[发明专利]一种污泥热解碳化处理的工艺方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥热解碳化处理工艺方法及其装置，特别涉及一种利用热解碳化工艺及其装置，实现污水厂的污泥减量化、无害化、资源化。

背景技术

随着经济发展和人民环保意识的加强，城镇污水处理事业不断发展，污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和提高，产生的污泥量也日益增加。目前对污泥主要是进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧处理。国内外常用的成熟的污泥稳定工艺有：厌氧消化、好氧消化、热处理、加热干化和加碱稳定；常用的污泥处置是土地利用、焚烧、卫生填埋、堆肥、投海等。污泥处理处置的投资和运行费较高，如处置不当，将造成“二次污染”，这已成为环境保护领域难题，备受关注。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种污泥热解碳化处理的工艺方法，用以解决污泥处置不当所造成的二次污染，产物状态稳定，实现了污泥处理的减量化、无害化、资源化。

本发明的目的之二是提供一种污泥热解碳化处理的工艺装置，组装简单，操作简便。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种污泥热解碳化处理的工艺方法，包括以下步骤：

(1)压榨、粉碎和混拌：将污水厂处理污水后产生的含水率90％以上的污泥(A)经压榨后制备成含水率小于60％的污泥；将所述的含水率小于60％的污泥经过粉碎后进行混拌；

(2)烘干：将步骤(1)混拌后的混合物进行烘干，至混合物中污泥的含水率低于30％后储存备用；

(3)热解碳化：将步骤(2)储存的物料进行热解碳化，形成水蒸气、热解气和固态碳的混合物(C)，将固态碳的混合物排出系统外，将水蒸气和热解气进行分离提纯；

(4)分离提纯：将步骤(3)制备而成的水蒸气和热解气进行分离提纯，其中所得到的气体作为燃料为步骤(2)的烘干步骤提供热源，其中所得到的重组分作为原料，与步骤(1)所述的粉碎后的含水率小于60％的污泥混拌后继续循环进行烘干、热解碳化和分离提纯。

上述技术方案中，所述的工艺方法具体为：

(1)压榨、粉碎和混拌：将污水厂处理污水后产生的含水率90％以上的污泥(A)，输送至压榨机内进行压榨，压榨成含水率小于60％的污泥；然后将含水率小于60％的污泥输送至粉碎机中进行粉碎，粉碎至粒径为20mm以下；再将粉碎后的污泥输送至混合搅拌机中进行混拌。

所述的压榨机，压榨温度为常温，压榨压力为15～25MPa，压榨时间为70～120分钟；

所述的混合搅拌机，混拌的速率为3～10转/分，混拌温度为40℃～60℃；

(2)烘干：将步骤(1)混合搅拌机内混拌形成的混合物通过螺旋给料机输送至内加热回转窑烘干机中进行烘干，烘干至混合物中污泥的含水率低于30％；烘干后的产物经内加热回转窑烘干机的下出料口、通过螺旋输送机I输送至储料仓中进行储存；

所述的内加热回转窑烘干机，烘干的温度为80℃～140℃，烘干时间为45～60分钟；

(3)热解碳化：将步骤(2)中储料仓中的物料通过螺旋输送机II输送至热解碳化炉中进行热解碳化，热解碳化炉的炉体外部套设有加热炉，加热炉维持热解碳化炉的炉内温度为700℃～900℃；污泥在热解碳化炉内的高温无氧状态下发生热解碳化，主要产物为水蒸气、热解气和固态碳的混合物(C)，固态碳的混合物排出系统外，水蒸气和热解气进入分离提纯塔中。在高温作用下，污泥中的重金属被固化在固态碳的混合物中，状态稳定、不会被水析出、不产生污染。

(4)分离提纯：将步骤(3)中热解碳化炉内产生的水蒸气、热解气进入分离提纯塔(17)中进行分离提纯，塔顶的温度为80℃～100℃、压力为50～60kpa，塔底的温度为350℃～400℃、压力为100～150kpa；塔顶分离提纯出的气体作为燃料通入热风炉专用的燃烧器中，塔底分离出的重组分(焦油)输送至步骤(1)所述的混合搅拌机中与粉碎后的污泥混拌后继续循环进行烘干、热解碳化和分离提纯。

上述技术方案中，步骤(1)中，粉碎后的污泥在混合搅拌机中进行混拌时，还可以加入药物和添加剂；所述的药物为生石灰，用来平衡污泥的酸碱度，同时在反应时放出热量，为污泥加温，生石灰的添加量为粉碎后污泥重量的2～3％；所述的添加剂为木屑或煤粉，用来提高污泥的热值，添加剂的添加量为粉碎后污泥重量的0～10％(不是所有的污泥都加，市政污泥的热值较高，就不用加)。