專利名稱：含水污泥的處理方法以及處理設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在水泥熔渣制造設備中用于有效對污水污泥等含水污 泥進行最終處理的含水污泥處理方法以及處理設備。
背景技術：
從污水處理場排出的污水污泥等含水污泥，由于近年的處理場匱乏 以及防止環(huán)境污染方面的限制，以往實施的陸地填埋以及丟棄到海上的 處理變得十分困難。因此，還提出了在焚燒爐中焚燒處理上述含水污泥 的方法，但是例如即使在污水處理場形成脫水餅塊的污水污泥中也還含有80%左右的水分。因此在用上述焚燒爐的處理方法中，為了降低焚燒爐中的熱負荷， 必需預先對該含水污泥進行干燥，結(jié)果除了原本焚燒所需成本之外，干 燥成本以及對干燥時所產(chǎn)生的排氣進行除臭的成本等附加成本龐大，所 以存在經(jīng)濟性差的問題。為了解決上述問題，作為先前的日本專利第3246509號(專利文獻 1)與日本專利第3344448號(專利文獻2),本申請人等提出了利用水 泥熔渣制造設備的含水污泥處理設備以及處理方法。其中，有關日本專利第3246509號專利發(fā)明是含水污泥的處理設備， 它是與水泥熔渣制造設備同時設置的含水污泥制造設備，其中，水泥熔 渣制造設備具有對經(jīng)過原料磨粉碎的水泥原料進行預熱的預熱器、和該 預熱器連接在窯尾部分并對經(jīng)過預熱的上述水泥原料進行燒成的干燥 窯，其特征是具備貯存含水污泥的污泥罐、壓力輸送該污泥罐內(nèi)上述含 水污泥的壓力輸送泵和與該輸送壓力輸送泵連接并將上述含水污泥直 接投入到上述干燥窯內(nèi)的配管，并且上述配管與上述窯尾部分或者煅燒 爐連接。另外，有關日本專利第3 34444 8號的專利發(fā)明涉及污泥處理方法， 其特征是用泵以含水漿液狀態(tài)使含水污泥通過配管直接導入到對水泥 原料進行燒成制造水泥熔渣的干燥窯的窯尾部分或煅燒爐中進行焚燒。如果按照上述含水污泥處理設備或處理方法，無需對污水污泥等含水污泥實施干燥以及添加添加劑等的前處理，另外，也不存在環(huán)境污染問題，直接投入到已有的干燥窯中，在800°C ~ 1200。C的高溫氣氛下進 行焚燒處理，由此可以有效而4氐成本地進行最終處理，同時可以經(jīng)濟地 將污泥焚燒灰作為水泥熔渣而再利用。另外，由于是用配管壓力輸送含 水污泥，直接進行焚燒處理，還可以獲得不產(chǎn)生臭氣等問題的效果。不過用上述處理方法和處理裝置例如處理污水污泥時，上述污水污 泥主要是為了運輸上的方便，通常在污水處理場要除去多余的水分，形 成含水率在80%左右的脫水餅塊之后運輸?shù)剿嘀圃鞆S。其中，含水率 在80%左右的脫水餅塊，換言之，是具有與帶有濕氣的多孔質(zhì)粘土相同 硬度與流動性的餅塊。因此，作為將上述污水污泥壓力輸送到干燥窯的窯尾部分等的泵， 使用螺桿式或活塞式等可以獲得高輸出壓力的壓力輸送泵。另 一方面， 一般上述水泥制造廠中在寬闊的用地上設置多個直徑 4~6m,長度為80m左右的干燥窯，并且在該干燥窯的窯尾設置高數(shù)十 米的預熱器。因此，從貯存含水污泥的污泥罐到干燥窯尾部分的上述配 管的大至長度尺寸必需為150~ 250m，而且從水平地面到上述窯尾部分 必需10~ 15m升高部分。其結(jié)果，最終在上述配管的前端部，為了確保將污水污泥投入到窯 尾部分等的足夠的擠出壓力，必需將壓力輸送泵輸出端的壓力提高到大 約90kg/cm2，因此上述配管系統(tǒng)必需具有極高的耐壓規(guī)格，所以存在導 致設備成本昂貴的問題。于是也考慮到向上述接受污水污泥的污泥罐中供水以降低該污水 污泥的粘度，促進其流動，然而污水污泥含水率增加的結(jié)果，使干燥窯 的熱銷耗增加，所以燃料費用增加，存在導致經(jīng)濟性惡化的問題。除此之外，如果單純在上述污泥罐中加水，只有水存留在污泥罐的 底部，而直接由壓力輸送泵輸送到配管中。因此為了對不同的二者進行 混合，必需另外增設龐大攪拌裝置，還必需對該過程中產(chǎn)生的臭氣釆取 應對措施，所以存在設置成本和前處理成本增加的缺點。專利文獻1:日本專利第3246509號^^艮；專利文獻2:日本專利第3344448號公報。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述情況而進行研究的，研究課題是提供無需大幅度提高含水污泥的含水率，并且可以通過低的輸送壓力將該含水污泥順利 移送到干燥窯窯尾部分等的含水污泥處理方法以及處理設備。為了解決上述課題，權(quán)利要求1所述發(fā)明的特征是在具備對水泥原 料進行預熱的預熱器、和該預熱器連接在窯尾部分并對經(jīng)過預熱的上述 水泥原料進行燒成的干燥窯的水泥熔渣制造設備中，用壓力輸送泵輸送 污泥罐內(nèi)貯存的含水污泥通過配管直接投入到上述預熱器的下部，進行 焚燒處理時，在上述壓力輸送泵與上述預熱器的下部之間的上述配管的 至少一處位置，間歇或連續(xù)向上述含水污泥與上述配管內(nèi)壁面之間供 水。在該過程中，權(quán)利要求2所述發(fā)明的特征是權(quán)利要求1所述的預熱 器下部是在上述窯尾部分或該窯尾部分的前段設置的煅燒爐。另外，權(quán)利要求3所述發(fā)明的特征是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā) 明，其中，含水污泥是含水率在90%以下的污水污泥。權(quán)利要求4所述發(fā)明是含水污泥的處理設備，其是在具有對水泥原 料進行預熱的預熱器、和該預熱器連接在窯尾部分并對經(jīng)過預熱的上述 水泥原料進行燒成的干燥窯的水泥熔渣制造設備中用于直接焚燒處理 含水污泥的含水污泥處理設備，其特征是，具備貯存上述含水污泥的污 泥罐、壓力輸送該污泥罐內(nèi)污泥的壓力輸送泵，與該壓力輸送泵輸出側(cè) 相連并將上述含水污泥直接投入到上述預熱器下部的配管、和在該配管述含水污泥與上述配管內(nèi)壁面之間間歇或連續(xù)供水的注水裝置。權(quán)利要求5所述發(fā)明的特征是權(quán)利要求4所述的注水裝置具備在上 述配管厚度方向的中間部位沿圓周方向形成的環(huán)狀間隙部、安裝有向該 間隙部供水的輸水泵的供水管線、和一端部與上述間隙部連通，同時另 一端部在上述配管的整個內(nèi)壁上開口 ，由此通過上述間隙部向上述含水 污泥與上述配管內(nèi)壁面之間的供給上述水的噴嘴部。權(quán)利要求6所述發(fā)明的特征是權(quán)利要求5所述的注水裝置還具備壓 力檢測器和控制手段，所述壓力檢測器檢測該注水裝置上游側(cè)或下游側(cè) 的上述配管內(nèi)壓力；所述控制手段由該壓力檢測器檢測的壓力達到笫1 設定值時起動上述輸水泵，同時在上述壓力達到第2設定值時使上述壓 力輸送泵停止。權(quán)利要求7所述發(fā)明的特征是在權(quán)利要求4-6任意一項所述發(fā)明中，在上述注水裝置的下游側(cè)，上述配管的內(nèi)徑被擴大。權(quán)利要求8中所述發(fā)明的特征是權(quán)利要求4-7所述的污泥罐貯存 含水率在90%以下污水污泥。權(quán)利要求1~3任意一項中所述的含水污泥處理方法以及權(quán)利要求 4-8任意一項中所述的含水污泥處理設備中，在用壓力輸送泵使含水污 泥通過配管壓力輸送到應該投入的預熱器下部時，在輸送途中用注水裝 置間歇或連續(xù)向上述含水污泥與配管的內(nèi)壁面之間供水，由此使含水污 泥的表面濕潤。結(jié)果與配管內(nèi)壁面之間的磨擦降低，促進含水污泥的滑 動，所以即使當上述配管加長時，用壓力輸送泵的低輸出壓力就可以將 上述含水污泥順利移送到上述預熱器下部。在該過程中含水污泥只是在與配管內(nèi)壁面接觸的表面附近被上述 水潤濕，所以其含水率不會大幅度提高，因此不存在增加干燥窯中熱銷 耗的危險。因此，如權(quán)利要求3或8所述的發(fā)明所示，當用于處理含水率在90% 以下的含水污泥時，可以發(fā)揮顯著的效果。如果按照權(quán)利要求5所述的發(fā)明，用輸水泵向配管厚度方向中間部 位形成的環(huán)狀間隙部供水，該水從上述間隙部通過噴嘴部向配管的整個 內(nèi)壁面供水。因此用更少的水量就可以有效使含水污泥的整個周面濕 潤，可以達到使其滑動更加順利的目的。如果按照權(quán)利要求6所述的發(fā)明，則根據(jù)壓力檢測器檢測的信號當 配管內(nèi)的壓力達到第1設定值時，首先起動輸水泵供水，由此當配管內(nèi) 的壓力下降到第2設定值時可以使上述輸水泵停止工作。結(jié)果即使在應 該處理的含水污泥的含水率變化時，與其相對應，可以以低的壓力順利 壓力輸送該含水污泥，同時可以用最小限度的供水量將配管內(nèi)的壓力保 持在規(guī)定范圍內(nèi)。如果按照權(quán)利要求7所述的發(fā)明，通過在上述注水裝置下游側(cè)將配 管的內(nèi)徑擴大，可以進一步降低在下游側(cè)壓力輸送含水污泥所需要的壓 力，可以將壓力輸送泵所需輸出壓力控制得較低。


[圖l]圖1是表示有關本發(fā)明含水污泥處理設備一個實施方案的結(jié)構(gòu)略圖。[圖2]圖2是圖1A部的放大圖。[圖3]圖3是圖2主要部分的縱斷面圖。符號說明1干燥窯2窯尾部3預熱器4煅燒爐5污泥罐6壓力輸送泵7配管8注水裝置12 a、12b 擴徑管14注水器15輸水泵16供水管線17壓力檢測器21間隙部22噴嘴部22a噴嘴部的前端具體實施方式
圖1~圖3是表示在與水泥熔渣制造設備同時設置的污水污泥處理 設備中應用本發(fā)明涉及的含水污泥處理設備的最佳實施方案的圖示，圖 中符號1是該水泥制造設備中用于對水泥原料進行燒成的干燥窯。該干燥窯l是旋轉(zhuǎn)爐，其設計可以沿軸芯周圍自由旋轉(zhuǎn)，在該圖左 方窯尾部分2設置對水泥原料進行預熱的預熱器3,同時在圖中右方爐 前部設置用于對內(nèi)部加熱的主燃燒器(圖中沒有示出)。其中，預熱器3是由沿上下方向垂直排列的多段(圖中為4段)旋 風分離器3a-3d構(gòu)成的，向第l段旋風分離器3a中供給原水泥原料。 另外第3段旋風分離器3c和第4段旋風分離器3d之間從水泥窯1的窯 尾部分2將燃燒排氣導入到下端部，同時設置煅燒爐4，其內(nèi)部設有由燃料供給管線供給的煤等燃料的燃燒裝置(圖中沒有示出)。在上述水泥熔渣的制造設備中同時設置污水污泥處理設備。 該處理設備，大致由貯存污水污泥的污泥罐5、壓力輸送該污泥罐5內(nèi)污泥的壓力輸送泵6、與該壓力輸送泵6的輸出側(cè)相連并將含水污 泥直接投入到干燥窯1窯尾部分2中的配管7、在該配管7的壓力輸送 泵6與窯尾部分2之間的兩處位置間隔設置的注水裝置8構(gòu)成的。該壓力輸送泵6是由油壓裝置9供給工作油而進行往復運動的活塞 式泵，在其供給部6a處導入來自污泥罐5的污泥輸送管線10。在該壓 力輸送泵6的輸出側(cè)，通過止回閥11連接移送污水污泥用的配管7。該配管7，在壓力輸送泵6的輸出側(cè)，用擴徑管12a將公稱直徑從 150mm擴大至200mm,在該注水裝置8之間用擴徑管12b將公稱直徑 從200mm擴大至250mm,同時在窯尾部分2附近安裝蝶閥13。并且在 該配管7全長的大致中間位置和向窯尾部分2升高部分的上游側(cè)，分別 設置上述注水裝置8。這些注水裝置8由安裝在配管7上并構(gòu)成該配管7—部分的注水器 14、通過輸水泵15向該注水器14中供水的供水管線16、安裝在注水器 14上游附近的配管7上檢測內(nèi)部壓力的壓力檢測器17以及控制裝置構(gòu) 成，其中，所述控制裝置該壓力檢測器17檢測的壓力達到高壓側(cè)設定 值(第l設定值)時起動輸水泵15，同時當壓力降低至低壓側(cè)的設定值 (第2設定值)時停止壓力輸送泵15,該控制裝置在圖中沒有示出。其中，將設置在圖1中右方配管7下游側(cè)的控制裝置中高壓側(cè)設定 值以及低壓側(cè)設定值分別設定得低于設置在圖中左方配管7上游側(cè)的控 制裝置中高壓側(cè)設定值和低壓側(cè)設定值。另外，注水器14如圖3所示，通過對從主體部14a的一端面14b 到另一端面14c附近的內(nèi)壁擴徑使其大于配管7的內(nèi)徑，形成凹部18。 該凹部18,其一端面14b側(cè)形成更大直徑，由此形成臺階部18a,同時 另一端部向另一端面14c側(cè)逐漸縮小直徑，由此形成傾斜部18b。并且從上述一側(cè)端面14b側(cè)向該凹部18中插入圓筒狀的套管19。 該套管19,在其一端部形成與凹部18的臺階部18a吻合的凸緣部19a, 同時在另一端部形成朝向凹部18傾斜部18b的斜部19b。另外，在凹部 18的臺階部18a附近，形成溝部，在該溝部安裝與套管19之間液體密 封的〇形環(huán)20。另外，/人該O形環(huán)20到向傾斜部18b的凹部18與套管19之間形 成水可以流過的環(huán)狀間隙部21，在傾斜部18b與斜部19b之間還形成與 間隙部21相連的噴嘴部22。并且該噴嘴部22的前端22a在整個內(nèi)壁面 上開口。另外，在主體部14a的圓周方向上在等距離的4處位置，從外周面 到間隙部21貫穿設置注入孔23。另一方面，在供水管線16的前端形成 環(huán)繞注水器14外周的環(huán)狀，在該圓周方向的四處位置設置支管注水管 24。各注水管24嵌入到注入孔23中。下面對使用包括以上結(jié)構(gòu)的污水污泥處理設備的本發(fā)明涉及的污 水污泥處理方法的實施方案進行說明。首先將在預熱器3中進行預熱，同時在煅燒爐4中經(jīng)過煅燒的水泥 原料按圖中虛線所示，從窯尾部分2導入到干燥窯1內(nèi)。于是在該干燥 窯1內(nèi)由窯尾部分2側(cè)向爐前側(cè)慢慢輸送，在該過程中，通過來自主燃 燒器的燃燒排氣將其從100(TC加熱至145(TC左右，進行燒成形成水泥 熔渣。在制造上述水泥熔渣的同時，用壓力輸送泵6將預先貯存在污泥溶 器5中的含水率約為80%的污水污泥從配管7直接投入到干燥窯1的窯 尾部分2中。于是投入到窯尾部分2的污水污泥在大約100(TC的高溫氣 氛下，其水分瞬間氣化，同時固體成分被導入至干燥窯1內(nèi)，與經(jīng)加熱 的水泥原料一起燒成，成為水泥熔渣的一部分被排出。并且在用壓力輸送泵6使污水污泥通過配管7向應投入的窯尾部分 2中壓力輸送時，通過安裝在配管7上的壓力檢測器17檢測平時該部分 配管7內(nèi)的壓力，當該壓力達到各高壓側(cè)的設定值時，通過控制裝置起 動輸水泵15。由此從供水管線16向注水器14內(nèi)的間隙部21供水，還 從噴嘴部22的前端22a在注水器14的整個內(nèi)壁面上向與污水污泥外周 面之間供給。由此使污水污泥的全部表面濕潤，降低與配管7內(nèi)壁面之 間的磨擦，結(jié)果促進污水污泥相對配管7內(nèi)壁面的滑動。其結(jié)果是，配管7內(nèi)的壓力降低，當降到各低壓側(cè)的設定值時，通 過上述控制裝置，使輸水泵15停止運轉(zhuǎn)。反復進行上面的注水操作，由此即使在增加配管7的長度時，通過 壓力輸送泵6的低輸出壓力，也可以將污水污泥順利輸送到窯尾部分2。此時，通過所供給的水，污水污泥只有其表面附近^1潤濕，所以其含水率不會大幅度提高，因此不存在增加干燥窯1熱銷耗的危險。特別是供給到注水器14內(nèi)環(huán)狀間隙部21的水，從噴嘴部22的前 端22a在整個內(nèi)壁面供給，所以用少量的水就可以有效將污水污泥的整 個周面潤濕，可以進一步達到使滑動順利的目的。根據(jù)來自壓力檢測器17的檢測信號，當配管7內(nèi)的壓力達到高壓 側(cè)的設定值時，開始起動輸水泵15供水，由此當配管7內(nèi)的壓力降低 到低壓側(cè)的設定值時，使輸水泵15停止，所以即使當應該處理的污水 污泥含水率變化時，也可以與之相對應順利地以^f氐的壓力將該污水污泥 壓力輸送，同時用最低限度供水量將配管7內(nèi)的壓力保持在規(guī)定范圍內(nèi)。除此之外，在兩處位置設置的注水裝置8之間，對配管7的內(nèi)徑進 行擴徑，所以可以更進一步降低在配管7的下游側(cè)用于壓力輸送污水污 泥所需要的壓力，因此可以將壓力輸送泵6所需的輸出壓力控制得較低。上述實施方案，只對在水泥熔渣制造設備中處理污水污泥時的情況 進行了說明。但并不限定于此，對其它各種含水污泥也可以進行同樣處 理。另外關于該含水污泥的投入位置，也不局限于窯尾部分，還可以投 入到煅燒爐4等的其它預熱器3的下部。產(chǎn)業(yè)實用性按照本發(fā)明，可以提供無需大幅度提高含水污泥中的含水率，并且 可以以較低的輸送壓力將該含水污泥順利移送到干燥窯的窯尾部分等 的含水污泥的處理方法和處理設備。
權(quán)利要求
1.含水污泥的處理方法，其特征是，在具備對水泥原料進行預熱的預熱器、和該預熱器連接在窯尾部分并對經(jīng)過預熱的上述水泥原料進行燒成的干燥窯的水泥熔渣制造設備中，用壓力輸送泵輸送污泥罐內(nèi)貯存的含水污泥通過配管直接投入到上述預熱器的下部，進行焚燒處理時，在上述壓力輸送泵與上述預熱器下部之間的上述配管的至少一處位置，間歇或連續(xù)向上述含水污泥與上述配管的內(nèi)壁面之間供水。
2. 權(quán)利要求1所述的含水污泥的處理方法，其中，上述預熱器下 部是在上述窯尾部分或該窯尾部分前段設置的煅燒爐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含水污泥的處理方法，其中，上述 含水污泥是含水率在90%以下的污水污泥。
4. 含水污泥的處理設備，其是在具有對水泥原料進行預熱的預熱 器、和該預熱器連接在窯尾部分并對經(jīng)過預熱的上述水泥原料進行燒成 的干燥窯水泥熔渣制造設備中用于直接焚燒處理含水污泥的含水污泥 處理設備，其特征是，具備貯存上述含水污泥的污泥罐、壓力輸送該污泥罐內(nèi)污泥的壓力 輸送泵、與該壓力輸送泵輸出側(cè)相連并將上述含水污泥直接投入到上述 預熱器下部的配管、和在該配管的上述壓力輸送泵與上述預熱器下部之 間的至少一處位置設置，并向上述含水污泥與上述配管內(nèi)壁面之間間歇 或連續(xù)供水的注水裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的含水污泥處理設備，其中，上述注水裝 置具備在上述配管厚度方向的中間部位沿圓周方向形成的環(huán)狀間隙部、 安裝有向該間隙部供水的輸水泵的供水管線、和一端部與上述間隙部連 通，同時另一端部在上述配管的整個內(nèi)壁面上開口 ，由此通過上述間隙 部向上述含水污泥與上述配管內(nèi)壁面之間供給上述水的噴嘴部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含水污泥的處理設備，其中，上述注水 裝置具備壓力檢測器和控制手段，所述壓力檢測器檢測該注水裝置上游 側(cè)或下游側(cè)的上述配管內(nèi)的壓力；所述控制手段由該壓力檢測器檢測的 壓力達到第l設定值時起動上述輸水泵，同時在上述壓力達到第2設定 值時使上述輸水泵停止。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6任意一項中所述的含水污泥處理設備，其中，在上述注水裝置的下游側(cè)，上述配管內(nèi)徑;陂擴大。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任意一項中所述的含水污泥處理設備，其 中，上述污泥罐貯存含水率在90%以下污水污泥。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供無需大幅度提高含水污泥的含水率，并且可以通過低的輸送壓力將該含水污泥順利移送到干燥窯的窯尾部分的含水污泥處理方法以及處理設備。為了解決該課題，本發(fā)明的特征是在具備對水泥原料進行預熱的預熱器(3)、和該預熱器(3)與窯尾部分(2)相連并對經(jīng)預熱的上述水泥原料進行燒成的干燥窯(1)的水泥熔渣制造設備中，用壓力輸送泵(6)輸送貯存在污泥罐(5)內(nèi)的含水污泥通過配管并直接投入到窯尾部分(2)中進行焚燒處理時，在壓力輸送泵(6)與窯尾部分(2)之間配管(7)的至少一處位置，通過注水裝置(8)間歇或連續(xù)向含水污泥與配管(7)內(nèi)壁面之間供水，并將上述含水污泥移送到窯尾部分(2)側(cè)。
文檔編號C04B7/24GK101248015SQ20058005141
公開日2008年8月20日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者中井祐介, 伊藤晶文, 古賀明壽, 堀池超, 永水幸治, 照沼裕之 申請人:三菱綜合材料株式會社