一种中药渣和污泥协同处置系统及方法与流程

1.本技术涉及固废资源化利用的技术领域，尤其是涉及一种中药渣和污泥协同处置系统及方法。


背景技术：

2.中医药厂副产物中药渣的处置是目前该行业的难点和痛点。中药渣是由中草药经过水或乙醇等浸泡提纯过后所剩的残渣，在药物提取过程中，因其对目标成分的追求及受提取工艺、提取效率的制约，至少有30%的药物成分残留在中药渣中。中药渣一般含有55%-75%的水分，且成分复杂。目前中药渣大多采用堆放、填埋等粗放处理方式，存在不环保，占地面积大、造成资源浪费等缺点。
3.市政污泥物质组成复杂，其含有丰富的c、n、p、k及一定量的重金属、有机污染物、微塑料等，不经处理直接填满，对环境危害较大。但是由于我国长期以来“重水轻泥”，污泥处理处置没有与污水处理同步提升，污泥处理处置问题未能得到有效解决，形势十分严峻。焚烧和热解气化是污泥无害化、减量化、资源化利用的一种重要技术路线，但是因为污泥含水率较高，在焚烧和热解气化之前，首先需要对污泥进行干化，干化需要消耗大量的热能。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为污泥干化时需要消耗大量的热能，导致污泥处置成本较高，并且一般需要依附污泥处理厂附近的大型热电厂提供热能，而一般的污泥处理厂附近没有这样便利的条件；同时，相关技术中对中药渣的粗放处理方式导致中药渣中含有大量的生物质能得不到有效利用。


技术实现要素：

5.为了能够对中药渣和污泥进行协同处理，以便对中药渣的生物质能有效利用，并且降低污泥的处置成本，本技术提供一种中药渣和污泥协同处置系统及方法。
6.第一方面，本技术提供的一种中药渣和污泥协同处置系统采用如下的技术方案：一种中药渣和污泥协同处置系统，包括依次设置的原料预处理系统、中药渣和污泥协同热解气化系统和烟气处理系统；所述原料预处理系统包括中药渣预处理系统和污泥干化造粒系统；所述中药渣和污泥协同热解气化系统包括热解气化装置、生物质燃气输送管道、燃气净化装置和燃气锅炉，所述热解气化装置通过所述生物质燃气输送管道与所述燃气净化装置连通，所述燃气净化装置和所述燃气锅炉连通，所述热解气化装置用于对中药渣和污泥进行热解气化处理，所述热解气化装置热解气化产生的生物质燃气通过所述生物质燃气输送管道输送至所述燃气净化装置内进行净化处理，所述燃气净化装置将净化后的生物质燃气输送至所述燃气锅炉内，所述燃气锅炉燃烧生物质燃气产生的蒸汽用于给所述污泥干化造粒系统提供热能；所述烟气处理系统用于对所述燃气锅炉燃烧生物质燃气产生烟气进行净化。
7.通过采用上述技术方案，在实际工作过程中，通过原料预处理系统对中药渣和污
泥进行预处理，从而降低中药渣和污泥中的含水率，通常需要将中药渣的含水率控制在25%以内，将污泥的含水率控制在10-20%之间，然后通过中药渣和污泥协同热解气化系统对预处理后的中药渣和污泥进行热解气化处理。热解气化过程中，中药渣和污泥在热解气化装置内发生干燥、热解、还原、氧化、排渣等过程，然后产生的生物质燃气通过生物质燃气输送管道输送至燃气净化装置内进行净化处理，净化后的生物质燃气进入燃气锅炉内燃烧，燃气锅炉燃烧产生的蒸汽用于给污泥干化造粒系统提供热能，然后烟气处理系统对燃气锅炉产生的烟气进行净化。通过上述的系统对中药渣和污泥进行协同处置，中药渣和污泥热解气化过程中产生的生物质燃气又能够给污泥干化造粒时提供能量，一方面能够有效对中药渣进行分解处置，并且能够对中药渣中的生物质能进行有效利用；另一方面能够有效对污泥进行热解气化处理，并且通过生物质燃气对污泥的干化提供热能，因此有效降低了污泥的处置成本。
8.综上，采用上述的系统对中药渣和污泥进行协同处理，从而达到“以废治废”的目的，显著降低了污泥的处置成本，同时降低中药渣对环境造成的危害。
9.可选的，所述热解气化装置包括料仓、上料机构和气化炉主体，所述料仓设有两个，两个所述料仓分别位于所述气化炉主体的两侧，一个所述料仓用于存储经所述污泥干化造粒系统处理后的污泥，另一所述料仓用于存储经所述中药渣预处理系统处理后的中药渣，所述上料机构用于将所述料仓内的物料输送至所述气化炉主体内进行热解气化，所述生物质燃气输送管道一端与所述气化炉主体固定连通、另一端和所述燃气净化装置连通。
10.通过采用上述技术方案，对中药渣和污泥进行热解气化处理时，将预处理后的中药渣和污泥分别储存于两个料仓内，然后利用上料机构将料仓内的污泥和中药渣输送至气化炉主体内进行热解气化，热解气化产生的生物质燃气通过生物质燃气输送管道输送至燃气净化装置内进行净化处理，生物质燃气经过净化后进入燃气锅炉内进行燃烧，然后燃气锅炉燃烧产生的蒸汽用于污泥干化。上述的热解气化装置通过设置料仓能够预先对预处理后的污泥和中药渣进行储存，从而保证整个处理系统的生产连续性，通过上料装置能够自动进行原料上料和配料的操作，无需人工操作，减少了企业的人工成本。
11.可选的，所述污泥干化造粒系统包括依次设置的污泥薄层干化机、污泥造粒机和污泥带式干化机，所述污泥带式干化机将干化后的污泥输送至用于储存污泥的料仓内。
12.通过采用上述技术方案，市政污泥的含水率约80%，经过污泥薄层干化机干化后，含水率降低至35-40%，薄层干化后的污泥通过污泥造粒机造粒后，再进入污泥带式干化机进一步进行干化，干化后造粒污泥的含水率降低至10-20%之间，干化后的造粒污泥存储于料仓中。粉末状的污泥因颗粒度太细，在气化炉内存放一定高度的话，阻力会过大，所以不适合进行热解气化，因此对污泥进行干化造粒，使得粉末状的污泥形成具有一定形状的污泥颗粒，同时有比较大的比表面积，更有利于热解气化，有利于充分对污泥本身含有的有机物进行热解利用。
13.可选的，所述中药渣预处理系统包括依次设置的机械脱水装置、太阳能晾晒室、烘干室和压块设备，所述压块设备对烘干后的中药渣进行压块处理。
14.通过采用上述技术方案，湿中药渣通过机械脱水装置后，中药渣含水率由75%降低到55-65%之间，机械脱除的废水，进入中医药厂污水处理站进行处理。机械脱水后的中药渣通过太阳能晾晒室，含水率降低至35%-40%之间，接着进入烘干室进行烘干，将中药渣含水
率降低至25%以内，因为中药渣含水率已经明显降低，烘干热源采用天然气，可以显著降低中药渣烘干的热源成本。烘干后的中药渣通过压块设备对中药渣进行压块处理，压块后的中药渣，体积明显减小，含水率也显著降低，可以降低运输成本，便于将不同中医药厂压块后的中药渣运输到中药渣和污泥协同热解气化厂，进行集中处置。
15.可选的，所述燃气净化装置包括依次连通设置的旋风除尘器、文丘里管和水洗塔，所述水洗塔顶部固定连通有排气管，所述排气管远离所述水洗塔的一端和所述燃气锅炉连通。
16.通过采用上述技术方案，中药渣和污泥经热解气化装置进行热解气化处理后产生的生物质燃气内含有一定量的焦油和烟尘，如果直接进入燃气锅炉内，容易堵塞燃气风机、燃气管道、阀门等设备。采用干湿法结合除尘技术，先通过旋风分离器对燃气中的颗粒物和焦油进行预除尘，然后通过文丘里管和脱水塔，彻底去除燃气中的颗粒物和焦油，产生的废水通过废水处理系统进行处理。净化后的生物质燃气通过燃气锅炉的燃烧，将燃气的化学能转化为蒸汽的热能，蒸汽用于污泥干化。通过设置燃气净化装置能够获得像天然气一样洁净的生物质燃气，减小焦油和烟尘对后续设备的不良影响，降低热解气化系统的管路被堵塞的概率，从而降低热解气化系统的检修频率，并且降低后端烟气处理的难度。
17.可选的，所述烟气处理系统包括依次连通设置的省煤器、scr烟气脱硝装置、空预器和湿法脱硫装置，所述省煤器与所述燃气锅炉的排烟口连通。
18.通过采用上述技术方案，通过烟气处理系统对生物质燃气燃烧后产生的烟气进行处理，首先经过一级省煤器回收部分热量，温度降低到300-400℃之间；然后通过scr烟气脱硝装置脱除烟气中的氮氧化物。燃气锅炉的助燃空气与通过scr法脱除烟气中氮氧化物后的中温烟气在空预器内进行换热，预热后进入燃气锅炉，最大限度地回收整个系统的热能。进一步回收热能后的烟气经过湿法脱硫，除去烟气中的一些酸性污染物及少量的颗粒物，最后达到排放要求的烟气，通过一定高度的烟囱排放。通过设置烟气处理装置有效解决生物质能利用技术氮氧化物排放浓度高的难题，有利于达到节能环保的烟气排放要求。
19.可选的，所述气化炉主体包括由上至下依次设置的混合仓、炉顶仓和气化炉本体，所述混合仓的出料口与所述炉顶仓连通，所述混合仓的出料口处设置有闸板阀，所述炉顶仓的出料口与所述气化炉本体顶部连通，所述炉顶仓的出料口处设置有用于控制所述炉顶仓的出料口开闭的密封合页，所述气化炉本体上设有多个温度计和料位计，所述生物质燃气输送管道一端与气化炉本体固定连通、另一端和所述旋风除尘器连通。
20.通过采用上述技术方案，实际工作时，上料机构将料仓内的中药渣和污泥输送至混合仓内，当混合仓内的中药渣和污泥的配比达到要求时，打开闸板阀，混合后的中药渣和污泥进行炉顶仓内，待炉顶仓内积累一定量的物料后，关闭闸板阀，打开炉顶仓出料口的密封合页，混合的中药渣和污泥进入气化炉本体内，混合的中药渣和污泥经过干燥、热解、还原、氧化、排渣等过程，产生的生物质燃气通过燃气输送管道进入旋风除尘器内进行净化处理，净化后的生物质燃气进入燃气锅炉内燃烧，燃气锅炉燃烧产生的蒸汽用于给污泥干化造粒系统提供热能。设置温度计用于监测气化炉本体内不同位置的温度，监测热解气化反应进行的程度，并参与气化炉本体的调节和控制。通过料位计用于监测气化炉本体内的料位高度，从而保证热解气化反应高效顺畅的进行。
21.可选的，所述气化炉本体为上吸式固定床气化炉。
22.通过采用上述技术方案，采用上吸式固定床气化炉作为气化炉本体，其对原料的含水率要求较低，并且产生的热解燃气含尘量较少，此外中药渣因中药来源广泛，形状各异，大小不一。因此采用对原料尺寸要求较低的上吸式固定床气化炉能够适用于各种形态的中药渣物料。
23.第一方面，本技术提供的一种中药渣和污泥协同处置方法采用如下的技术方案：一种中药渣和污泥协同处置方法，采用上述的一种中药渣和污泥协同处置系统对污泥和中药渣进行协同处置。
24.通过采用上述技术方案，通过上述的中药渣和污泥协同处置系统对中药渣和污泥进行协同处置，不仅能够有效对中药渣和污泥进行分解处置，并且采用中药渣和污泥热解气化产生的生物质燃气对污泥干化提供热源，有效降低了污泥的处置成本，将中药渣和污泥进行协同分解处置是一条先进可行、经济合理的固废处理手段。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术通过中药渣和污泥协同处置系统对中药渣和污泥进行协同处置，中药渣和污泥热解气化过程中产生的生物质燃气又能够给污泥干化造粒时提供能量，一方面能够有效对中药渣进行分解处置，并且能够对中药渣中的生物质能进行有效利用；另一方面能够有效对污泥进行热解气化处理，并且通过生物质燃气对污泥的干化提供热能，因此有效降低了污泥的处置成本；2.本技术通过污泥干化造粒系统对污泥进行干化造粒，使得粉末状的污泥形成具有一定形状的污泥块，同时有比较大的比表面积，更有利于热解气化，有利于充分对污泥本身含有的有机物进行热解利用；3.本技术通过设置燃气净化装置对热解气化装置产生的生物质燃气进行净化处理，能够获得像天然气一样洁净的生物质燃气，减小焦油和烟尘对后续设备的不良影响，降低热解气化系统的管路被堵塞的概率，从而降低热解气化系统的检修频率，并且降低后端烟气处理的难度。
附图说明
26.图1是本技术实施例一种中药渣和污泥协同处置系统的工艺流程图；图2是本技术实施例一种中药渣和污泥协同处置系统的太阳能晾晒室的结构示意图；图3是本技术实施例一种中药渣和污泥协同处置系统的热解气化装置的结构示意图；图4是本技术实施例一种中药渣和污泥协同处置系统的燃气净化装置的结构示意图。
27.附图标记：1、中药渣预处理系统；11、太阳能晾晒室；111、废气管道；112、活性炭吸附罐；113、引风机；114、布袋除尘器；115、烟囱；2、污泥干化造粒系统；3、中药渣和污泥协同热解气化系统；31、热解气化装置；311、料仓；312、上料机构；313、气化炉主体；3131、混合仓；3132、炉顶仓；3133、气化炉本体；3134、温度计；3135、料位计；3136、闸板阀；3137、密封合页；32、生物质燃气输送管道；33、燃气净化装置；331、旋风除尘器；332、文丘里管；333、水洗塔；3331、沉淀池；3332、溢流水管；3333、循环水箱；3334、排泥管；3335、排气管；34、燃气
锅炉；4、烟气处理系统。
具体实施方式
28.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
29.本技术实施例公开一种中药渣和污泥协同处置系统。参照图1，一种中药渣和污泥协同处置系统包括依次设置的原料预处理系统、中药渣和污泥协同热解气化系统3和烟气处理系统4。
30.参照图1，原料预处理系统包括中药渣预处理系统1和污泥干化造粒系统2。
31.参照图1和图2，中药渣预处理系统1包括依次设置的机械脱水装置、太阳能晾晒室11、烘干室和压块设备。
32.参照图1和图2，机械脱水装置包括依次设置的螺旋挤压脱水机和带式挤压脱水机。
33.参照图1和图2，太阳能晾晒室11通过废气管道111连通有活性炭吸附罐112，废气管道111上固定连通有引风机113，引风机113用于将太阳能晾晒室11内中药渣晾晒产生的废气抽取至活性炭吸附罐112内，活性炭吸附罐112用于对废气中的活性物质进行吸附净化处理。活性炭吸附罐112通过废气管道111连通有布袋除尘器114，布袋除尘器114通过废气管道111连通有用于排放废气的烟囱115。活性炭吸附罐112处理后的废气中会含有少量的颗粒物，废气通过废气管道111进入布袋除尘器114除去废气中的颗粒物，然后通过烟囱115外排。
34.参照图1和图2，活性炭吸附罐112采取抛弃式活性炭吸附工艺，活性炭吸附饱和后，不进行再生，将吸附饱和的活性炭投入中药渣和污泥协同热解气化系统3内，实现废弃活性炭的无害化、资源化处置。
35.参照图1和图2，湿中药渣通过螺旋挤压脱水机和带式挤压脱水机进行机械脱水后，进入太阳能晾晒室11进行自然晾晒，晾晒完成后的中药渣利用天然气，采取回转窑或流化床烘干，进一步降低中药渣中的含水率，将中药渣含水率控制在25%以内，然后通过压块设备，将中药渣进行压块，更有利于中药渣的运输及储存。
36.参照图1和图2，污泥干化造粒系统2包括依次设置的污泥薄层干化机、污泥造粒机和污泥带式干化机。
37.参照图1和图3，中药渣和污泥协同热解气化系统3包括热解气化装置31、生物质燃气输送管道32、燃气净化装置33和燃气锅炉34。
38.参照图1和图3，热解气化装置31包括料仓311、上料机构312和气化炉主体313。气化炉主体313包括由上至下依次设置的混合仓3131、炉顶仓3132和气化炉本体3133，本实施例中气化炉本体3133选用上吸式固定床气化炉。气化炉本体3133上设有三个沿竖直方向间隔均匀分布的温度计3134和料位计3135。混合仓3131的出料口与炉顶仓3132连通，混合仓3131的出料口处设置有闸板阀3136，炉顶仓3132的出料口与气化炉本体3133顶部连通，炉顶仓3132的出料口处设置有用于控制炉顶仓3132的出料口开闭的密封合页3137。
39.参照图1和图3，料仓311设有两个，两个料仓311分别位于气化炉主体313的两侧，一个料仓311用于存储经污泥干化造粒系统2处理后的污泥，另一料仓311用于存储经中药渣预处理系统1处理后的中药渣。上料机构312用于将料仓311内的物料输送至气化炉主体
313的混合仓3131内，本实施例中上料机构312包括两个与料仓311配合安装的皮带输送机。
40.参照图1、图3和图4，燃气净化装置33包括依次连通设置的旋风除尘器331、文丘里管332和水洗塔333，生物质燃气输送管道32一端与气化炉本体3133固定连通、另一端和所述旋风除尘器331连通，旋风除尘器331和文丘里管332连通，文丘里管332远离旋风除尘器331的一端和水洗塔333连通，水洗塔333底部设置有沉淀池3331，沉淀池3331顶部固定连通有溢流水管3332，溢流水管3332另一端连通有循环水箱3333，沉淀池3331顶部固定连通有排泥管3334。
41.参照图1、图3和图4，中药渣和污泥经气化炉本体3133热解气化后产生的生物质燃气通过生物质燃气输送管道32输送至旋风除尘器331内进行预除尘，从而去除生物质燃气中大部分的焦油和颗粒物，经过预除尘的生物质燃气进入文丘里管332，生物质燃气中残留的烟尘颗粒和焦油粘聚成团状，含有较大团聚颗粒的生物质燃气进入水洗塔333中进一步净化，含有团聚颗粒的泥浆落入水洗塔333的底部，然后通过管道进入沉淀池3331，含有一定量的颗粒物的废水在沉淀池3331中沉淀，其中上层清水通过溢流水管3332进入循环水箱3333重复利用，含泥浆浓度较高的废水从排泥管3334排出系统，后续进行进一步的处理。
42.参照图1、图3和图4，水洗塔333顶部固定连通有排气管3335，排气管3335远离所述水洗塔333的一端和燃气锅炉34连通。经过燃气净化装置33净化后的生物质燃气通过燃气锅炉34的燃烧，将燃气的化学能转化为蒸汽的热能，蒸汽用于污泥干化。
43.参照图1，烟气处理系统4包括依次连通设置的省煤器、scr烟气脱硝装置、空预器和湿法脱硫装置，省煤器与所述燃气锅炉34的排烟口连通。燃气锅炉34燃烧生物质燃气后产生的烟气通过省煤器回收部分热量，温度降低到300-400℃之间；然后通过scr烟气脱硝装置脱除烟气中的氮氧化物。燃气锅炉34的助燃空气与通过scr法脱除烟气中氮氧化物后的中温烟气在空预器内进行换热，预热后进入燃气锅炉34，最大限度地回收整个系统的热能。进一步回收热能后的烟气经过湿法脱硫，除去烟气中的一些酸性污染物及少量的颗粒物，最后达到排放要求的烟气，通过一定高度的烟囱115排放。
44.本技术实施例一种中药渣和污泥协同处置系统的实施原理为：通过中药渣预处理系统1对湿中药渣进行机械脱水、晾晒、烘干和压块处理，形成含水率较小，体积适中的中药渣压块。
45.通过污泥干化造粒系统2对污泥进行干化造粒，使得粉末状的污泥形成具有一定形状的污泥块。
46.预处理后的污泥和中药渣在热解气化装置31发生干燥、热解、还原、氧化、排渣等过程，然后产生的生物质燃气通过生物质燃气输送管道32输送至燃气净化装置33内进行净化处理，净化后的生物质燃气进入燃气锅炉34内燃烧，燃气锅炉34燃烧产生的蒸汽用于给污泥干化造粒系统2提供热能。烟气处理系统4对燃气锅炉34燃烧生物质燃气产生的烟气进行净化处理。
47.本技术实施例还公开一种中药渣和污泥协同处置方法，采用上述的中药渣和污泥协同处置系统对污泥和中药渣进行协同处置。
48.本技术实施例一种中药渣和污泥协同处置方法，不仅能够有效对中药渣和污泥进行分解处置，并且采用中药渣和污泥热解气化产生的生物质燃气对污泥干化提供热源，有效降低了污泥的处置成本，将中药渣和污泥进行协同分解处置是一条先进可行、经济合理
的固废处理手段。
49.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。