污泥和地沟油协同焚烧处置方法与流程

本发明涉及固体废弃物处置领域，尤其涉及一种污泥和地沟油协同焚烧处置方法。

背景技术：

城镇污水处理厂中初沉池与二沉池排出的剩余污泥经过浓缩、脱水后，含水率降至80％左右，这部分污泥常被称为湿污泥，作为原料被运送至污泥处理厂进行集中处理处置。污泥成分复杂，除了含有有机质、水、泥沙等成分外，还含有多种有害物质，包括微生物病菌、重金属及各种有机污染物等，这些特点造成了现有的各种污泥处理处置工艺都具有一定的局限性。世界范围来看，常见的污泥处理处置工艺有填埋、生化处理、焚烧、建材利用等，其中，填埋工艺占用大量土地并存在二次污染风险，厌氧或好氧等生化处理方式最主要的问题是减量化、无害化不明显，制砖、水泥窑协同处置等建材利用方式是污泥资源化的一个方向，但当前在国内面临市场认可度低和处理规模小等现实问题，技术欠成熟，推广受限。目前，焚烧是污泥处理处置相对最有效的方式，其减量化、无害化、资源化、稳定化效果最为明显，焚烧可以使有机质完全燃烧，病原体、重金属、烟气污染物妥善处置，炉渣综合利用，燃烧热能予以回收利用。干化焚烧正在成为污泥处理处置领域中占比最大的技术路线，另一方面，干化焚烧面对的主要问题是污泥热值低。污泥含水率大，且灰分含量高、有机质含量低，二者比例超过1：1，具体成分受地域、季节、水处理工艺影响大，表现在热值上甚至差别达数倍。以日本为例，市政污泥干基热值高达4000大卡/kg以上，而我国市政污泥干基热值多在1500-2500大卡/kg，不足以自持燃烧，往往需要添加柴油、天然气、煤等燃料作为助燃剂，这就大大提高了运行成本，制约污泥的有效处置。

地沟油是废弃食用油脂的俗称，指在食用天然植物油和动物脂肪、油脂深加工等过程中产生的失去食用价值的油脂废弃物。油脂经反复加热会发生反式异构化、氧化、裂解、聚合等多种反应，产物非常复杂，且温度越高、加热时间越长，多环芳烃类致癌物就积累越多，不仅是营养价值丢失，更重要的是对人体健康极为不利，一旦被不法商贩获取，经过简单炼制后混同食用油回流餐桌，则危害极大。地沟油前身是天然动植物油脂，具备一定的回收再利用价值，废弃油脂再利用方式主要有生产表面活性剂、生物柴油，国家也出台了生物柴油的相关标准(bd100、b5等)。目前，两种利用技术路线的研究多以单一的动物油脂或植物油脂为原料，产品的活性基团或脂肪酸碳链结构相对单一，例如，有实验研究以菜籽油、花生油等植物油作为柴油机燃料，或者与石化柴油掺混，测试结果表明其运转性能正常，基本没有受到低十六烷值的影响，烟气排放浓度降低。而地沟油原料往往是混合动植物油脂，且经过烹饪、加热等处理过程，成分变得更为复杂，回收再利用难度很大，检测数据表明，相对于花生油、大豆油，地沟油热值35～40mj/kg，热值基本相当，运动粘度、酸值很高，分别超过花生油16倍、23倍。系统工艺流程长，能耗大，物料特性及工艺参数不稳定，一般要经过脱水除杂、酯化、酯交换、洗涤、精馏、精制等众多步骤才能满足生物柴油现行质量标准。从实际情况来看，市场小，经济性差，工艺复杂，运行不稳定，无论是生产表面活性剂还是生产生物柴油，都不能解决地沟油的处置问题。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种污泥和地沟油协同焚烧处置方法，能同时以地沟油和污泥，将地沟油处理成生物燃油作为污泥干化焚烧的助燃剂，实现与污泥的协同处理。

本发明实施方式提供一种污泥焚烧和地沟油协同焚烧处置方法，采用污泥和地沟油协同焚烧处置系统，包括以下步骤：

步骤1，分别进行污泥干化处理和地沟油制备生物燃油，其中，

污泥干化处理：以含水率不超过85％的污泥为原料，输送入所述污泥干化单元进行污泥干化处理，干化污泥所用的热量为由所述协同焚烧单元的污泥余热回用管路提供的热量，干化后污泥送入所述协同焚烧单元进行焚烧；

地沟油制备生物燃油：以含有50～70％水杂的地沟油为原料，输送入所述生物燃油制备单元先进行脱水除杂预处理后，得到水杂含量不超过5％的地沟油，再进行间歇式中和脱酸反应处理，处理后进行静置分离处理，静置分离后的上层油品经油水分离处理后得到生物燃油，所述生物燃油送入所述协同焚烧单元作为焚烧干化污泥的助燃剂；其中，脱水除杂预处理和静置分离处理所用热量均为由协同焚烧单元经燃油余热回用管路提供的热量；

步骤2，协同焚烧：对来自所述污泥干化单元的干化污泥和喷射进入的所述生物燃油制备单元制备的生物燃油，在所述系统的协同焚烧单元共同进行高温焚烧，并回收高温焚烧产生烟气的余热产生蒸汽或导热油分别回用供给至制备生物燃油的所述生物燃油制备单元和污泥干化处理的所述污泥干化单元，余热回收后的烟气经过多级净化处理后外排。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的污泥和地沟油协同焚烧处置方法，其有益效果为：

通过先分别将污泥进行干化处理，将地沟油制成生物燃油后，再进行协同焚烧，实现了在充分利用协同焚烧余热的前提下，将地沟油为原料制成生物燃油作为干化污泥焚烧的助燃剂，不仅有效处理和利用了地沟油，也减少了以往用石化柴油作为助燃剂的应用，实现了以协同方式的以废制废，其处理过程相对简单，操作方便，节约能源，有效降低运行成本，符合循环经济与资源节约型社会的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的污泥和地沟油协同焚烧处置方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的方法中所用的污泥和地沟油协同焚烧处置系统的示意图；

图中各标号为：1-污泥干化单元；2-协同焚烧单元；21-脱水除杂预处理装置；22-中和脱酸装置；23-静置装置；24-油水分离装置；25-固液分离装置；3-生物燃油制备单元；31-流化床焚烧炉；32-余热回用装置；33-烟气净化装置；34-燃油余热回用管路；35-污泥余热回用管路；a1-污泥入口；b1-地沟油入口；b2-生物燃油出口；b3-石化柴油入口。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本发明实施例提供一种污泥和地沟油协同焚烧处置方法，采用污泥和地沟油协同焚烧处置系统(参见图2)，包括以下步骤：

步骤1，分别进行污泥干化处理和地沟油制备生物燃油，其中，

污泥干化处理：以含水率不超过85％的污泥为原料，输送入系统的污泥干化单元进行污泥干化处理，干化污泥所用的热量为由系统的协同焚烧单元的污泥余热回用管路提供的热量，干化后污泥送入所述协同焚烧单元进行焚烧；

地沟油制备生物燃油：以含有50～70％水杂的地沟油为原料，输送入系统的生物燃油制备单元先进行脱水除杂预处理后，得到水杂含量不超过5％的地沟油，再进行间歇式中和脱酸反应处理，处理后进行静置分离处理，静置分离后的上层油品经油水分离处理后得到生物燃油，所述生物燃油送入所述协同焚烧单元作为焚烧干化污泥的助燃剂；其中，脱水除杂预处理和静置分离处理所用热量均为由协同焚烧单元经燃油余热回用管路提供的热量；

步骤2，协同焚烧：对来自所述污泥干化单元的干化污泥和喷射进入的所述生物燃油制备单元制备的生物燃油，在所述系统的协同焚烧单元共同进行高温焚烧，并回收高温焚烧产生烟气的余热产生蒸汽或导热油分别回用供给至制备生物燃油的所述生物燃油制备单元和污泥干化处理的所述污泥干化单元，余热回收后的烟气经过多级净化处理后外排。

上述处置方法的地沟油制备生物燃油中，制得的生物燃油，酸值小于1.5mgkoh/g，水杂小于1％。

上述处置方法的协同焚烧中，回收高温焚烧产生烟气的余热产生0.6～1.0mpa的蒸汽或220～240℃的导热油；

所述余热回收后的烟气经过多级净化处理为：两级除尘、干法/半干法脱酸、活性炭吸附和湿法洗涤工艺处理。

上述方法中，所用的污泥和地沟油协同焚烧处置系统如图2所示，包括：

污泥干化单元、生物燃油制备单元和协同焚烧单元；其中，

所述协同焚烧单元分别设有干化污泥入口、生物燃油入口、污泥余热回用管路和燃油余热回用管路；

所述污泥干化单元设有污泥入口、干化污泥出口和余热入口，所述干化污泥出口与所述协同焚烧单元的干化污泥入口连接，所述余热入口与所述污泥余热回用管路连接；

所述生物燃油制备单元设有地沟油入口、生物燃油出口和余热接入口，所述生物燃油出口与所述协同焚烧单元的生物燃油入口连接，所述余热接入口与燃油余热回用管路连接。

上述系统中，生物燃油制备单元包括：

脱水除杂预处理装置、中和脱酸装置、静置装置和油水分离装置；其中，

所述脱水除杂预处理装置设置地沟油入口和地沟油出口，所述地沟油出口与中和脱酸装置、静置装置和油水分离装置顺次连接；

所述脱水除杂预处理装置和所述静置装置上分别设置所述余热接入口；

所述油水分离装置设有废水出口和所述生物燃油出口。

上述系统中，生物燃油制备单元还包括：

固液分离装置，分别设有混合液入口、废液出口和废渣出口，所述混合液入口与所述静置装置的下层混合液出口连接，所述废液出口与所述静置装置的入口端连接。该固液分离装置设有废渣出口，能排出分离后的废渣，这种生物燃油生产过程中脱酸反应后静置分离的废渣含有大量皂角，可作为生产洗衣粉、肥皂等表面活性剂产品的原料，具有经济价值。

上述系统中，中和脱酸装置采用其上设有加碱口的间歇式中和脱酸反应器。

上述系统中，油水分离装置的生物燃油出口还连接有所述石化柴油入口。优选的，油水分离装置的生物燃油出口经喷射装置与协同焚烧单元的生物燃油入口，能将生物燃油按设定压力喷射入协同焚烧单元。

上述系统中，协同焚烧单元包括：

流化床焚烧炉、余热回用装置和烟气净化装置；其中，

所述流化床焚烧炉分别设有干化污泥入口、生物燃油入口和烟气出口，所述烟气出口与余热回用装置和烟气净化装置顺次连接；

所述余热回用装置上分别设有污泥余热回用管路和燃油余热回用管路。

上述系统中，烟气净化装置包括：顺次设置的一级除尘器、脱酸器、活性炭喷射、二级除尘和湿法洗涤器。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

本发明实施例提供的污泥和地沟油协同焚烧处置方法，用于污泥与地沟油协同焚烧处置，能将含水率较高的湿污泥原料，经脱水干化处理后得到干化污泥，热值得以提高，干化污泥进流化床焚烧炉燃烧处理，地沟油经脱水除杂预处理、脱酸、分离等各步骤制得生物燃油，生物燃油或者生物燃油与石化柴油掺混作为助燃剂喷入流化床焚烧炉与干化污泥协同焚烧处置，焚烧烟气经余热回收后进入烟气净化设备，烟气中的酸性气体、灰尘、重金属等污染物被净化处理，烟气达标排放。

该污泥和地沟油协同焚烧处置方法所用的系统分为三个单元，分别为污泥干化单元、生物燃油制备单元、协同焚烧单元；其中，污泥干化单元内以湿污泥为原料生产干化污泥，生物燃油制备单元内以地沟油为原料生产生物燃油，协同焚烧单元内干化污泥与生物燃油协同焚烧处置，烟气净化后达标排放。

(1)污泥干化单元：该单元为常规技术，可以选择间接热干化工艺或直接干化工艺，均为常规设备，热源来自协同焚烧单元的余热回收所产蒸汽或导热油。在该污泥干化单元内，原料为含水率不超过85％的污泥，本实施例采用含水率不超过80％的污泥为原料，在螺杆泵或螺旋输送机的作用下由污泥接收仓输送至污泥干化机(本实施例采用蒸汽间接热干化机)进行脱水，在蒸汽间接热干化机内，污泥与来自流化床焚烧炉余热回收产生的0.6mpa、160℃蒸汽产生热交换，污泥被加热至90℃，污泥中水分蒸发并由循环空气携湿带出干化机，携湿空气经冷凝排水后循环利用，调节蒸汽流量，控制干化机出口的干化污泥含水率35％。经干化机冷却后的蒸汽凝结水返回流化床焚烧炉余热回收系统，重复加热后循环利用。

(2)生物燃油制备单元：以收集来的一般含有50～70％水杂的地沟油为原料，处理后得到的生物燃油外观清澈，酸值＜1.5mgkoh/g，水杂＜1％。

本实施例采用水杂总含量60％，外观浑浊，酸值45mgkoh/g收集来的地沟油为原料，首先经由预处理除去过量水分、固体杂质，经过过滤、加热、离心分离，使得预处理后的地沟油中水杂总含量为5％。预处理后的地沟油送入间歇式中和脱酸反应器，反应器在搅拌状态下加入质量分数为25％naoh溶液，严格控制碱液进入反应器的流速，设备具有循环冷却水冷却设施，保证体系温度稳定，温度波动不超过5℃，副反应会产生少量皂角，皂角形成过程中会吸附大量胶质等大分子物质，地沟油浊度、粘度等得以明显降低。静置分离，下层混合液通过压滤机进行固液分离，废液中含有较多油脂，予以回收，上层油品进一步经过油水旋流分离器得到生物燃油，外观清澈，酸值1.3mgkoh/g，水杂0.9％。

(3)协同焚烧单元：来自污泥干化单元的干化污泥进入流化床焚烧炉，在流化床炉内，污泥颗粒在高温床料、流化风作用下碰撞、干燥、升温、燃烧，为保证流化床焚烧炉炉内温度最低不小于850℃，生物燃油或者生物燃油与石化柴油掺混燃料处于热备连锁状态，当温度降低时，生物燃油或者生物燃油与石化柴油掺混燃料作为助燃剂自动喷射进入流化床焚烧炉，迅速提高炉膛温度。焚烧产生的850℃以上高温烟气经余热回收系统产生0.6～1.0mpa蒸汽或220～240℃导热油，回收的热量供给生物燃油制备单元和污泥干化单元。此外，高温烟气同时用来预热流化床焚烧炉流化空气，以提高焚烧炉燃烧效率。余热回收后的烟气温度180-200℃，烟气处理采用“两级除尘+干法/半干法脱酸+活性炭吸附+湿法洗涤”工艺，烟气净化达到生活垃圾焚烧污染控制标准后排放。

本发明的处置方法能将协同焚烧的余热，利用于地沟油制成生物燃油作为干化污泥焚烧的助燃剂的过程中，实现以废治废，节约能源，有效降低运行成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。