專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)污泥制備燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥處理處置方法，特別涉及一種將有機(jī)污泥進(jìn)行干化后形成 高熱值顆粒狀燃料的方法。
背景技術(shù)：
伴隨我國(guó)發(fā)展步伐的加快和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市污水處理的規(guī)模在不斷擴(kuò) 大，污泥產(chǎn)量也急劇增加。污水經(jīng)過(guò)微生物處理得以達(dá)標(biāo)排放，而污水中原本含有的大 量有機(jī)污染物被富集、轉(zhuǎn)化而形成的污泥卻大部分未得到有效處置。污泥中除含有大量 有機(jī)污染物，同時(shí)還含有病原菌、重金屬、致癌化學(xué)物質(zhì)等潛在的有毒有害成分。未經(jīng) 處理的污泥直接外運(yùn)、簡(jiǎn)單填埋或堆放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。目前對(duì)污泥的處置方法主要有堆肥、焚燒、填埋等方法，但均存在弊端。堆肥 處理需要花費(fèi)較長(zhǎng)腐熟時(shí)間，占地面積大，成品品質(zhì)的均一度不容易控制；污泥直接焚 燒會(huì)產(chǎn)生二噁英污染空氣并且需要消耗燃料，浪費(fèi)能源；填埋處理是最簡(jiǎn)單和廉價(jià)的方 式，但黏稠的污泥會(huì)在堆填場(chǎng)地內(nèi)形成沼澤狀，作業(yè)機(jī)械無(wú)法正常作業(yè)施工，堆填量大 的，還會(huì)發(fā)生堆體坍塌等事故。未經(jīng)處理的污泥含水率可高達(dá)98%以上，由于污泥中 含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等高濃度有機(jī)物，導(dǎo)致污泥的粘度較大、含水率 較高、固液分離性能差，污泥的含水率很難降低。常用的污泥處理處置方法如堆肥、焚 燒、填埋等，均需要將污泥的含水率有效降低至50%以下。通常污水處理廠通過(guò)簡(jiǎn)單的 機(jī)械脫水僅能將污泥的含水率降低至80%左右，還無(wú)法達(dá)到污泥終端處置的要求，污泥 的深度脫水是解決污泥問(wèn)題的關(guān)鍵所在。污泥中存在的水分主要分為幾個(gè)部分污泥顆粒外部的自由水，污泥顆粒之間 的間隙水，污泥顆粒表層的表面水和污泥內(nèi)部的結(jié)合水。其中自由水和間隙水由于位于 污泥的外部，通過(guò)一般的物理脫水干燥，在常壓下溫度達(dá)到100-200°C即可除去。而表面 水和結(jié)合水由于位于污泥的內(nèi)部，很難通過(guò)一般的脫水干燥除去，一般需要在常壓下加 熱至250-400°C才能部分除去。加熱干燥時(shí)，污泥中的自由水被最先干燥除去，位于多孔 污泥內(nèi)部的大空隙中的水分向外擴(kuò)散蒸發(fā)，但是污泥體積收縮、膨脹、變形等造成水分 輸運(yùn)通路的阻塞，內(nèi)部水分向外擴(kuò)散必須克服前面干燥完后的污泥骨架對(duì)水分子運(yùn)動(dòng)的 粘性阻力，需要消耗大量的熱能和時(shí)間。一般的污泥熱干化技術(shù)，導(dǎo)熱介質(zhì)為空氣，與 污泥的接觸面積有限，只能逐級(jí)去除自由水、間隙水和表面水，通過(guò)250-400°C的高溫處 理將污泥的含水量降低至50%以下，效果好時(shí)可達(dá)到10%左右。目前常見(jiàn)的方法是通過(guò) 加熱蒸發(fā)的方法將污泥中多余的水分去除，然而這將額外消耗大量能量，增加污泥處理 成本。這是污泥處理過(guò)程中能量消耗最大的環(huán)節(jié)，也是決定污泥處理成本的主要因素。 機(jī)械破碎、超聲波、凍融、化學(xué)處理以及臭氧等處理方式可以破碎污泥細(xì)胞，釋放大分 子有機(jī)物，改善污泥脫水性能。但是這些方法都無(wú)法滿足大量污泥的最終處置。因此，需要發(fā)展一種更為經(jīng)濟(jì)有效、耗能低的方法，將污泥進(jìn)行減量化、無(wú)害 化、資源化處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效地進(jìn)行污泥深度脫水處理和資源化的方法。此處所指的污泥可以是城市生活污水處理廠或者各種工業(yè)廢水處理過(guò)程中，水 中的固體物質(zhì)沉淀而形成的污泥。污泥中包含有大量有機(jī)物，是有機(jī)污泥。為方便起 見(jiàn)，在下面的描述中使用污泥來(lái)表述這樣的有機(jī)廢棄物。本發(fā)明的方法在于依次經(jīng)過(guò)以下步驟1.污泥和作為導(dǎo)熱介質(zhì)的油運(yùn)入處理場(chǎng)區(qū)后，先被各自儲(chǔ)存在污泥儲(chǔ)罐和儲(chǔ)油 罐中；2.所述污泥與油充分混合并通過(guò)水蒸汽預(yù)熱；3.減壓加熱泥油混合物，將油作為導(dǎo)熱介質(zhì)，使油和污泥充分混合接觸，利用 油和水的不同沸點(diǎn)，通過(guò)分餾去除污泥中的水分；4.通過(guò)高速離心將脫水后污泥與油分離，回收油循環(huán)利用，并得到干燥污泥；5.干燥污泥作為鍋爐燃料提供系統(tǒng)加熱用水蒸汽所需的熱能，多余的干燥污泥 外運(yùn)作為燃料銷(xiāo)售。由于污泥存在產(chǎn)生惡臭的特點(diǎn)，本發(fā)明的方法中，整個(gè)污泥干燥處理過(guò)程中會(huì) 產(chǎn)生惡臭氣體的設(shè)備均預(yù)留臭氣收集管道，利用真空泵在臭氣收集管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，收 集臭氣后在鍋爐中燃燒處理，通過(guò)煙囪排放至大氣中。本發(fā)明方法中的熱量來(lái)源于鍋爐燃燒產(chǎn)熱，鍋爐燃燒物主要有惡臭氣體的廢氣 和脫水脫油后的污泥，燃燒產(chǎn)生的熱能用于加熱循環(huán)冷凝水形成水蒸汽，為污泥干化處 理過(guò)程中的需要加熱的設(shè)備提供熱能。用于加熱的水蒸汽冷卻后形成的冷凝水重新用于 水蒸汽制備，循環(huán)使用。本發(fā)明的有益效果如下1效果方面。本發(fā)明的方法使用油作為導(dǎo)熱介質(zhì)?？梢员ＷC污泥與導(dǎo)熱介質(zhì)更 為充分地混合，脫水效果更好。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的干燥脫水處理后，污泥含水量可降低至2% 以下，處理過(guò)程使用的油殘余量3%-5%。干燥污泥里殘余的微量油還有防止脫水后污 泥在保存過(guò)程中再次吸水濕化的作用。2經(jīng)濟(jì)方面。由于處理后的污泥含水量低，可以作為燃料進(jìn)一步加以利用，直接 作為干燥處理過(guò)程中的燃料使用，無(wú)需消耗附加能源，且可以產(chǎn)生剩余能源。應(yīng)用本發(fā) 明的方法干化處理污泥相比傳統(tǒng)方法更為經(jīng)濟(jì)。3環(huán)境方面。整個(gè)處理過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣可通過(guò)減壓抽氣裝置收集后燃燒處理， 無(wú)惡臭氣體外溢。污泥中的病原菌通過(guò)真空干燥被殺死。處理后的污泥作為燃料燃燒 時(shí)，處理過(guò)程和產(chǎn)生的尾氣對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染。達(dá)到穩(wěn)定化處理處置的效果，實(shí)現(xiàn)了污 泥處理的減量化、無(wú)害化和資源化。4安全方面。污泥干燥處理時(shí)采用減壓狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，并采取間接加熱方式，杜絕了 爆發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)。此外，污泥同油的混合物使污泥在機(jī)器中的運(yùn)動(dòng)更為柔和弱化，降低 了污泥中的雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的磨損，增加了設(shè)備使用的耐久性。表1 在某一實(shí)施例中得到的脫水污泥制備的生物燃料性能
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)污泥制備燃料的方法，依次經(jīng)過(guò)以下步驟步驟1.污泥和作為導(dǎo)熱介質(zhì)的油運(yùn)入處理場(chǎng)區(qū)后，先被各自儲(chǔ)存在污泥儲(chǔ)罐和儲(chǔ)油 罐中；步驟2.所述污泥與油充分混合并通過(guò)水蒸汽預(yù)熱；步驟3.減壓加熱泥油混合物，將油作為導(dǎo)熱介質(zhì)，使油和污泥充分混合接觸，利用 油和水的不同沸點(diǎn)，通過(guò)分餾去除污泥中的水分；步驟4.通過(guò)高速離心將脫水后污泥與油分離，回收油循環(huán)利用，并得到干燥污泥；步驟5.干燥污泥作為鍋爐燃料提供系統(tǒng)加熱用水蒸汽所需的熱能，多余的干燥污泥 外運(yùn)作為燃料銷(xiāo)售。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，依次經(jīng)過(guò)以下步驟步驟1.污泥和作為導(dǎo)熱介質(zhì)的油運(yùn)入處理場(chǎng)區(qū)后，先被各自儲(chǔ)存在污泥儲(chǔ)罐和儲(chǔ)油 罐中，此處的油可以是餐飲廢油也可以是船用重油等沸點(diǎn)高于水的油，或者是經(jīng)過(guò)下面 步驟4回收的油；在使用時(shí)，通過(guò)閥門(mén)控制流入循環(huán)油回收罐，循環(huán)油回收罐內(nèi)油溫通 過(guò)加熱保持在60-95°C ；為保證污泥的流動(dòng)性，污泥儲(chǔ)罐的溫度應(yīng)不低于15°C，通常在 15-35°C 之間；步驟2.污泥和油以重量比1 0.5-2的比例混合，輸送至原料混合預(yù)熱裝置中， 通過(guò)攪拌器充分混合攪拌20-30分鐘，在攪拌的過(guò)程中通水蒸汽將混合物溫度加熱至 55-95以提高油的流動(dòng)性；步驟3.經(jīng)混合預(yù)熱的泥油混合物通過(guò)真空蒸發(fā)干燥系統(tǒng)低壓低溫去除水分；真空蒸 發(fā)干燥系統(tǒng)的基本單元為兩個(gè)串聯(lián)的真空蒸發(fā)干燥罐，預(yù)熱的泥油混合物通過(guò)傳輸裝置 輸送至1號(hào)真空干燥罐內(nèi)，1號(hào)真空干燥罐內(nèi)的壓力為-300至-SeOmmHg，溫度可控制在 75-95°C范圍內(nèi)，干燥的時(shí)間通常為30-90分鐘；在1號(hào)真空干燥罐內(nèi)初步脫水干燥的污 泥和油隨后被傳輸裝置輸送至2號(hào)真空蒸發(fā)干燥罐，2號(hào)真空蒸發(fā)干燥罐內(nèi)的壓力為-300 至-560mmHg，溫度可控制在95_125°C范圍內(nèi)，干燥的時(shí)間通常為30-60分鐘；上述兩 真空蒸發(fā)干燥罐內(nèi)均裝有攪拌裝置，在加熱過(guò)程中伴隨攪拌，使污泥和作為熱介質(zhì)的油 充分混合，以更好地達(dá)到導(dǎo)熱脫水的作用；步驟4.2號(hào)真空蒸發(fā)干燥罐內(nèi)的泥油混合物通過(guò)傳輸裝置輸送至脫水泥油混合物儲(chǔ) 罐，脫水泥油混合物儲(chǔ)罐可以將系統(tǒng)前端的負(fù)壓恢復(fù)成至常壓，并保持泥油混合物的溫 度為90-110°C;泥油混合物通過(guò)傳輸裝置輸送至脫油機(jī)內(nèi)，脫油機(jī)利用固-液比重差， 依靠離心將泥油分離，脫油機(jī)的離心力800-2000g，離心分離時(shí)間10-40min;干燥的污 泥在離心力的作用下被沉降，而油則通過(guò)管道排出，并被輸送至循環(huán)油回收罐中回收再 次利用；干燥并脫油的污泥則從排渣口排出保存在脫水污泥儲(chǔ)罐中；步驟5.經(jīng)過(guò)步驟4脫油處理的部分污泥被輸送至為系統(tǒng)加熱提供水蒸汽的鍋爐內(nèi)燃 燒利用，其余的污泥可經(jīng)壓縮成型制備成生物燃料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，步驟3中真空蒸發(fā)干燥系統(tǒng)的基本單元可以根據(jù)待處 理污泥基本情況的不同使用多個(gè)基本單元，一般為一個(gè)至三個(gè)基本單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，步驟3中被蒸發(fā)的水蒸汽依次經(jīng)過(guò)氣液分離器和 冷凝塔，通過(guò)氣液分離器可去除水蒸汽中攜帶的少量油，油重新回流至各自的真空蒸發(fā) 干燥罐內(nèi)。其后，氣體通過(guò)冷凝塔，水蒸汽遇冷凝結(jié)成水，與惡臭氣體分離，惡臭氣體進(jìn)入臭氣控制裝置內(nèi)，再用于提供系統(tǒng)熱能的鍋爐中燃燒處理后達(dá)標(biāo)排放，污泥中蒸發(fā) 出的水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)凈化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，經(jīng)過(guò)步驟4脫油處理的污泥呈粒度為2mm左右 的顆粒狀，其含水率在2%以下，含油率3%-5%，發(fā)熱量在4000kcal/kg以上，可作為 燃料使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述步驟3的兩個(gè)真空蒸發(fā)干燥罐構(gòu)造相同，內(nèi)部設(shè) 有加熱盤(pán)管，采用間接加熱的方式將水分餾出去。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將有機(jī)污泥干化制備燃料的方法。本發(fā)明的方法在于依次經(jīng)過(guò)以下步驟1.污泥和作為導(dǎo)熱介質(zhì)的油儲(chǔ)存在各自的儲(chǔ)罐；2.污泥與油充分混合并通過(guò)水蒸汽預(yù)熱；3.將油作為導(dǎo)熱介質(zhì)，利用油水沸點(diǎn)差異，真空加熱分餾去除污泥中的水分；4.脫水后污泥與油離心分離；5.干燥污泥作為燃料進(jìn)行利用。應(yīng)用本發(fā)明的方法處理后的干燥污泥含水率可降至2％以下，含油率3％-5％，熱值4000kcal/kg以上，可作為燃料進(jìn)一步利用。處理過(guò)程減壓運(yùn)轉(zhuǎn)，可杜絕火災(zāi)隱患。油的存在降低了污泥中雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的磨損，增加設(shè)備使用的耐久性。整個(gè)處理過(guò)程對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染，實(shí)現(xiàn)了污泥處理減量化、無(wú)害化和資源化，對(duì)解決日益嚴(yán)峻的污泥處理處置問(wèn)題具有重要意義。
文檔編號(hào)C02F11/12GK102021061SQ20101058318
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者丁雪梅, 于勇勇, 于景成, 張輝, 彭建輝, 桑力維, 田丹, 田藝偉, 茍莎, 靳國(guó)良 申請(qǐng)人:北京昊業(yè)怡生科技有限公司