降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂及其使用方法与流程

本发明涉及污泥焚烧处理技术领域，具体涉及一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂及其使用方法。

背景技术：

随着我国城镇化脚步的加快，城市污水的产生量和处理量迅速增加，但随之而来的污泥又带来了二次污染。污泥处理与处置的目的以减量化、资源化、无害化为原则，主要处置方法有污泥填埋法、污泥堆肥法和污泥焚烧法。其中，污泥填埋法需要占用大量土地，且处理不当可能造成土壤和地下水的污染。污泥堆肥法具有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但存在病原菌扩散和重金属污染的危险。相比于堆肥和填埋，污泥焚烧法处理不仅可以最大限度地实现污泥的减量化和无害化，而且焚烧灰渣还可以制成附属产品，是一种有效的污泥处置方式。污泥焚烧法具有处理速度快，处理量大，占地面积小，不需要长期储存，可就地焚烧，不需要长距离运输，可以回收能量用于供热或发电等特点。飞灰是焚烧过程中产生的污染物，产量大约为焚烧量的0.5～3％。焚烧飞灰颗粒物中含有高浓度且高浸出浓度的重金属以及高毒性的二噁英等有害物质，如果没有妥善的处理或处置方法，有害物质将在生态系统中迁移转化，进而污染地下水、土壤和空气，最终危害人类健康。由于细颗粒物的粒径很小，在大气环境中的停留时间比较长，大约7～30天，加上流动性较强，容易被吸入人类肺泡内部沉积并且很难被呼出。再加上细颗粒物具有较大的比表面积，容易吸附污泥焚烧过程中产生的重金属，对人体造成极大的伤害。

目前，国内外对燃烧产生的细颗粒物研究大部分集中在燃煤、燃生物质，而对污泥焚烧所产生的细颗粒物研究较少。传统的除尘方法有布袋除尘以及电除尘等除尘设备，但是对细颗粒物以及超细颗粒物的脱除效率较低而且成本较高。

例如cn106281564a，通过将硅藻土改性成为盐酸改性硅藻土粉末和聚羟基铝改性硅藻土粉末，通过一定的物理或化学作用降低了细颗粒物的生成量，但是盐酸和聚羟基铝制备成本较高，不适于大规模使用。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂及其使用方法，该降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂是将生石灰与硅藻土按照预定比例混合作为添加剂，使用该复合添加剂降低污泥焚烧细颗粒物生成的方法，是将复合添加剂和污泥按照预定的质量比例混合后，一起加入流化床中燃烧，燃烧过程中，添加生石灰(cao)不仅可以降低细颗粒物的生成量，而且在高温条件下，生石灰与硅藻土可以发生反应，形成具有吸附性能的硅酸钙。此外，生石灰和硅藻土的储量丰富，价格便宜，运输和储存方便，可以有效的降低对污泥焚烧细颗粒物控制的成本。

本发明的一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝(0.25～1)：1，优选为0.75：1。

本发明的一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：制备复合添加剂

按质量配比，将生石灰和硅藻土进行混合，得到混有生石灰的硅藻土；

步骤2：污泥前处理

将污泥烘干、研磨粉碎、筛分，得到粒径为150μm～500μm的污泥粉；

步骤3：复合添加剂和污泥混合

将混有生石灰的硅藻土和污泥粉充分混合，得到混有添加剂的污泥粉；其中，混有生石灰的硅藻土占污泥粉质量的质量百分比为3％～9％；

步骤4：焚烧

将混有复合添加剂的污泥粉加入污泥焚烧设备中，进行焚烧，焚烧温度为750～950℃，焚烧气氛为空气气氛，得到焚烧后的细颗粒物。

所述的步骤2中，所述的烘干，烘干温度为105℃～200℃。

所述的步骤4中，所述的污泥焚烧设备为污泥焚烧炉、流化床中的一种，优选为流化床。

采用本发明的降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂进行降低污泥焚烧细颗粒物生成，其分析过程为：

将焚烧后的细颗粒物随烟气进入旋风分离器，分离直径大于10μm的颗粒物，剩余的细颗粒物和超细颗粒物随烟气进入低压荷电撞击器(elpi)中，对不同直径的细颗粒物进行分级收集，然后分析统计，得到降低污泥焚烧细颗粒物生成的添加剂的作用效果。

本发明的一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂及其使用方法，其有益效果为：

1、本发明通过在污泥焚烧过程中，加入混有生石灰的硅藻土的复合添加剂，进而降低污泥焚烧细颗粒物生成量，其作用机理是污泥焚烧过程中，添加生石灰(cao)不仅可以降低细颗粒物的生成量，而且在高温条件下，生石灰与硅藻土可以发生反应，形成具有吸附性能的硅酸钙。

2、生石灰和硅藻土的储量丰富，价格便宜，运输和储存方便，可以有效的降低对污泥焚烧细颗粒物控制的成本。

附图说明

图1是生石灰和硅藻土不同配比的复合添加剂对250～500μm污泥焚烧产生细颗粒物的影响效果图。

图2是生石灰和硅藻土不同配比的复合添加剂对187.5～250μm污泥焚烧产生细颗粒物的影响效果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.25：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：制备复合添加剂

按质量配比，将生石灰和硅藻土进行混合，得到混有生石灰的硅藻土；

步骤2：污泥前处理

将污泥置于105℃烘箱中烘干后，使用研磨机将干燥的污泥研磨粉碎，并过30目筛子进行筛分，得到粒径为250μm～500μm的污泥粉；

步骤3：复合添加剂和污泥混合

将混有生石灰的硅藻土和粒径为250μm～500μm的污泥粉充分混合，得到混有添加剂的污泥粉；其中，混有生石灰的硅藻土占污泥粉质量的质量百分比为6％；

步骤4：焚烧

将混有复合添加剂的污泥粉，以20g/min的进料速率加入流化床中，进行焚烧，焚烧温度为850℃，焚烧气氛为空气气氛，得到焚烧后的细颗粒物。

步骤5：分析

将焚烧后的细颗粒物随烟气流经旋风分离器，过滤掉烟气中动力学直径大于10μm的颗粒物，剩余的细颗粒物和超细颗粒物随烟气进入低压荷电撞击器(elpi)，将细颗粒物分为14级分别为：6～16.7nm、16.7～27.5nm、27.5～56nm、56～94.2nm、94.2～156nm、156～261nm、261～382nm、382～613nm、613～948nm、948～1600nm、1.6～2.39μm、2.39～3.99μm、3.99～6.68μm、6.68～9.91μm，收集时间为30min。

实施例2

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.5：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，同实施例1，不同之处在于，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.5：1。

实施例3

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.75：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，同实施例1，不同之处在于，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.75：1。

实施例4

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝1：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，同实施例1，不同之处在于，按质量比，生石灰：硅藻土＝1：1。

根据实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中，不同生石灰和硅藻土的质量配比制备的复合添加剂对250～500μm污泥焚烧产生细颗粒物的影响效果分析，得到的影响效果图见图1，从图1中，可以看出在所研究的含量范围内，随着复合添加剂比例的增加，细颗粒物的生成量也是减少的，当复合添加剂的比例为0.75:1时，细颗粒物的生成量是最小的。

对比例1

一种污泥的处理方法，包括以下步骤：

步骤1：污泥前处理

将污泥置于105℃烘箱中烘干后，使用研磨机将干燥的污泥研磨粉碎，并过30目筛子进行筛分，得到粒径为250μm～500μm的污泥粉；

步骤2：焚烧

将粒径为250μm～500μm的污泥粉，以20g/min的进料速率加入流化床中，进行焚烧，焚烧温度为850℃，焚烧气氛为空气气氛，得到焚烧后的细颗粒物。

步骤3：分析

将焚烧后的细颗粒物随烟气流经旋风分离器，过滤掉烟气中动力学直径大于10μm的颗粒物，剩余的细颗粒物和超细颗粒物随烟气进入低压荷电撞击器(elpi)，将细颗粒物分为14级分别为：6～16.7nm、16.7～27.5nm、27.5～56nm、56～94.2nm、94.2～156nm、156～261nm、261～382nm、382～613nm、613～948nm、948～1600nm、1.6～2.39μm、2.39～3.99μm、3.99～6.68μm、6.68～9.91μm，收集时间为30min。

将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和对比例得到的细颗粒物进行收集并统计分析，其结果为：

在实验条件下测得，未添加添加剂的污泥(对比例1)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为152212.04、11306.52、11128.85、7577.75；

生石灰和硅藻土混合比为0.25:1的污泥(实施例1)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为13009.08、6043.70、1404.61、1327.97；

生石灰和硅藻土混合比为0.5:1的污泥(实施例2)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为11513.79、4703.07、1320、1021；

生石灰和硅藻土混合比为0.75:1的污泥(实施例3)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为5612.35、2204、1069.59、916.99；

生石灰和硅藻土混合比为1:1的污泥(实施例4)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为7256.16、3597.12、1235.76、1005.70。

通过该结果，可以得到，加入降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂后，能够有效的抑制细微颗粒物的生成量。

实施例5

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.25：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：制备复合添加剂

按质量配比，将生石灰和硅藻土进行混合，得到混有生石灰的硅藻土；

步骤2：污泥前处理

将污泥置于105℃烘箱中烘干后，使用研磨机将干燥的污泥研磨粉碎，并过60目筛子进行筛分，得到粒径为187.5μm～250μm的污泥粉；

步骤3：复合添加剂和污泥混合

将混有生石灰的硅藻土和粒径为187.5μm～250μm的污泥粉充分混合，得到混有添加剂的污泥粉；其中，混有生石灰的硅藻土占污泥粉质量的质量百分比为6％；

步骤4：焚烧

将混有复合添加剂的污泥粉，以20g/min的进料速率加入流化床中，进行焚烧，焚烧温度为850℃，焚烧气氛为空气气氛，得到焚烧后的细颗粒物。

步骤5：分析

将焚烧后的细颗粒物随烟气流经旋风分离器，过滤掉烟气中动力学直径大于10μm的颗粒物，剩余的细颗粒物和超细颗粒物随烟气进入低压荷电撞击器(elpi)，将细颗粒物分为14级，分别为：6～16.7nm、16.7～27.5nm、27.5～56nm、56～94.2nm、94.2～156nm、156～261nm、261～382nm、382～613nm、613～948nm、948～1600nm、1.6～2.39μm、2.39～3.99μm、3.99～6.68μm、6.68～9.91μm，收集时间为30min。

实施例6

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.5：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，同实施例4，不同之处在于，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.5：1。

实施例7

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.75：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，同实施例4，不同之处在于，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.75：1。

实施例8

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝1：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，同实施例4，不同之处在于，按质量比，生石灰：硅藻土＝1：1。

根据实施例5、实施例6、实施例7、实施例8中，不同生石灰和硅藻土的质量配比制备的复合添加剂对187.5μm～250μm污泥焚烧产生细颗粒物的影响效果分析，得到的影响效果图见图2，从图2中，可以看出在所研究的含量范围内，随着复合添加剂比例的增加，细颗粒物的生成量也是减少的，当复合添加剂的比例为0.75:1时，细颗粒物的生成量是最小的。

对比例2

一种污泥的处理方法，包括以下步骤：

步骤1：污泥前处理

将污泥置于105℃烘箱中烘干后，使用研磨机将干燥的污泥研磨粉碎，并过60目筛子进行筛分，得到粒径为187.5μm～250μm的污泥粉；

步骤2：焚烧

将粒径为187.5μm～250μm的污泥粉，以20g/min的进料速率加入流化床中，进行焚烧，焚烧温度为850℃，焚烧气氛为空气气氛，得到焚烧后的细颗粒物。

步骤3：分析

将焚烧后的细颗粒物随烟气流经旋风分离器，过滤掉烟气中动力学直径大于10μm的颗粒物，剩余的细颗粒物和超细颗粒物随烟气进入低压荷电撞击器(elpi)，将细颗粒物分为14级分别为：6～16.7nm、16.7～27.5nm、27.5～56nm、56～94.2nm、94.2～156nm、156～261nm、261～382nm、382～613nm、613～948nm、948～1600nm、1.6～2.39μm、2.39～3.99μm、3.99～6.68μm、6.68～9.91μm，收集时间为30min。

将实施例5、实施例6、实施例7、实施例8和对比例2得到的细颗粒物进行收集并统计分析，其结果为：

在实验条件下测得，未添加添加剂的污泥(对比例2)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为62712.76、32686.41、8069.61、6191.16；

生石灰和硅藻土混合比为0.25:1的污泥(实施例5)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为1895.73、9250.21、1420.81、815.51；

生石灰和硅藻土混合比为0.5:1的污泥(实施例6)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为8116.47、2080.42、1235.06、375.74；

生石灰和硅藻土混合比为0.75:1的污泥(实施例7)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为5788.79、1546.98、284.94、99.64；

生石灰和硅藻土混合比为1:1的污泥(实施例8)，焚烧产生的pm0.1、pm1、pm2.5、pm10的粒径分布(1/cm³)分别为7632.59、1759.64、798.26、201.35。

通过对实施例1和实施例4进行对比，发现污泥粒径越小，其处理效果越好，这是因为，粒径越小混合越均匀，但是考虑污泥在流化床中焚烧的实际应用，粒径如果太小，在刚进入流化床时，容易被风吹跑，粒径如果太大，风力不足以支撑污泥实现流化状态。

实施例9

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.4：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：制备复合添加剂

按质量配比，将生石灰和硅藻土进行混合，得到混有生石灰的硅藻土；

步骤2：污泥前处理

将污泥置于200℃烘箱中烘干后，使用研磨机将干燥的污泥研磨粉碎，并过筛，得到粒径为150μm～200μm的污泥粉；

步骤3：复合添加剂和污泥混合

将混有生石灰的硅藻土和污泥粉充分混合，得到混有添加剂的污泥粉；其中，混有生石灰的硅藻土占污泥粉质量的质量百分比为3％；

步骤4：焚烧

将混有复合添加剂的污泥粉加入流化床中，进行焚烧，焚烧温度为750℃，焚烧气氛为空气气氛，得到焚烧后的细颗粒物。

实施例10

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂，为生石灰和硅藻土的混合物，按质量比，生石灰：硅藻土＝0.7：1。

一种降低污泥焚烧细颗粒物生成量的复合添加剂的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：制备复合添加剂

按质量配比，将生石灰和硅藻土进行混合，得到混有生石灰的硅藻土；

步骤2：污泥前处理

将污泥置于150℃烘箱中烘干后，使用研磨机将干燥的污泥研磨粉碎，并过筛，得到粒径为200μm～300μm的污泥粉；

步骤3：复合添加剂和污泥混合

将混有生石灰的硅藻土和污泥粉充分混合，得到混有添加剂的污泥粉；其中，混有生石灰的硅藻土占污泥粉质量的质量百分比为9％；

步骤4：焚烧

将混有复合添加剂的污泥粉加入流化床中，进行焚烧，焚烧温度为950℃，焚烧气氛为空气气氛，得到焚烧后的细颗粒物。