專利名稱：增鈣熱干化結(jié)合水泥回轉(zhuǎn)窯處理及處置污泥的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥處理方法和系統(tǒng)。更具體來說，本發(fā)明涉及增鈣熱干化結(jié)合水泥回轉(zhuǎn)窯處理及處置污泥的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的污泥例如城鎮(zhèn)污泥或工業(yè)污泥多采用填埋或高溫焚燒進(jìn)行處理，不但成本高，而且還容易造成對環(huán)境的二次污染。另外，也有文獻(xiàn)描述了采用生石灰(氧化鈣)來處理污泥的工藝，但是由于需要加入大量的生石灰，從而造成最終的處理產(chǎn)物量也大大增加。 對此，雖然也有相關(guān)文獻(xiàn)公開了將生石灰處理過的污泥作為水泥原料來合成水泥，但是，這些工藝由于需要消耗過量的生石灰而使處理成本高昂，因此也基本不具有實用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供低成本的污泥處理方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的污泥處理方法包括步驟向含水率為65%至85%的待處理污泥中加入氧化鈣，其中污泥與氧化鈣的重量比在100 15至100 25之間；使污泥與氧化鈣充分混合以進(jìn)行干化發(fā)熱反應(yīng)并產(chǎn)生廢熱蒸汽；將干化發(fā)熱反應(yīng)中產(chǎn)生的廢熱蒸汽的20-50%加熱升溫到300°C _500°C后循環(huán)參與所述干化發(fā)熱反應(yīng)；以及將干化發(fā)熱反應(yīng)后得到的含水率降低至40%以下的混合物風(fēng)干至含水率為10% 以下。優(yōu)選氧化鈣被現(xiàn)場破碎為直徑l_5mm的顆粒物后立即加入待處理污泥中。混合物優(yōu)選被堆積為高度低于3. 5m的梯形堆而風(fēng)干。本發(fā)明的污泥處理方法還可以包括步驟將風(fēng)干后的混合物作為原料來制備水泥；和/或?qū)Ξa(chǎn)生的廢熱蒸汽進(jìn)行處理以符合排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的污泥處理系統(tǒng)包括氧化鈣破碎單元，用于將塊狀氧化鈣現(xiàn)場破碎為顆粒氧化鈣；混合干化單元，用于接收污泥和來自氧化鈣破碎單元的顆粒氧化鈣并將其混合以執(zhí)行干化反應(yīng)并產(chǎn)生干化污泥混合物和廢熱蒸汽；廢熱蒸汽循環(huán)單元，與混合干化單元連接，用于將混合干化單元產(chǎn)生的一部分廢熱蒸汽加熱升溫后重新送回混合干化單元以促進(jìn)干化反應(yīng)；和堆取單元，用于堆放干化污泥混合物以使其風(fēng)干并隨后收取風(fēng)干的混合物。混合干化單元可以包括計量單元、預(yù)混合器和回轉(zhuǎn)烘干機(jī)，計量單元用于計量出與污泥成預(yù)定計量比的顆粒氧化鈣，顆粒氧化鈣與污泥按照預(yù)定計量比在預(yù)混合器中預(yù)混合后再進(jìn)入回轉(zhuǎn)烘干機(jī)中進(jìn)行干化反應(yīng)。廢熱蒸汽循環(huán)單元可以包括引風(fēng)機(jī)、除塵器和加熱器，引風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)烘干機(jī)排出的部分廢熱蒸汽引入除塵器進(jìn)行除塵，除塵后的廢熱蒸汽再通過(誘導(dǎo)式微波)加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的廢熱蒸汽被重新送回回轉(zhuǎn)烘干機(jī)中。本發(fā)明的污泥處理系統(tǒng)還可以包括廢氣處理單元和/或水泥合成單元(例如水泥回轉(zhuǎn)窯)。本發(fā)明的污泥處理方法和系統(tǒng)顯著降低了生石灰用量，大大降低了污泥處理成本，還充分實現(xiàn)了廢物資源化利用，從而完成了城市污泥減量化和無害化的處理過程。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的污泥處理系統(tǒng)的方框示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖示意性地說明本發(fā)明的污泥處理方法和系統(tǒng)。參見圖1，本發(fā)明的污泥處理系統(tǒng)主要包括氧化鈣(生石灰)破碎單元、混合干化單元、廢熱蒸汽循環(huán)單元以及堆取單元。氧化鈣破碎單元用于將塊狀氧化鈣(直徑通常為40-100mm)現(xiàn)場破碎為直徑 l-5mm的顆粒氧化鈣。經(jīng)過發(fā)明人反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，這種直徑范圍的顆粒氧化鈣可以更加有效地與污泥混合以發(fā)生干化發(fā)熱反應(yīng)。另外，現(xiàn)場破碎(即用即碎)能夠確保氧化鈣不會提前潮解從而具有足夠的活性。相對于傳統(tǒng)的氧化鈣處理污泥工藝，本發(fā)明的這種破碎工藝能夠大大降低生石灰的用量(至少降低30% )。混合干化單元用于接收污泥(含水率通常為65%至85% )和來自氧化鈣破碎單元的顆粒氧化鈣并將其混合以執(zhí)行干化反應(yīng)并產(chǎn)生干化污泥混合物和廢熱蒸汽?；旌细苫瘑卧ㄓ嬃繂卧?、預(yù)混合器和回轉(zhuǎn)烘干機(jī)，計量單元用于計量出與污泥成預(yù)定計量比 (污泥與顆粒氧化鈣的重量比通常在100 15至100 25之間)的顆粒氧化鈣，顆粒氧化鈣與污泥按照預(yù)定計量比在預(yù)混合器中預(yù)混合后再進(jìn)入回轉(zhuǎn)烘干機(jī)中進(jìn)行干化反應(yīng)。廢熱蒸汽循環(huán)單元與混合干化單元連接，用于將混合干化單元產(chǎn)生的一部分廢熱蒸汽加熱升溫后重新送回混合干化單元以促進(jìn)干化反應(yīng)。具體來說，廢熱蒸汽循環(huán)單元包括引風(fēng)機(jī)、除塵器和加熱器，引風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)烘干機(jī)排出的部分(通常為20-50% )廢熱蒸汽引入除塵器進(jìn)行除塵，除塵后的廢熱蒸汽再通過加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的高溫廢熱蒸汽 (溫度通常達(dá)到300°C -500°C )被重新送回回轉(zhuǎn)烘干機(jī)中。堆取單元用于堆放干化污泥混合物(含水率已經(jīng)降低至40%以下)以使其風(fēng)干 (例如自然風(fēng)干)至含水率為10%以下并收取風(fēng)干的混合物。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中， 干化污泥混合物被堆積為高度低于3. 5m的梯形堆。這種高度的梯形堆的外表面積得以最大化，從而大大增加了混合物的風(fēng)干速度，減小了混合物的堆放時間。另外，堆取單元在堆放或堆積混合物時通常是層層堆積，由于混合物的成分隨各種因素而隨時變化，因此實際上同一堆的各層中的成分都會有相當(dāng)大的差異。為了消除這種差異帶來的不良影響(直接影響隨后的水泥合成工藝)，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，需要沿堆的縱剖面收取混合物(相當(dāng)于“平鋪直取”)。這樣，就可以使收取的混合物得到均化，從而消除每次收取的混合物的成分差異問題。本發(fā)明的污泥處理系統(tǒng)還可以包括水泥合成單元，水泥合成單元利用干化污泥混合物來合成水泥，從而達(dá)到污泥廢棄物減量為零的效果。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，高溫廢熱蒸汽可以通過(低壓)放射型噴嘴噴射到混合物料的表面，與之直接接觸以高效換熱。高活性氧化鈣的化學(xué)熱和高溫蒸汽的輻射熱在混合物料翻轉(zhuǎn)過程中對物料實施強(qiáng)化干燥。污泥中200°C以內(nèi)可揮發(fā)的有機(jī)成分已趨近于零，達(dá)到殺菌滅毒作用并使污泥基本成為無機(jī)材料。干化污泥渣從回轉(zhuǎn)烘干機(jī)尾端下部通過鎖風(fēng)閥后排出，廢氣(廢熱蒸汽)通過烘干機(jī)尾端上部出氣口輸送至例如廢氣處理單元進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放。廢氣處理單元(例如堿洗填料塔)用于在排放廢熱蒸汽之前對廢熱蒸汽進(jìn)行無害處理。本發(fā)明的加熱器優(yōu)選采用微波加熱器例如誘導(dǎo)式微波加熱器，加熱過程中，微波能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱能，微波具有的穿透性能可使介質(zhì)內(nèi)外同時加熱，不需要熱傳導(dǎo)，所以加熱速度非常快。微波加熱器在5秒內(nèi)，可將100°C的水蒸汽加熱成300°C的高溫蒸汽，在蒸汽循環(huán)加熱的過程中，主機(jī)內(nèi)的溫度逐漸遞增，收到強(qiáng)化干燥效果。采用微波加熱系統(tǒng)，除了熱效果非常好之外，因其加熱效率特別高還可降低能耗?；剞D(zhuǎn)烘干機(jī)內(nèi)的氣體初始溫度不超過100°C，隨著干燥過程中反應(yīng)熱的增加，氣體溫度上升至100°C以上。通常這部分含熱氣體因無法利用被排放至大氣，是較大的熱損失。 在回轉(zhuǎn)烘干機(jī)尾部通過引風(fēng)機(jī)拉出部分低溫蒸汽，作為微波加熱器的蒸汽源。100°c以上的余熱汽體可如上所述被加熱至300°c -500°C，從而成為可利用熱源循環(huán)使用。高溫蒸汽管道從烘干機(jī)尾部插入，5000 正壓高溫蒸汽與混合物料形成逆向熱交換方式，延長熱交換時間并增大熱交換面積，使得換熱更加充分、徹底，實現(xiàn)余熱資源的重復(fù)利用，這可以降低高活性氧化鈣消耗量約30%?；剞D(zhuǎn)烘干機(jī)在運行過程中，污泥粘附著在回轉(zhuǎn)烘干機(jī)內(nèi)壁，逐漸形成100-150mm 厚的干泥層，達(dá)到動態(tài)平衡后有良好的保溫作用，使回轉(zhuǎn)烘干機(jī)外壁溫度< 50°C，通常無需附加保溫層?？紤]回轉(zhuǎn)烘干機(jī)運行初期外表面溫度較高，因此也可以在其外部加裝約30mm 厚的聚氨酯保溫層。污泥輸送及高活性氧化鈣輸送可以采用螺旋輸送機(jī)，螺旋輸送機(jī)和設(shè)備接口采用密封連接方式，成品顆粒污泥采用帶式輸送機(jī)輸送到堆料場裝車外運。在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，回轉(zhuǎn)烘干機(jī)內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)，可以防止內(nèi)部未反應(yīng)的污泥向外部溢出臭味；反應(yīng)完全的污泥在高活性氧化鈣的堿性作用下，已消除臭味，從而可以有效地保護(hù)整體工作環(huán)境?；旌细苫瘑卧捎没剞D(zhuǎn)烘干機(jī)(例如常見的粘土回轉(zhuǎn)烘干機(jī))還具有以下優(yōu)點a、烘干機(jī)抗過載能力強(qiáng)，處理量大，干燥成本低；b、采用順流干燥方式，可以利用高溫?zé)釟饬鳉猥@得很高的蒸發(fā)強(qiáng)度，烘干機(jī)出口溫度低，熱效率高；C、可根據(jù)不同的物料性質(zhì)改變運行參數(shù)，使物料在烘干機(jī)筒體內(nèi)能夠形成穩(wěn)定的全斷面料幕，質(zhì)熱交換更為充分；d、改進(jìn)型給料、排料裝置杜絕了滾筒烘干機(jī)給料堵塞、不連續(xù)、不均勻和返料等現(xiàn)象，降低了除塵系統(tǒng)的負(fù)荷；e、改進(jìn)型內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了對已分散物料的清掃和熱傳導(dǎo)作用，消除了筒體內(nèi)壁的沾粘現(xiàn)象，對物料水分、粘性的適應(yīng)性更強(qiáng)；
f、烘干機(jī)實現(xiàn)了 “零水平推力”，大大減少了擋、托輪的磨損，筒體運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠；g、烘干機(jī)采用“調(diào)心式托輪裝置”，使托輪和滾圈的配合永遠(yuǎn)呈線性接觸從而大大降低了磨損和動力損耗；可長時間免維護(hù)的連續(xù)運行，物料干燥快、攪拌均勻、被干燥的物料絕對不會產(chǎn)生堵塞，從而帶來停機(jī)、停產(chǎn)等影響；h、回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)是國際、國內(nèi)大型攪拌方式中一種最常見的設(shè)備，原因是由于該設(shè)備利用杠桿原理的低速傳動，幾十噸重的筒體在空載的狀態(tài)下用手就可使它旋轉(zhuǎn)。設(shè)計的轉(zhuǎn)速低于10轉(zhuǎn)/每分鐘。對物料拌合的各項技術(shù)指標(biāo)及靈活性，是任何其他方式的攪拌所無法比擬的。系統(tǒng)部件分為主要零部件和一般零部件，一般零部件采用普通碳鋼材料，表面防銹底漆加面漆多層噴涂，達(dá)到防腐要求。與物料直接接觸的零部件，在滿足合理結(jié)構(gòu)的前提下，加大尺寸設(shè)計滿足磨損需要，達(dá)到設(shè)計壽命要求。傳動及支撐部位的主要零部件采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，在制造時采用熱處理工藝，使零部件達(dá)到一定硬度要求，提高耐磨性能，達(dá)到設(shè)計壽命要求，軸承可以選用國家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化良好行為最高級別AAAA級的LYC軸承。經(jīng)回轉(zhuǎn)烘干機(jī)干化后的成品顆粒污泥，含固率大于60%，呈細(xì)小顆粒，粒徑為5mm 的干化料在80%以上，出烘干機(jī)的干化污泥無明顯異味。污泥干化料粒徑均勻相對松散，一般為5mm-8mm的砂粒狀，在堆取料廠堆放10天，干化污泥的水分繼續(xù)揮發(fā)，進(jìn)一步風(fēng)干后污泥最終含固率可達(dá)到90%。本發(fā)明的污泥處理系統(tǒng)還優(yōu)選包括計算機(jī)控制設(shè)備。向控制系統(tǒng)輸入脫水污泥含水率、氧化鈣含量和干化后污泥含固率等參數(shù)后，控制設(shè)備可根據(jù)污泥喂料量自動計算高活性氧化鈣投加量。通過控制高活性氧化鈣倉出口螺旋給料機(jī)變頻轉(zhuǎn)數(shù)初步設(shè)定高活性氧化鈣投加量，通過高活性氧化鈣計量反饋，微調(diào)螺旋給料機(jī)的變頻轉(zhuǎn)數(shù)，最終整定高活性氧化鈣實際投加量。(1)當(dāng)脫水污泥流量少時，污泥流量計反饋給控制設(shè)備的數(shù)值小，控制設(shè)備會根據(jù)內(nèi)部設(shè)定計算公式自動進(jìn)行模擬量調(diào)節(jié)，減少高活性氧化鈣投加量；當(dāng)脫水污泥流量多時， (沖板式)流量計反饋給控制設(shè)備的數(shù)值大，控制設(shè)備會依相同原理增加高活性氧化鈣投加量。(2)當(dāng)操作人員得到修改干化污泥含固率的指示后，只需修改計算機(jī)中污泥干化含固率參數(shù)，控制設(shè)備會根據(jù)內(nèi)部設(shè)定計算公式自動進(jìn)行模擬量調(diào)節(jié)，增加或減少高活性氧化鈣投加量。(3)經(jīng)化驗當(dāng)脫水污泥的含水率或石灰中氧化鈣含量發(fā)生變化時，操作員只需修改一下相應(yīng)的數(shù)值，系統(tǒng)就會重新正常工作。(4)相關(guān)公式在系統(tǒng)啟動前就輸入到控制設(shè)備內(nèi)，相關(guān)參數(shù)需在系統(tǒng)調(diào)試期間根據(jù)實際情況現(xiàn)場輸入。以上舉例說明了本發(fā)明的污泥處理系統(tǒng)和方法。除非另有說明，構(gòu)成本發(fā)明系統(tǒng)的各個單元、設(shè)備和裝置均可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的單元、設(shè)備和裝置，為了簡明起見，其具體結(jié)構(gòu)和工作原理也因此被省略。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述實施方式僅用于解釋和說明本發(fā)明，并非用于對其進(jìn)行任何限制。
權(quán)利要求
1.一種污泥處理方法，包括步驟向含水率為65%至85%的待處理污泥中加入氧化鈣，其中污泥與氧化鈣的重量比在 100 15 至 100 25 之間；使污泥與氧化鈣充分混合以進(jìn)行干化發(fā)熱反應(yīng)并產(chǎn)生廢熱蒸汽； 將干化發(fā)熱反應(yīng)中產(chǎn)生的廢熱蒸汽的20-50%加熱升溫到300°C -500°C后循環(huán)參與所述干化發(fā)熱反應(yīng)；以及將干化發(fā)熱反應(yīng)后得到的含水率降低至40%以下的混合物風(fēng)干至含水率為10%以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中氧化鈣被現(xiàn)場破碎為直徑l_5mm的顆粒物后立即加入待處理污泥中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中混合物被堆積為高度低于3.5m的梯形堆而風(fēng)干。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟 將風(fēng)干后的混合物作為原料來制備水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟 對產(chǎn)生的廢熱蒸汽進(jìn)行處理以符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
6.一種污泥處理系統(tǒng)，包括氧化鈣破碎單元，用于將塊狀氧化鈣現(xiàn)場破碎為顆粒氧化鈣； 混合干化單元，用于接收污泥和來自氧化鈣破碎單元的顆粒氧化鈣并將其混合以執(zhí)行干化反應(yīng)并產(chǎn)生干化污泥混合物和廢熱蒸汽；廢熱蒸汽循環(huán)單元，與混合干化單元連接，用于將混合干化單元產(chǎn)生的一部分廢熱蒸汽加熱升溫后重新送回混合干化單元以促進(jìn)干化反應(yīng)；和堆取單元，用于堆放干化污泥混合物以使其風(fēng)干并隨后收取風(fēng)干的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的污泥處理系統(tǒng)，其中混合干化單元包括計量單元、預(yù)混合器和回轉(zhuǎn)烘干機(jī)，計量單元用于計量出與污泥成預(yù)定計量比的顆粒氧化鈣，顆粒氧化鈣與污泥按照預(yù)定計量比在預(yù)混合器中預(yù)混合后再進(jìn)入回轉(zhuǎn)烘干機(jī)中進(jìn)行干化反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的污泥處理系統(tǒng)，其中廢熱蒸汽循環(huán)單元包括引風(fēng)機(jī)、除塵器和加熱器，引風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)烘干機(jī)排出的部分廢熱蒸汽引入除塵器進(jìn)行除塵，除塵后的廢熱蒸汽再通過加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的廢熱蒸汽被重新送回回轉(zhuǎn)烘干機(jī)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的污泥處理系統(tǒng)，還包括廢氣處理單元，用于在排放廢熱蒸汽之前對廢熱蒸汽進(jìn)行無害處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的污泥處理系統(tǒng)，還包括水泥合成單元，利用干化污泥混合物來合成水泥。
全文摘要
增鈣熱干化結(jié)合水泥回轉(zhuǎn)窯處理及處置污泥的方法和系統(tǒng)。該方法包括步驟向含水率為65％至85％的待處理污泥中加入氧化鈣，其中污泥與氧化鈣的重量比在100∶15至100∶25之間；使污泥與氧化鈣充分混合以進(jìn)行干化發(fā)熱反應(yīng)并產(chǎn)生廢熱蒸汽；將干化發(fā)熱反應(yīng)中產(chǎn)生的廢熱蒸汽的20-50％加熱升溫到300℃-500℃后循環(huán)參與所述干化發(fā)熱反應(yīng)；以及將干化發(fā)熱反應(yīng)后得到的含水率降低至40％以下的混合物風(fēng)干至含水率為10％以下。本發(fā)明的污泥處理方法和系統(tǒng)顯著降低了生石灰用量，大大降低了污泥處理成本，還充分實現(xiàn)了廢物資源化利用，從而完成了城市污泥減量化和無害化的處理過程。
文檔編號C04B7/24GK102241470SQ20111014007
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者楊盛林, 趙向東 申請人:北京奧利愛得環(huán)保工程技術(shù)有限公司, 北京市琉璃河水泥有限公司, 楊盛林, 趙向東