一种市政污泥资源化处置的方法及其处理装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种市政污泥资源化处置的方法，包括隧道窑烧结砖生产工艺流程，即将制砖粉料经搅拌、制坯、码坯等工序后，将砖坯送入隧道窑，在隧道窑内经干燥、预热、高温焙烧、降温等工序后，冷却至常温，出窑得到烧结砖，在降温工序中砖坯释放出的余热被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能，其特征在于：还包括以下工艺：市政污泥通过厌氧硝化工艺处理后得到的沼气输入隧道窑，在隧道窑内燃烧后产生的热量被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能；市政污泥通过厌氧硝化工艺处理后得到的废渣加入制砖粉料的搅拌工序，与制砖粉料一起搅拌。本发明还提供上述方法所使用的装置。本发明实现了市政污泥的无害化、减量化和资源化处置。
【专利说明】一种市政污泥资源化处置的方法及其处理装置
【技术领域】
[0001]本发明属于环保领域，尤其涉及一种市政污泥处理方法及其处理系统。
【背景技术】
[0002]随着我国经济社会的快速发展和城镇化进程的加快，城市人口不断增加，生活污水也在不断增加，城市排水基础设施越来越完善，污水入网率不断提高。截至2010年底，我国已建成污水处理厂2800余座，城镇污水处理量已达到300多亿吨/年，处理废水而产生的污泥量(按含水率80%计)达3000万吨/年左右，并且每年还在以约10%的速度增长。市政污水处理过程中产生的污泥量持续上升同处理能力不足间的矛盾日益凸显，市政污泥处置与管理工作面临严峻挑战。特别是各城市污水处理厂的规划和设计存在“重水轻泥”现象，污水处理过程中配套的污泥处置工艺部分的投入严重不足。虽然污泥产生量只占处理污水量的0.3%~0.5%(体积分数)，但在发达国家一座污水处理厂的全部基建费用中，用于处理污泥的费用就接近50% ;而我国大部分污水处理厂的全部基建费用中，用于处理污泥的费用不到5%，因为国内污水处理厂工艺设计时，污泥一般只采用“浓缩一机械脱水一排放”的简单流程，没有考虑污泥的无害化处置。污水处理厂把浓缩后的污泥经过机械脱水时，往往又添加了聚丙烯酰胺(PAM)等絮凝剂，排放的污泥含水率高达80%左右，很难直接利用。由于污泥中含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子，不宜作为粮食、水果和蔬菜的有机肥，若处理不当将会对环境造成二次污染，因此环保部门把市政污泥与生活垃圾一起列为危险废物，需要有一种能解决大中小型城市的市政污泥处理方法。
[0003]目前国内外对城市污泥处置的一般方法有填埋法、堆肥法、厌氧硝化法和热解法等。尽管填埋法是国内目前使用最多的方法，但由于并未最终消除环境污染，只是延缓些时间，所以在欧洲一些发达国家已不再使用填埋法。填埋需要解决污泥渗滤液的防渗和污泥发酵产生的甲烷气体的安全处置，环境要求和技术要求非常高；最新研究表明，国内采用卫生填埋方式进行污泥处置的项目，均无法达到标准要求，要按照标准进行填埋，代价十分昂贵，且须占用大量的土地资源。堆肥费时、占地、散发臭味，易造成二次污染。而热解法反应条件复杂，且受污泥本身性质制约，装置的适应性差，工艺过程极难控制，所以现在仍处于试验性研究阶段。
[0004]厌氧硝化法可把污泥中的有机物转化为生物能，也能满足越来越严格的环境要求。硝化的第一阶段，高分子有机物由于兼性厌氧菌群的作用，分解成低分子中间产物，这些分解产物与菌群生成的代谢产物，在第二阶段通过专性厌氧菌的作用而矿化，被分解成水溶性的无机物和气体，经过硝化可以使污泥的体积缩小，产生甲烷气体，消除恶臭，改善污泥的脱水性能，且几乎可使所有的病原菌、蛔虫卵全部被杀死，有毒有害的有机残余物被氧化分解。目前德国、英国 、芬兰、日本等一些发达国家对污泥进行资源利用，主要采用将污泥发酵产生沼气来发电等方法，在一定程度上解决了污泥部分资源化利用问题，但没能解决沼渣的安全利用问题。国内也有企业将干燥后的污泥用于制砖，给企业带来了较好的经济效益。南方地区部分砖瓦生产企业修建约5000m2左右敞开式简易厂房自然风干污泥，并配套污泥人工或机械晾晒、翻堆的方式，促使污泥降低含水率，以便污泥与页岩等原料混合均匀后粉碎进入下一步制砖工序。此法干燥效率很低，并且干燥后的污泥含水率在40%以上，晾晒、翻堆过程中容易产生臭气、粉尘等，污染周边环境，占地面积较大，难以推广。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种市政污泥资源化处置的方法及处理装置，目的是对市政污泥进行低投资、低成本、安全高效处置，市政污泥厌氧硝化后的液态残留物作为制砖原料，利用沼气和隧道窑余热发出的电力能保证环保设施的用电需求，实现市政污泥处置的无害化、减量化和资源化。
[0006]本发明解决问题采用的技术方案是:
[0007]本发明提供一种市政污泥资源化处置的方法，包括隧道窑烧结砖生产工艺流程，即将制砖粉料经搅拌、制坯、码坯等工序后，将砖坯送入隧道窑，在隧道窑内经干燥、预热、高温焙烧、降温等工序后，冷却至常温，出窑得到烧结砖，在降温工序中砖坯释放出的余热被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能，其特征在于:还包括以下工艺:
[0008]( I)将市政污泥进行厌氧硝化工艺处理；
[0009](2)市政污泥通过厌氧硝化工艺处理后得到的沼气输入隧道窑，在隧道窑内燃烧后产生的热量被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能；
[0010](3)市政污泥通过厌氧硝化工艺处理后得到的废渣加入制砖粉料的搅拌工序，与制砖粉料一起搅拌。
[0011]进一步的，本发明将搅拌、制坯、码坯工序中产生的臭气输入隧道窑，在隧道窑内燃烧后产生的热量被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能。
`[0012]进一步的，本发明从余``热利用系统排出35~40°C的循环水，循环水进入厌氧硝化工艺所使用的厌氧硝化池内部的热水换热器，以维持厌氧硝化池内的市政污泥的温度在30 ~35°C。
[0013]本发明将隧道窑产生的烟气经过除尘、脱酸处理后，经烟囱排放到大气中。
[0014]本发明还提供一种上述市政污泥资源化处置的方法所使用的装置，包括隧道窑烧结砖设备，即包括搅拌机、制砖机、码坯机的成型车间厂房，及包括干燥段、预热段、高温焙烧段、降温段的隧道窑，隧道窑的降温段安装有余热锅炉，余热锅炉连接有余热利用系统，其特征在于:还包括有市政污泥厌氧硝化系统，所述市政污泥厌氧硝化系统包括依次连接的污泥原料池、厌氧硝化池和沼渣池，厌氧硝化池通过沼气风机与隧道窑烧结砖设备的余热锅炉连接，沼渣池通过渣浆泵与隧道窑烧结砖设备的搅拌机连接。
[0015]进一步的，隧道窑的降温段的窑顶上设有由省煤器、蒸发换热装置、过热器构成的余热锅炉，在过热器出口端和省煤器进口端之间连接有余热利用系统。
[0016]所述余热利用系统包括依次连接在一起的汽轮发电机、汽轮机冷凝器、锅炉水处理装置、除氧器等发电设备，汽轮发电机进汽口与过热器的出口端连接，汽轮发电机输出端连接控制开关柜，除氧器的出口端与省煤器的进口端相连接。
[0017]进一步的，市政污泥厌氧硝化系统的厌氧硝化池内设有热水换热器，热水换热器与余热利用系统的汽轮机冷凝器连接、热水换热器还与一个循环水冷却塔相连接。[0018]进一步的，成型车间厂房通过风机、管路与隧道窑的降温段相连通。
[0019]还具有烟气处理系统，烟气处理系统包括依次连接在一起的袋式除尘器、脱酸装置，袋式除尘器的进口端与隧道窑预热段所设的排烟口连通，袋式除尘器的进口端与隧道窑的干燥段所设的排潮口连通，袋式除尘器的出口端与脱酸装置的进口端连通；脱酸装置的出口端与烟囱相连通。
[0020]本发明利用隧道窑烧结砖生产线协同处置市政污泥的方法是以已广泛使用的隧道窑烧结砖生产技术和市政污泥厌氧硝化技术、隧道窑辐射换热式余热发电技术等成熟技术为基础，通过污泥硝化后的液态残留物处置、沼气和隧道窑余热利用来实现市政污泥处置的无害化、减量化、资源化。
[0021]本发明的工艺具体步骤包括:
[0022](I)市政污泥厌氧硝化:污水处理厂经过初步压滤脱水后的污泥(含水率80%左右)用汽车运到厌氧硝化池，也可把污水处理厂浓缩后的污泥通过泥浆泵直接送到厌氧硝化池内储存发酵，污泥中的有机质通过微生物分解产生沼气。
[0023](2)厌氧硝化池内布置有数百根C 60的不锈钢管道，在气温低于30°C时，以汽轮机循环水(约35~40°C )为介质向厌氧硝化池供热，维持厌氧硝化池内的温度始终稳定在30~35°C范围内，为加速污泥硝化和多产沼气提供温度条件。
[0024](3)隧道窑烧结砖工艺:将页岩、煤矸石等烧结砖原料按一定比例一起进行破(粉)碎，然后通过输送皮带传送到陈化池陈化处理；经过陈化处理的粉料由多斗挖掘机和运输皮带输送到搅拌机，并加入一定量的水，这样搅拌处理后的膏状混合物通过真空成型制砖机挤出制成长条状“湿坯 条”;然后由自动切坯机按照市场需求的产品规格切割成个体湿砖坯，再通过自动码坯机码到窑车上送到干燥工序；码好湿砖坯的窑车由牵引机送进干燥窑烘干，去除砖坯中大部分自由态水分；砖坯干燥后的窑车进入隧道窑预热段开始升温，进一步去除结晶水；砖坯进入高温焙烧段，当升温至着火点后，砖坯中的少量碳粒等可燃物质在高温和窑尾风机送来的热空气环境中开始燃烧，并驱动整个高温焙烧过程；砖坯进入降温段，砖坯在高温环境下发生物理化学反应产生晶变后开始降温，并释放出大量的余热；完成重新结晶过程后继续冷却至常温出窑；出窑的砖坯通过人工或机械方式运到建筑工地或库存地，完成烧结砖的整个生产过程。
[0025](4)污泥厌氧硝化后液态残留物和沼气的处理:经厌氧硝化池硝化后的液态残留物通过渣浆泵送到烧结砖生产线成型车间的搅拌机内，与陈化处理后的粉料一起搅拌，作为制砖原料；市政污泥在厌氧硝化池内产生的沼气则作为隧道窑余热锅炉的部分热源。
[0026](5)臭气的处理:将烧结砖工艺中搅拌、成型、码坯工艺车间内的空气通过风机送入隧道窑内燃烧处理，防止臭气污染环境。
[0027](6)余热利用:余热锅炉吸收沼气燃烧释放的热量和隧道窑的余热，通过余热利用系统转化为电能。
[0028](7)隧道窑烟气的处理:隧道窑内砖坯燃烧产生的烟气及砖坯干燥时产生的废气经过除尘器除尘，再经脱酸装置进一步处理后经烟?排放到大气中。
[0029]本发明的装置为:
[0030]污泥处理系统包括市政污泥厌氧硝化系统、隧道窑烧结砖生产系统、隧道窑余热利用系统及烟气处理系统。所述市政污泥厌氧硝化系统包括封闭的污泥原料池、厌氧硝化池、沼渣池和沼气搜集管道。污泥原料池与厌氧硝化池通过管道连接；厌氧硝化池内布置有数百根不锈钢管道，管道进口与汽轮机循环水泵连接，出口与循环水冷却塔连接；厌氧硝化池与沼渣池底部通过管道连接。沼渣池与烧结砖成型车间内的搅拌机通过渣浆泵及管道连接，厌氧硝化池顶部聚集的沼气通过沼气风机及管道与隧道窑余热锅炉连接，成型车间厂房通过风机及管路与隧道窑降温段连通；烟气处理系统分别与隧道窑预热段的排烟口和干燥段的排潮口相连接。
[0031]隧道窑的窑顶上设有由省煤器、蒸发换热装置、过热器构成的余热锅炉，其中省煤器设于隧道窑降温段的后半段即冷却段上方，蒸发换热装置、过热器位于隧道窑降温段的前半段即保温带段
[0032]所述余热利用系统包括依次连接在一起的汽轮发电机、循环水泵、冷却塔、锅炉水处理装置、除氧器、给水泵等。汽轮发电机进汽口与过热器的出口端连接，汽轮发电机输出端连接控制开关柜。除氧器的出口端与锅炉给水泵进口端连接，给水泵出口端与余热锅炉的省煤器进口端连接。
[0033]所述隧道窑烧结砖生产系统包括原料棚、破(粉)碎机、陈化池、多斗挖掘机、搅拌机、真空成型砖机、自动切坯机、码坯机、窑车、牵引机、干燥窑、摆渡车和隧道窑等设备和设施。原料棚、破(粉)碎机、陈化池、多斗挖掘机、搅拌机、真空成型砖机、自动切坯机、码坯机、窑车依次序通过皮带运输机连接。干燥窑和隧道窑内部下方安装有轨道，码还机与干燥窑进口之间、干燥窑出口与隧道窑进口之间和隧道窑出口与码坯机之间通过轨道连接，窑车放在轨道上。码坯机把成型后的砖坯放到窑车上，装满砖坯的窑车由牵引机送到干燥窑内的轨道上，再经摆渡车送到隧道窑内的轨道上，从隧道窑出来的窑车上的成品砖通过人工或机械方式卸到建筑工地或库存地；卸掉成品砖的窑车通过牵引机送到码坯机旁，准备再次装满砖坯，窑车在轨道上如此反复循环。
[0034]所述烟气处理系统包括依次连接在一起的袋式除尘器、脱酸装置；袋式除尘器的进口端分别与隧道窑预热带的排烟口和干燥窑的排潮口连通，出口端与脱酸装置的进口端连通；脱酸装置的出口端与排气口(烟囱)连通。
·[0035]本发明的有益效果:
[0036]本发明可以把市政污泥经过厌氧硝化后产生的液态残留物作为烧结砖的原料之一，通过隧道窑烧结砖生产技术和隧道窑辐射换热式余热利用技术，使污水处理厂排放的污泥由危险废物变成资源，彻底消除污泥处置过程中的臭味，并把液态残留物中的重金属固化在建材产品中，防止市政污泥造成的水环境和大气环境污染；同时，利用隧道窑余热锅炉，回收市政污泥厌氧硝化产生沼气的生物能和烧结砖隧道窑余热，最终实现市政污泥处置的“资源化”。
[0037]本发明遵循市政污泥处置“无害化、减量化、资源化”原则，利用隧道窑烧结砖生产工艺的特点、高温环境和砖瓦企业分布广的优势，把市政污泥厌氧硝化后的液态残留物作为制砖的原料之一，使市政污泥中少量重金属固化在建材中，其它有害物通过高温处理，预防市政污泥污染水、气环境。市政污泥经过厌氧硝化后，其中的有机物转化为生物能一沼气，防止臭气污染制砖车间内的生产环境。同时，通过隧道窑余热利用技术把隧道窑余热和沼气燃烧释放的热能收集起来转化为电力，为安全高效处置大中小型城市市政污水厂产生的污泥提供一种投资小、处置成本低的新方法，并为烧结砖企业提供电力能源，可降低烧结砖企业80%以上的电力成本。此外，通过厌氧硝化方式产沼气的最佳温度为30~35°C，余热发电过程中废弃的循环水低温热能，又为气温低于30°C时的污泥厌氧硝化提供了非常合适的温度条件，有利于有机物高效分解，可增加沼气的产量。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是本发明的示意图。
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0040]隧道窑烧结砖生产工艺流程:将煤矸石、页岩等制砖原料按一定比例通过原料制备系统27的破(粉)碎机等设备进行粉碎，粉状混合物通过带式输送机送到陈化库28进行陈化处理；经过陈化处理的粉料由多斗挖掘机和运输皮带输送到搅拌机7，同时用厌氧硝化后的液态残留物替代水，把沼渣池5内的沼渣通过渣浆泵6送入搅拌机7与粉料一起搅拌，这样搅拌处理后的膏状混合物通过制砖机29中的真空成型砖机部分挤出制成长条状“湿坯条”；然后由自动切坯机部分按照市场需求的产品规格切割成个体湿砖坯34，再通过人工或自动码坯机30码到窑车32上送到隧道窑20的干燥段21中烘干，去除砖坯34中大部分的自由态水分；上述搅拌机7、制砖机29、码坯机30都安装在成型车间厂房31内。砖坯34干燥后经窑车32送入隧道窑20的预热段33开始升温，进一步去除结晶水；然后砖坯34被窑车32送入高温焙烧段35，当升温至着火点后，砖坯34中的少量碳粒等可燃物质在高温和窑尾鼓风机15送来的热空气环境中开始燃烧并驱动整个焙烧过程；砖坯34在高温焙烧段35中的950~1100°C高温环境下发生物理化学反应产生新的烧结矿物后，被窑车32进入由前半段保温段36和后半段冷却段37组成的降温段38，并释放出大量的余热，在降温段38中，砖坯34内新的 烧结矿物在600~450°C完成晶型转变过程后继续冷却至常温出窑，这一过程又将释放出大量的余热；出窑的砖坯34为成品砖，通过人工或机械方式运到建筑工地或库存地，完成砖的整个生产过程。窑尾鼓风机15从隧道窑降温段38末端(SP成品砖出口)向窑内鼓风，以冷却砖坯34，同时为高温焙烧段35中的砖坯34的燃烧提供氧气；烟气往预热段33流动，从预热带33首端(即窑车进口)和干燥段21排入大气。
[0041]本发明利用市政污泥厌氧硝化产生的液态残留物作为制砖原料之一，使市政污泥中的重金属固化在建材产品中；在隧道窑20的降温段38安装余热锅炉，收集隧道窑20中余热和沼气燃烧释放的热能来发电，实现废物的资源化利用。把污泥厌氧硝化和隧道窑余热利用、隧道窑燃烧等工艺中的水位、温度、压力、流量、转速等热工参数和排放烟气的在线监测数据汇集到控制室内的控制盘上显示、报警和自动调节，实现生产过程的自动化和有效监控，避免发生安全事故和环境事故。
[0042]操作过程如下所述:
[0043]如图1所示的利用隧道窑烧结砖生产线协同处置市政污泥工艺流程。污水处理厂把市政污泥运到现场，倒入封闭的污泥原料池I内，污泥原料池I底部的污泥在重力作用下通过管道进入厌氧硝化池3内；厌氧硝化后的沼渣也通过管道进入沼渣池5 ;沼渣池5底部的沼渣通过渣浆泵6送往隧道窑烧结砖生产线的搅拌机7，与经过陈化处理的粉料一起在搅拌机7内混合均匀；再通过制砖机29中的真空成型砖机部分挤出制成长条状“湿坯条”；然后由自动切坯机部分按照市场需求的产品规格切割成个体湿砖坯34，砖坯34通过码坯机30 (人工码坯与码坯机码坯等同)码到窑车32上，送到干隧道窑20的干燥段21中烘干对湿砖坯34进行干燥，去除自由态水分后的砖坯34继续进入隧道窑20内升温、着火、燃烧、冷却，出窑后的成品砖通过人工或机械方式运到建筑工地或库存地。
[0044]厌氧硝化池3顶部聚集的沼气通过沼气风机4和干燥装置9进入隧道窑余热锅炉39内燃烧。成型车间厂房31内的少量臭气通过引风机8送到隧道窑20的降温段38，用作助燃空气。隧道窑20烧结砖时产生的烟气从隧道窑预热段33的排烟口通过隧道窑引风机23进入到袋式除尘器24除尘，从干燥段21排气口出来的废气通过干燥窑引风机22也进入到袋式除尘器24除尘，经除尘后的废气再经脱酸装置25进一步处理后经烟? 26排放到大气中。
[0045]余热锅炉39的省煤器16安装在隧道窑20的降温段38的后半段也即冷却段37的窑顶上方，余热锅炉39的蒸发换热装置17和过热器18安装在隧道窑20的降温段38的前半段也即保温段36的窑顶上方。
[0046]作为本发明的完善，在过热器18出口端和省煤器16进口端之间依次连接有汽轮发电机11、冷却塔10、锅炉水处理装置13、除氧器14。余热锅炉39吸收隧道窑20内的余热和沼气燃烧释放的热量，产生过热蒸汽供汽轮发电机11发电。锅炉水处理装置13为余热锅炉39补充除盐水，锅炉水处理装置13把自来水中的钙、镁离子去除后再注入除氧器14，以防止余热锅炉39的省煤器16、蒸发换热装置17和管道结垢。控制开关柜12负责把汽轮发电机11发出的电力通过并网运行方式，向烧结砖生产线和环保处理装置的用电设备40供电，保证这些用电设备40的用电安全，多余电力上网。热工监控系统19负责隧道窑20、汽轮发电机11、冷却塔10、锅炉水处理装置13、除氧器14、余热锅炉39的所有压力、温度、流量、水位、转速、振动等热工参数和排放烟气的在线监测数据检测及水、气(汽)阀门的流量显示、调节与控制。
[0047]作为本发明的进一步完善，在厌氧硝化池3内还布置了热水换热器2，从汽轮发电机11的冷凝器41 (汽轮机冷凝器41和冷凝泵42串联在汽轮发电机11和除氧器14之间)排出的35~40°C循环水进入热水换热器2 (循环水由冷凝器41和冷却塔10之间的循环水泵43驱动而循环)，为气温低于30°C时的污泥厌氧硝化提供合适的温度条件，维持厌氧硝化池3内的市政污泥的温度在30~35°C，有利于有机物高效分解，增加沼气的产量。
[0048]本实施例中以年产8000万块(折标)隧道窑烧结砖生产线(两条烧成宽度3.6米、长140米)上建设一个日处理80吨市政污泥的设施为例:某城市污水处理厂日处理废水5万吨，污泥浓缩池内的污泥通过机械脱水后含水率80%左右；距离污水处理厂12公里处有一个年产8000万块(折标)隧道窑烧结砖厂，该厂修建了 I个200m3污泥原料池I (外型尺寸:直径8.5米、高4.5米)、四个800m3厌氧硝化池3 (外型尺寸:直径13.5米、高6.5米)和I个200m3沼渣池5 (外型尺寸:直径8.5米、高4.5米)，污泥原料池I的底座标高比四个厌氧硝化池3的底座标高要高5米，沼渣池4的底座与四个厌氧硝化池3的底座标高相同，上述六个池子除必需预留的孔洞外全部封闭。每个厌氧硝化池3内安装了一组热水换热器2，每组热水换热器2进出口管道直径为273_，进出口管道之间焊接了 150根直径为60mm的不锈钢管道。
[0049]污水处理厂用封闭式自卸车把市政污泥运到烧结砖厂倒入污泥原料池I内，污泥原料池I底部的污泥在重力作用下通过管道流入厌氧硝化池3内上方，厌氧硝化池3与沼渣池5底部通过管道连通，底部的沼渣可自流入沼渣池5。污泥在厌氧硝化池3内硝化时间需30天，每天依次从厌氧硝化池3底部把沼渣排入沼渣池5，每天也从污泥原料池I往排渣后的厌氧硝化池3补充等量污泥。I台15T/h渣浆泵6从沼渣池5抽沼渣到搅拌机7内，替代搅拌用水，与经过陈化处理的粉料一起在搅拌机7内混合均匀，通过制砖机29(真空成型砖机、自动切坯机)、码坯机30，把码满砖坯34的窑车32送进干燥段21对湿砖坯34进行干燥，然后又在隧道窑20内升温、着火，在950°C条件下燃烧3个小时，慢慢冷却后出窑，成品砖通过机械方式运到建筑工地。
[0050]厌氧硝化池3顶部安装有一根DN150沼气管道，四个厌氧硝化池3顶部的沼气管道汇聚到一根DN250管道后，通过一台2000m3/h沼气风机4和干燥装置9 (外型尺寸:直径
1.5米、高3米)进入隧道窑20的降温段39燃烧作为余热锅炉39的部分热源。成型车间厂房31 (外型尺寸:长50米、宽40米、高12米)上方安装有一台25000m3/h引风机8，可把空气送到隧道窑20的降温段39的后半段也即冷却段37的窑内部，用作助燃空气。
[0051]隧道窑20烧结砖时产生的烟气从隧道窑预热段33的排烟口通过55KW隧道窑引风机23进入到袋式除尘器24 (用IOmm厚钢板加工而成，外型尺寸长5米、宽4米、高6米)除尘，从干燥段21排气口出来的废气通过30KW干燥窑引风机22也进入到袋式除尘器24除尘，经除尘后的废气再经脱酸装置25 (用IOmm厚钢板加工而成，外型尺寸长5米、宽4米、高8米)进一步处理，最后经直径为2m、高45m的烟囱26排放到大气中。
[0052]2台3T/h的余热锅炉39分别安装在两条3.6m隧道窑20上，余热锅炉39的省煤器16、蒸发换热装置17和过热器18布置在隧道窑20的降温段38 (由前半段保温段36和后半段冷却段37组成)上方的窑顶上，吸收隧道窑的余热和沼气燃烧释放的热量，产生
2.45MPa、400°C的过热蒸汽供I台1丽汽轮发电机11发电；6T/h锅炉水处理装置13为余热锅炉39补充除盐水，控制开关柜12负责把汽轮发电机11发出的电力通过并网运行方式，向烧结砖生产线和环保装置的用电设备40供电，保证这些设备的用电安全，多余电力上网。从汽轮机冷凝器41排出的35~40°C循环水进入厌氧硝化池3内部的热水换热器2，为污泥厌氧硝化提供合适的温度条件。热工监控系统19负责隧道窑20、余热利用系统设备(冷却塔10、汽轮发电机11、除氧器14、省煤器16、蒸发换热装置17、过热器18)和厌氧硝化系统设备(热水换热器2、厌氧硝化池3、干燥装置9)所有压力、温度、流量、水位、转速、振动等热工参数和排放烟气的在线监测数据检测及水、气(汽)阀门的流量调节与控制，实现生产过程的自动化和有效监控。
[0053]上述方法中各设备和设施的作用如下:
[0054]1、污泥原料池I是临时储存一至二天污泥的场所，全密封结构，防止臭气外溢。
[0055]2、厌氧硝化池3和热水换热器2是污泥储存、微生物分解有机质的主要场所；热水换热器2以汽轮发电机11排出的35~40°C循环水为热媒,为气温低于30°C时的污泥厌氧硝化提供合适的温度条件，有利于有机物高效分解，增加沼气的产量。
[0056]3、沼气风机4、干燥装置9负责把厌氧硝化池3内产生的沼气脱水后送入隧道窑20内燃烧作为余热锅炉39的部分热源。
[0057]4、沼渣池5是临时储存液态残留物(沼渣)的场所。沼渣含水率80%左右，可替代砖坯成型之前的搅拌用水。[0058]5、引风机8负责把成型车间厂房31内少量的臭空气送到隧道窑20内助燃。
[0059]6、余热锅炉39包括省煤器16、蒸发换热装置17、过热器18和锅筒等装置，除氧器14中的水经给水泵44加压后送入余热锅炉39，余热锅炉39吸收隧道窑余热和沼气燃烧释放的热量，产生过热蒸汽供汽轮发电机11发电；汽轮机冷凝器41负责把汽轮发电机11排放的低温低压蒸汽冷却转化成水，同时维持汽轮发电机11的真空；循环水在冷凝器41内吸收低温低压蒸汽转化成水过程中释放的汽化潜热后温度会升高，升温后的循环水通过冷却塔10降温，然后循环利用；锅炉水处理装置13负责去除自来水中的钙、镁离子，防止余热锅炉39的省煤器16、蒸发换热装置17和管道结垢。
[0060]7、控制开关柜12负责余热发电装置和烟气处理设备的电力控制和频率调节、负荷分配。
[0061]8、热工监控系统19负责余热锅炉39、汽轮发电机11、隧道窑20、厌氧硝化系统及相应的烟风管道上的水位、温度、压力、流量、转速、振动等热工参数和排放烟气的在线监测数据汇集到控制室内的控制盘上显示、报警和自动调节，实现生产过程的自动化和有效监控，避免发生安全和环境事故；
[0062]9、隧道窑20是把制砖原料粉碎、成型后的砖坯34经过干燥、预热、高温烧成、保温、冷却的设备；鼓风机15为隧道窑20的燃烧提供氧气的同时冷却成品砖；引风机22、23把砖坯干燥、燃烧产生的烟气拉出隧道窑20，维持隧道窑20的负压。
[0063]10、袋式除尘器24、脱酸装置25和烟囱26是把隧道窑20排出的烟气和干燥窑的排潮口排出的废气通过除尘、脱酸，实现废气环保达标排放的设备。
[0064]本方法的工作过程是:厌 氧硝化池3中的污泥经过厌氧硝化方式处理，彻底分解污泥中的有机质，并产生沼气作为隧道窑余热锅炉39的部分热源，沼渣可替代砖坯34成型之前的搅拌用水。成型车间厂房31内少量的臭空气通过引风机8送到隧道窑20内助燃。在隧道窑20内砖坯34干燥、燃烧过程中产生的烟气，经引风机22和23送入袋式除尘器24、脱酸装置25处理后通过烟囱26排放到大气中。隧道窑余热和沼气燃烧释放的热量通过余热锅炉39转化为2.45MPa、400°C的蒸汽热能，再经过汽轮发电机11发电，发出的电力通过控制开关柜12分配到余热利用系统和隧道窑烟风设备、制砖生产设备，多余电力上网；汽轮机11排出的低温低压蒸汽经过冷凝器41冷却转化成水，经冷凝泵42送到除氧器14中循环使用；循环水泵43把低温循环水送到冷凝器41升温后进入热水换热器2，为气温低于30°C时的污泥厌氧硝化提供合适的温度条件，再到冷却塔10散热，循环利用。热工监控系统19负责余热锅炉39、汽轮机11、隧道窑20、厌氧硝化系统及相应的烟风管道上的水位、温度、压力、流量、转速、振动等热工参数和排放烟气的在线监测数据汇集到控制室内的控制盘上显示、报警和自动调节。
【权利要求】
1.一种市政污泥资源化处置的方法，包括隧道窑烧结砖生产工艺流程，即将制砖粉料经搅拌、制坯、码坯等工序后，将砖坯送入隧道窑，在隧道窑内经干燥、预热、高温焙烧、降温等工序后，冷却至常温，出窑得到烧结砖，在降温工序中砖坯释放出的余热被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能，其特征在于:还包括以下工艺: (1)将市政污泥进行厌氧硝化工艺处理； (2)市政污泥通过厌氧硝化工艺处理后得到的沼气输入隧道窑，在隧道窑内燃烧后产生的热量被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能； (3)市政污泥通过厌氧硝化工艺处理后得到的废渣加入制砖粉料的搅拌工序，与制砖粉料一起搅拌。
2.如权利要求1所述的一种市政污泥资源化处置的方法，其特征在于:搅拌、制坯、码坯工序中产生的臭气输入隧道窑，在隧道窑内燃烧后产生的热量被余热锅炉吸收后再通过余热利用系统转换为电能。
3.如权利要求1所述的一种市政污泥资源化处置的方法，其特征在于:从余热利用系统排出35~40°C的循环水，循环水进入厌氧硝化工艺所使用的厌氧硝化池内部的热水换热器，以维持厌氧硝化池内的市政污泥的温度在30~35°C。
4.如权利要求1所述的一种市政污泥资源化处置的方法，其特征在于:将隧道窑产生的烟气经过除尘、脱酸处理后，经烟囱排放到大气中。
5.如权利要求1所述的一种市政污泥资源化处置的方法所使用的装置，包括隧道窑烧结砖设备，即包括搅拌机、制砖机、码坯机的成型车间厂房，及包括干燥段、预热段、高温焙烧段、降温段的隧道窑，隧道窑的降温段安装有余热锅炉，余热锅炉连接有余热利用系统，其特征在于:还包括有市政污泥厌氧硝化系统，所述市政污泥厌氧硝化系统包括依次连接的污泥原料池、厌·氧硝化池和沼渣池，厌氧硝化池通过沼气风机与隧道窑烧结砖设备的余热锅炉连接，沼渣池通过渣浆泵与隧道窑烧结砖设备的搅拌机连接。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于:隧道窑的降温段的窑顶上设有由省煤器、蒸发换热装置、过热器构成的余热锅炉，在过热器出口端和省煤器进口端之间连接有余热利用系统。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于:所述余热利用系统包括依次连接在一起的汽轮发电机、汽轮机冷凝器、锅炉水处理装置、除氧器等发电设备，汽轮发电机进汽口与过热器的出口端连接，汽轮发电机输出端连接控制开关柜，除氧器的出口端与省煤器的进口端相连接。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于:市政污泥厌氧硝化系统的厌氧硝化池内设有热水换热器，热水换热器与余热利用系统的汽轮机冷凝器连接、热水换热器还与一个循环水冷却塔相连接。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于:成型车间厂房通过风机、管路与隧道窑的降温段相连通。
10.如权利要求5中所述的装置，其特征在于:具有烟气处理系统，烟气处理系统包括依次连接在一起的袋式除尘器、脱酸装置，袋式除尘器的进口端与隧道窑预热段所设的排烟口连通，袋式除尘器的进口端与隧道窑的干燥段所设的排潮口连通，袋式除尘器的出口端与脱酸装置的进口端连通；脱酸装置的出口端与烟囱相连通。
【文档编号】C02F11/04GK103588372SQ201310561563
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】王文君 申请人:四川国立能源科技有限公司