本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效節(jié)能污泥資源化利用工藝和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

污水處理廠污泥是污水處理的產(chǎn)物，包括微生物群體、有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)等幾部分。每萬立方米污水處理后約產(chǎn)生污泥(以含水率80％計(jì))5～10噸。污泥中含有病原體、重金屬和持久性有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)，未經(jīng)有效處理處置，極易對(duì)地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環(huán)境安全和公眾健康，使污水處理設(shè)施的環(huán)境效益大大降低。

目前國內(nèi)外污泥處置的工藝主要包括：干化、堆肥、農(nóng)田利用和土地利用、焚燒、填埋以及其它綜合利用(制磚、制陶粒等)。近十來年，發(fā)達(dá)國家隨著污染控制的逐步進(jìn)行，環(huán)境要求的不斷提高，已經(jīng)制定了更高的污泥處置標(biāo)準(zhǔn)，逐步限制了污泥的土地直接應(yīng)用等傳統(tǒng)工藝。

炭化是污泥處理處置發(fā)展的主流趨勢之一，擁有二次污染小、減量化明顯等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。污泥炭化，就是通過給污泥加溫和加壓，使生化污泥中的細(xì)胞裂解，迫使其中的水分釋放出來，同時(shí)又最大限度地保留了污泥中的炭質(zhì)的過程。然而，現(xiàn)有的污泥炭化技術(shù)不夠成熟，存在成本高、處理效率低，熱效率低、能量消耗量大、占地面積大、設(shè)備損耗高、臭氣釋放量大等諸多問題。為進(jìn)一步降低污泥炭化過程中的能量消耗，減少污泥治理成本，研發(fā)設(shè)計(jì)一種更低能耗要求的污泥炭化工藝裝置至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高效節(jié)能污泥資源化利用工藝，實(shí)現(xiàn)了炭化爐中形成的裂解氣直接回收利用，通過裂解氣的回收實(shí)現(xiàn)了能量的最大化利用，減少了炭化爐和烘干爐的額外熱源利用，減少了能量成本，降低了能耗。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述工藝的高效節(jié)能污泥資源化利用系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高效節(jié)能污泥資源化利用工藝，包括對(duì)污泥依次進(jìn)行烘干和炭化；還包括將所述炭化形成的裂解氣送至烘干爐和/或炭化爐燃燒加熱。

優(yōu)選的，將所述裂解氣通入所述烘干爐和/或所述炭化爐的外層爐體燃燒對(duì)內(nèi)層爐體加熱。

優(yōu)選的，將所述裂解氣分別送至所述烘干爐和所述裂解爐燃燒加熱。

優(yōu)選的，還包括將助燃?xì)馑椭了龊娓蔂t和/或所述裂解爐燃燒加熱。

優(yōu)選的，先將所述炭化形成的所述裂解氣通入裂解氣儲(chǔ)罐，再由所述裂解氣儲(chǔ)罐將所述裂解氣送至所述烘干爐和/或所述裂解爐燃燒加熱。

一種高效節(jié)能污泥資源化利用系統(tǒng)，包括烘干爐和炭化爐；所述炭化爐的裂解氣出口連通于所述烘干爐和/或所述炭化爐的燃燒加熱機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述烘干爐和/或所述炭化爐包括外層爐體和內(nèi)層爐體，所述外層爐體為所述燃燒加熱機(jī)構(gòu)，所述內(nèi)部爐體為物料處理機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述裂解氣出口分別連通于所述烘干爐和所述炭化爐的外層爐體。

優(yōu)選的，還包括助燃?xì)鈨?chǔ)罐，其出氣口連通于所述烘干爐和/或所述炭化爐的所述燃燒加熱機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，還包括裂解氣儲(chǔ)罐，所述炭化爐的裂解氣出口連通于所述裂解氣儲(chǔ)罐的進(jìn)口，所述裂解氣儲(chǔ)罐能夠?qū)⑺隽呀鈿廨敵鲋了龊娓蔂t和/或所述炭化爐的燃燒加熱機(jī)構(gòu)。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的高效節(jié)能污泥資源化利用工藝和系統(tǒng)，利用炭化形成的裂解氣直接對(duì)烘干爐和炭化爐燃燒加熱，使得燃燒加熱效率更高效。本方案實(shí)現(xiàn)了炭化爐中形成的裂解氣直接回收利用，通過裂解氣的回收實(shí)現(xiàn)了能量的最大化利用，減少了炭化爐和烘干爐的額外熱源利用，減少了能量成本，降低了能耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的高效節(jié)能污泥資源化利用工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種高效節(jié)能污泥資源化利用工藝和系統(tǒng)，對(duì)熱量的回收，回收的裂解氣與一定比例的天然氣混合，直接對(duì)烘干爐和炭化爐的內(nèi)壁燃燒加熱，加熱更高效，本發(fā)明不對(duì)烘干爐產(chǎn)生的氣體進(jìn)行回收燃燒，只對(duì)炭化爐裂解的氣體進(jìn)行燃燒，使得燃燒效率更高效。本發(fā)明是以剩余活性污泥為原料，將其制成了含活性炭新型復(fù)合吸附材料，不僅拓寬了制備吸附材料的原料范圍，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了剩余活性污泥的無害化處理及資源化利用。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供的高效節(jié)能污泥資源化利用工藝，包括對(duì)污泥依次進(jìn)行烘干和炭化，其中經(jīng)過烘干降低污泥的含水率，炭化采用無氧環(huán)境將污泥高溫裂解；其核心改進(jìn)點(diǎn)在于，本工藝還包括將炭化形成的裂解氣送至烘干爐和/或炭化爐燃燒加熱；當(dāng)然本工藝還可以包括對(duì)炭化后污泥的進(jìn)一步處理，及對(duì)烘干煙氣和炭化煙氣的處理。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的高效節(jié)能污泥資源化利用工藝，利用炭化形成的裂解氣直接對(duì)烘干爐和/或炭化爐燃燒加熱，加熱更高效。本方案只對(duì)炭化裂解的氣體進(jìn)行燃燒，而不對(duì)烘干爐產(chǎn)生的氣體進(jìn)行回收燃燒，避免了其中摻有的大量水蒸氣影響燃燒效率，從而使得燃燒效率更高效。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了炭化形成的裂解氣直接回收利用，通過裂解氣的回收實(shí)現(xiàn)了能量的最大化利用，減少了炭化爐和烘干爐的額外熱源利用，減少了能量成本，降低了能耗。

作為優(yōu)選，將炭化形成的裂解氣通入烘干爐和/或炭化爐的外層爐體燃燒對(duì)內(nèi)層爐體加熱。采用內(nèi)外層爐體設(shè)計(jì)，污泥在內(nèi)層通過螺旋方式送料，外層直接對(duì)裝有污泥的內(nèi)層爐體壁燃燒加熱，結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)。

在本方案提供的具體實(shí)施例中，將炭化形成的裂解氣分別送至烘干爐和裂解爐的外層爐體燃燒對(duì)內(nèi)層爐體加熱，以充分利用回收裂解氣。

本發(fā)明實(shí)施例提供的高效節(jié)能污泥資源化利用工藝，還包括將助燃?xì)馑椭梁娓蔂t和/或裂解爐燃燒加熱，以優(yōu)化其中的燃燒效果，具體可以采用lng(天然氣)。作為優(yōu)選，先將裂解氣和助燃?xì)饣旌?，再送至烘干爐和/或裂解爐燃燒加熱，來提高燃燒效率。上述混合中各物質(zhì)含量可根據(jù)實(shí)際工況自由配比。

為了進(jìn)一步優(yōu)化上述的技術(shù)方案，先將炭化形成的裂解氣通入裂解氣儲(chǔ)罐，再由裂解氣儲(chǔ)罐將裂解氣送至烘干爐和/或裂解爐燃燒加熱。通過裂解氣儲(chǔ)罐的中間儲(chǔ)存作用，能夠根據(jù)實(shí)際需要(時(shí)機(jī)、含量)將裂解氣送至烘干爐和/或裂解爐，以達(dá)到穩(wěn)定理想的燃燒加熱，效果更好，優(yōu)化利用率。具體的，裂解氣加壓通入裂解氣儲(chǔ)罐，能夠儲(chǔ)存更多，避免設(shè)備體積過大。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種高效節(jié)能污泥資源化利用系統(tǒng)，包括烘干爐和炭化爐，其中經(jīng)過烘干爐降低污泥的含水率，炭化爐采用無氧環(huán)境將污泥高溫裂解，當(dāng)然本系統(tǒng)還可以包括對(duì)炭化后污泥的進(jìn)一步處理裝置(冷卻器)，及對(duì)烘干煙氣和炭化煙氣的處理裝置(如風(fēng)機(jī)、換熱裝置、脫硫脫硝裝置和生物除臭裝置)；其核心改進(jìn)點(diǎn)在于，炭化爐的裂解氣出口連通于烘干爐和/或炭化爐的燃燒加熱機(jī)構(gòu)。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的高效節(jié)能污泥資源化利用系統(tǒng)，利用炭化爐形成的裂解氣直接對(duì)烘干爐和/或炭化爐燃燒加熱，加熱更高效。本方案只對(duì)炭化爐裂解的氣體進(jìn)行燃燒，而不對(duì)烘干爐產(chǎn)生的氣體進(jìn)行回收燃燒，避免了其中摻有的大量水蒸氣影響燃燒效率，從而使得燃燒效率更高效。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了炭化爐形成的裂解氣直接回收利用，通過裂解氣的回收實(shí)現(xiàn)了能量的最大化利用，減少了炭化爐和烘干爐的額外熱源利用，減少了能量成本，降低了能耗。

作為優(yōu)選，烘干爐和/或炭化爐包括外層爐體和內(nèi)層爐體，外層爐體為燃燒加熱機(jī)構(gòu)，內(nèi)部爐體為物料處理機(jī)構(gòu)。采用內(nèi)外層爐體設(shè)計(jì)，污泥物料在內(nèi)層通過螺旋方式送料，外層具有燒嘴裝置，在其點(diǎn)燃作用下，直接對(duì)裝有污泥的內(nèi)層爐體壁燃燒加熱，結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)。

在本方案提供的具體實(shí)施例中，裂解氣出口分別連通于烘干爐和炭化爐的外層爐體燃燒對(duì)內(nèi)層爐體加熱，以充分利用回收裂解氣。

本發(fā)明實(shí)施例提供的高效節(jié)能污泥資源化利用系統(tǒng)，還包括助燃?xì)鈨?chǔ)罐，其出氣口連通于烘干爐和/或炭化爐的燃燒加熱機(jī)構(gòu)。即還將助燃?xì)馑椭梁娓蔂t和/或裂解爐燃燒加熱，以優(yōu)化其中的燃燒效果，具體可以采用lng(天然氣)。作為優(yōu)選，先將裂解氣和助燃?xì)饣旌?，再送至烘干爐和/或裂解爐燃燒加熱，來提高燃燒效率。上述混合中各物質(zhì)含量可根據(jù)實(shí)際工況自由配比。

為了進(jìn)一步優(yōu)化上述的技術(shù)方案，本系統(tǒng)還包括裂解氣儲(chǔ)罐，炭化爐的裂解氣出口連通于裂解氣儲(chǔ)罐的進(jìn)口，裂解氣儲(chǔ)罐能夠?qū)⒘呀鈿舛枯敵鲋梁娓蔂t和/或炭化爐的燃燒加熱機(jī)構(gòu)。通過裂解氣儲(chǔ)罐的中間儲(chǔ)存作用，能夠根據(jù)實(shí)際需要(時(shí)機(jī)、含量)將裂解氣送至烘干爐和/或裂解爐，以達(dá)到穩(wěn)定理想的燃燒加熱，效果更好，優(yōu)化利用率。具體的，裂解氣加壓通入裂解氣儲(chǔ)罐，能夠儲(chǔ)存更多，避免設(shè)備體積過大。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本方案作進(jìn)一步介紹：

該發(fā)明高效節(jié)能污泥資源化利用系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯烘干爐、回轉(zhuǎn)窯炭化爐、裂解氣儲(chǔ)存罐、lng儲(chǔ)罐、換熱器、污泥冷卻裝置、脫硫裝置和生物除臭。含水率約為60％的活性污泥前體由傳動(dòng)帶進(jìn)入烘干爐，烘干爐與炭化爐通過螺旋送料機(jī)與炭化爐連接，同時(shí)烘干爐后接風(fēng)機(jī)和脫硫裝置，脫硫裝置之后連接生物除臭裝置。炭化爐后的連接分三路，一是燃燒后煙氣的走向路線，連接順序分別是風(fēng)機(jī)、換熱裝置、脫硫脫硝裝置(與烘干爐共用)和生物除臭裝置(與烘干爐共用)；二路是污泥走向路線，炭化爐連接冷卻器再連接污泥活性炭出料倉；三路是裂解氣走向路線，連接順序是風(fēng)機(jī)、裂解氣儲(chǔ)罐與lng儲(chǔ)罐(兩者的氣體經(jīng)過一定比例混合)再分別進(jìn)入烘干爐與裂解爐的外層爐體燒嘴裝置以進(jìn)行下一步的燃燒。

具體工藝如下：經(jīng)過調(diào)解和初步壓濾的含水量約為60％的污泥，經(jīng)螺旋送料機(jī)輸送至烘干爐，所述烘干爐采用回轉(zhuǎn)窯干燥機(jī)，烘干后的污泥具體參數(shù)含水率20％，烘干爐爐體包括兩層，筒體內(nèi)徑2.0m，外徑3.5m，筒體長度20m，筒體傾斜4％，轉(zhuǎn)速3r.p.m，烘干爐外層下部設(shè)置2個(gè)火焰噴嘴，烘干爐外層爐體上部開口，烘干爐采用低溫烘干法，烘干溫度為120度。所述炭化爐，炭化爐通過螺旋送料機(jī)與烘干爐相連，炭化爐采用無氧環(huán)境，炭化爐中主要過程是高溫裂解，裂解溫度為700度，經(jīng)炭化爐炭化后污泥含水率約為3％，炭化爐結(jié)構(gòu)同樣采用回轉(zhuǎn)窯形式，爐體有兩層，筒體內(nèi)徑1.6m，外徑3m，筒體長度16m，筒體傾斜4％，轉(zhuǎn)速3r.p.m，爐體外層下部設(shè)置2個(gè)火焰噴嘴，裂解爐外層爐體上部開口，裂解后的氣體在風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入裂解氣儲(chǔ)存罐，裂解氣儲(chǔ)存罐支出的高溫裂解氣與天然氣儲(chǔ)存罐支出的天然氣，按照一定比列混合，構(gòu)成烘干爐和炭化爐能源燃料，該燃料分別通入烘干機(jī)和裂解爐的外層爐體燒嘴裝置，在燒嘴點(diǎn)燃裝置的作用下，直接對(duì)烘干爐和炭化爐內(nèi)層爐體進(jìn)行燃燒加熱。

本發(fā)明燃燒后煙氣的走向：對(duì)于烘干爐混合能源燃燒后的煙氣在風(fēng)機(jī)作用下由烘干爐爐體外層上部的孔抽出進(jìn)入管道通入烘干爐爐體內(nèi)層，煙氣通過烘干爐內(nèi)層的過程中與蒸發(fā)掉的水蒸氣一起在風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入脫硫裝置進(jìn)一步凈化，經(jīng)脫硫凈化后，進(jìn)入生物除臭裝置，凈化后排入大氣；對(duì)于炭化爐混合能源燃燒后的煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)由炭化爐外層爐體上方開口抽出，抽出后的氣體經(jīng)過換熱裝置換熱后直接與烘干爐抽出的煙氣一起進(jìn)入脫硫裝置。所述換熱器換熱介質(zhì)為空氣，收集的熱量被炭化爐回收利用；所述裂解氣儲(chǔ)存罐同時(shí)具有加壓和儲(chǔ)存作用；所述污泥冷卻裝置水為冷卻介質(zhì)，熱量流向空氣；所述脫硫裝置采用石灰石/石灰-石膏法煙氣脫硫吸收裝置，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝系統(tǒng)主要由吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)等組成。所述生物除臭主要是利用微生物除臭，通過微生物的生理代謝將具有臭味的物質(zhì)加以轉(zhuǎn)化，使目標(biāo)污染物被有效分解去除，以達(dá)到惡臭的治理目的。本工藝產(chǎn)生的活性炭污泥復(fù)合吸附材料，完全具備活性炭的吸附性能，可以作為活性炭吸附材料對(duì)外出售。本系統(tǒng)裝置由統(tǒng)一的plc可編程控制器統(tǒng)一控制。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高效節(jié)能污泥資源化利用工藝和系統(tǒng)，經(jīng)過對(duì)污泥前期的處理，再經(jīng)過污泥烘干，污泥的炭化，炭化后能源的回收利用，炭化后形成污泥活性炭復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)污泥高效處理的同時(shí)，形成污泥活性炭復(fù)合材料，充分體現(xiàn)了國家對(duì)污泥處理減量化、資源化的要求，并把污泥資源化發(fā)揮到極致，充分節(jié)省成本、保護(hù)環(huán)境、提高經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明達(dá)到的有益效果為實(shí)現(xiàn)了炭化爐中形成的裂解氣直接回收利用，通過裂解氣的回收實(shí)現(xiàn)了能量的最大化利用，減少了炭化爐和烘干爐的額外熱源利用，減少了能量成本，降低了能耗。整個(gè)過程安全、可靠、高效，無二噁英等二次污染氣體的產(chǎn)生。最終產(chǎn)物活性炭污泥復(fù)合吸附材料，不僅可以消除這些固體廢物對(duì)環(huán)境的污染，還可以用產(chǎn)生的吸附材料來處理污水或有害氣體，進(jìn)一步改善環(huán)境，提高民眾生活質(zhì)量，具有顯著的社會(huì)效益。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。