申请日2009.08.21
公开(公告)日2010.01.20
IPC分类号C02F11/12
摘要
一种利用高温蒸汽对污泥干化的方法和设备，污水处理厂污水处理后的剩余污泥处理，河道疏浚污泥处理，人粪尿污泥，通过外部一次性能源或化学发热剂，对含水率70%以上的脱水有机污泥用干燥滚筒进行一次干燥，从上述干燥滚筒中的初步干燥过程回收所产生的饱和蒸气，将该饱和蒸气用高温加热装置加热为过热蒸汽，并引入到上述干燥滚筒内，对该干燥滚筒内的脱水有机污泥进行进一步直接接触的二次干燥。在过热蒸汽使用后，石灰添加量由改造前的17%减少到了14.06%，干燥滚筒温度从54.54°提升到60.81°，出口物料的温度提高了8%，而过热蒸汽所使用的电耗每小时仅为3kW/h，达到了节能减排的目的及大幅度降低了成本。
权利要求书
1、一种利用高温蒸汽对污泥干化的方法，污水处理厂污水处理后的剩余污泥 处理，河道疏浚污泥处理，人粪尿污泥，通过外部一次性能源或化学发热剂，对 含水率70%以上的脱水有机污泥用干燥滚筒进行一次干燥，上述脱水有机污泥中 的水分与上述热能的反应，使脱水有机污泥中的水分蒸发，并产生大量的饱和蒸 气，其特征在于：从上述干燥滚筒中的初步干燥过程回收所产生的饱和蒸气，将 该饱和蒸气用高温加热装置加热为过热蒸汽，并引入到上述干燥滚筒内，对该干 燥滚筒内的脱水有机污泥进行进一步直接接触的二次干燥。
2、根据权利要求1所述的利用高温蒸汽对污泥干化的方法，其特征在于：所 述的二次干燥过程为一个连续的过程。
3、根据权利要求1所述的利用高温蒸汽对污泥干化的方法，其特征在于：所 述的高温加热装置加热产生的过热蒸汽的温度为250～350℃，并用过热蒸汽引 风机引入干燥滚筒与其内的正在进行一次干燥的脱水有机污泥进行混合干燥。
4、一种实施权利要求1所述的利用高温蒸汽对污泥干化的方法的设备，包括 干燥滚筒、螺旋进料装置和螺旋出料装置，在干燥滚筒的首端装有螺旋进料装 置，在该干燥滚筒的尾端装有螺旋出料装置，在该干燥滚筒上设有排气口，并通 过排气引风机与废气处理装置的输入端连接，其特征在于：在所述的排气口或另 外设置在该干燥滚筒上的蒸气出口设有依次连接的蒸气引风机、所述的高温加热 装置和过热蒸气喷射装置，该过热蒸气喷射装置设置在所述的干燥滚筒内，该过 热蒸气喷射装置的蒸气输入端通过转动连接装置和管道与所述的高温加热装置的 出口连接。
5、根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的过热蒸气喷射装置为管 壁带有许多小孔的、一端封闭的蒸气喷射管，该蒸气喷射管封闭的一端设置在所 述的干燥滚筒内的下部，管壁上的小孔主要分布在该蒸气喷射管的下面;该蒸气 喷射管的开启的一端为所述的蒸气输入端，该蒸气输入端穿出该干燥滚筒的尾 端。
6、根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的过热蒸气喷射装置主要 布置在该干燥滚筒内的中部和靠近尾端处。
说明书
利用高温蒸汽对污泥干化的方法和设备
技术领域
本发明涉及有机污泥的处理方法和装置，是一种通过外部一次性能源或化学 发热剂等对干燥污水处理厂污水处理后的剩余污泥的处理，包含河道疏浚污泥处 理，人粪尿污泥等脱水后的有机污泥，是一种节省能源的污泥处理方法和设备。
背景技术
近几年，耗费各种能源的有机污泥的处理方法包括部分余热、余温的利用、 石灰发热剂化学热等均未离开利用一次性能源的使用，能源消耗在无氧的环境下 热分解污泥，并将分解后的污泥作为低热值燃料等的炭化物产品过程中，各种各 样的炭化处理方法被采用，不可避免的形成了二氧化碳的增加及加剧了温室效 应。(参照专利文献1及2)
为了把有机废弃物最终形成对环境无害的碳化物，需要在处理、处置过程中 对含水率70%～95%有机污泥的水分进行脱水及干化，必须把有机污泥的含水率 降至到20～30%，才能避免运输中形成二次污染及减低运输成本。
现有常见的污泥处理方法是利用机械式脱水机把污泥的含水率降至到75～ 80%，(以下称脱水污泥)然后把脱水污泥运至到污泥干燥、焚烧等设施进行最终 的处置。(见专利文献1-3)
作为对脱水污泥进行加热干燥的方法，有采用一次性优质能源加热的，也有 采用利用余热间接加热或利用生石灰发热剂加热等方法。其中利用生石灰和污泥 搅拌时，生石灰与污泥中的水分所产生的化合反应热，直接与污泥接触加热并使 脱水污泥中的水分蒸发的方法，是一种污泥处理成本较低的方法。
利用生石灰发热剂和水的反应热的干燥处理，为了促使生石灰与水的迅速反 应。例如，公开专利ZL200510069188.6(利用水泥回转窑处理城市污泥的方法和 装置)中所述：“采用双组分的发热剂添加在污泥中，使其液体成分蒸发固化。 发热剂中以脱水铝强酸盐和非铝强酸盐为酸性组分，包括40-120重量份脱水铝强 酸盐，10-50重量份脱水非铝强酸盐”等方法，向搅拌混合设备(反应器)中投入 以生石灰为主发热剂，利用化学反应热使污泥中的水份使之蒸发。这种污泥处理 方法，能连续性地大规模实施污泥的干燥处理，及通过反应器干化后的污泥渣作 为污泥最终处置的预处理，可在污泥产生的源头进行处理，也可在室外的施工现 场进行处理。
利用生石灰发热剂和水的反应热对污泥进行干化处理，不需要从外部给予热 能，同时，由于生石灰发热的反应污泥有酸性转化为碱性，氧化钙与水转化成氢 氧化钙的过程中，氧化钙对污泥中的有机成分产生了离子交换作用和结晶作用， 使得污泥中的臭气被消除。特别是在污水处理厂内进行干燥是对整个厂区及周边 的空气质量和环境得到明显改善。
但是，上述几种脱水污泥的处理方法过程中所产生的水蒸气，直接或间接的 排放到大气中，对环境带来负面影响及能源的浪费。以本专利发明人在北京方庄 污水处理厂所提供的石灰干化系统为例：目前污泥干化系统中，石灰与污泥中水 分反应生成的蒸气量为每小时2000-3000m3。饱和蒸汽相当于：一千克氧化钙与水 反应会释放热量(CaO+H2O=Ca(OH)2H=-986.09-(-285.830)-(-542.83)=- 157.43KJ/mol。
一千克氧化钙为约17.86摩尔，大约放出17.86mol*157.43KJ/mol= 2811.7KJ的热。按饱和蒸汽压力在0.618MPa时为3.3Kg/m3，2000m3饱和蒸汽相 当于600kg*2811.7KJ=1687020KJ的热能。
实际运行中的计算得出，2000m3饱和蒸汽的热能为：1687020 KJ÷157.43KJ/mol=10716摩尔，10716摩尔÷17.86摩尔=600kg氧化钙。也就 是说例如：按目前平均每小时干化处理3-4吨含水率75%的剩余污泥，按平均17% 的比例(重量比)，与所使用的氧化钙的量相吻合。
上面引用的以往的技术文献和以往的专利文献：
建设科技杂志2007年第23期【增钙干化污泥技术再生利用】
建设科技杂志2009年第7期【北京污水处理厂污泥处置现状】
公开专利：ZL200510069188.6
公开专利：CN200710122796.8
【特許文献1】特開2008-49318号公報
【特許文献2】特開2008-238129号公報
【特許文献3】特開昭58-101796号公報
发明内容
本发明的目的就是提供一种节能型有机污泥的处理方法和装置，利用处理污 泥工程中工艺本身所产生的饱和蒸气进行二次利用，进一步降低现有技术的处理 方法的运行成本，提高处理装置反应器的热反应效率，降低饱和蒸气对环境带来 负面影响及能源的浪费。
如何使外部能源或化学发热剂发挥至极限是该技术领域所探讨的重要课题。 只有促使热能与脱水污泥中的水分充分置换，才能从根本上减低处理成本、节省 资源，也是本次发明需要解决的问题。
本发明的技术方案是：
一种利用高温蒸汽对污泥干化的方法污水处理厂污水处理后的剩余污泥处 理，河道疏浚污泥处理，人粪尿污泥，通过外部一次性能源或化学发热剂，对含 水率70%以上的脱水有机污泥用干燥滚筒进行一次干燥，上述脱水有机污泥中的 水分与上述热能的反应，使脱水有机污泥中的水分蒸发，并产生大量的饱和蒸 气，其特征在于：从上述干燥滚筒中的初步干燥过程回收所产生的饱和蒸气，将 该饱和蒸气用高温加热装置加热为过热蒸汽，并引入到上述干燥滚筒内，对该干 燥滚筒内的脱水有机污泥进行进一步直接接触的二次干燥。
所述的二次干燥过程为一个连续的过程。
所述的高温加热装置加热产生的过热蒸汽的温度为250～350℃，并用过热 蒸汽引风机引入干燥滚筒与其内的正在进行一次干燥的脱水有机污泥进行混合干 燥。
一种实施所述的利用高温蒸汽对污泥干化的方法的设备，包括干燥滚筒、螺 旋进料装置和螺旋出料装置，在干燥滚筒的首端装有螺旋进料装置，在该干燥滚 筒的尾端装有螺旋出料装置，在该干燥滚筒上设有排气口，并通过通过排气引风 机与废气处理装置的输入端连接，其特征在于：在所述的排气口或另外设置在该 干燥滚筒上的蒸气出口设有依次连接的蒸气引风机、所述的高温加热装置和过热 蒸气喷射装置，该过热蒸气喷射装置设置在所述的干燥滚筒内，该过热蒸气喷射 装置的蒸气输入端通过转动连接装置和管道与所述的高温加热装置的出口连接。
所述的过热蒸气喷射装置为管壁带有许多小孔的、一端封闭的蒸气喷射管， 该蒸气喷射管封闭的一端设置在所述的干燥滚筒内的下部，管壁上的小孔主要分 布在该蒸气喷射管的下面;该蒸气喷射管的开启的一端为所述的蒸气输入端，该 蒸气输入端穿出该干燥滚筒的尾端。
所述的过热蒸气喷射装置主要布置在该干燥滚筒内的中部和靠近尾端处。
本发明的有益效果是：使用少量的热能充分地干燥有机污泥，及使用热值较 低的能源，最大化的对脱水污泥进行干化的有机污泥处理。提高了处理装置反应 器的热反应效率，降低了饱和蒸气对环境带来负面影响及能源的浪费。