热脱附静态污泥处理工艺的制作方法

1.本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及热脱附静态污泥处理工艺。


背景技术：

2.在电镀行业中大多数的电镀废水处理方法都要产生污泥，而化学沉淀法是产生污泥的主要来源。有些方法，如离子交换法和活性炭法虽不直接产生污泥，但在方法的某些辅助环节，如再生液的处理也要产生污泥。由于化学法在国内外都被作为一种主要的处理方法，所以电镀污泥的形势是很严峻的。按照对电镀废水处理方式的不同，可将电镀污泥分为混合污泥和单质污泥两大类。前者是将不同种类的电镀废水混合在一起进行处理而形成的污泥；后者是将不同种类的电镀废水分别处理而形成的污泥，如含铬污泥、含铜污泥、含镍污泥、含锌污泥等，目前，大多数电镀小企业的废水经过处理后得到的多是混合污泥。因此，目前针对电镀污泥的处理和资源化利用也是以混合污泥为主要对象。
3.作为电镀废水的“终态物”，虽然其量比废水要少得多，但是由于废水中的cu、ni、cr、zn、fe、p等重金属都转移到污泥中，从某种意义上说，电镀重金属污泥对环境的危害要比电镀废水严重。如果对这种危害性极大的电镀污泥不作任何处置，其对生态环境的破坏是不言而喻的，另一方面，如果对电镀污泥中品位极高的重金属物质不加以回收利用意味着资源的巨大浪费。目前国内的电镀行业内存在厂点多、规模小、装备水平低及污染治理水平低等诸多问题，大部分电镀污泥仍只是进行简单的土地填埋，甚至随意堆放，对环境造成了严重污染。因此，对电镀重金属污泥进行无害化处置和资源化综合利用势在必行。
4.目前，行业内对于电镀污泥的处理方式主要包括固化填埋和焚烧热处理。其中固化填埋是指利用添加剂改变废物的工程特性(例如渗透性、可压缩性和强度等)后，进行填埋处理。但是由于电镀污泥中含有较多的重金属，使用该方法对环境破坏严重，对地下水的污染问题尤为突出。焚烧热处理是利用高温将污泥中的有机物彻底氧化分解，最大程度地使污泥中的某些剧毒成分毒性降低。焚烧热处理，可以大大减小电镀污泥的体积，降低对环境的危害，是实现电镀污泥减量化、无害化的一种快捷、有效的技术。目前行业内的大多数电镀厂，都是采用将待处理污泥进行委外焚烧。待处理污泥的含水率约为70％
‑
80％，将这种污泥直接进行委外焚烧热处理，不仅运输成本高、运输过程环境污染风险大，而且焚烧过程能耗较高，对焚烧设备和条件要求高，一般的小电镀厂难以承受巨额的处理费用，因此很难得到大面积的推广。因此，亟需开发一种新的电镀污泥处理工艺。


技术实现要素：

5.本发明意在提供热脱附静态污泥处理工艺，以解决现有技术中电镀污泥委外焚烧热处理时，由于焚烧过程能耗较高、对焚烧设备和条件要求高导致的该技术难以推广使用的问题。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：热脱附静态污泥处理工艺，包括污泥干化步骤，污泥干化步骤采用静态脱附干燥，利用内设加热管的静止干燥箱对污泥进行干
燥脱水，加热管设置有多组，相邻两组加热管之间设置有间隙，间隙的宽度为15
‑
25cm，干燥脱水的温度为400
‑
480℃，干燥脱水后污泥的含水率＜10％。
7.本方案的原理及优点是：实际应用时，在对污泥进行委外焚烧热处理前，结合运输成本、运输过程环境污染风险以及焚烧过程的能耗等多方面因素进行综合分析，确定对污泥进行干化处理，以降低其水分含量。在对污泥进行干化处理时，现有技术中均是在回转窑中进行，且为了保证污泥的干燥效果，通常会采用旋转的方式，但是在旋转的过程中会容易产生扬尘，非常影响现场的施工环境。本技术方案中，采用静态脱附干燥技术对待处理的电镀污泥进行干化处理，待处理污泥的比热为1.05kj/kg，1kg水温度上升1摄氏度，吸收的热量为1千卡，则实际干燥1kg水需用热量在1200～1600kcal之间，本方案通过对干燥脱水方式、干燥脱水温度以及加热管之间间隙等条件的整体优化，使得在干燥为8
‑
10h后，干燥脱水后的污泥含水率下降至10％以下。间隙过小会造成一定的污泥堵塞问题，使得污泥堆积在干燥箱上端，无法实现均匀受热，而间隙过大，则会导致相邻两组加热管之间的距离过大，相邻两组加热管之间的加热温度难以达到干燥的最佳温度范围，导致干燥不均匀。通过长期的实践验证，间隙宽度为15
‑
25cm，在保证待处理污泥顺利下料的同时，还能够保证相邻加热管之间的干燥温度适宜，进而保证污泥干燥均匀。
8.本技术方案通过对待处理电镀污泥进行预脱水处理，有效降低了后期委外焚烧热处理的运输成本以及焚烧所需能耗，从而降低污泥整体处理成本；而且在对污泥进行干化处理时，不需要像现有技术那样采用旋转的方式，避免污泥干化过程中的扬尘问题。
9.优选的，作为一种改进，多组加热管的总体积与静止干燥箱的容积比为1:4～5。
10.本技术方案中，通过对加热管总体积与静止干燥箱容积比进行限定，使得静止干燥箱内能够达到最佳的干燥条件，加热管组的总体积过大，则会压缩干燥容积，导致干化效率下降；而加热管组总体积过小，则会导致静止干燥箱内温度达不到要求，影响污泥干化的效果。
11.优选的，作为一种改进，加热管均呈“s”状回转分布，且加热管之间相互平行。
12.本技术方案中，通过将加热管设置成若干组，并设置成s状的蛇形盘绕结构，能够增大加热管的换热面积，从而保证污泥的干化脱水效果。
13.优选的，作为一种改进，污泥干化步骤前还包括预处理步骤，预处理步骤采用回转加热的方式将污泥的含水率降至40
‑
50％。
14.本技术方案中，预处理干燥箱用于对待处理污泥进行预干化，将污泥的含水率从70％～80％降至40％～50％，实现了污泥的分段干化，降低了静止干燥箱的工作压力。
15.优选的，作为一种改进，预处理步骤的热源为污泥干化步骤排出的余热，处理时间30～60min。
16.本技术方案中，利用静止干燥箱排出的尾气的余热作为预处理干燥箱的干燥热源，不仅实现了热源的循环利用，而且还能够降低尾气的排放温度。通过对预处理步骤时间的优化，结合余热的换热效率，能够保证将污泥的含水量降至40％～50％。
17.优选的，作为一种改进，回转加热方式为，在预处理干燥箱内设置多个金属链条输送带，多个金属链条输送带从上到下排列设置；相邻两层金属链条输送带的传送方向相反，且上层的金属链条输送带的出料端与下层的金属链条输送带的进料端之间设置有导料板。
18.本技术方案中，在对污泥进行预脱水时，通过将金属链条输送带设置成从上到下
依次排列的多条，当污泥在被传送到上一层的金属链条输送带的出料端时，污泥会沿导料板被转移至下层金属链条输送带的进料端，再次被水平传送，如此反复，一方面能够进一步延长污泥在预处理干燥箱内的换热时间，保证预干化效果；另一方面，在污泥从上层金属链条输送带转移至下层金属链条输送带的过程中，同步实现了污泥的翻搅/翻面，进而保证污泥受热均匀，进一步保证污泥预干化的均匀性。
19.优选的，作为一种改进，还包括废气处理步骤，废气处理步骤包括水洗、酸洗和活性炭吸附。
20.由于电镀污泥中含有大量的重金属物质，使之呈碱性，在脱水干燥过程中产生的废气也呈碱性。经现场实际检测，废气的ph为9.5～11，需经过处理才能够达到排放标准。本技术方案中，水洗步骤主要除去废气中的醇类、氧化烃和微粒物质，酸洗步骤中主要除去废气中的碱性物质，降低废气ph，最后通过活性炭吸附除臭，实现电镀污泥干化废气的净化处理。
21.优选的，作为一种改进，酸洗步骤在酸洗塔中进行，酸洗塔内设置有多层球形填料，利用喷淋泵进行循环喷淋吸收。
22.本技术方案中，通过在酸洗塔内设置多层球形填料，并结合循环喷淋吸收，能够保证废气的酸洗效果，降低废气的ph。
23.优选的，作为一种改进，循环喷淋过程中的喷淋液ph为6
‑
9。
24.本技术方案中，上述的喷淋液ph为最佳的ph范围，通过对喷淋液ph的限定，使得其能够有效的中和ph为9.5～11的废气，且不会使喷淋液酸碱度过于极端化而对设备产生腐蚀等不利影响。
25.优选的，作为一种改进，静止干燥箱的一侧下部设置有天然气燃烧室，加热管的进气端与天然气燃烧室连通。
26.本技术方案中，天然气燃烧室用于对加热管进行热源供应，通过在天然气燃烧室的前端设置阀门，使得在系统断电后阀门能够自动关闭，即能够达到断电后自动停气的效果，操作人员无需全程看管，减少了人力投入。
附图说明
27.图1为本发明实施例一中静态污泥干燥系统的结构示意图。
28.图2为图1中静止干燥箱的主视图。
29.图3为静止干燥箱的结构示意图。
30.图4为静止干燥箱与预处理干燥箱联用主视图。
31.图5为预处理干燥箱的结构示意图。
具体实施方式
32.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
33.说明书附图中的附图标记包括：静止干燥箱1、密封盖板2、把手3、加热管4、隔板5、出料口6、天然气燃烧室7、预处理干燥箱8、换热管9、废气排放口10、进料口11、污泥出口12、金属链条输送带13、导料板14。
34.实施例一
35.本实施例热脱附静态污泥处理工艺，其主要依托于静态污泥处理系统实施，静态污泥处理系统包括预处理干燥单元、静止干燥单元和废气处理单元，其流程示意图基本如图1所示。
36.预处理干燥单元用于将电镀污泥的含水量降至40～50％，预处理干燥单元包括预处理干燥箱8，结合图5所示，预处理干燥箱8的顶部设置有废气排放口10和进料口11；预处理干燥箱8的底部设置有污泥出口12。预处理干燥箱8内设置有五个金属链条输送带13，金属链条输送带13均横向设置，且金属链条输送带13从上到下依次排列设置。相邻两层金属链条输送带13的传送方向相反，且上层的金属链条输送带13的出料端与下层的金属链条输送带13的进料端之间设置有导料板14，导料板14倾斜设置，且导料板14的一端焊接在预处理干燥箱8的内壁上，导料板14的另一端朝向下层的金属链条输送带13向下倾斜设置。
37.结合图2、图3所示，静止干燥单元用于将电镀污泥的含水量从40～50％降至10％以下，静止干燥单元包括静止干燥箱1，静止干燥箱1的顶部开口设置，且静止干燥箱1的顶端通过合页转动连接有密封盖板2，密封盖板2上通过螺栓固定有四个把手3。
38.静止干燥箱1的箱壁焊接有保温隔热板，静止干燥箱1的内部固定有四组加热管4，四组加热管4互相平行，且相邻两组加热管4之间设置有间隙，间隙的宽度为20cm。本实施例中，单根加热管4的长度为28m，加热管4的直径为0.16m，且加热管4均呈“s”状回转分布，加热管4的体积与静止干燥箱1的容积比为1:4.8。
39.静止干燥箱1的内部焊接有三块竖向设置的隔板5，隔板5将静止干燥箱1内部分隔成四个干燥室，干燥室的底部均设置有出料口6。静止干燥箱1的左侧下部设置有天然气燃烧室7，加热管4的进气端与天然气燃烧室7连通，加热管4的出气端位于静止干燥箱1的右侧上部，结合图4所示，加热管4的出气端与预处理干燥箱8的下部之间连通有换热管9。
40.废气处理单元用于对从废气排放口10排出的废气进行净化处理，废气处理单元包括水洗塔、酸洗塔和活性炭吸附箱，水洗塔与废气排放口10之间连通有管道，水洗塔的与酸洗塔之间以及酸洗塔与活性炭吸附箱之间均连通有管道。酸洗塔的内部固定有三层球形填料，酸洗塔的内部顶端设置有喷淋头，通过喷淋泵进行循环喷淋吸收；活性炭吸附箱的出气端连通有出气管，出气管上安装有气泵。
41.热脱附静态污泥处理工艺，包括如下步骤：
42.步骤一：预处理，如图5所示，将待处理的电镀污泥(含水量为70～80％)从进料口11进料后，首先会下落至最上层的金属链条输送带13上并被水平传送，当污泥在被传送到最上一层的金属链条输送带13的出料端时，污泥会沿导料板14被转移至下一层金属链条输送带13的进料端，再次被水平传送，如此反复，一方面能够进一步延长污泥在预处理干燥箱8内的换热时间，保证预干化效果；另一方面，在污泥从上层金属链条输送带13转移至下层金属链条输送带13的过程中，同步实现了污泥的翻搅/翻面，进而保证污泥受热均匀，进一步保证污泥预干化的均匀性。预处理的热源为静止干燥箱1加热管4出气端排出的尾气预热，预处理的时间为30min，预处理后电镀污泥的含水量降至40～50％并从污泥出口12出料。
43.步骤二：污泥干化，如图3所示，打开密封盖板2，将经过预处理的电镀污泥(含水量为40～50％)从静止干燥箱1的顶端投入到静止干燥箱1内部。天然气燃烧室7通气燃烧对加热管4进行热源供应，加热管4通过热交换对污泥进行脱水处理，处理温度480℃、处理时间
8
‑
10h。
44.步骤三：废气处理，电镀污泥脱水干燥过程中产生的废气从废气排放口10排出，并沿管道流入水洗塔进行水洗，水洗后的废气进入到酸洗塔内进行酸洗，酸洗过程中喷淋液的ph为7，并利用喷淋泵进行循环喷淋吸收；最后废气通过活性炭吸附除臭，并在气泵的作用下从活性炭吸附箱排出。
45.本技术方案干燥脱水后污泥的含水率＜10％，有效降低了后期委外焚烧热处理的运输成本以及焚烧能耗，从而降低污泥整体处理费用；而且在对污泥进行干化处理时，不需要像现有技术那样采用旋转的方式，避免污泥干化过程中的扬尘问题。
46.实施例二
47.本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例中，在加热管4上加装(焊接)金属散热片，能够增大换热面积，从而提高热能传递。相较于仅采用加热管而言，烘干效果更佳。
48.对比例一
49.本对比例与实施例一的不同之处在于，本对比例中，静止干燥箱1内仅设置有一组加热管，通过实际验证，其加热效果大幅下降，在相同的加热条件(温度、时间)下，由于换热面积有限，其烘干效果不足实施例一的50％。
50.对比例二
51.本对比例与实施例一的不同之处在于：本对比例中，单根加热管4的长度为20m，且其以蛇形回转设置。通过实践验证，加热管4的长度无法满足静止干燥箱1的容积所需的热能要求，在相同的加热条件(温度、时间)下，其烘干效果仅为实施例一的80％左右。
52.对比例三
53.本对比例与实施例一的不同之处在于：本对比例中，以锅炉尾气作为热源，相较于实施例一的以天然气燃烧室7供应热源相比，其供热效率与实施例一相差不大，但相同时间的能耗高于实施例一的能耗。
54.对比例四
55.本对比例与实施例一的不同之处在于：本对比例中，电镀污泥在预处理干燥箱内的干燥时间为20min。通过测试，含水率在70％
‑
80％的湿污泥通过在预处理干燥箱内20min后，其含水率基本能够达到60％左右，会相应的延长静态干燥的时间。
56.对比例五
57.本对比例与实施例一的不同之处在于：本对比例中，相邻两组加热管4之间的间隙宽度为10cm。通过实践，上述的间隙宽度会造成一定的污泥堵塞问题，使得污泥堆积在静止干燥箱1上端，无法实现均匀受热，污泥干化效果差。
58.对比例六
59.本对比例与实施例一的不同之处在于：本对比例中，相邻两组加热管4之间的间隙宽度为30cm。通过实践，上述的间隙会导致相邻两组加热管4之间的加热温度无法达到干燥的最佳温度范围，使得中部污泥干燥效果差，导致整体干燥不均匀。
60.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，
说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。