥由无轴螺旋输送机传送至带打散轴的二级烘干机进一步烘干，使污泥含水量降至2～20%，污泥粒径不大于5毫米;碳化，将二次烘干后的污泥经螺旋输送机传送至碳化机碳化，炭化机由100万大卡的生物质气化炉供热，碳化温度为900℃，碳化时间为15～30分钟;冷却，将碳化后的污泥经水冷式螺旋输送机冷却至40℃;储存，将冷却后的污泥经输送机传送至成品堆场储存;其中，烘干过程和碳化过程产生的气体送入生物质气化炉的燃烧室内燃烧，生物质气化炉产生的热气经过炭化机后由高温引风机分别供给至一级回转式烘干机和二级烘干机为一级烘干和二级烘干供热，其中提供至一级回转式烘干机时温度为450～550℃，提供至二级烘干机时温度为250～350℃，经过一级回转式烘干机和二级烘干机后的气体分别经过旋风除尘器、水幕喷淋除尘器除尘，并经脱硫处理后排放。
优选地，上述污泥资源化利用工艺中一级回转式烘干机的打散轴转速为350r/min，二级烘干机的打散轴转速为400r/min，水冷式螺旋输送机的转速为30r/min。
本发明还公开一种实现上述污泥资源化利用工艺的污泥资源化利用系统，包括流槽、一级回转式烘干机、无轴螺旋输送机、二级烘干机、螺旋输送机、碳化机、水冷式螺旋输送机、生物质气化炉，其中流槽与一级回转式烘干机的进料口连接，无轴螺旋输送机连接于一级回转式烘干机的出料口和二级烘干机的进料口之间，螺旋输送机连接于二级烘干机的出料口和碳化机的进料口之间，水冷式螺旋输送机与碳化机的出料口连接，生物质气化炉的进气口包括第一进气口和第二进气口，第一进气口与鼓风机连接，第二进气口与一级回转式烘干机的出气口、二级烘干机的出气口、碳化机的出气口连接，使烘干以及碳化过程产生的气体进入生物质气化炉内燃烧;生物质气化炉的排气口与碳化机的热气进口连接，碳化机的热气出口分别与一级回转式烘干机、二级烘干机的热气进口连接。
优选地，所述污泥资源化利用系统中流槽包括进料仓、主体，其中主体为管状结构，主体前后两端分别设有自中心处向上和向下的开口部，使两个主体可通过开口部搭接在一起，开口部的顶面设有定位孔;开口部前端的内壁设有环形卡槽，环形卡槽内设有可拔插的密封端板，将开口部的端部密封，使污泥从主体上方或下方的开口通过;主体后端的开口部外壁设有延伸至主体外壁的滑动槽，内圆设有凸起的套环能够在滑动槽中沿主体的轴向滑动;主体前端的外壁设有突出部，突出部与套环相对的面上分别设有凹槽，支撑件设于一对相对应的凹槽内;进料仓可拆卸连接于主体前端的开口部，进料仓一侧与主体铰链连接，进料仓另一侧设有锯齿式卡板伸入主体内与主体内壁形成卡槽连接，进料仓设有伸入流槽中的挡板，防止污泥从连接处泄露;进料仓端面设有与开口部的定位孔相对应的定位孔。
优选地，所述污泥资源化利用系统中碳化机包括壳体、壳体两端的密封端盖、通风系统，其中密封端盖分别为设有进料口的进料端盖和设有出料口的出料端盖;壳体内设有以同轴反向旋转的双层卧式转筒，自内而外分别为内转筒和外转筒，内转筒和外转筒的内壁均设有自进料口向出料口方向的螺旋片，螺旋片两侧以及转筒内壁上设有凸起，内转筒和外转筒的外壁均设螺旋形鳍片;壳体外壁上设有第一热气进口、第二热气进口和第三热气进口，分别位于壳体两端和中部，进料端盖上设有为内转筒内部供热的第四热气进口以及为内转筒和外转筒之间的空间供热的第五热气进口，出料端盖上设有热气出口，热气出口处设有压力表和流量阀;出料端盖上还设有出气口和排水口，碳化过程中转筒内产生的气体和液体分别自出气口和排水口排出。
优选地，所述污泥资源化利用系统中外转筒尺寸为直径1m、长度5.5m、壁厚8mm，采用310s不锈钢;内转筒尺寸为直径0.7m、长度8.5m、壁厚10mm，采用304不锈钢;内转筒和外转筒利用设在其外壁的齿圈与设在壳体内壁的齿圈啮合传动。
优选地，所述污泥资源化利用系统中壳体内侧设有保温层，保温层内填充陶瓷纤维棉材料。
优选地，所述污泥资源化利用系统中内转筒内部设有沿螺旋片的电加热管。
优选地，所述污泥资源化利用系统中生物质气化炉包括物料仓和燃烧室，其中物料仓顶部设有进料口，物料仓内设有与进料口连通的立式粉碎机，立式粉碎机底部设有排水阀;立式粉碎机侧壁设有与燃烧室连接的通道，通道处设有阀门;燃烧室与立式粉碎机之间设有隔热层;燃烧室底部设有第一进气口和第二进气口，燃烧室顶部设有排气口，第一进气口、第二进气口、排气口均设有气体流量调节阀;燃烧室内设有中空的中心轴，中心轴底端与第一进气口连通，中心轴上设有上炉排和下炉排两个炉排，上炉排和/或下炉排包括螺旋状的炉排管和位于炉排管下方支撑炉排管的支架，其中炉排管与中心轴连通，炉排管上设有通气孔，上炉排的网眼大于下炉排的网眼。
优选地，所述污泥资源化利用系统中的中心轴内设有与上炉排的炉排管连通的第一气管以及与下炉排的炉排管连通的第二气管，第一气管和第二气管分别与第一进气口连通，第一气管和第二气管与第一进气口的连接处分别设有气体流量调节阀。
本发明的工艺和系统每小时消耗热量约100万大卡，合标煤150公斤，燃煤直接成本约为75元每小时(按500元每吨计)，但是燃煤尾气处理成本高，而且因为环保原因越来越受限制;合天燃气约120立方米，燃气直接成本约为480元每小时(按4.0元每立方米计);而使用生物质气化炉提供热量，则每小时消耗生物质约250公斤，生物质直接成本约为100元每小时(按400元每吨计)，虽然直接成本比使用煤炭高，但是尾气处理成本低，而且来源广泛，且能够处理生物质垃圾，同步处理污泥垃圾和生物质垃圾，一举两得。上述工艺和系统中烟尘排放浓度<30mg/立方米，SO2排放量<20mg/立方米，氮氧化合物排放浓度<250mg/立方米，林格曼黑度达到1级