一种污泥生物干化-热解集成装置与方法与流程

本发明属于高含水有机固体废物能源化技术领域，特别涉及一种污泥生物干化-热解集成装置与方法。

背景技术：

近年来，与污水处理的快速发展相反，污泥处理处置发展却十分缓慢，污泥有效处置率偏低。随着贮存污泥产量的增多，引发的环境等问题受到越来越多的关注。根据调查结果显示，目前大约2/3的污泥被填埋，1/5被外运和随意堆放，焚烧和资源化利用的比例较少，因此，对贮存污泥的处理迫在眉睫。由于贮存污泥性质及高含水率等问题影响其进一步的处理处置，所以利用干化技术先脱水再对干化污泥进行资源能源化回收是当前贮存污泥经济可行的方法之一。

传统的物理干化能耗高而化学干化则与固废减量化概念相悖，且易产生有毒有害尾气，生物干化技术主要是利用好氧微生物降解有机物产生的生物热去除污泥中的水分，是一种经济环保的干化方法；同时，热解技术由于可将固废中有机质转化成清洁的液相或气相燃料，且该过程能抑制二噁英等有毒有害气体的产生，被认为是替代焚烧的一种清洁化的热处理方式。目前，生物干化多以单独的生物干化进行，而热解也主要以干化后的物料为原料或其他干化形式进行组合，缺少低能耗、环境友好的生物干化与清洁化、资源化的热解工艺组合，以及组合匹配的烟气净化等集成化的工程应用。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，促进生物干化工艺与热解工艺集成装置的工程化应用推广，本发明的目的在于提供一种污泥生物干化-热解集成装置与方法，先将贮存污泥与调理剂在预混罐中进行充分混合，再进入生物干化反应器进行生物干化，干化后有机物料或与生物质混合造粒后进入热解炉进行热解，热解产生的热解气燃烧产生的高温烟气作为生物干化所需的能量，而从生物干化反应器的微负压仓排出的干化尾气经除臭后达标排放。从而实现贮存污泥的生物干化与热解的有效组合，达到含水有机固废处理处置的低能耗与清洁化和资源化。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种污泥生物干化-热解集成装置，包括生物干化反应器和用于使贮存污泥和调理剂在其中进行底物调节的预混罐1，所述预混罐1的底物出口接生物干化反应器的物料入口，所述生物干化反应器的物料出口接造粒机5的物料入口，所述造粒机5的物料出口接热解炉6的物料入口，热解炉6的物料出口接冷却输送器10，热解炉6的气体出口接燃烧炉7的入口，燃烧炉7的出口接锅炉9的烟气入口，锅炉9的热媒出口接所述生物干化反应器的热媒入口。

优选地，所述生物干化反应器的气体出口设置有除臭装置4。

优选地，所述生物干化反应器包括高温启动仓2和微压曝气仓3，所述预混罐1的底物出口接高温启动仓2的物料入口，高温启动仓2的物料出口接微压曝气仓3的物料入口，微压曝气仓3的物料出口接造粒机5的物料入口。

本发明还提供了一种基于所述污泥生物干化-热解集成装置的污泥生物干化-热解集成方法，包括如下步骤：

a，将贮存污泥与调理剂在预混罐1中按比例充分混合；

b，将步骤a中调配好的有机固废物料输送至生物干化反应器中，对有机固废物料进行干化；

c，将步骤b中产生的干化物料输送至造粒机5造粒后，再输送至热解炉6，热解产生的热解炭经冷却输送器10输出备用，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉7，燃烧产生的高温烟气进入锅炉9，转化为热水或热蒸汽作为生物干化反应器的能量补给。

优选地，所述调理剂为餐厨垃圾和秸秆。设计原理为餐厨垃圾底物富含蛋白质、脂肪和糖类，大分子营养物质的存在会使整个体系中微生物迅速增殖，到达对数期。而秸秆的存在会降低整个底物体系密度，有利于底物充分混合与曝气过程。

优选地，所述生物干化反应器包括高温启动仓2和微压曝气仓3，所述有机固废物料首先在高温启动仓2中进行微生物的快速增殖扩繁，促进底物物料有机物大分子快速降解为小分子，再输送至微压曝气仓3，利用微负压抑制生物进程，使其维持在对数稳定期，并利用负压曝气使干化尾气抽向除臭装置4，无害化后排放。

优选地，所述高温启动仓2温度控制在55-60℃，设计原理为底物的快速升温使整个堆体快速进入高温期，缩短发酵周期。

所述微压曝气仓3为微负压曝气，压力范围-5mmap到-10mmap，设计原理有两点：一是压力促使微生物新陈代谢进程受到控制，使其长期维持在对数稳定期，降解底物效果更佳充分；二是负压抽气可以在曝气的同时将发酵产生的臭气集中抽走进入除臭装置4。

优选地，所述造粒机5中，干化物料与粒径为2-8mm的生物质混合造粒。

优选地，所述热解炉6为内热式热解、外热式热解或其他热解气化工艺，热解炉6内温度控制在400-700℃，所述燃烧炉7燃烧温度控制在750-1100℃。

优选地，所述冷却输送器10为采用直接水喷雾气化与间接水夹套两种冷却方式的装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将生物干化与内热式热解耦合，生物干化降低了污泥热干化处理过程的高能耗、高成本与高污染；用热解代替焚烧工艺，减少了二噁英等有害物的产生，热解产生的清洁可燃气与热解炭，提高了污泥的资源化与处理过程的清洁化，生物干化尾气无害化处理后外排，为污泥处理处置提供了一条低污染、低能耗、低经济的技术路线。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明提供了一种贮存污泥的生物干化-热解集成装置与方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明的具体技术方法和装置进行详细、完整的描述说明，所描述的具体实施方式仅是本发明的部分事例，而不是全部实例。本领域技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本发明的保护范围。

图1所示为本发明贮存污泥的生物干化-热解集成装置示意图。如图所示，本发明包括预混罐1、高温启动仓2、微压曝气仓3、除臭装置4、造粒机5、热解炉6、燃烧炉7、油气燃烧器8、锅炉9以及冷却输送器10。

贮存污泥在预混罐1中用调理剂进行底物调节，然后输送至生物干化反应器，即进入高温启动仓2，再通过微压曝气仓3对有机固废物料进行干化，而后输送至造粒机5造粒，再输送至热解炉6，热解产生的热解炭经冷却输送器9输出后保存备用，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉7，燃烧产生的高温烟气经过锅炉转化为热水或热蒸汽作为生物干化反应器2、3的能量补给，生物干化反应尾气通过除臭装置4无害化后排放。

所述的贮存污泥调理剂为餐厨垃圾与秸秆。设计原理为餐厨垃圾底物富含蛋白质、脂肪和糖类，大分子营养物质的存在会使整个体系中微生物迅速增殖，到达对数期。而秸秆的存在会降低整个底物体系密度，有利于底物充分混合与曝气过程。

所述的生物干化反应器由高温启动仓和微压曝气仓组成。

所述高温启动仓设置温度为55-60℃，设计原理为底物的快速升温使整个堆体快速进入高温期，缩短发酵周期。

所述微压曝气仓为微负压曝气，设计原理有两点：一是压力促使微生物新陈代谢进程受到控制，使其长期维持在对数稳定期，降解底物效果更佳充分；二是负压抽气系统可以在曝气的同时将发酵产生的臭气集中抽走进入除臭装置。

所述干化物料能与粒径为2-8mm的生物质混合造粒。

所述的热解炉为内热式热解炉、外热式热解或其他热解气化工艺，热解炉内温度控制在400-700℃。

所述的冷却输送器为采用直接水喷雾气化与间接水夹套两种冷却方式的装置。

所述燃烧炉燃烧温度控制在750-1100℃。

所述的一种贮存污泥的生物干化-热解集成装置与方法，包括如下步骤：

a.贮存污泥与调理剂在预混罐1中按比例进行充分混合。调理剂为餐厨垃圾和秸秆。

b.将步骤a中调配好的物料输送至生物干化反应器中，首先在高温启动仓2中进行微生物的快速增殖扩繁，促进底物物料有机物大分子的快速降解为小分子，再输送至微压曝气仓3，在此仓中微负压导致生物进程略被抑制，使其维持在对数稳定期，负压曝气使干化尾气抽向除臭装置4，无害化后排放。

c.将步骤b中产生的干化物料输送至造粒机5造粒后，再输送至热解炉6，热解产生的热解炭经冷却输送器9输出备用，而热解产生的热解气直接进入燃烧炉7，燃烧产生的高温烟气进入锅炉9，转化为热水或热蒸汽作为生物干化反应器的能量补给，同时，还可利用油气燃烧器8作为锅炉9的外加能源补给，以避免燃烧炉7产生高温烟气能量不足。

利用本发明生物干化段工艺，可在7天之内将初始含水率大于70％的污泥降至15％以下，且在热解工艺段，出炭率为50％，即100公斤的污泥产出50公斤的炭。