申请日2009.02.24
公开(公告)日2010.01.06
IPC分类号F23G7/00; C01B31/20
摘要
本发明属于环境科学技术领域，本发明公开了一种污泥焚烧制备高纯二氧化碳及其综合利用的处理方法。本发明研制了纯氧污泥焚烧装置，将污泥采用纯氧气在自制纯氧污泥焚烧装置焚烧，使烟气中二氧化碳浓度达到90%以上，便于回收利用。将回收的二氧化碳进行分离纯化，产品符合工业液体二氧化碳标准的要求，可用于焊接、植物气肥、采油、消防灭火、除油脱锈、化工原料等方面。焚烧剩余的残渣用于制备砖及其综合利用。本工艺能做到污泥的减量化、无害化、资源化，符合循环经济发展的方向，具有良好的应用前景，社会及环境效益显著。
权利要求书
1.一种涉及污泥焚烧制备高纯二氧化碳处理方法及其综合利用的方法。其特征 在于：将污泥采用纯氧气在自制纯氧污泥焚烧装置焚烧，使烟气中二氧化碳浓 度达到90%以上，便于回收利用。焚烧剩余的残渣用于制备砖及其综合利用。
2.如权利要求1所述的污泥，其特征在于工业污泥和市政污泥。
3.如权利要求1所述燃烧状态，其特征在于，用纯氧助燃。
4.如权利要求1所述制备高纯二氧化碳，其特征在于，燃烧烟气中的二氧化碳 含量大于90%。
5.如权利要求1所述回收二氧化碳用途，其特征在于：回收的二氧化碳进行分 离纯化，产品符合工业液体二氧化碳标准的要求，可用于焊接、植物气肥、采 油、消防灭火、除油脱锈、化工原料等方面。
6.如权利要求1所述焚烧剩余的残渣，其特征在于：用于制备砖及其综合利用。
说明书
污泥焚烧制备高纯二氧化碳新工艺
技术领域：
本发明属于环境科学技术领域，特别涉及一种污泥焚烧制备高纯二氧化碳 及其综合利用。
背景技术：
废水处理过程中将产生大量的污泥，这些污泥中含有大量的有机质、微生物、 金属元素等，直接排放于环境中将造成严重的二次污染，必须进行减量化、无 害化、资源化的‘三化’处理。目前，污泥处理的主要方法有卫生填埋、干化 和热处理、海洋倾倒、堆肥、污泥焚烧。卫生填埋消耗大量的土地资源，且产 生大量的渗滤液，产生的废气不仅污染环境，还存在安全隐患。污泥的干化处 理耗能较高，导致成本处理成本高。海洋倾倒已被各国静止，中国政府于1994 年初接受3项国际协议，承诺于1994年2月20日起不在海上处置工业废物和 污水污泥。污泥用于农业上存在病原菌扩散和重金属污染的危险。
污泥焚烧是最“彻底”的污泥处理方式。在欧洲、美国、日本等发达国家 应用较多，它以处理速度快，减量化程度高，能源再利用等突出特点而著称。 并且由于近年来，世界各国的环境条件均对废弃物处理所花费的时间和所占的 空间提出了更为严格的要求，因而污泥焚烧已成为污泥处理的主要发展方向， 愈来愈受到世界各国的青睐。日本在1984年污泥焚烧处理量占年产生污泥量的 72%，至1992年，日本全国拥有1892座焚烧炉，年处理污泥量占市政污泥总量 的75%，目前，日本所有较大规模的污水处理厂均采用焚烧法处理污泥。丹麦共 有32家焚烧厂，每年约有25%的污泥采用焚烧处理。瑞士宣布从2003年1月1 日起禁止污水厂的污泥用于农业，所有污水厂的污泥都要进行焚烧处理，开始 了年耗资5800万欧元的污泥焚烧计划。我国对污泥的焚烧研究起步较晚，目前 焚烧方法在我国污泥处理中所占的比例还非常低。
国内外现有的焚烧技术都只考虑了热量的回收利用(如发电)和固体废渣 的再利用(如制砖、水泥等)，而没有考虑对排放出的大量CO2气体的回收利用。 本发明用纯氧助燃的方式焚烧污泥，不但可以提高污泥的燃烧完全性，减少有 害气体的生成，同时可以提高烟气中CO2的浓度。分离有害气体后得到纯净的 CO2气体，可应用于焊接、食品速冻、粮油果蔬保鲜、碳源制塑、采油、消防灭 火、除油脱锈、化工原料等许多领域。干污泥燃烧放出的热量可回收用于汽化 原污泥中的水分，降低含水率，而燃烧后的废渣则可用于制备建筑材料。这样， 污泥焚烧后就只有洁净的水蒸气和极少量的废气排出，真正做到污泥处理的减 量化、无害化、资源化。
经中国科学院权威机构检测，利用本工艺技术焚烧污泥，其烟气中CO2含 量大于90%。
发明内容：
本发明的目标，是提供一种涉及污泥焚烧制备高纯二氧化碳及其综合利用的 处理方法。本发明研制了纯氧污泥焚烧装置，将污泥采用纯氧气在自制纯氧污 泥焚烧装置焚烧，使烟气中二氧化碳浓度达到90%以上，便于回收利用。将回 收的二氧化碳进行分离纯化，产品符合工业液体二氧化碳标准的要求，可用于 焊接、植物气肥、采油、消防灭火、除油脱锈、化工原料等方面。焚烧剩余的 残渣用于制备砖及其综合利用。本工艺能做到污泥的减量化、无害化、资源化， 符合循环经济发展的方向，具有良好的应用前景，社会及环境效益显著。
本发明的上述目标是采用如下技术方案予以实现的：一种污泥处理方法，设计 并制备了纯氧燃烧装置，将污泥投入该装置中，于纯氧条件下调节温度，使烟 气中二氧化碳含量大于90%;将得到二氧化碳含量大于90%的烟气进行分离精 制，得到符合工业液体二氧化碳标准的二氧化碳，可用于焊接、植物气肥、采 油、消防灭火、除油脱锈、化工原料等方面。燃烧剩余的残渣用于制砖及其他 应用。
所述的污泥为糖蜜厂等的工业污泥及其市政污水处理厂的市政污泥。
本发明的有益效果为绿色工艺、环保工艺。用纯氧助燃的方式焚烧污泥， 不但可以提高污泥的燃烧完全性，减少有害气体的生成，同时可以提高烟气中 CO2的浓度。分离有害气体后得到纯净的CO2气体，可应用于焊接、食品速冻、 粮油果蔬保鲜、碳源制塑、采油、消防灭火、除油脱锈、化工原料等许多领域。 干污泥燃烧放出的热量可回收用于汽化原污泥中的水分，降低含水率，而燃烧 后的废渣则可用于制备建筑材料。这样，污泥焚烧后就只有洁净的水蒸气和极 少量的废气排出，真正做到污泥处理的减量化、无害化、资源化。
具体实施方式如下：
下面将通过具体实例进一步详细描述本发明的特征，但本发明不局限于实 例。
实施例1
采用本发明装置，将一定量的某糖蜜污水处理厂的污泥投入纯氧燃烧装置， 启动纯氧等系列装置，升温到一定温度后，在线检测烟气，烟气中二氧化碳含 量为91.04%，H2S含量为0%，且nC4，iC4，C4ene，iC5，nC5，C6，C7等含 量均为0%。燃烧稳定后，即可进行连续进料(污泥)，连续出灰渣。灰渣可用 于制砖及其他用途。
实施例2
采用本发明装置，将一定量的某市政污水处理厂的污泥投入纯氧燃烧装置， 启动纯氧等系列装置，升温到一定温度后，在线检测烟气，烟气中二氧化碳含 量为90.04%，H2S含量为0%，且nC4，iC4，C4ene，iC5，nC5，C6，C7等含 量均为0%。燃烧稳定后，即可进行连续进料(污泥)，连续出灰渣。灰渣可用 于制砖及其他用途。
按本工艺条件，每吨干污泥(含水率为26.9%)焚烧后可得到0.298t二氧化 碳气体，固体残渣0.47t，消耗氧气0.271t。按年处理50万t污泥计算，O2消耗 13.55万t，累计3794万元;工资200人，每人100元/人.天，累计730万元; 其他开支1000万元;产出CO2为14.9万t，按单价600元/吨，收入8940万 元，产出地面砖2.35×10^8块，收入4700万元。不算处理污泥国家补贴，毛利 润8116万元/年。以上所列仅为采用本工艺技术的一个中型污泥处理厂的年收益 情况。若全国有50%的污泥采用该技术，每年将创造不少于30亿元的利润。
社会效益：二氧化碳绿色化利用不仅是履行《联合国气候变化框架公约》 和《京都议定书》的最佳途径，也是缓解石油资源逐渐匮乏和发展低碳经济的 策略。我国现在二氧化碳排放量达50多亿吨，位居世界第二，很快就会超过美 国成为世界第一。现在，我国二氧化碳回收利用总量和应用领域均与西方国家 有较大差距，因此二氧化碳的绿色化利用具有重大的社会意义。
与其它处理方法相比，本项目对污泥的处理是真正的“三化”处理。采用本工 艺技术处理污泥，将为全国节约数亿平方米的填埋用地，极大减少了污泥对环 境造成的危害。同时，采用本工艺技术，回收利用烟气中的二氧化碳，既变废 为宝又极大减少了温室气体的排放。将污泥和垃圾混合焚烧每年可减少至少 1000万吨CO2的排放。
本发明上述实施方式及其实施例仅仅是为了有助于理解本发明，并不构成 对本发明的限制，在本发明技术方案及其权利要求所表述的范围内，均可实现 本发明的目的。