专利名称：并联式低能耗污泥干化和成粒系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种并联式低能耗污泥干化和成粒系统。
背景技术：
城市生活污水和工业废水经过污水处理厂的处理，达标后排放，是保护水资源和城市生态环境建设必不可少的环境工程措施。
城市污水处理厂在处理工业废水和生活污水同时产生的污泥，除了以矿物形式存在的无机组分外，还含有大量的难降解有机污染物和多种重金属元素，这类污泥通常被称为城市污泥。由于城市污泥的含水率高，数量大，且富集了高浓度的污染物，如果不能得到妥善地处理或处置，不仅直接影响到城市污水处理厂的正常运行，更重要的是会给环境带来严重的二次污染。因此，如何安全、经济、有效地处理城市污泥是国内外环境保护部门所共同面临的难题。
国外对城市污泥主要采取卫生填埋、焚烧、土地利用和投海等方法。卫生填埋需要足够的空间和必要的环境保护手段，加上运输，使处理费用较高，更主要的是在城市周围根本找不到适合堆埋污泥的空间和地点；焚烧可以使污泥减量化，但污泥焚烧设备投资额高，能源消耗量大，运行费用昂贵，每吨污泥焚烧处理的成本至少在400元以上，加上污泥在直接焚烧时会给大气环境带来污染，根据我国的现状，污泥直接焚烧处理在经济上难以承受，在技术上还不够成熟；土地利用就是将污泥作为肥料，用于农业或绿化，但是，城市污泥中所含的重金属和持久性有机污染物限制了污泥作为肥料的可利用性，根据研究表明，城市污泥中富集的重金属，会在土壤中富集，并通过作物的吸收进入食物链，最终危害人体健康；有些沿海城市或者那些拥有与海洋相通航道的城市，可能会采用污泥直接投海的处置方案，但是，污泥这种浓缩的污染物会污染近海水域，对海洋生态系统和人类食物链造成威胁，因此，这种方法受到环境保护界和公众的严厉批评，已被明令禁止。
目前，我国对城市污泥主要采用临时堆埋的方法，由此而产生的环境二次污染和大量占用土地等问题日趋尖锐，这不仅严重影响了城市污水处理的正常运行，而且在局部地区，由于污泥堆埋场周边居民的强烈反对，因此成为社会不稳定的因素。
随着我国城市化进程的不断加快，人们对环境质量的要求越来越高，各地政府不断加强对环境保护的力度，工业废水和城市生活污水的处理率将达到百分之百，这意味着城市污泥的数量将与日俱增。因此，科学地处理这类污泥的唯一途径是对污泥进行无害化、减量化和资源化处置，通过循环利用和综合治理，最终使城市污泥得到彻底的处理。
我们曾经在对城市污泥物化性质研究的基础上，通过大量的实践，相继发明了利用城市污泥轻质地和高热值的特点，烧制轻质节能砖的方法和利用城市污泥生产水泥压制品的方法，这为城市污泥的资源化利用开辟了新的途径，为了使污泥达到能被资源化利用的条件，我们又相应发明了制砖污泥的三段式干化和成粒一体化方法、回流式可控温污泥干化装置与方法，这使得污泥中90％以上的热值得以保存，并同时形成团粒，这种污泥团粒也可以作为燃煤的辅助燃料。这些发明专利为城市污泥的无害化资源化处理奠定了基础，它们的技术核心是，在城市污泥资源化利用之前，先将污泥干化并制成团粒。
由于城市污泥具有较高的含水率(经过初次脱水后，污泥的含水率一般在75％-85％)，因此，污泥被制成团粒，必需经过干化过程。污泥干化是通过提供热量使污泥中水分蒸发的过程，传统的干化工艺，通常在进行污泥干化时，不仅需要消耗大量的能量，而且污泥中能作为资源被利用的有机质组分(热值的来源)，以及能起固结作用的絮凝剂会受到严重的破坏，这一方面造成了污泥资源可利用的价值降低，另一方面影响了污泥的成粒性能，使污泥团粒的硬度难以达到烧制轻质节能砖和生产水泥压制品的技术要求。为了能够使污泥干化所需要的能量降低到最小的程度，从而使污泥无害化资源化处理的成本大大减少，同时有效地保存污泥中所含的有机物质，使污泥的热值资源能被充分利用，并能够使污泥形成符合烧制轻质节能砖和生产水泥压制品技术要求的团粒，本项发明提出了一种串联式节能型污泥干化和成粒系统，这不仅能够使提供污泥干化的能量得到充分的利用，将污泥干化的能耗降到最低水平，而且保持污泥原有的90％以上的热值，并在使污泥干化效率达到理想程度的过程中，使污泥自然形成团粒，这种团粒具有足够的硬度和较好的磨园度。
发明内容
本发明的目的是提供一种并联式低能耗污泥干化和成粒系统。
本发明系统包括沸腾炉、第一回转烘干窑、第二回转烘干窑、污泥送料机、封闭式污泥储存体、水膜除尘器、分筛设备和土壤生物滤床。
沸腾炉分别通过第一通风管道和第二通风管道与第一回转烘干窑和第二回转烘干窑相接，第一通风管道上设有第一风门，第二通风管道上设有第二风门，温度调节器分别与沸腾炉、第一通风管道和第二通风管道相接。
第一回转烘干窑和第二回转烘干窑上分别设有第一进料口和第二进料口，污泥送料机通过第一螺旋输送机与第一回转烘干窑的第一进料口相接，第一回转烘干窑通过第二螺旋输送机与第二回转烘干窑的第二进料口相接，第二回转烘干窑与分筛设备相接，第一回转烘干窑和第二回转烘干窑均通过第三通风管道与封闭式污泥储存体的底部相接。
水膜除尘器的一边通过第一引风机与烟囱相接，另一边通过第四通风管道与封闭式污泥储存体的底部相接；第二引风机分别通过第五通风管道和第六通风管道与沸腾炉和土壤生物滤床相接，并与封闭式污泥储存体相接；封闭式污泥储存体内设有污泥推进装置。
第一回转烘干窑直径为1.8～2.4m，长为20～30m，第二回转烘干窑直径为1.6～2.2m，长为18～28m；利用本发明的并联式低能耗污泥干化和成粒系统处理污泥的优点(1)由于本发明技术能够使提供干化污泥的能量得到充分利用，从而达到节能的效果，使污泥干化和成粒的能耗降低，并在较低的生产成本下运行；(2)本发明将干化污泥后尾气的余热用于污泥预处理，一方面利用尾气余热来预热污泥，为提高污泥干化和成粒的效果创造了条件，另一方面也为提高除尘效率创造了条件，确保污泥干化的尾气达到国家大气排放标准；(3)本发明使污泥在可控温的条件下得到干化，不仅使污泥保持了90％以上原始的热值，干化后的污泥团粒可以作为热电厂锅炉燃煤的辅助燃料，而且保证了污泥中的混凝剂不受破坏，而使污泥团粒的质地硬度，满足烧制轻质节能砖和生产水泥压制品的技术要求。因此，这实际上开辟了一条废弃物循环利用，以废治废的有效途径，既能够产生显著的社会和环境效益，也能获得明显的经济效益。
本发明通过试运行表明，采用该项技术能在较低的能耗下使工业和生活污水污泥得到干化和自然成粒，并使污泥干化的尾气能够完全达标排放，从而使城市污泥得到彻底有效地无害化和资源化处理。
图1是并联式低能耗污泥干化和成粒系统设备结构示意图。
图中沸腾炉1、温度调节器2、第一风门3、第二风门4、第一通风管道5、第二通风管道6、第一回转烘干窑7、第二回转烘干窑8、污泥送料机9、第一螺旋输送机10、第一进料口11、第二螺旋输送机12、第二进料口13、分筛设备14、第三通风管道15、封闭式污泥储存体16、污泥推进装置17、第四通风管道18、水膜除尘器19、第一引风机20、烟囱21、第二引风机22、第五通风管道23、第六通风管道24、土壤生物滤床25。
具体实施例方式
如图1所示，并联式污泥干化和成粒系统包括供热子系统、进料子系统、污泥干化和成粒子系统、污泥预处理子系统、除尘除气子系统。
供热子系统具有沸腾炉1、温度调节器2、第一风门3、第二风门4、第一通风管道5、第二通风管道6，沸腾炉1提供的热能，通过温度调节器2将温度控制在250～400℃，由第一风门3控制热风量，通过第一通风管道5送入第一回转烘干窑7，由第二风门4控制热风量，通过第二通风管道6送入第二回转烘干窑8。
进料子系统具有污泥送料机9、第一螺旋输送机10、第二螺旋输送机12，污泥送料机9将经过预处理的污泥通过第一螺旋输送机10，连续均匀地送入第一回转烘干窑7的第一进料口11，第二螺旋输送机12将经过第一回转烘干窑7干化后的污泥，连续均匀地送入第二回转烘干窑8的第二进料口13。
污泥干化和成粒子系统具有第一回转烘干窑7、第二回转烘干窑8、分筛设备14，污泥经过第一回转烘干窑7的第一段干化后，由第二螺旋输送机12送入第二回转烘干窑8，进行第二段干化，污泥经过第二回转烘干窑8的第二段干化后，形成直径为1～10mm的质地坚硬的污泥团粒，经过筛分设备14，直径为2～6mm的污泥团粒可以作为烧制节能轻质砖和生产水泥压制品的原料，其余的污泥团粒可以作为燃煤的辅助燃料。
污泥预处理子系统具有封闭式污泥储存体16，在封闭式污泥储存体16内设有污泥推进装置17，污泥在封闭式储存体内堆放1～5天，由于封闭式储存体的底板由传热性能好的材料构成，因此，当第三通风管道15将第一回转烘干窑7和第二回转烘干窑8的尾气送入封闭式储存体的底部时，该尾气的余热可以使封闭式储存体的底板升温至50～150℃，从而可以使污泥增温，不仅加速污泥自然蒸发掉一部分水分，而且为提高污泥的第一段干化效率和成粒创造条件，污泥推进装置17一方面可以将污泥均匀分布在封闭式储存体内，另一方面可以将经过预处理后的污泥推入污泥送料机9。
除尘除气子系统具有第四通风管道18、水膜除尘器19、第一引风机20、烟囱21、第二引风机22、第五通风管道23、第六通风管道24、土壤生物滤床25，第四通风管道18将来自第一回转烘干窑7和第二回转烘干窑8，并通过封闭式污泥储存体底部的尾气接到水膜除尘器19，由第一引风机20将经过除尘除气达到排放标准的尾气，送入烟囱21，第二引风机22将绝大部分封闭式污泥储存体内释放的气体，通过第五通风管道23送入沸腾炉1，进行高温消除，一小部分通过第六通风管道24送入土壤生物滤床25，进行生物处理。
权利要求
1.并联式低能耗污泥干化和成粒系统，其特征在于该系统包括沸腾炉(1)、第一回转烘干窑(7)、第二回转烘干窑(8)、污泥送料机(9)、封闭式污泥储存体(16)、水膜除尘器(19)、分筛设备(14)和土壤生物滤床(25)；沸腾炉(1)分别通过第一通风管道(5)和第二通风管道(6)与第一回转烘干窑(7)和第二回转烘干窑(8)相接，第一通风管道(5)上设有第一风门(3)，第二通风管道(6)上设有第二风门(4)，温度调节器(2)分别与沸腾炉(1)、第一通风管道(5)和第二通风管道(6)相接；第一回转烘干窑(7)和第二回转烘干窑(8)上分别设有第一进料口(11)和第二进料口(13)，污泥送料机(9)通过第一螺旋输送机(10)与第一回转烘干窑(7)的第一进料口(11)相接，第一回转烘干窑(7)通过第二螺旋输送机(12)与第二回转烘干窑(8)的第二进料口(13)相接，第二回转烘干窑(8)与分筛设备(14)相接，第一回转烘干窑(7)和第二回转烘干窑(8)均通过第三通风管道(15)与封闭式污泥储存体(16)的底部相接；水膜除尘器(19)的一边通过第一引风机(20)与烟囱(21)相接，另一边通过第四通风管道(18)与封闭式污泥储存体(16)的底部相接；第二引风机(22)分别通过第五通风管道(23)和第六通风管道(24)与沸腾炉(1)和土壤生物滤床(25)相接，并与封闭式污泥储存体(16)相接；封闭式污泥储存体(16)内设有污泥推进装置(17)。
2.根据权利要求1所述的并联式低能耗污泥干化和成粒系统，其特征在于，所述的第一回转烘干窑(7)直径为1.8～2.4m，长为20～30m。
3.根据权利要求1所述的并联式低能耗污泥干化和成粒系统，其特征在于，所述的第二回转烘干窑(8)直径为1.6～2.2m，长为18～28m。
全文摘要
本发明涉及一种并联式低能耗污泥干化和成粒系统。本发明包括供热子系统、进料子系统、污泥干化和成粒子系统、污泥预处理子系统、除尘除气子系统。本发明能够使提供干化污泥的能量得到充分利用，从而达到节能的效果。尾气用于污泥预处理，一方面使尾气余热得到充分利用，另一方面为提高除尘效率创造了条件，确保污泥干化的尾气达到排放标准。本发明使污泥在可控温的条件下得到干化，不仅使污泥保持了90％以上原始的热值，干化后的污泥团粒可以作为热电厂锅炉燃煤的辅助燃料，而且保证了污泥中的混凝剂不受破坏，而使污泥团粒的质地硬度，满足烧制轻质节能砖和生产水泥压制品的技术要求。
文档编号C02F11/02GK1884159SQ20061005233
公开日2006年12月27日 申请日期2006年7月6日 优先权日2006年7月6日
发明者翁焕新, 陈海燕 申请人:浙江大学