专利名称：一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于污泥处理与资源化利用设备领域，特别涉及一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法和装置。
背景技术：
污泥是市政污水处理产生的固体废弃物，含有大量的有机物和致病菌等细菌群，如处理不当易对城市环境和居民健康产生重要影响。截至2009年底，全国共有城镇污水处理厂3134座，总处理能力11160万立方米/天，当年产生含水率80%的污泥2124万吨/年。2015年我国城镇污泥量预计将达3143万吨/年。因此，对城市污泥进行安全、规范化处理处置，以实现污泥减量化、无害化和资源化，是我国城市发展面临的重要挑战之一。国内外目前处理污泥的方式主要有填埋、热干化、焚烧、排海和堆肥农用。在经济 发达和用地紧张的地区，污泥热干化和焚烧以可大规模地实现污泥减量化，无害化，同时具有占地面积小、设备集中、运行管理自动化程度较高、对环境影响小等优点，正获得越来越多的实际应用。中国专利文献CN1800062A描述了一种污泥干化与焚烧工艺及其系统装置。焚烧炉采用鼓泡流化床焚烧炉，焚烧所产生的高温烟气分别用来加热导热油和冷空气，被加热后的导热油通过循环泵送至流化床污泥干燥机干燥湿污泥。污泥经干化焚烧后减容量达90%以上，可实现污泥的资源化、减量化和无害化。实践上,我国污泥干化和焚烧处置时,通常存在下列问题。I.污泥热干化我国污泥热干化多采用热风干燥，如CN1800062A描述的流化床干燥、CN101117261A描述的喷雾干燥、旋转干燥、带式干燥等。污泥热风干燥存在两个缺点1)易产生粉尘。当使用热风干燥时，由于空气在干燥机内流动，将带起干后污泥细小颗粒，在干燥机内形成粉尘。粉尘存在将造成(1)需在干燥机排气段配置除尘设备，特别对流化床和喷雾干燥，需配置大处理能力的除尘设备。(2)爆炸危险。由于热空气中氧气存在，粉尘有爆炸危险，需监控干燥机粉尘浓度和氧气浓度，并配备必要防爆装置，如氮气保护装置。因而，增加了污泥干化操作复杂性和设备总投资。2)热风干燥使用大量热风，加热热风需耗费大量热量，造成污泥干化过程热效率低。2.污泥焚烧热值是污泥焚烧处理最重要的参数之一。我国城镇污水处理厂污泥干基热值为6700-18000千焦/千克，而部分发达国家和地区市政污泥热值为16000-21000千焦/千克，与之相比，我国市政污泥热值偏低。干污泥热值低，将造成污泥焚烧温度低、燃烧不彻底，易产生黑烟，不利于污泥的最终焚烧处理。为降低其影响，需要掺入煤、重油等辅助燃料助燃。餐厨废油(俗称“地沟油”)是一种餐厨废弃垃圾料排放的衍生物。由于居民饮食结构和风俗习惯的原因，我国每年的动、植物油消费总量较高，2010年大约是2250万吨。但由于餐厨垃圾排放处理无序，导致提炼“地沟油”现象出现。目前我国每年回返餐桌的地沟油有200-300万吨，严重危害我国居民饮食健康。地沟油经过提炼，可生产生物柴油，也可加工成肥皂、橡胶、选矿药剂、洗涤剂等化工产品，但生产成本较高。由以上论述可见，污水处理厂污泥和餐厨废油是我国城镇两大废弃物，其安全、规范化处理处置是城市环境保护工作的重要挑战之一。以前，污泥和餐厨废油都是分别处置。从资源综合利用的角度考虑，我们将发现餐厨废油在改善污泥干化和焚烧处置工艺中可发挥重要作用(I)餐厨废油为一种高热值有机质，易燃烧，将其添加到污泥热处理过程中，可补充污泥热处理所需要的热量。(2)利用油炸方法去除有机质水分也是一种常见脱水干燥方法，比如油炸食品加工。污泥油炸脱水不使用热风，不产生粉尘，无爆炸危险。同时，采用油炸方式处理污泥，油炸时间短，污泥得到快速干燥。污泥浸没在油料中，高温油料热量可充分传递给污泥，干燥能耗低。因此，油炸方法也可用于污泥热干燥过程。(3)油炸后的污泥，热值可达21000-24000千焦/千克。污泥热值高，并由于油的存在，产品更易起燃，燃烧温度可达800°C以上，燃烧更彻底。可见，餐厨废油在污水厂污泥热处理过程可发挥重要作用，两者存在资源综合利用的基础。因此研究一种污泥和餐厨废油综合处理方法和装置， 实现资源综合利用的协同效益，降低污泥处理成本，是亟需解决的一个问题。日本PROREX株式会社提出一种污泥和餐厨废油制成生物固体燃料方法，即将污泥和餐厨废油按一定比例预先混合。混合料进入干燥机，在干燥机内用蒸汽间接加热升温至85-90°C，然后抽真空至34kPa，在减压情况下，混合料边沸腾边干燥。接近干燥终点时，压力变得更低。干燥后的生物固体燃料可供其他企事业单位，作为热水锅炉燃料。上述工艺有两个突出特点1.污泥和餐厨废油预先混合，然后采用真空低温干燥。真空干燥需采用抽真空装置，增加操作复杂性和设备成本；另外，抽真空将耗费大量能源，增加污泥处理成本。2.污泥干燥过程采用外加蒸汽热源，也增加了污泥处理成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种干燥时间短、产生废气量少、安全性高、资源综合利用的污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法和装置，实现资源综合利用的协同效益。本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，其特征在于包括以下步骤⑴污泥成型将污水处理厂经机械脱水的污泥采用挤压成型机挤压成短圆柱体状的污泥颗粒；⑵油炸脱水将短圆柱体状的污泥颗粒输送至油炸干燥装置，采用餐厨废油对污泥颗粒进行油炸脱水，餐厨废油温度控制在120-180°C，油炸时间为5-10分钟，得到含油干污泥；⑶焚烧换热将含油干污泥送至焚烧炉内进行焚烧，形成渣料，焚烧产生的高温烟气进入换热器，将热量传递给换热器导热油，升温后的导热油进入油炸干燥装置的加热室加热餐厨废油，提供污泥油炸脱水所需热量；⑷尾气处理对油炸过程中排出的废气与换热器排出的废气进行生物填料除臭及喷淋洗涤处理，除去废气中的臭气和酸性气体，尾气再经除湿塔进行除湿处理，达标后经烟囱排放；(5)渣料收集焚烧炉产生的渣料从焚烧炉排渣口排出，经螺旋输送器进入储渣罐，等待外运。
一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于由污泥成型单元、油炸干燥单元、焚烧单元、热交换单元、固体渣料处理单元、废气处理单元组成，污泥成型单元的出料口连接至油炸干燥单元的进料口，油炸干燥单元的出料口连接焚烧单元的进料口，焚烧单元的出渣口连接至固体渣料处理单元的进渣口，焚烧单元的高温烟气排出口连接热交换单元，热交换单元连接至油炸干燥单元的加热室，油炸干燥单元及热交换单元的废气排出口连接至废气处理单元。而且，所述的污泥成型单元由污泥料仓、螺旋挤压成型机组成，污泥料仓的出料口与螺旋挤压成型机的进料口相连通。而且，所述的油炸干燥单元由餐厨废油储罐、废油输送泵、油炸锅及加热室组成，餐厨废油储罐出口通过废油输送泵连接至油炸锅，油炸锅底部设置加热室。而且，所述焚烧单元由回转式焚烧炉、鼓风机构成，鼓风机出风口连接至焚烧炉进 风口。而且，所述热交换单元由换热器及导热油循环泵构成，导热油循环泵连接至油炸干燥单元的加热室。而且，所述固体渣料处理单元由螺旋输送器、储渣罐组成，螺旋输送器进口与焚烧单元的出渣口连接，螺旋输送器的出渣口连接至储渣罐进口。而且，所述废气处理单元由引风机、生物除臭塔，喷淋吸附塔、除湿塔、烟囱组成，引风机进风口通过管路连接油炸干燥单元及热交换单元的烟气排出口，引风机出风口连接至尾气处理装置进风口，尾气处理装置出风口连接至除湿塔，除湿塔出风口安装烟囱。本发明的优点和有益效果为I.本污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，具有污泥干燥时间短，能源利用效率高的优点。采用油炸方式处理污泥，污泥得到快速干燥，油炸时间短；污泥浸没在油料中，高温油料热量可充分传递给污泥，干燥能耗低；同时由于焚烧尾气余热得到利用，因而能源利用效率高。2.本污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，具有产生废气量少的优点，相对于污泥热风干燥，采用油炸方式进行污泥脱水，避免使用大量热空气，因而干燥产生的废气量少，减轻了废气处理装置的负荷。3.本污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，无爆炸危险。传统污泥热风干燥如流化床和旋转干燥，易产生粉尘，并由于热风中氧气存在，有爆炸危险，而在本发明污泥油炸脱水时避免使用热风，不产生粉尘，因而无爆炸危险。4.本污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，在进行污水厂污泥处理同时，也处置了另一城镇废弃物-餐厨废油，实现资源综合利用，有利于环境保护。5.本污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，采用常压油炸方法干燥污泥，即污泥和餐厨废油不预混合，污泥成型后进入油炸干燥装置，进行浸没式油炸。油炸温度120-180°C，压力为常压。另外，污泥干燥热源采用油炸污泥焚烧，焚烧产生的热量经导热油传热，供给污泥油炸干燥过程使用。采用本发明工艺，可明显降低污泥和餐厨废油综合处理的设备投资成本和运行成本。6.本发明方法和装置设计科学合理，具有干燥时间短、产生废气少、无爆炸危险、安全性高、设备量少，并实现了城镇两大废弃物-餐厨废油和污水厂污泥资源化、减量化和无害化，有利于环境保护。
图I是本发明的装置布置示意图。I-餐厨废油储罐、2-污泥料仓、3-螺旋挤压成型机、4-废油输送泵、5-油炸锅、6-导热油循环泵、7-引风机、8-生物除臭塔、9氢氧化钠溶液喷淋吸附塔、10-烟囱、11-除湿塔、12-换热器、13-鼓风机、14-回转焚烧炉、15-螺旋输送器、16-储渣罐、17-加热室。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。为清楚说明本发明的污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，首先对本发明处置方法所使用的装置进行说明。一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，如图I中所示，由污泥成型单元、油炸干燥单元、焚烧单元、热交换单元、固体渣料处理单元、废气处理单元组成，污泥成型单元的出料口连接至油炸干燥单元的进料口，油炸干燥单元的出料口连接焚烧单元的进料口，焚烧单元的出渣口连接至固体渣料处理单元的进渣口，焚烧单元的高温烟气排出口连接热交换单元，热交换单元连接至油炸干燥单元的加热室，油炸干燥单元及热交换单元的废气排出口连接至废气处理单元。本综合处置装置的具体结构为污泥成型单元由污泥料仓2、螺旋挤压成型机3组成，污泥料仓的出料口与螺旋挤压成型机的进料口相连通。油炸干燥单元由餐厨废油储罐I、废油输送泵4、油炸锅5、加热室17及导热油循环泵6组成，餐厨废油储罐出口通过废油输送泵连接至油炸锅，油炸锅底部设置加热室。焚烧单元由回转式焚烧炉14、鼓风机13构成，鼓风机出风口连接至焚烧炉进风口。热交换单元由换热器12及导热油循环泵6构成，导热油循环泵连接至油炸干燥单元的油炸锅的加热室。固体渣料处理单元由螺旋输送器15、储渣罐16组成，螺旋输送器进口与焚烧单元的出渣口连接，螺旋输送器的出渣口连接至储渣罐进口。废气处理单元由弓I风机7、尾气处理装置包括生物除臭塔8、氢氧化钠溶液喷淋吸附塔9、除湿塔11、烟囱10组成，引风机进风口通过管路连接油炸干燥单元及热交换单元的烟气排出口，引风机出风口连接至尾气处理装置进风口，尾气处理装置出风口连接至除湿塔，除湿塔出风口安装烟囱。本发明各单件设备均为市售设备。一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，包括以下步骤⑴污泥成型污泥厂通过带式挤压脱水机或离心过滤机将污泥脱水到80%含水率。将脱水后的污水厂的污泥料装入污泥料仓，将污水厂污泥采用螺旋挤压成型机将膏状污泥挤压成短圆柱体状的污泥颗粒。⑵油炸脱水将短圆柱体状的污泥颗粒输送至油炸干燥单元的油炸锅，采用餐厨废油对污泥颗粒进行油炸脱水，餐厨废油温度控制在120-180°C，油炸时间为5-10分钟，得到含油干污泥。在油炸过程中，污泥水分降低，含油量升高，单位热值升高，最终得到高热值含油干污泥。⑶焚烧换热将含油干污泥送至焚烧炉内进行焚烧，焚烧炉温度大于100(TC，形成渣料，焚烧产生的高温烟气进入换热器，将热量传递给换热器导热油，升温后的导热油进入油炸装置的加热室加热餐厨废油，提供污泥油炸脱水所需热量。⑷尾气处理对油炸过程中排出的废气与换热器排出的废气在生物除臭塔8、氢氧化钠溶液喷淋吸附塔9内分别进行生物填料除臭，以及喷淋洗涤处理，除去废气中的臭气和酸性气体，如HCL和SOx等。尾气再经除湿塔进行除湿处理，达标后经烟囱排放。(5)渣料收集焚烧炉产生的渣料从焚烧炉排渣口排出，经螺旋输送器进入储渣罐，等待外运。以天津市纪庄子污水处理厂压滤脱水后的污泥为实验对象，测量污泥初始含水率为80%，干基低位热值为12694千焦/千克。污泥经挤压成O Ilmm污泥颗粒，油炸温度1400C，油炸时间为7分钟，污泥含水率即可从80%降低到20%。油炸时间9分钟，含水率降 至5%。炸后污泥含水率低于5%，含油率为30-35%左右，热值约为21500千焦/千克。焚烧炉温度大于1000°C。日处理污泥为10吨/天，需大豆油为主的餐厨废油约I吨/天，即I吨餐厨废油可处理湿污泥约10吨，产生废渣约0. 8吨/天。尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
权利要求
1.一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，其特征在于包括以下步骤 ⑴污泥成型将污水处理厂经机械脱水的污泥采用挤压成型机挤压成短圆柱体状的污泥颗粒； ⑵油炸脱水将短圆柱体状的污泥颗粒输送至油炸干燥装置，采用餐厨废油对污泥颗粒进行油炸脱水，餐厨废油温度控制在120-180°C，油炸时间为5-10分钟，得到含油干污泥； ⑶焚烧换热将含油干污泥送至焚烧炉内进行焚烧，形成渣料，焚烧产生的高温烟气进入换热器，将热量传递给换热器导热油，升温后的导热油进入油炸干燥装置的加热室加热餐厨废油，提供污泥油炸脱水所需热量； ⑷尾气处理对油炸过程中排出的废气与换热器排出的废气进行生物填料除臭及喷淋洗涤处理，除去废气中的臭气和酸性气体，尾气再经除湿塔进行除湿处理，达标后经烟囱排放； (5)渣料收集焚烧炉产生的渣料从焚烧炉排渣口排出，经螺旋输送器进入储渣罐，等待外运。
2.根据权利要求I所述的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于由污泥成型单元、油炸干燥单元、焚烧单元、热交换单元、固体渣料处理单元、废气处理单元组成，污泥成型单元的出料口连接至油炸干燥单元的进料口，油炸干燥单元的出料口连接焚烧单元的进料口，焚烧单元的出渣口连接至固体渣料处理单元的进渣口，焚烧单元的高温烟气排出口连接热交换单元，热交换单元连接至油炸干燥单元的加热室，油炸干燥单元及热交换单元的废气排出口连接至废气处理单元。
3.根据权利要求2所述的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于所述的污泥成型单元由污泥料仓、螺旋挤压成型机组成，污泥料仓的出料口与螺旋挤压成型机的进料口相连通。
4.根据权利要求2所述的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于所述的油炸干燥单元由餐厨废油储罐、废油输送泵、油炸锅及加热室组成，餐厨废油储罐出口通过废油输送泵连接至油炸锅，油炸锅底部设置加热室。
5.根据权利要求2所述的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于所述焚烧单元由回转式焚烧炉、鼓风机构成，鼓风机出风口连接至焚烧炉进风口。
6.根据权利要求2所述的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于所述热交换单元由换热器及导热油循环泵构成，导热油循环泵连接至油炸干燥单元的加热室。
7.根据权利要求2所述的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于所述固体渣料处理单元由螺旋输送器、储渣罐组成，螺旋输送器进口与焚烧单元的出渣口连接，螺旋输送器的出渣口连接至储渣罐进口。
8.根据权利要求2所述的一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置装置，其特征在于所述废气处理单元由引风机、生物除臭塔，喷淋吸附塔、除湿塔、烟囱组成，引风机进风口通过管路连接油炸干燥单元及热交换单元的烟气排出口，引风机出风口连接至尾气处理装置进风口，尾气处理装置出风口连接至除湿塔，除湿塔出风口安装烟囱。
全文摘要
本发明涉及一种污水处理厂污泥和餐厨废油综合处置方法，包括以下步骤⑴污泥成型；⑵油炸脱水；⑶焚烧换热；⑷尾气处理；⑸渣料收集。本发明还涉及一种综合处置装置，由污泥成型单元、油炸干燥单元、焚烧单元、热交换单元、固体渣料处理单元、废气处理单元组成，污泥成型单元的出料口连接至油炸干燥单元的进料口，油炸干燥单元的出料口连接焚烧单元的进料口，焚烧单元的出渣口连接至固体渣料处理单元的进渣口，焚烧单元的高温烟气排出口连接热交换单元，热交换单元连接至油炸干燥单元的加热室，油炸干燥单元及热交换单元的废气排出口连接至废气处理单元。本发明可实现城镇两大废弃物-餐厨废油和污水厂污泥资源化、减量化和无害化处理。
文档编号C02F11/12GK102701559SQ20121016481
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者吴中华 申请人:天津科技大学