本发明涉及污泥处理技术领域，特别涉及一种高效节能污泥资源化利用工艺和系统。
背景技术：
污水处理厂污泥是污水处理的产物，包括微生物群体、有机物质和无机物质等几部分。每万立方米污水处理后约产生污泥(以含水率80％计)5～10吨。污泥中含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。
目前国内外污泥处置的工艺主要包括：干化、堆肥、农田利用和土地利用、焚烧、填埋以及其它综合利用(制砖、制陶粒等)。近十来年，发达国家随着污染控制的逐步进行，环境要求的不断提高，已经制定了更高的污泥处置标准，逐步限制了污泥的土地直接应用等传统工艺。
炭化是污泥处理处置发展的主流趋势之一，拥有二次污染小、减量化明显等多个优点。污泥炭化，就是通过给污泥加温和加压，使生化污泥中的细胞裂解，迫使其中的水分释放出来，同时又最大限度地保留了污泥中的炭质的过程。然而，现有的污泥炭化技术不够成熟，存在成本高、处理效率低，热效率低、能量消耗量大、占地面积大、设备损耗高、臭气释放量大等诸多问题。为进一步降低污泥炭化过程中的能量消耗，减少污泥治理成本，研发设计一种更低能耗要求的污泥炭化工艺装置至关重要。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种高效节能污泥资源化利用工艺，实现了炭化炉中形成的裂解气直接回收利用，通过裂解气的回收实现了能量的最大化利用，减少了炭化炉和烘干炉的额外热源利用，减少了能量成本，降低了能耗。
本发明还提供了一种应用上述工艺的高效节能污泥资源化利用系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效节能污泥资源化利用工艺，包括对污泥依次进行烘干和炭化；还包括将所述炭化形成的裂解气送至烘干炉和/或炭化炉燃烧加热。
优选的，将所述裂解气通入所述烘干炉和/或所述炭化炉的外层炉体燃烧对内层炉体加热。
优选的，将所述裂解气分别送至所述烘干炉和所述裂解炉燃烧加热。
优选的，还包括将助燃气送至所述烘干炉和/或所述裂解炉燃烧加热。
优选的，先将所述炭化形成的所述裂解气通入裂解气储罐，再由所述裂解气储罐将所述裂解气送至所述烘干炉和/或所述裂解炉燃烧加热。
一种高效节能污泥资源化利用系统，包括烘干炉和炭化炉；所述炭化炉的裂解气出口连通于所述烘干炉和/或所述炭化炉的燃烧加热机构。
优选的，所述烘干炉和/或所述炭化炉包括外层炉体和内层炉体，所述外层炉体为所述燃烧加热机构，所述内部炉体为物料处理机构。
优选的，所述裂解气出口分别连通于所述烘干炉和所述炭化炉的外层炉体。
优选的，还包括助燃气储罐，其出气口连通于所述烘干炉和/或所述炭化炉的所述燃烧加热机构。
优选的，还包括裂解气储罐，所述炭化炉的裂解气出口连通于所述裂解气储罐的进口，所述裂解气储罐能够将所述裂解气输出至所述烘干炉和/或所述炭化炉的燃烧加热机构。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的高效节能污泥资源化利用工艺和系统，利用炭化形成的裂解气直接对烘干炉和炭化炉燃烧加热，使得燃烧加热效率更高效。本方案实现了炭化炉中形成的裂解气直接回收利用，通过裂解气的回收实现了能量的最大化利用，减少了炭化炉和烘干炉的额外热源利用，减少了能量成本，降低了能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的附图。
图1为本发明实施例提供的高效节能污泥资源化利用工艺系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种高效节能污泥资源化利用工艺和系统，对热量的回收，回收的裂解气与一定比例的天然气混合，直接对烘干炉和炭化炉的内壁燃烧加热，加热更高效，本发明不对烘干炉产生的气体进行回收燃烧，只对炭化炉裂解的气体进行燃烧，使得燃烧效率更高效。本发明是以剩余活性污泥为原料，将其制成了含活性炭新型复合吸附材料，不仅拓宽了制备吸附材料的原料范围，同时也实现了剩余活性污泥的无害化处理及资源化利用。
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的高效节能污泥资源化利用工艺，包括对污泥依次进行烘干和炭化，其中经过烘干降低污泥的含水率，炭化采用无氧环境将污泥高温裂解；其核心改进点在于，本工艺还包括将炭化形成的裂解气送至烘干炉和/或炭化炉燃烧加热；当然本工艺还可以包括对炭化后污泥的进一步处理，及对烘干烟气和炭化烟气的处理。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高效节能污泥资源化利用工艺，利用炭化形成的裂解气直接对烘干炉和/或炭化炉燃烧加热，加热更高效。本方案只对炭化裂解的气体进行燃烧，而不对烘干炉产生的气体进行回收燃烧，避免了其中掺有的大量水蒸气影响燃烧效率，从而使得燃烧效率更高效。本设计实现了炭化形成的裂解气直接回收利用，通过裂解气的回收实现了能量的最大化利用，减少了炭化炉和烘干炉的额外热源利用，减少了能量成本，降低了能耗。
作为优选，将炭化形成的裂解气通入烘干炉和/或炭化炉的外层炉体燃烧对内层炉体加热。采用内外层炉体设计，污泥在内层通过螺旋方式送料，外层直接对装有污泥的内层炉体壁燃烧加热，结构简单，可操作性强。
在本方案提供的具体实施例中，将炭化形成的裂解气分别送至烘干炉和裂解炉的外层炉体燃烧对内层炉体加热，以充分利用回收裂解气。
本发明实施例提供的高效节能污泥资源化利用工艺，还包括将助燃气送至烘干炉和/或裂解炉燃烧加热，以优化其中的燃烧效果，具体可以采用lng(天然气)。作为优选，先将裂解气和助燃气混合，再送至烘干炉和/或裂解炉燃烧加热，来提高燃烧效率。上述混合中各物质含量可根据实际工况自由配比。
为了进一步优化上述的技术方案，先将炭化形成的裂解气通入裂解气储罐，再由裂解气储罐将裂解气送至烘干炉和/或裂解炉燃烧加热。通过裂解气储罐的中间储存作用，能够根据实际需要(时机、含量)将裂解气送至烘干炉和/或裂解炉，以达到稳定理想的燃烧加热，效果更好，优化利用率。具体的，裂解气加压通入裂解气储罐，能够储存更多，避免设备体积过大。
本发明实施例还提供了一种高效节能污泥资源化利用系统，包括烘干炉和炭化炉，其中经过烘干炉降低污泥的含水率，炭化炉采用无氧环境将污泥高温裂解，当然本系统还可以包括对炭化后污泥的进一步处理装置(冷却器)，及对烘干烟气和炭化烟气的处理装置(如风机、换热装置、脱硫脱硝装置和生物除臭装置)；其核心改进点在于，炭化炉的裂解气出口连通于烘干炉和/或炭化炉的燃烧加热机构。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高效节能污泥资源化利用系统，利用炭化炉形成的裂解气直接对烘干炉和/或炭化炉燃烧加热，加热更高效。本方案只对炭化炉裂解的气体进行燃烧，而不对烘干炉产生的气体进行回收燃烧，避免了其中掺有的大量水蒸气影响燃烧效率，从而使得燃烧效率更高效。本设计实现了炭化炉形成的裂解气直接回收利用，通过裂解气的回收实现了能量的最大化利用，减少了炭化炉和烘干炉的额外热源利用，减少了能量成本，降低了能耗。
作为优选，烘干炉和/或炭化炉包括外层炉体和内层炉体，外层炉体为燃烧加热机构，内部炉体为物料处理机构。采用内外层炉体设计，污泥物料在内层通过螺旋方式送料，外层具有烧嘴装置，在其点燃作用下，直接对装有污泥的内层炉体壁燃烧加热，结构简单，可操作性强。
在本方案提供的具体实施例中，裂解气出口分别连通于烘干炉和炭化炉的外层炉体燃烧对内层炉体加热，以充分利用回收裂解气。
本发明实施例提供的高效节能污泥资源化利用系统，还包括助燃气储罐，其出气口连通于烘干炉和/或炭化炉的燃烧加热机构。即还将助燃气送至烘干炉和/或裂解炉燃烧加热，以优化其中的燃烧效果，具体可以采用lng(天然气)。作为优选，先将裂解气和助燃气混合，再送至烘干炉和/或裂解炉燃烧加热，来提高燃烧效率。上述混合中各物质含量可根据实际工况自由配比。
为了进一步优化上述的技术方案，本系统还包括裂解气储罐，炭化炉的裂解气出口连通于裂解气储罐的进口，裂解气储罐能够将裂解气定量输出至烘干炉和/或炭化炉的燃烧加热机构。通过裂解气储罐的中间储存作用，能够根据实际需要(时机、含量)将裂解气送至烘干炉和/或裂解炉，以达到稳定理想的燃烧加热，效果更好，优化利用率。具体的，裂解气加压通入裂解气储罐，能够储存更多，避免设备体积过大。
下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
该发明高效节能污泥资源化利用系统，包括回转窑烘干炉、回转窑炭化炉、裂解气储存罐、lng储罐、换热器、污泥冷却装置、脱硫装置和生物除臭。含水率约为60％的活性污泥前体由传动带进入烘干炉，烘干炉与炭化炉通过螺旋送料机与炭化炉连接，同时烘干炉后接风机和脱硫装置，脱硫装置之后连接生物除臭装置。炭化炉后的连接分三路，一是燃烧后烟气的走向路线，连接顺序分别是风机、换热装置、脱硫脱硝装置(与烘干炉共用)和生物除臭装置(与烘干炉共用)；二路是污泥走向路线，炭化炉连接冷却器再连接污泥活性炭出料仓；三路是裂解气走向路线，连接顺序是风机、裂解气储罐与lng储罐(两者的气体经过一定比例混合)再分别进入烘干炉与裂解炉的外层炉体烧嘴装置以进行下一步的燃烧。
具体工艺如下：经过调解和初步压滤的含水量约为60％的污泥，经螺旋送料机输送至烘干炉，所述烘干炉采用回转窑干燥机，烘干后的污泥具体参数含水率20％，烘干炉炉体包括两层，筒体内径2.0m，外径3.5m，筒体长度20m，筒体倾斜4％，转速3r.p.m，烘干炉外层下部设置2个火焰喷嘴，烘干炉外层炉体上部开口，烘干炉采用低温烘干法，烘干温度为120度。所述炭化炉，炭化炉通过螺旋送料机与烘干炉相连，炭化炉采用无氧环境，炭化炉中主要过程是高温裂解，裂解温度为700度，经炭化炉炭化后污泥含水率约为3％，炭化炉结构同样采用回转窑形式，炉体有两层，筒体内径1.6m，外径3m，筒体长度16m，筒体倾斜4％，转速3r.p.m，炉体外层下部设置2个火焰喷嘴，裂解炉外层炉体上部开口，裂解后的气体在风机的作用下进入裂解气储存罐，裂解气储存罐支出的高温裂解气与天然气储存罐支出的天然气，按照一定比列混合，构成烘干炉和炭化炉能源燃料，该燃料分别通入烘干机和裂解炉的外层炉体烧嘴装置，在烧嘴点燃装置的作用下，直接对烘干炉和炭化炉内层炉体进行燃烧加热。
本发明燃烧后烟气的走向：对于烘干炉混合能源燃烧后的烟气在风机作用下由烘干炉炉体外层上部的孔抽出进入管道通入烘干炉炉体内层，烟气通过烘干炉内层的过程中与蒸发掉的水蒸气一起在风机的作用下进入脱硫装置进一步净化，经脱硫净化后，进入生物除臭装置，净化后排入大气；对于炭化炉混合能源燃烧后的烟气经风机由炭化炉外层炉体上方开口抽出，抽出后的气体经过换热装置换热后直接与烘干炉抽出的烟气一起进入脱硫装置。所述换热器换热介质为空气，收集的热量被炭化炉回收利用；所述裂解气储存罐同时具有加压和储存作用；所述污泥冷却装置水为冷却介质，热量流向空气；所述脱硫装置采用石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫吸收装置，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统主要由吸收系统、烟气系统、石灰石浆液制备系统和石膏脱水系统等组成。所述生物除臭主要是利用微生物除臭，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，使目标污染物被有效分解去除，以达到恶臭的治理目的。本工艺产生的活性炭污泥复合吸附材料，完全具备活性炭的吸附性能，可以作为活性炭吸附材料对外出售。本系统装置由统一的plc可编程控制器统一控制。
综上所述，本发明实施例提供了一种高效节能污泥资源化利用工艺和系统，经过对污泥前期的处理，再经过污泥烘干，污泥的炭化，炭化后能源的回收利用，炭化后形成污泥活性炭复合材料，实现污泥高效处理的同时，形成污泥活性炭复合材料，充分体现了国家对污泥处理减量化、资源化的要求，并把污泥资源化发挥到极致，充分节省成本、保护环境、提高经济效益。
本发明达到的有益效果为实现了炭化炉中形成的裂解气直接回收利用，通过裂解气的回收实现了能量的最大化利用，减少了炭化炉和烘干炉的额外热源利用，减少了能量成本，降低了能耗。整个过程安全、可靠、高效，无二噁英等二次污染气体的产生。最终产物活性炭污泥复合吸附材料，不仅可以消除这些固体废物对环境的污染，还可以用产生的吸附材料来处理污水或有害气体，进一步改善环境，提高民众生活质量，具有显著的社会效益。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。