一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的方法
【专利摘要】本发明涉及一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的方法，包括以下步骤：(1)取水泥窑余热干化城市生活污泥，往其中加入不饱和脂肪酸、高锰酸钾和双氧水，混合后直接加入水泥分解炉中，同时，往水泥分解炉中加入水泥生料；(2)焚烧，固化，即完成。与现有技术相比，本发明解决因水泥窑处置城市生活污泥过程中分解炉焚烧水泥窑余热干化城市生活污泥环节硫化物排放而带来的环境污染，保护环境，进一步发挥水泥窑协同处理城市生活污泥的优势等。
【专利说明】
-种减少水泥窒协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法
技术领域
[0001] 本发明设及城市生活污泥环保处理领域，尤其是设及一种减少水泥害协同处置城 市生活污泥过程硫污染物排放的方法。
【背景技术】
[0002] 2015年，我国城市生活污水污泥年排放量达3500万吨含水率为80%计）。随着 城市化进程的不断推进，排放量仍有较大增长。城市生活污水污泥成分复杂，除含有大量水 分外，亦含有难降解的有机物、重金属、病原微生物和寄生虫卵等。处置不善将带来严重的 环境问题。稳定化、减量化、资源化与无害化的城市生活污水污泥处置方式成为我国乃至世 界广泛关注的热点问题。就现有的处置方式而言，水泥害处置城市生活污水污泥方式与其 它方式如填埋、±地利用、焚烧相比，具有如下优势而得到欧美等发达国家的广泛应用，我 国将该处置方式作为未来建材行业发展的重点工程，在全国进行示范和推广。（1)有机物分 解彻底:污泥在水泥害内停留时间长，害内的污泥中有害有机物可充分燃烧，焚烧率可达 99.999%，即使稳定的有机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 喂入点处在高于85(TC的分解炉，分解炉内热容大且溫度稳定，有效地抑制了二嗯英产生；
[3] 不产生飞灰:般烧排出废气粉尘经害尾布袋收尘器收集后作为水泥原料重新进入害内 般烧，没有危险废弃物飞灰产生；（4)固化重金属:在水泥烧成过程中，污泥灰渣中的重金属 能够固定在水泥熟料的结构中，从而达到重金属固化的作用；（5)资源化效率高:污泥中有 机成分和无机成分都能得到充分利用，资源化效率高；（6)处理量大、见效快:水泥生产量 大，需要污泥量多;水泥厂地域分布广，有利于污泥就地消纳，节省运输费用;水泥害的热容 量大，工艺稳定，处理污泥方便，见效快。
[0003] 当前，城市生活污泥水泥害协同处置包括W下Ξ个主要环节。（1)城市生活污泥的 水泥害余热干化过程。该阶段溫度分布在310~330°C。（2)余热干化城市生活污泥在水泥预 分解害的焚烧过程。该阶段溫度分布在850~900°C(3)焚烧城市生活污泥在水泥害的般烧 过程。该阶段溫度分布在900~1500°C。
[0004] 虽然城市生活污泥水泥害协同处置具有上述诸多优点，但如表1所示，城市生活污 泥化学成分复杂，除含有Si、Ca、化、A1与P等外，亦含有大量的S元素。运些S元素通常W不同 的结合形态存在于城市生活污泥中。运些不同结合形态的S元素因各自的物理与化学性质， 在水泥害处置全程的各阶段分解成有害物质如S〇2或也S在各阶段释放出来。减少水泥害协 同处置城市生活污泥各阶段运些有害物质的释放，对于环境的保护和进一步发挥水泥害协 同处理城市生活污泥的优势具有积极的实际意义。
[0005] 表1 100°C干化至恒重城市生活污泥化学成分(wt，％)
[0006]
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种减少水泥害协 同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的方法。
[0008] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0009] -种减少水泥害协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的方法，包括W下步 骤：
[0010] (1)取水泥害余热干化城市生活污泥，往其中加入不饱和脂肪酸、高儘酸钟和双氧 水，混合后直接加入水泥分解炉中，同时，往水泥分解炉中加入水泥生料；
[0011] (2)焚烧，固化，即完成。水泥生料为先通过预热器预热后再加入水泥分解炉。
[0012] 所述的不饱和脂肪酸的添加量为水泥害余热干化城市生活污泥重量的0.1%~ 0.2%。
[0013] 优选的所述的不饱和脂肪酸为多不饱和脂肪酸。如亚油酸或亚麻酸等。
[0014] 所述的高儘酸钟的添加量为水泥害余热干化城市生活污泥重量的0.01 %~ 0.05%。
[0015] 所述的双氧水的添加量为水泥害余热干化城市生活污泥重量的0.1 %~0.8%。
[0016] 不饱和脂肪酸的有效含量不少于90%，高儘酸钟的有效含量不低于98%，双氧水 有效浓度不低于30 %。
[0017] 水泥生料中石灰饱和系数不小于0.90。
[0018] 固化是指水泥生料固化焚烧过程产生的硫污染物。
[0019] 固化时保证焚烧产生的硫污染物在水泥生料中的停留时间不低于10s。
[0020] 本发明提出的方法为水泥害协同处置城市生活污泥过程中分解炉焚烧城市生活 污泥环节减少硫化氨污染物排放的方法，包括两个过程。其一:水泥害协同处置城市生活污 泥过程中，分解炉焚烧水泥害余热干化城市生活污泥环节，硫氨化物氧化转变成二氧化硫 或Ξ氧化硫，及硫化氨氧化转变成二氧化硫或Ξ氧化硫的反应催化过程;其二:水泥害协同 处置城市生活污泥过程中，分解炉焚烧城市生活污泥环节，水泥生料固化二氧化硫或Ξ氧 化硫的过程。
[0021] 本发明中，诸如不饱和脂肪酸、高儘酸钟和双氧水具有强的氧化作用，在水泥害预 分解炉的高溫下，硫氨化物氧化转变为二氧化硫或Ξ氧化硫，并且双氧水在加热情况下会 释放出氧气，可W起到反映催化作用使得该反应进行的更加充分。经此过程，水泥害余热干 化城市生活污泥在水泥分解炉焚烧过程中产生的硫氨化物转变为二氧化硫或Ξ氧化硫。不 饱和脂肪酸、高儘酸钟和双氧水用作氧化剂，双氧水亦用作催化剂。
[0022] 本发明中，水泥害余热干化城市生活污泥在水泥分解炉焚烧过程中产生的硫氨化 物经由过程一转变为二氧化硫或Ξ氧化硫，在水泥生料配比中石灰饱和系数大于0.90和停 留时间不少于10秒的情况下，与水泥生料中的碱金属氧化物或氧化巧反应，形成亚硫酸或 硫酸盐，使得水泥害余热干化城市生活污泥在水泥分解炉焚烧过程中产生的硫氨化物经由 过程一转变为二氧化硫或Ξ氧化硫，运些二氧化硫或Ξ氧化硫物质经由过程二，因形成亚 硫酸或硫酸盐而在水泥害协同处置城市生活污泥的水泥害分解炉焚烧环节而得到固化。减 少了水泥害协同处置城市生活污泥过程中分解炉焚烧城市生活污泥环节硫氨化物的排放。 解决了因水泥害协同处置城市生活污泥过程中分解炉焚烧城市生活污泥环节硫化氨排放 而带来的环境污染问题。对于环境的保护和进一步发挥水泥害协同处理城市生活污泥的优 势具有重要的实际意义。
[0023] 本发明减少水泥害协同处置城市生活污泥过程中分解炉焚烧城市生活污泥环节 硫氨化物排放的途径是：（1)借助不饱和脂肪酸、高儘酸钟和双氧水强的氧化性，和双氧水 在高溫下释放出氧气的催化反应的特征，充分的氧化在水泥害处置城市生活污泥过程中分 解炉焚烧城市生活污泥环节释放的硫氨化物至二氧化硫或Ξ氧化硫；（2)通过控制水泥生 料配比过程中的石灰饱和系数，保证水泥害余热干化城市污泥在分解炉停留的时间，利用 水泥熟料中的碱金属氧化物和氧化巧，在水泥生料配比中石灰饱和系数大于0.90的情况 下，与水泥生料中的碱金属氧化物或氧化巧反应，形成亚硫酸或硫酸盐，使得泥害余热干化 城市生活污泥在水泥分解炉焚烧过程中产生的硫氨化物经由过程一转变为二氧化硫或Ξ 氧化硫，运些二氧化硫或Ξ氧化硫物质在过程二中与碱金属氧化物或氧化该反反应形成亚 硫酸或硫酸盐而在水泥害协同处置城市生活污泥的水泥害分解炉焚烧环节而得到固化。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0025] (1)本发明经过不饱和脂肪酸、高儘酸钟和双氧水氧化水泥分解炉焚烧水泥害余 热干化城市生活污泥过程中释放的硫氨化物而形成二氧化硫或Ξ氧化硫，在高的石灰饱和 系数和足够的停留时间条件下，通过水泥生料中的碱金属氧化物或氧化巧吸收二氧化硫或 Ξ氧化硫，而形成亚硫酸盐或硫酸盐而使得形成的二氧化硫或Ξ氧化硫在水泥分解炉得到 固化。减少了水泥害处置城市生活污泥过程中水泥分解炉焚烧水泥害余热干化城市生活污 泥环节有害硫化物的排放，解决因水泥害处置城市生活污泥过程中分解炉焚烧水泥害余热 干化城市生活污泥环节硫化物排放而带来的环境污染，保护环境，进一步发挥水泥害协同 处理城市生活污泥的优势。
[0026] (2)处理方便，成本低:本发明中所采用的添加剂主要为不饱和脂肪酸、双氧水和 高儘酸钟等，原料来源简单，方便易得，处理工艺为水泥害协同处置，操作方便。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0028] 实施例1
[0029] 选择某水泥害协同处置城市生活污泥厂，其中该厂在水泥害处置过程中添加的干 化城市污泥量为总配方（即指处理的干化城市污泥与水泥生料的总量）的10%，称取水泥害 余热干化城市生活污泥总质量分别为0.1% ,0.01%和0.1% %的工业用不饱和脂肪酸(有 效含量为90 % )、高儘酸钟(有效含量为98 %)和双氧水(有效浓度为30 % )，通过人工方式与 水泥害余热干化城市生活污泥一并从水泥分解炉加入，水泥生料配比中石灰饱和系数为 0.90,物料停留时间为10秒，未发现在水泥分解害焚烧水泥害余热干化城市生活污泥环节 有硫氨化物释放。
[0030] 实施例2
[0031] 选择某水泥害协同处置城市生活污泥厂，其中该厂在水泥害处置过程中添加的干 化城市污泥量为总配方的15%，称取水泥害余热干化城市生活污泥总质量分别为0.2%， 0.05%和0.8%的工业用不饱和脂肪酸(有效含量为95% )、高儘酸钟(有效含量为99% )和 双氧水(有效浓度为35% )，通过人工方式与水泥害余热干化城市生活污泥一并从水泥分解 炉加入，水泥生料配比中石灰饱和系数为0.93,物料停留时间为15秒，未发现在水泥分解害 焚烧水泥害余热干化城市生活污泥环节有硫氨化物释放。
[0032] 从上述结果可W看出，经过该方法，可W解决水泥害处置城市生活污泥过程中分 解炉焚烧城市生活污泥环节硫化氨的释放问题。
[0033] 实施例3
[0034] 选择某水泥害协同处置城市生活污泥厂，其中该厂在水泥害处置过程中添加的干 化城市污泥量为总配方的20%，称取水泥害余热干化城市生活污泥总质量分别为0.15%， 0.02%和0.4%的工业用不饱和脂肪酸(有效含量为95% )、高儘酸钟(有效含量为99% )和 双氧水(有效浓度为35% )，通过人工方式与水泥害余热干化城市生活污泥一并从水泥分解 炉加入，水泥生料配比中石灰饱和系数为0.92,物料停留时间为18秒，未发现在水泥分解害 焚烧水泥害余热干化城市生活污泥环节有硫氨化物释放。本实施例中的不饱和脂肪酸为亚 油酸与亚麻酸按质量比1:1混合而成。
[0035] 从上述结果可W看出，经过该方法，可W解决水泥害处置城市生活污泥过程中分 解炉焚烧城市生活污泥环节硫化氨的释放问题。
[0036] 实施例4
[0037] 选择某水泥害协同处置城市生活污泥厂，其中该厂在水泥害处置过程中添加的干 化城市污泥量为总配方的12%，称取水泥害余热干化城市生活污泥总质量分别为0.17%， 0.03%和0.6 %的工业用不饱和脂肪酸(有效含量为92% )、高儘酸钟(有效含量为99% )和 双氧水(有效浓度为36% )，通过人工方式与水泥害余热干化城市生活污泥一并从水泥分解 炉加入，水泥生料配比中石灰饱和系数为0.93,物料停留时间为13秒，未发现在水泥分解害 焚烧水泥害余热干化城市生活污泥环节有硫氨化物释放。本实施例中的不饱和脂肪酸为亚 油酸。
[0038] 从上述结果可W看出，经过该方法，可W解决水泥害处置城市生活污泥过程中分 解炉焚烧城市生活污泥环节硫化氨的释放问题。
[0039] 实施例5
[0040] 选择某水泥害协同处置城市生活污泥厂，其中该厂在水泥害处置过程中添加的干 化城市污泥量为总配方的16%，称取水泥害余热干化城市生活污泥总质量分别为0.18%， 0.04%和0.5 %的工业用不饱和脂肪酸(有效含量为95% )、高儘酸钟(有效含量为99% )和 双氧水(有效浓度为35% )，通过人工方式与水泥害余热干化城市生活污泥一并从水泥分解 炉加入，水泥生料配比中石灰饱和系数为0.92,物料停留时间为17秒，未发现在水泥分解害 焚烧水泥害余热干化城市生活污泥环节有硫氨化物释放。本实施例中的不饱和脂肪酸为亚 麻酸。
[0041] 从上述结果可W看出，经过该方法，可W解决水泥害处置城市生活污泥过程中分 解炉焚烧城市生活污泥环节硫化氨的释放问题。
[0042] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。 熟悉本领域技术的人员显然可W容易地对运些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般 原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领 域技术人员根据本发明的掲示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的方法，其特征在于，包 括以下步骤： (1)取水泥窑余热干化城市生活污泥，往其中加入不饱和脂肪酸、高锰酸钾和双氧水， 混合后直接加入水泥分解炉中，同时，往水泥分解炉中加入水泥生料； ⑵焚烧，固化，即完成。2. 根据权利要求1所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的不饱和脂肪酸的添加量为水泥窑余热干化城市生活污泥重量的 0.1% ~0.2%〇3. 根据权利要求1所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的不饱和脂肪酸为多不饱和脂肪酸。4. 根据权利要求3所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的不饱和脂肪酸为亚油酸或亚麻酸中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的高锰酸钾的添加量为水泥窑余热干化城市生活污泥重量的 0.01% ~0.05%〇6. 根据权利要求1所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，所述的双氧水的添加量为水泥窑余热干化城市生活污泥重量的0.1 %~ 0.8%〇7. 根据权利要求1所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，不饱和脂肪酸的有效含量不少于90%，高锰酸钾的有效含量不低于 98%，双氧水有效浓度不低于30%。8. 根据权利要求1所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，水泥生料中石灰饱和系数不小于0.90。9. 根据权利要求1所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放的 方法，其特征在于，固化是指水泥生料固化焚烧过程产生的硫污染物。10. 根据权利要求9所述的一种减少水泥窑协同处置城市生活污泥过程硫污染物排放 的方法，其特征在于，固化时保证焚烧产生的硫污染物在水泥生料中的停留时间不低于 10s〇
【文档编号】C04B7/44GK106082728SQ201610430995
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】李好新, 董留留, 杨晓杰, 张国防
【申请人】同济大学