申请日2012.11.05
公开(公告)日2013.01.16
IPC分类号C02F11/12; C04B33/32; C04B33/132; C02F11/10
摘要
本发明公开了一种污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，通过本发明方法处理城市污泥，能够充分实现城市污泥中保有的热值和无机组分的利用价值，且在无害化处理污泥的同时得到一种轻质保温建筑材料，实现城市污水厂污泥的无害化、减量化和资源化利用。
权利要求书
1.一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在于包括步骤：
1)将城市污泥经压滤脱水至含水率50-60%，得到脱水污泥;
2)按下述质量比取料：脱水污泥55-90%、煤粉5-20%、水泥2-10%，粉煤灰0-14%(或 煤矸石粉)，植物纤维1-3%;并将其充分混和均匀后，以压方式将混合料制备成粒径为 10-20mm的污泥料球;
3)将污泥料球送入干燥窑烘干至含水率8-12%，烘干温度为150-180℃;
4)将步骤3)所得污泥料球送至热解干馏气化炉内反应;热解干馏气化炉内分为干燥段、 干馏段、气化段和燃烧段四个区域;污泥料球首先进入80-180℃干燥段，脱出残余水分; 再至180-600℃干馏段，干馏出产生的烷类可燃气CmHn，回收备用;之后至600-1100℃气 化段，在此阶段首先使料球中的有机质碳化，生产碳化物，之后在1100℃左右，部分碳 化物燃烧并与水蒸汽接触产生H2与CO，回收H2与CO备用;最后污泥料球进入 1150-1200℃煅烧段，经过高温煅烧得到轻质高强陶粒;
在热解干馏气化炉的干燥段、干馏段和气化段，保持空气系数0.6-0.8;在热解干馏 气化炉的煅烧段，保持空气系数为1.05-1.2。
2.根据权利要求1所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在 于按照脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=68%:14%:6%:10%:2%的质量比取料。
3.根据权利要求1所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在 于按照脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=80%：9%:4%:6%:1%的质量比取料。
4.根据权利要求1所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在 于按照脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=88%：6%:2%:3%:1%的质量比取料。
5.根据权利要求1所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在 于按照脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=62%：16%:8%:11%:3%的质量比取料。
6.根据权利要求1所述的一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，其特征在 于按照脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=56%：20%:10%:12%:2%的质量比取料。
说明书
一种污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术
技术领域
本发明涉及一种污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，属于环境保护领域。
背景技术
据报道，我国城市污水排放量已达5.11×104亿吨/年，污泥数量约占处理水量的 0.3%-0.5%，每年的排放量巨大。城市污泥中含有一些重金属、病原菌和毒性有机物，会 产生土地污染、腐烂、散发臭气，污染地下水等环境危害;但同时城市污泥中还富含生物 源、有机质和一些无机组分，可以资源化利用。污泥的无害化处置和资源化利用技术一直 是国内外研究的热点问题。
目前国内外，城市污泥的处理方法主要有填埋、农用堆肥、填海和热化学处理等。填 埋是将污泥作为一种废物来对待，其处理方法主要着眼于如何消除危害及减小体积，由于 土地资源的紧缺和环境压力的增大，已逐渐减少或被禁止使用;由于污泥中含有氮和磷等 成分，污泥农用在许多国家受到重视并得到应用，但存在污泥中的重金属使土壤和作物受 到污染的潜在危险。污泥的热处理方法主要是焚烧，但也要考虑潜在的二噁英污染。
发明内容
针对目前我国污泥处置领域缺乏有效的综合利用技术的现状，申请人开发了一种城市 污泥的无害化处置和资源化综合利用技术，该技术既能利用污泥中的有机组分生成可燃气 体，又可利用其中的无机组分烧结成为陶粒，具有污泥综合利用量大、工艺简单等特点。
本发明的目的是提供一种城市污泥热解干馏气化与陶粒制备一体化技术，包括步骤：
1)将城市污泥经压滤脱水至含水率50-60%，得到脱水污泥;
2)按下述质量比取料：脱水污泥55-90%、煤粉5-20%、水泥2-10%，粉煤灰0-14%(或煤 矸石粉)，植物纤维1-3%;并将其充分混和均匀后，采用挤压的方式将混合料制备成粒径 为10-20mm的污泥料球;
3)将污泥料球送入干燥窑烘干至含水率8-12%，烘干温度为150-180℃;
4)将步骤3)所得污泥料球送至热解干馏气化炉内反应;热解干馏气化炉内分为干燥段、 干馏段、气化段和燃烧段四个区域;污泥料球首先进入80-180℃干燥段，脱出残余水分; 再至180-600℃干馏段，干馏出产生的烷类可燃气CmHn，回收备用;之后至600-1100℃气 化段，此阶段，首先使料球中的有机质碳化生产碳化物，之后在1100℃左右时部分碳化 物燃烧并与水蒸汽接触产生H2与CO，回收备用;最后污泥料球进入1150-1200℃煅烧段， 经过高温煅烧得到轻质高强陶粒;
在热解干馏气化炉的干燥段、干馏段和气化段，保持空气系数0.6-0.8;在热解干馏 气化炉的煅烧段，保持空气系数为1.05-1.2。
为了有更好的效果，优选，步骤2)按如下质量比取料：脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰: 植物纤维=68%:14%:6%:10%:2%;或脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=62%： 16%:8%:11%:3%;或脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=56%：20%:10%:12%:2%;或 脱水污泥:煤粉:水泥:粉煤灰:植物纤维=80%：9%:4%:6%:1%;或脱水污泥:煤粉:水泥: 粉煤灰:植物纤维=88%：6%:2%:3%:1%。
在干馏、气化阶段产生的可燃气体，如CmHn、H2与CO等，经过净化回收可作为实施本 技术时的二次燃料循环使用，也可以作为烧结各种建筑材料时的燃料使用，如砖的烧结等;
煅烧得到的轻质高强陶粒可以作为混凝土砌块、陶粒混凝土的原材料;而轻质高强陶 粒在冷却时的余热还可作为污泥料球在干燥窑烘干时的热量。
本发明的特点和优点：
1.本发明技术实现了城市污水厂污泥的无害化、减量化和资源化利用。将污泥的燃料特性 和资源特性全部利用起来，在大量消纳污泥缓解其环境危害、变害为宝的同时，产生的可 燃气体还可以作为二次能源使用，真正实现了循环经济、节能环保;终端产品陶粒，可作 为商品出售获得丰厚的经济回报。本发明方法具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。
2.通过本发明方法处理污泥，可得到可燃气体以及终端产品轻质陶粒;同时污泥中重金属 离子固结在陶粒内部，避免了其二次扩散的问题。
3.本发明方法充分实现了污泥中的热值和无机组分的利用价值，在无害化处理污泥的同时 得到一种轻质保温建筑材料。
4.本方法虽然属于热处理，但本工艺条件是申请人经大量实验后得到，确保遏制二噁英等 有害物质的产生。