一种印染污泥无害、资源化利用的方法与流程

本发明涉及一种印染污泥无害、资源化利用的方法；属于印染污泥处理技术领域。

背景技术：

印染行业是我国支柱型产业，也是污染物排放比较大的行业之一。印染废水的水质复杂，污染物按来源可分为两类：一类来自纤维原料本身的夹带物；另一类是加工过程中所用的浆料、油剂、染料、化学助剂等，不同类型的印染废水和印染污泥中主要化学成分也有所差异。例如漂染废水中的污染物主要是服装及棉纺织纤维在染色和漂洗过程中投加的沸石、浆料、硫化黑、靛蓝染料、工业洗衣粉、表面活性剂、元明粉、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、苏打、烧碱等。印染污泥主要来自洗漂、印染污水处理过程中产生的初沉池沉淀物，厌氧和好氧生化反应过程产生的剩余污泥，以及二级物化反应加药沉淀所产生的沉淀物质。由于印染废水的水质变化大、有机污染物浓度高、色度和酸碱度变化大等特点，这导致了印染污泥成分复杂，且个别重金属元素的含量特别高。印染污泥量通常与印染废水中悬浮物质量相当，如果进行深度处理，污泥量还会增加0.5-1倍，随着污水处理效率的提高必然导致污泥数量的增加^[1]。这些湿污泥具有体积大、有机物含量高、易腐败、重金属含量高、有恶臭的特点，如不进行彻底处理和处置，将引起严重的二次污染。

印染污泥的成分非常复杂，除含有大量水分外，还包括大量的有机质及病原微生物、寄生虫卵和重金属等污染物，若不采取任何措施直接排入环境会造成严重的二次污染，因此印染污泥的处理与处置问题已成为国内外广泛关注的焦点。美国和欧盟制定的污泥处理处置标准都对污泥中的重金属、病原菌和有机污染物等指标进行了严格的限制。其中欧盟将污水厂生物污泥划为“特殊垃圾”，必须由具有资格的企业按照规定的程序进行妥善处理，不得弃置。同时，我国国家环保总局发布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918－2002)中也特别增加了污泥控制内容，对城市污泥的排放提出了具体要求。广东省还把印染污泥列为严控废物，相对于城市污水厂污泥来管理更加严格，处理处置要求更加高。

由于污泥是一种液-固相混合物，呈现出浆态特征，而且其液、固混合状态具有一定的稳定性，通常仅在施加极大的外加作用力(物理、化学)时才能固、液分离，因此污泥的处理、处置技术体系相对于其他固态或液态废弃物的处理体系更为复杂，如何科学、高效、合理地对污泥进行处理处置已成为国内外专家学者共同关注的话题。此外，印染污泥的成分非常复杂，除含有大量水分外，还包括大量的有机质和重金属等污染物，若不采取科学有效的措施处理，将会造成二次污染。目前污泥处理方法一般包括前处理、中间处理和最终处置三个阶段。前处理一般有浓缩、消化、脱水等工艺；中间处理一般有堆肥、干化、碱性稳定和焚烧等工艺；污泥最终处置方式主要有土地利用、卫生填埋、污泥焚烧后填埋或利用及建材利用等。关于焚烧处理污泥，国内外有一定的研究；而利用大规模煤粉炉电厂进行印染污泥掺煤大量混烧的案例未见报道。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种印染污泥无害、资源化利用的方法。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，包括下述步骤：

对印染污泥进行脱水处理至含水率小于等于60％；得到备用印染污泥；

当备用印染污泥的含水率为40.1-60％时；按备用印染污泥：(备用印染污泥+煤粉)≦0.1；配置备用印染污泥和煤粉；

当备用印染污泥的含水率小于等于40％时；按备用印染污泥：(备用印染污泥+煤粉)≦0.15；配置备用印染污泥和煤粉；

将配取的备用印染污泥和煤粉混合均匀后，进行干燥制粉；得到燃料；

将所述燃料送入煤粉炉进行燃烧；收集烟气中的粉尘。

燃料的细度r90＝16-19％。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，当备用印染污泥：(备用印染污泥+煤粉)≦0.1时；在煤粉炉最上层二次风上增加ofa喷口；ofa喷口反切10-20炉、优选为15选。ofa喷口反切10-20炉、优选为15选可形成逆向旋转气流，以降低炉内气流的残余旋转，减少炉膛出口处两侧烟温的偏差。并用正、反两种气流的交织，使煤粉在炉内的停留时间增加，从而有利于煤粉的燃烬。顶二次风切圆直径大于一次风切圆直径，一次风煤粉气流集中于炉膛中央，形成炉膛中央富燃料区、炉壁富氧区的“风包粉”燃烧方式，这将减少煤粉气流冲刷水冷壁的机会，有利于防止和减少燃烧器区的炉壁结渣。增加ofa后，使单个二次风的风量发生变化，因此对二次风喷口也将做更改。原工程采用每层二次风由单独的风管引出，这容易出现四角每层二次风量分配不均匀的情况。因此将原单层二次风管引出改为四角小风箱引出。二次风箱入口用较低的风速,在风箱内形成“等压风室”有利于二次风量分配的均匀。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，当备用印染污泥：(备用印染污泥+煤粉)≦0.1时；控制一次风喷口的风量总风量8％。

本发明一次风喷口相比于现有技术有一定的变化；在本发明中一次风速有所降低，为保证安全燃烧，对燃烧器喷口的面积将做出调整。为保护喷口、及提高低负荷稳燃能力，将在喷口四周增加周界风，风量约占总风量8％，周界风量可根据工况要求进行调整。考虑到污泥有一定的结焦性，本方案可以防止燃烧器区域水冷壁结焦。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，当备用印染污泥：(备用印染污泥+煤粉)≦0.1时；为避免省煤器区域出现严重积灰现象，控制上级省煤器节距为85-90mm、上级省煤器节距为125-135mm。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，所述煤粉炉为高温高压自然循环煤粉炉；所述高温高压自然循环煤粉炉为钢构架悬吊结构、单炉膛露天布置、平衡通风、四角切圆燃烧方式、固态排渣的煤粉炉。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，所述煤粉炉的额定蒸发量：420t/h、额定蒸汽压力：9.81mpa(g)、炉膛温度：1400～1500℃、额定蒸汽温度：540℃、给水温度：215℃、锅炉热效率：91.2％、排烟温度：131℃、最低不投油稳燃负荷小于等于40％。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，所述煤粉炉的制造厂为东方锅炉实业公司；型号为dg450/9.81-9。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，印染污泥的掺烧产生的烟气二噁英出口浓度均小于0.035i-teqng-teq/m³。

本发明一种印染污泥无害、资源化利用的方法，其能实现废弃物的有效利用。同时将有害物质的影响降到最低。

原理和优势

本发明利用煤粉炉炉膛温度高和印染污泥热值较高的特点，利用制粉系统使污泥与燃煤在制粉系统内部先预热烘干，然后与燃煤一起均匀喷入炉膛焚烧，充分利用污泥的热值，实现能源综合利用，同时通过高温焚烧，使得污泥中有机物转化为二氧化碳等气体，通过热电厂的大气污染治理设施达到尾气净化目的，重金属等污染物经过高温焚烧后主要稳定存在于底渣中，最终通过除尘器进入粉煤灰里面，可以制作水泥、陶粒或建材砖使之固化，通过这样的方式实现无害化和资源化。本发明利用煤粉炉结构的特点，对炉膛稍作改造，调整部分运行参数，实现印染污泥无害化、资源化掺烧。

附图说明

附图1为污泥在pcfb锅炉(dg420/9.82-ii)掺烧工艺流程图；

附图2为污泥掺烧及产污环节示意图；

其中1为球磨机，2为粗细粉分离器，3为煤粉仓，4为过热器，5为炉膛，6为省煤器，7为scr脱销装置，8为空预器，9为除尘器，10为湿法脱硫塔，11为烟囱。

具体实施方式

实施例1

掺烧选用机组锅炉试验设计燃煤量为：单炉60t/h。

煤粉炉的制造厂为东方锅炉实业公司；型号为dg450/9.81-9。

对印染污泥进行脱水处理至含水率小于等于60％；得到备用印染污泥；

当备用印染污泥的含水率为40.1-60％时；按备用印染污泥：(备用印染污泥+煤粉)≦0.1；配置备用印染污泥和煤粉；

当备用印染污泥的含水率小于等于40％时；按备用印染污泥：(备用印染污泥+煤粉)≦0.15；配置备用印染污泥和煤粉；

将配取的备用印染污泥和煤粉混合均匀后，进行干燥制粉；得到燃料；

将所述燃料送入煤粉炉进行燃烧；收集烟气中的粉尘。

燃料的细度r90＝16～19％。

掺烧燃煤及污泥性质见表1和2所示，则根据掺烧条件、燃料元素含量及其对应的燃料量，推算掺烧燃料各种元素产污增量如下表1所示：

表1掺烧条件及元素增量表(单位：kg/h)

注：上表中增量为各种掺烧条件与无掺烧条件下元素含量的增值，“：”代表减少。

表-2掺烧前后各成分理论分析表(单位：kg/h)

从表1中可以看出，掺烧情况下其c、h、o含量显著减少，s、n和灰分显著增加，重金属增量大小不一。

其中s元素增加6.8％～38.2％之间，n元素增加2.3％～17.8％之间，灰分增加0.9～11.7％，重金属指标增量在-3.7％～56.6％之间，其中ni增量为负，增量最大的为zn元素，整个实验数据显示含水率较低掺烧比例较大的污泥烟气测试指标数据高于含水率较高掺烧比例较小的污泥的趋势，与污泥的绝对添加量基本成正比。通过实验可以看出：40％与60％含水率的印染污泥分别与煤以15％和10％比例掺烧处置是可行的，不会造成二次污染。印染污泥在掺烧试验条件下，污泥掺烧时对比无掺烧情况，二氧化硫和氮氧化物排放变化较小，个别重金属和二噁英等污染物在燃烧后浓度略有升高，但浓度变化极小，进过烟道以及依托现有污染防治设施后，其烟气排放污染浓度与无掺烧情况相当，60％和40％含水率的污泥掺烧比均能达到相关标准要求，掺烧最终排放入大气中的烟气常规污染物和重金属浓度变化不明显，均可实现达标排放，优于欧盟2000标准水平。其中：掺烧过程中，重金属在烟道入口根据掺入的污泥量增加而略有变化，燃料中沸点较低易挥发的as、hg、cd、zn在燃烧过程中挥发量最大，大部分在燃烧过程中被气化，但是经过烟道冷却后部分转化为固态，经烟气净化装置后，同烟尘一起被收集在粉煤灰里面，仅有小部分进入烟气，所以末端含量非常低。cr、cu、ni和pb因沸点较高，焚烧后气化的量很小，大部分以固态随烟气进入烟道，在烟气净化装置中大部分被截留，所以排放浓度也很低。其中因污泥中ni、pb含量低于燃煤中的含量，污泥燃料燃烧后废气中的ni和pb含量略低于焚烧燃煤，且污泥掺入量越大燃烧后废气中含量越低，其他重金属在污泥中的含量高于燃煤中含量，所以焚烧污泥燃料后废气中重金属略高于焚烧燃煤，但相比无掺烧情况下，其烟气重金属含量并无明显变化。

在掺烧试验所依托的热电厂机组正常工况条件和烟气净化设施正常运行情况下，且在掺烧试验条件下，二噁英的产生与总含固量和掺烧比关系不明显，跟掺烧污泥含水率有关，掺烧污泥含水率越高可能导致分子内水份较多，不利于完全燃烧，二噁英浓度略有升高，但较大程度上取决于依托工程的工况条件，其出口浓度较大程度上关联于机组和烟气净化设施运行状况；在掺烧试验所依托的热电厂一期机组工况条件和烟气净化设施正常运行情况下，污泥掺烧时二噁英产生及出口浓度较低，优于欧盟2000的排放标准，并远优于广东省地方标准(2000/76/ec)。