一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的方法，包括以下步驟：(1)取水泥窯余熱干化城市生活污泥，往其中加入不飽和脂肪酸、高錳酸鉀和雙氧水，混合后直接加入水泥分解爐中，同時，往水泥分解爐中加入水泥生料；(2)焚燒，固化，即完成。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明解決因水泥窯處置城市生活污泥過程中分解爐焚燒水泥窯余熱干化城市生活污泥環(huán)節(jié)硫化物排放而帶來的環(huán)境污染，保護環(huán)境，進一步發(fā)揮水泥窯協(xié)同處理城市生活污泥的優(yōu)勢等。
【專利說明】
-種減少水泥窒協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及城市生活污泥環(huán)保處理領域，尤其是設及一種減少水泥害協(xié)同處置城 市生活污泥過程硫污染物排放的方法。
【背景技術】
[0002] 2015年，我國城市生活污水污泥年排放量達3500萬噸含水率為80%計）。隨著 城市化進程的不斷推進，排放量仍有較大增長。城市生活污水污泥成分復雜，除含有大量水 分外，亦含有難降解的有機物、重金屬、病原微生物和寄生蟲卵等。處置不善將帶來嚴重的 環(huán)境問題。穩(wěn)定化、減量化、資源化與無害化的城市生活污水污泥處置方式成為我國乃至世 界廣泛關注的熱點問題。就現(xiàn)有的處置方式而言，水泥害處置城市生活污水污泥方式與其 它方式如填埋、±地利用、焚燒相比，具有如下優(yōu)勢而得到歐美等發(fā)達國家的廣泛應用，我 國將該處置方式作為未來建材行業(yè)發(fā)展的重點工程，在全國進行示范和推廣。（1)有機物分 解徹底:污泥在水泥害內停留時間長，害內的污泥中有害有機物可充分燃燒，焚燒率可達 99.999%，即使穩(wěn)定的有機物如二嗯英等也能被完全分解；（2)抑制二嗯英形成:干化污泥 喂入點處在高于85(TC的分解爐，分解爐內熱容大且溫度穩(wěn)定，有效地抑制了二嗯英產生；
[3] 不產生飛灰:般燒排出廢氣粉塵經害尾布袋收塵器收集后作為水泥原料重新進入害內 般燒，沒有危險廢棄物飛灰產生；（4)固化重金屬:在水泥燒成過程中，污泥灰渣中的重金屬 能夠固定在水泥熟料的結構中，從而達到重金屬固化的作用；（5)資源化效率高:污泥中有 機成分和無機成分都能得到充分利用，資源化效率高；（6)處理量大、見效快:水泥生產量 大，需要污泥量多;水泥廠地域分布廣，有利于污泥就地消納，節(jié)省運輸費用;水泥害的熱容 量大，工藝穩(wěn)定，處理污泥方便，見效快。
[0003] 當前，城市生活污泥水泥害協(xié)同處置包括W下Ξ個主要環(huán)節(jié)。（1)城市生活污泥的 水泥害余熱干化過程。該階段溫度分布在310~330°C。（2)余熱干化城市生活污泥在水泥預 分解害的焚燒過程。該階段溫度分布在850~900°C(3)焚燒城市生活污泥在水泥害的般燒 過程。該階段溫度分布在900~1500°C。
[0004] 雖然城市生活污泥水泥害協(xié)同處置具有上述諸多優(yōu)點，但如表1所示，城市生活污 泥化學成分復雜，除含有Si、Ca、化、A1與P等外，亦含有大量的S元素。運些S元素通常W不同 的結合形態(tài)存在于城市生活污泥中。運些不同結合形態(tài)的S元素因各自的物理與化學性質， 在水泥害處置全程的各階段分解成有害物質如S〇2或也S在各階段釋放出來。減少水泥害協(xié) 同處置城市生活污泥各階段運些有害物質的釋放，對于環(huán)境的保護和進一步發(fā)揮水泥害協(xié) 同處理城市生活污泥的優(yōu)勢具有積極的實際意義。
[0005] 表1 100°C干化至恒重城市生活污泥化學成分(wt，％)
[0006]


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種減少水泥害協(xié) 同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的方法。
[0008] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術方案來實現(xiàn)：
[0009] -種減少水泥害協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的方法，包括W下步 驟：
[0010] (1)取水泥害余熱干化城市生活污泥，往其中加入不飽和脂肪酸、高儘酸鐘和雙氧 水，混合后直接加入水泥分解爐中，同時，往水泥分解爐中加入水泥生料；
[0011] (2)焚燒，固化，即完成。水泥生料為先通過預熱器預熱后再加入水泥分解爐。
[0012] 所述的不飽和脂肪酸的添加量為水泥害余熱干化城市生活污泥重量的0.1%~ 0.2%。
[0013] 優(yōu)選的所述的不飽和脂肪酸為多不飽和脂肪酸。如亞油酸或亞麻酸等。
[0014] 所述的高儘酸鐘的添加量為水泥害余熱干化城市生活污泥重量的0.01 %~ 0.05%。
[0015] 所述的雙氧水的添加量為水泥害余熱干化城市生活污泥重量的0.1 %~0.8%。
[0016] 不飽和脂肪酸的有效含量不少于90%，高儘酸鐘的有效含量不低于98%，雙氧水 有效濃度不低于30 %。
[0017] 水泥生料中石灰飽和系數(shù)不小于0.90。
[0018] 固化是指水泥生料固化焚燒過程產生的硫污染物。
[0019] 固化時保證焚燒產生的硫污染物在水泥生料中的停留時間不低于10s。
[0020] 本發(fā)明提出的方法為水泥害協(xié)同處置城市生活污泥過程中分解爐焚燒城市生活 污泥環(huán)節(jié)減少硫化氨污染物排放的方法，包括兩個過程。其一:水泥害協(xié)同處置城市生活污 泥過程中，分解爐焚燒水泥害余熱干化城市生活污泥環(huán)節(jié)，硫氨化物氧化轉變成二氧化硫 或Ξ氧化硫，及硫化氨氧化轉變成二氧化硫或Ξ氧化硫的反應催化過程;其二:水泥害協(xié)同 處置城市生活污泥過程中，分解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)，水泥生料固化二氧化硫或Ξ氧 化硫的過程。
[0021] 本發(fā)明中，諸如不飽和脂肪酸、高儘酸鐘和雙氧水具有強的氧化作用，在水泥害預 分解爐的高溫下，硫氨化物氧化轉變?yōu)槎趸蚧颚趸颍⑶译p氧水在加熱情況下會 釋放出氧氣，可W起到反映催化作用使得該反應進行的更加充分。經此過程，水泥害余熱干 化城市生活污泥在水泥分解爐焚燒過程中產生的硫氨化物轉變?yōu)槎趸蚧颚趸颉２?飽和脂肪酸、高儘酸鐘和雙氧水用作氧化劑，雙氧水亦用作催化劑。
[0022] 本發(fā)明中，水泥害余熱干化城市生活污泥在水泥分解爐焚燒過程中產生的硫氨化 物經由過程一轉變?yōu)槎趸蚧颚趸颍谒嗌吓浔戎惺绎柡拖禂?shù)大于0.90和停 留時間不少于10秒的情況下，與水泥生料中的堿金屬氧化物或氧化巧反應，形成亞硫酸或 硫酸鹽，使得水泥害余熱干化城市生活污泥在水泥分解爐焚燒過程中產生的硫氨化物經由 過程一轉變?yōu)槎趸蚧颚趸颍\些二氧化硫或Ξ氧化硫物質經由過程二，因形成亞 硫酸或硫酸鹽而在水泥害協(xié)同處置城市生活污泥的水泥害分解爐焚燒環(huán)節(jié)而得到固化。減 少了水泥害協(xié)同處置城市生活污泥過程中分解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)硫氨化物的排放。 解決了因水泥害協(xié)同處置城市生活污泥過程中分解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)硫化氨排放 而帶來的環(huán)境污染問題。對于環(huán)境的保護和進一步發(fā)揮水泥害協(xié)同處理城市生活污泥的優(yōu) 勢具有重要的實際意義。
[0023] 本發(fā)明減少水泥害協(xié)同處置城市生活污泥過程中分解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié) 硫氨化物排放的途徑是：（1)借助不飽和脂肪酸、高儘酸鐘和雙氧水強的氧化性，和雙氧水 在高溫下釋放出氧氣的催化反應的特征，充分的氧化在水泥害處置城市生活污泥過程中分 解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)釋放的硫氨化物至二氧化硫或Ξ氧化硫；（2)通過控制水泥生 料配比過程中的石灰飽和系數(shù)，保證水泥害余熱干化城市污泥在分解爐停留的時間，利用 水泥熟料中的堿金屬氧化物和氧化巧，在水泥生料配比中石灰飽和系數(shù)大于0.90的情況 下，與水泥生料中的堿金屬氧化物或氧化巧反應，形成亞硫酸或硫酸鹽，使得泥害余熱干化 城市生活污泥在水泥分解爐焚燒過程中產生的硫氨化物經由過程一轉變?yōu)槎趸蚧颚?氧化硫，運些二氧化硫或Ξ氧化硫物質在過程二中與堿金屬氧化物或氧化該反反應形成亞 硫酸或硫酸鹽而在水泥害協(xié)同處置城市生活污泥的水泥害分解爐焚燒環(huán)節(jié)而得到固化。
[0024] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[0025] (1)本發(fā)明經過不飽和脂肪酸、高儘酸鐘和雙氧水氧化水泥分解爐焚燒水泥害余 熱干化城市生活污泥過程中釋放的硫氨化物而形成二氧化硫或Ξ氧化硫，在高的石灰飽和 系數(shù)和足夠的停留時間條件下，通過水泥生料中的堿金屬氧化物或氧化巧吸收二氧化硫或 Ξ氧化硫，而形成亞硫酸鹽或硫酸鹽而使得形成的二氧化硫或Ξ氧化硫在水泥分解爐得到 固化。減少了水泥害處置城市生活污泥過程中水泥分解爐焚燒水泥害余熱干化城市生活污 泥環(huán)節(jié)有害硫化物的排放，解決因水泥害處置城市生活污泥過程中分解爐焚燒水泥害余熱 干化城市生活污泥環(huán)節(jié)硫化物排放而帶來的環(huán)境污染，保護環(huán)境，進一步發(fā)揮水泥害協(xié)同 處理城市生活污泥的優(yōu)勢。
[0026] (2)處理方便，成本低:本發(fā)明中所采用的添加劑主要為不飽和脂肪酸、雙氧水和 高儘酸鐘等，原料來源簡單，方便易得，處理工藝為水泥害協(xié)同處置，操作方便。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0028] 實施例1
[0029] 選擇某水泥害協(xié)同處置城市生活污泥廠，其中該廠在水泥害處置過程中添加的干 化城市污泥量為總配方（即指處理的干化城市污泥與水泥生料的總量）的10%，稱取水泥害 余熱干化城市生活污泥總質量分別為0.1% ,0.01%和0.1% %的工業(yè)用不飽和脂肪酸(有 效含量為90 % )、高儘酸鐘(有效含量為98 %)和雙氧水(有效濃度為30 % )，通過人工方式與 水泥害余熱干化城市生活污泥一并從水泥分解爐加入，水泥生料配比中石灰飽和系數(shù)為 0.90,物料停留時間為10秒，未發(fā)現(xiàn)在水泥分解害焚燒水泥害余熱干化城市生活污泥環(huán)節(jié) 有硫氨化物釋放。
[0030] 實施例2
[0031] 選擇某水泥害協(xié)同處置城市生活污泥廠，其中該廠在水泥害處置過程中添加的干 化城市污泥量為總配方的15%，稱取水泥害余熱干化城市生活污泥總質量分別為0.2%， 0.05%和0.8%的工業(yè)用不飽和脂肪酸(有效含量為95% )、高儘酸鐘(有效含量為99% )和 雙氧水(有效濃度為35% )，通過人工方式與水泥害余熱干化城市生活污泥一并從水泥分解 爐加入，水泥生料配比中石灰飽和系數(shù)為0.93,物料停留時間為15秒，未發(fā)現(xiàn)在水泥分解害 焚燒水泥害余熱干化城市生活污泥環(huán)節(jié)有硫氨化物釋放。
[0032] 從上述結果可W看出，經過該方法，可W解決水泥害處置城市生活污泥過程中分 解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)硫化氨的釋放問題。
[0033] 實施例3
[0034] 選擇某水泥害協(xié)同處置城市生活污泥廠，其中該廠在水泥害處置過程中添加的干 化城市污泥量為總配方的20%，稱取水泥害余熱干化城市生活污泥總質量分別為0.15%， 0.02%和0.4%的工業(yè)用不飽和脂肪酸(有效含量為95% )、高儘酸鐘(有效含量為99% )和 雙氧水(有效濃度為35% )，通過人工方式與水泥害余熱干化城市生活污泥一并從水泥分解 爐加入，水泥生料配比中石灰飽和系數(shù)為0.92,物料停留時間為18秒，未發(fā)現(xiàn)在水泥分解害 焚燒水泥害余熱干化城市生活污泥環(huán)節(jié)有硫氨化物釋放。本實施例中的不飽和脂肪酸為亞 油酸與亞麻酸按質量比1:1混合而成。
[0035] 從上述結果可W看出，經過該方法，可W解決水泥害處置城市生活污泥過程中分 解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)硫化氨的釋放問題。
[0036] 實施例4
[0037] 選擇某水泥害協(xié)同處置城市生活污泥廠，其中該廠在水泥害處置過程中添加的干 化城市污泥量為總配方的12%，稱取水泥害余熱干化城市生活污泥總質量分別為0.17%， 0.03%和0.6 %的工業(yè)用不飽和脂肪酸(有效含量為92% )、高儘酸鐘(有效含量為99% )和 雙氧水(有效濃度為36% )，通過人工方式與水泥害余熱干化城市生活污泥一并從水泥分解 爐加入，水泥生料配比中石灰飽和系數(shù)為0.93,物料停留時間為13秒，未發(fā)現(xiàn)在水泥分解害 焚燒水泥害余熱干化城市生活污泥環(huán)節(jié)有硫氨化物釋放。本實施例中的不飽和脂肪酸為亞 油酸。
[0038] 從上述結果可W看出，經過該方法，可W解決水泥害處置城市生活污泥過程中分 解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)硫化氨的釋放問題。
[0039] 實施例5
[0040] 選擇某水泥害協(xié)同處置城市生活污泥廠，其中該廠在水泥害處置過程中添加的干 化城市污泥量為總配方的16%，稱取水泥害余熱干化城市生活污泥總質量分別為0.18%， 0.04%和0.5 %的工業(yè)用不飽和脂肪酸(有效含量為95% )、高儘酸鐘(有效含量為99% )和 雙氧水(有效濃度為35% )，通過人工方式與水泥害余熱干化城市生活污泥一并從水泥分解 爐加入，水泥生料配比中石灰飽和系數(shù)為0.92,物料停留時間為17秒，未發(fā)現(xiàn)在水泥分解害 焚燒水泥害余熱干化城市生活污泥環(huán)節(jié)有硫氨化物釋放。本實施例中的不飽和脂肪酸為亞 麻酸。
[0041] 從上述結果可W看出，經過該方法，可W解決水泥害處置城市生活污泥過程中分 解爐焚燒城市生活污泥環(huán)節(jié)硫化氨的釋放問題。
[0042] 上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發(fā)明。 熟悉本領域技術的人員顯然可W容易地對運些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般 原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領 域技術人員根據本發(fā)明的掲示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的 保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的方法，其特征在于，包 括以下步驟： (1)取水泥窯余熱干化城市生活污泥，往其中加入不飽和脂肪酸、高錳酸鉀和雙氧水， 混合后直接加入水泥分解爐中，同時，往水泥分解爐中加入水泥生料； ⑵焚燒，固化，即完成。2. 根據權利要求1所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的不飽和脂肪酸的添加量為水泥窯余熱干化城市生活污泥重量的 0.1% ~0.2%〇3. 根據權利要求1所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的不飽和脂肪酸為多不飽和脂肪酸。4. 根據權利要求3所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的不飽和脂肪酸為亞油酸或亞麻酸中的至少一種。5. 根據權利要求1所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的高錳酸鉀的添加量為水泥窯余熱干化城市生活污泥重量的 0.01% ~0.05%〇6. 根據權利要求1所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的雙氧水的添加量為水泥窯余熱干化城市生活污泥重量的0.1 %~ 0.8%〇7. 根據權利要求1所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，不飽和脂肪酸的有效含量不少于90%，高錳酸鉀的有效含量不低于 98%，雙氧水有效濃度不低于30%。8. 根據權利要求1所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，水泥生料中石灰飽和系數(shù)不小于0.90。9. 根據權利要求1所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放的 方法，其特征在于，固化是指水泥生料固化焚燒過程產生的硫污染物。10. 根據權利要求9所述的一種減少水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥過程硫污染物排放 的方法，其特征在于，固化時保證焚燒產生的硫污染物在水泥生料中的停留時間不低于 10s〇
【文檔編號】C04B7/44GK106082728SQ201610430995
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】李好新, 董留留, 楊曉杰, 張國防
【申請人】同濟大學