申请日2011.08.26
公开(公告)日2012.02.01
IPC分类号C02F11/12; F23G7/00; C02F11/18
摘要
本发明提出了一种污泥处理系统及处理方法。其中，该系统包括污泥干燥装置、污泥焚烧装置、第一传送机构、第二传送机构;所述污泥干燥装置用于利用污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的高温烟气对污泥进行干燥，所述污泥焚烧装置用于将干燥后的污泥加热，然后在没有额外燃料下自行燃烧，所述第一传送机构用于将干燥后的污泥传送到所述污泥焚烧装置，所述第二传送机构用于将烟气的高温传送到所述污泥干燥装置。该方法利用所述系统对污泥进行处理，处理中使用的燃料来自于污泥内的有机物质或额外添加的燃料。本发明污泥焚烧过程中采用污泥自有的有机燃料进行高温燃烧，从而节约了其他燃料的使用量，污泥处理效果好，进而大幅减少了污泥处理的成本。
权利要求书
1.一种污泥处理系统，其特征在于，包括污泥干燥装置、污泥焚烧装置、 第一传送机构、第二传送机构;
其中，所述污泥干燥装置用于利用污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气的 高温对污水净化后得到的污泥进行干燥，所述污泥焚烧装置用于将干燥后的污 泥加热，然后在没有额外燃料的情况下自行燃烧，所述第一传送机构用于将干 燥后的污泥传送到所述污泥焚烧装置，所述第二传送机构用于将所述污泥焚烧 装置内污泥焚烧产生的烟气的高温传送到所述污泥干燥装置;
所述污泥干燥装置分别通过第一传送机构和第二传送机构与所述污泥焚 烧装置相连接。
2.如权利要求1所述的污泥处理系统，其特征在于，所述第二传送机构包 括热交换器和冷凝器，
其中，所述热交换器用于冷源和热源之间的热量交换，所述冷源为所述冷 凝器排出的冷气体和/或向所述污泥处理系统鼓入的空气，所述热源为所述污泥 焚烧装置内生成的烟气和/或自所述污泥干燥装置排出的水蒸气;冷凝器用于将 所述污泥干燥装置内排出的湿气体进行冷凝，得到冷凝水和冷气体;
和/或
所述污泥干燥装置为蓖式干燥机或螺旋式干燥机;
所述蓖式干燥机包括污泥挤压装置、和/或污泥块剪切装置、和/或一个或 多个上下平行的炉蓖，
其中，污泥挤压装置用于将污泥在炉蓖上展平并挤压污泥;污泥块剪切装 置用于将污泥持续剪切为大小相等或不等的污泥块，
污泥挤压装置和/或污泥块剪切装置活动连接在所述污泥干燥室的内壁上; 炉蓖固定连接在所述污泥干燥室的内壁上，
所述污泥挤压装置、所述污泥块剪切装置分别为在炉蓖上方可移动装置;
和/或
所述污泥焚烧装置包括污泥加热装置和热污泥焚烧装置，
其中所述污泥加热装置用于利用热气体对污泥进行加热，所述热气体来自 于在热交换器中通过热交换被加热的气体，
所述热污泥焚烧装置用于以污泥内的有机物质为燃料进行燃烧，燃烧中需 要的气体来自于在热交换器中通过热交换被加热的气体。
3.如权利要求1或2所述的污泥处理系统，其特征在于，所述热交换器与 污泥焚烧装置相连的管路上设有烟气处理装置;所述烟气处理装置用于所述污 泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交换器之前，对烟气进行分离净化 处理;
所述热交换器连接烟气固化装置、烟气净化装置的一种或两种，用于对在 所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交换器之后从所述热交换 器出来的烟气进行固化反应处理、净化处理的一种或两种;
所述烟气处理装置包括烟气分离装置和/或烟气固化装置和/或烟气吸收装 置;
所述烟气分离装置用于对在污泥焚烧产生的烟气排出后、在热交换之前的 烟气进行分离处理;
所述烟气分离装置分别与所述污泥焚烧装置和所述热交换器相连;
和/或
所述烟气固化装置用于对热交换之后排出的烟气进行固化反应处理，所述 烟气固化装置为硫化床反应器;
和/或
所述烟气吸收装置用于吸收经过固化反应后烟气中的有毒气体。
4.如权利要求1-3任意一项所述的污泥处理系统，其特征在于，还包括污 泥脱水装置，所述污泥脱水装置用于对在污水净化后、在污泥干燥前的污泥进 行脱水处理，然后将处理后的污泥传送给污泥干燥装置;
所述污泥脱水装置与所述污泥干燥装置相连。
5.如权利要求1-4任意一项所述的污泥处理系统，其特征在于，所述污 泥焚烧装置还包括燃烧器，所述燃烧器设于所述污泥焚烧装置的外部或内部，
所述燃烧器用于所述污泥处理系统启动时点火并将所述热污泥焚烧装置 内的温度达到设定值，和/或所述燃烧器用于焚烧过程中所述热污泥焚烧装置内 温度低于设定温度时提供燃烧的燃料;
和/或
所述冷凝器排出的冷凝水回用到污水净化装置;
和/或
所述污泥脱水装置排出的污水回用到污水净化装置;
和/或
所述硫化床反应器与所述污泥干燥装置通过第三传送机构相连，所述第三 传送机构用于将所述污泥干燥装置排出的水蒸气传送到所述硫化床反应器中 参与固化反应;
和/或
所述污泥焚烧装置水平放置，其中心对称轴与水平线呈一定夹角，以其中 心对称轴为轴转动。
6.一种污泥处理方法，其特征在于，包括如下步骤：以焚烧处理中产生的 高温烟气为干燥热源，通过干燥热源传热对污泥进行干燥处理;将干燥后的污 泥进行加热处理并在污泥被点燃后自行焚烧的焚烧处理。
7.如权利要求6所述的污泥处理方法，其特征在于，对干燥处理中生成的 湿气体进行冷凝得到冷气体和冷凝水，
采用热交换的方式实现污泥处理中的热量循环，其中，热交换热源为焚 烧处理中产生的高温烟气和/或干燥处理中产生的水蒸气，热交换冷源为所述冷 气体或空气;
和/或
所述干燥处理中使用的热源还来自于所述冷气体经过热交换得到的热气 体，干燥热源的温度为40-200℃;干燥处理中采用增加污泥与干燥热源的接触 面积的方式进行干燥，该方式包括将污泥在炉蓖上铺开展平的方式或将污泥剪 切成多个大小相等或不等的污泥块的方式;
和/或
所述加热处理中采用加热热源传热的方式进行加热，所述加热热源为通过 热交换被加热的气体;
所述焚烧处理中参与焚烧的气体为为通过热交换被加热的气体，焚烧处理 中对污泥进行间歇性或连续性搅拌，焚烧温度为800-900℃。
8.如权利要求6-7任一项所述的污泥处理方法，其特征在于，在所述通过 干燥热源传热对污泥进行干燥处理之前，进一步包括：对焚烧处理中产生的烟 气进行分离和/或固化反应和/或净化;
其中，所述固化反应包括：将降温后的烟气与碱性物质、水发生酸碱中和 的化学反应，所述水来自于干燥过程中的水蒸气;
其中，所述净化包括：采用纤维吸附过滤或电子吸附过滤或活性炭吸附过 滤烟气中的有害气体，对烟气进行净化。
9.如权利要求6-8任一项所述的污泥处理方法，其特征在于，污泥在干燥 前进行脱水处理，脱水后的水含量为5%-60%，污泥经过干燥后干物质含量为 大于60%。
10.如权利要求6-9任一项所述的污泥处理方法，其特征在于，收集冷凝 后的冷凝水和脱水处理中生成的水并回用到污水净化处理中;
将干燥处理中生成的水进行循环使用，循环使用的方式包括将干燥处理生 成的水回用到所述固化反应或热交换中作为循环水使用。
说明书
污泥处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体为污泥处理技术。
背景技术
在现有技术中，对于污水处理厂来说，污水净化后产生的污泥处理成本之 高一直以来都难以计算和加以控制。目前城市污泥的处理方法主要有填埋、用 于农作肥和焚烧。以焚烧为核心的污泥处理方法，是目前最彻底的污泥处理方 法。
因为污泥高含量的重金属物质和致病菌会在土壤中扩散，会导致土壤以及 土壤表面种植农作物的高度污染，而填埋污泥则侵占大量土地、处理费用日益 提高、以及随着环保标准的提高和回收利用政策的实施，填埋法将不是可持续 发展的途径。出于以上安全和环境卫生等原因，这些污水净化后产生的污泥禁 止堆放或填埋在固体垃圾填埋场。
如果将此类污泥作为农作物的肥料同样会造成有毒重金属物质在土壤中 大量积累，从而污染土壤和农作物。
如果对仅仅此类污泥进行干燥处理，不仅能耗高，而且见效小，因此也不 是长久之计。
以焚烧为核心的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，并 且可最大限度地减少污泥体积，因此只有将此类污泥进行焚烧才是长效和安全 的解决方案。而目前为止，工业上用于焚烧污泥的单效焚烧系统仅仅适用于比 较大的污水处理厂(50万居民以上的城镇才建污水处理厂)，而且这种工业化 用于污泥焚烧的流化床焚烧设备，燃料使用量大，无论是从制造还是从运行上 都具有能耗高、成本高的不足;而且，设备庞大，不适于少量的污泥处理。
发明内容
本发明提供一种污泥处理系统及处理方法，有效降低污泥处理成本。
本发明提供了一种污泥处理系统，包括污泥干燥装置、污泥焚烧装置、第 一传送机构、第二传送机构;
其中，所述污泥干燥装置用于利用污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气的 高温对污水净化后得到的污泥进行干燥，所述污泥焚烧装置用于将干燥后的污 泥加热，然后在没有额外燃料的情况下自行燃烧，所述第一传送机构用于将干 燥后的污泥传送到所述污泥焚烧装置，所述第二传送机构用于将所述污泥焚烧 装置内污泥焚烧产生的烟气的高温传送到所述污泥干燥装置;
所述污泥干燥装置分别通过污泥传送机构和第二传送机构与所述污泥焚 烧装置相连接。
所述第二传送机构优选包括热交换器和冷凝器，
其中，所述热交换器用于冷源和热源之间的热量交换，所述冷源为所述冷 凝器排出的冷气体和/或向所述污泥处理系统鼓入的空气，所述热源为所述污泥 焚烧装置内生成的烟气和/或自所述污泥干燥装置排出的水蒸气;冷凝器用于将 所述污泥干燥装置内排出的湿气体进行冷凝，得到冷凝水和冷气体;
所述污泥干燥装置为蓖式干燥机或螺旋式干燥机，优选为蓖式干燥机;
所述蓖式干燥机可以包括污泥挤压装置、和/或污泥块剪切装置、和/或一 个或多个上下平行的炉蓖，
其中，污泥挤压装置可以用于将污泥在炉蓖上展平并挤压污泥;污泥块剪 切装置可以用于将污泥持续剪切为大小相等或不等的污泥块，
污泥挤压装置和/或污泥块剪切装置可以活动连接在所述污泥干燥室的内 壁上;炉蓖可以固定连接在所述污泥干燥室的内壁上，
所述污泥挤压装置、所述污泥块剪切装置优选分别为在炉蓖上方可移动装 置;
所述污泥焚烧装置优选包括污泥加热装置和热污泥焚烧装置，
其中所述污泥加热装置可以用于利用热气体对污泥进行加热，所述热气体 可以来自于在热交换器中通过热交换被加热的气体，
所述热污泥焚烧装置可以用于以污泥内的有机物质为燃料进行燃烧，燃烧 中需要的气体可以来自于在热交换器中通过热交换被加热的气体。
所述的污泥处理系统还可以包括污泥脱水装置，所述污泥脱水装置可以用 于对在污水净化后、在污泥干燥前的污泥进行脱水处理;
所述污泥脱水装置可以与所述污泥干燥装置相连。
所述热交换器与污泥焚烧装置相连的管路上优选设有烟气处理装置;所述 烟气处理装置可以用于所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交 换器之前，对烟气进行分离净化处理;
所述热交换器可以连接烟气固化装置、烟气净化装置的一种或两种，可以 用于对在所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交换器之后从所 述热交换器出来的烟气进行固化反应处理、净化处理的一种或两种;
其中，所述固化反应优选包括：将降温后的烟气与碱性物质、水发生酸碱 中和的化学反应，所述水来自于干燥过程中的水蒸气;
其中，所述净化优选包括：采用纤维吸附过滤或电子吸附过滤或活性炭吸 附过滤烟气中的有害气体，对烟气进行净化。
所述污泥焚烧装置还可以包括燃烧器，所述燃烧器设于所述污泥焚烧装置 的外部或内部，
所述燃烧器可以用于所述污泥处理系统启动时点火并将所述热污泥焚烧 装置内的温度达到设定值，和/或所述燃烧器用于焚烧过程中所述热污泥焚烧装 置内温度低于设定温度时提供燃烧的燃料;
所述冷凝器排出的冷凝水可以回用到污水净化装置;
所述污泥脱水装置排出的污水可以回用到污水净化装置;
所述硫化床反应器与所述污泥干燥装置可以通过第三传送机构相连，所述 第三传送机构可以用于将所述污泥干燥装置排出的水蒸气传送到所述硫化床 反应器中参与固化反应;
所述污泥焚烧装置优选为水平放置，其中心对称轴与水平线呈一定夹角， 以其中心对称轴为轴转动。
本发明还提供了一种污泥处理方法，包括如下步骤：以焚烧处理中产生的 高温烟气为干燥热源，通过干燥热源传热对污泥进行干燥处理;将干燥后的污 泥进行加热处理并在污泥被点燃后自行焚烧的焚烧处理。
对干燥处理中生成的湿气体优选进行冷凝得到冷气体和冷凝水，
可以采用热交换的方式实现污泥处理中的热量循环，其中，热交换热源 为焚烧处理中产生的高温烟气和/或干燥处理中产生的水蒸气，热交换冷源为所 述冷气体或空气;
所述干燥处理中使用的热源还可以来自于所述冷气体经过热交换得到的 热气体，干燥热源的温度优选为40-200℃;干燥处理中优选采用增加污泥与干 燥热源的接触面积的方式进行干燥，该方式可以包括将污泥在炉蓖上铺开展平 的方式或将污泥剪切成多个大小相等或不等的污泥块的方式;
所述加热处理中优选采用加热热源传热的方式进行加热，所述加热热源优 选为通过热交换被加热的气体;
所述焚烧处理中参与焚烧的气体优选为通过热交换被加热的气体，焚烧处 理中可以对污泥进行间歇性或连续性搅拌，焚烧温度优选为800-900℃。
污泥在干燥前可以进行脱水处理，脱水后的水含量优选为5%-60%。
对焚烧处理中产生的烟气在热交换前优选为进行分离和/或固化反应和/或 净化;
通过固化方式可以改变烟气中成分的化学稳定性，所述固化反应的方式优 选采用降温后的净化烟气与碱性物质、水反应，所述水优选来自于干燥过程中 的水蒸气;
净化的方式优选采用吸附烟气中的有害气体的方式，对烟气进行净化。
收集冷凝后的冷凝水和脱水处理中生成的水并可以回用到污水净化处理 中，实现污水的循环;
将干燥处理中生成的水可以进行循环使用，循环使用的方式可以包括将干 燥处理生成的水回用到所述固化反应或热交换中作为循环水使用。
通过本发明提供，能够达到如下效果：
1.节约污泥处理成本。本发明在污泥干燥装置中进行污泥干燥，在污泥焚 烧装置中进行干燥后污泥焚烧，在烟气处理装置中对污泥燃烧后的烟气进行处 理，在炉渣处理装置对污泥燃烧后的炉渣进行处理，其中，污泥焚烧过程中采 用污泥自有的有机燃料进行高温燃烧，从而节约了其他燃料的使用量，进而大 幅减少了污泥处理的成本。
2.污泥处理效果好。本发明将污泥中的有机物质加热作为焚烧的燃料，污 泥中约60%的有机成分可以转化为热量，炉蓖燃烧残留物或粉煤灰，可作为建 筑废料处置或作为筑路材料的替代品或作为一般使用，对环境没有异味。干燥 过程中得到的挤压水和冷凝水可以再次清洁回流到污水净化池。焚烧后的烟气 经过处理可以回用到热交换，最终排出烟囱的气体只含有水蒸汽，二氧化碳等 无害气体。
2.处理成本低，价格优势明显。本处理装置采用热回收式污泥干燥、焚烧、 处理系统，通过由污泥加热装置和热污泥焚烧装置组成的二段回转式焚烧炉进 行污泥的加热和焚烧，回收污泥焚烧热量至污泥干燥工段，使污泥中约60%的 有机成分转化为热量，热量供给方面，完全能达到自给自足，因此在设备运行 过程中不需要再添加额外的辅助燃料。
3.占地面积小。本处理装置由湿污泥储存仓、干燥设备、干燥设备和二段 回转式焚烧炉之间的传输设备，带有热回收装置的二段回转式焚烧炉，废弃净 化装置等组成，整个装置占地面积小，成本降低。
4.处理物利用率高。湿污泥经焚烧后的残留物主要成分为无害的灰渣和飞 灰，可以用作道路建设的辅料，超过90%以上的无害灰渣可用作建筑材料的辅 料，由此提高整个系统的经济适用性。