本發(fā)明具體涉及一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。所述的工藝方法，包括6個(gè)步驟，分別為污泥除臭處理、污泥高溫炭化處理、污泥低溫干化煙氣處理、熱能動(dòng)力源供應(yīng)、污泥高溫炭化廢氣處理和高溫?zé)煔庥酂崂?。本發(fā)明所提供的工藝方法，科學(xué)合理，簡(jiǎn)單易行，具有效率高、處理量大、安全節(jié)能、無(wú)二次污染和處理徹底的特點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：包括如下6個(gè)步驟：
S1：污水廠污泥進(jìn)入污泥反應(yīng)池，反應(yīng)后產(chǎn)生臭氣，臭氣依次進(jìn)入化學(xué)洗滌塔和除臭設(shè)備1，最后經(jīng)尾氣處理塔排出;
S2：經(jīng)步驟S1后的除臭濕污泥進(jìn)入帶式壓濾機(jī)，得到除臭干污泥;除臭干污泥進(jìn)入造粒機(jī)，制得顆粒狀污泥;顆粒狀污泥進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī)，得到的干化污泥先進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)，再進(jìn)入高溫炭化爐;得到的生物炭經(jīng)水冷螺旋輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng);
S3：步驟S2中，低溫帶式干燥機(jī)產(chǎn)生的煙氣先進(jìn)入除塵設(shè)備1中，再進(jìn)入噴淋塔1，降溫后進(jìn)入尾氣處理塔后排出，噴淋水沿外排線排出;
S4：由天然氣作為熱力源進(jìn)入焚燒爐，產(chǎn)生的熱量進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);
S5：高溫炭化爐產(chǎn)生的污泥炭化廢氣先進(jìn)入除塵設(shè)備2，再進(jìn)入噴淋塔2，噴淋塔內(nèi)產(chǎn)生的可燃?xì)膺M(jìn)入步驟S4中的焚燒爐，噴淋水進(jìn)入密閉油水分離池，產(chǎn)生的生物油也進(jìn)入焚燒爐內(nèi);密閉油水分離池內(nèi)熱水經(jīng)換熱器冷卻后，得到的冷水再次進(jìn)入噴淋塔循環(huán)使用;涼水塔內(nèi)冷水經(jīng)換熱器換熱后得到熱水再次進(jìn)入涼水塔循環(huán)使用;同時(shí)，工藝需冷卻設(shè)備內(nèi)熱水也經(jīng)涼水塔冷卻，得到的冷水循環(huán)使用;
S6：高溫炭化爐產(chǎn)生的燃燒高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，再進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)煔夂笈懦?空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)峥諝夂笤龠M(jìn)入蒸汽換熱器，最終以高溫?zé)峥諝庑问竭M(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);同時(shí)，軟化水進(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽換熱器，冷卻得到冷凝水沿管道排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：步驟S5中，噴淋水循環(huán)使用過(guò)程中水分會(huì)蒸發(fā)，密閉油水分離池水量會(huì)逐漸減少，從上部對(duì)密閉油水分離池進(jìn)行補(bǔ)水，產(chǎn)生的臭氣進(jìn)入除臭設(shè)備2，再進(jìn)入尾氣處理塔后排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：步驟S2中，水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)熱水分別進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)，稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)內(nèi)冷水都沿管道進(jìn)入至涼水塔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：涼水塔內(nèi)冷水又沿管道進(jìn)入水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：步驟S1中，污水廠污泥含水量為90-96wt.%;步驟S2中，除臭濕污泥含水量為90-96wt.%，除臭干污泥含水量為75-82wt.%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：步驟S2中，顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為75-85℃，得到的干化污泥含水量為18-24wt.%;在高溫炭化爐內(nèi)，炭化溫度為550-650℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：步驟S2中，顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為80℃，得到的干化污泥含水量為20wt.%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：步驟S2中，除臭濕污泥通過(guò)螺桿泵進(jìn)入帶式壓濾機(jī);除臭干污泥通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入造粒機(jī);顆粒狀污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，其特征在于：步驟S2中，干化污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)。
說(shuō)明書(shū)
城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明具體涉及一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，污水處理廠興建速度以及污水處理能力和處理率都呈現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。而污泥作為污水處理的“衍生品”，隨著污水處理量的增加而急劇增加。
污水處理工藝運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生的污泥一部分回流作為生物反應(yīng)的反應(yīng)物，剩余的污泥則排出到系統(tǒng)之外，這部分污泥產(chǎn)量非常龐大。污泥成分比較復(fù)雜，除含有大量的水分外，還含有大量的有機(jī)質(zhì)、難降解有機(jī)物、多種微量元素、病原微生物、寄生蟲(chóng)卵和重金屬等成分，并伴有惡臭。污泥中含有大量的有機(jī)物和豐富的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，會(huì)造成水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，同時(shí)污泥中的重金屬、有毒物質(zhì)、致病菌等也會(huì)給人類(lèi)健康帶來(lái)極大危害。污泥不經(jīng)妥善處理而任意排放和堆置，將對(duì)周?chē)h(huán)境、大氣、土壤、地下水資源等造成嚴(yán)重污染。
現(xiàn)階段，城市污泥處理的主要方式有：濃縮、穩(wěn)定化、脫水、填埋、干化、焚燒和堆肥，更有未經(jīng)處理的，由于污泥中含有大量微生物細(xì)胞和有機(jī)膠質(zhì)，脫水困難;有機(jī)物主要以固定形式存在，生物降解困難。這些傳統(tǒng)處理方式存在許多缺點(diǎn)，如處理率低、技術(shù)單一、設(shè)備水平落后和二次污染風(fēng)險(xiǎn)大等。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，科學(xué)合理，簡(jiǎn)單易行，具有效率高、處理量大、安全節(jié)能、無(wú)二次污染和處理徹底的特點(diǎn)。
本發(fā)明所述的城市污泥高溫炭化制備生物炭的工藝方法，包括污泥除臭處理、污泥高溫炭化處理、污泥低溫干化煙氣處理、熱能動(dòng)力源供應(yīng)、污泥高溫炭化廢氣處理和高溫?zé)煔庥酂崂?個(gè)步驟，具體包括如下步驟：
S1：污水廠污泥進(jìn)入污泥反應(yīng)池，反應(yīng)后產(chǎn)生臭氣，臭氣依次進(jìn)入化學(xué)洗滌塔和除臭設(shè)備1，最后經(jīng)尾氣處理塔排出;
S2：經(jīng)步驟S1后的除臭濕污泥進(jìn)入帶式壓濾機(jī)，得到除臭干污泥;除臭干污泥進(jìn)入造粒機(jī)，制得顆粒狀污泥;顆粒狀污泥進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī)，得到的干化污泥先進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)，再進(jìn)入高溫炭化爐;得到的生物炭經(jīng)水冷螺旋輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng);
S3：步驟S2中，低溫帶式干燥機(jī)產(chǎn)生的煙氣先進(jìn)入除塵設(shè)備1中，再進(jìn)入噴淋塔1，降溫后進(jìn)入尾氣處理塔后排出，噴淋水沿外排線排出;
S4：由天然氣作為熱力源進(jìn)入焚燒爐，產(chǎn)生的熱量進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);
S5：高溫炭化爐產(chǎn)生的污泥炭化廢氣先進(jìn)入除塵設(shè)備2，再進(jìn)入噴淋塔2，噴淋塔內(nèi)產(chǎn)生的可燃?xì)膺M(jìn)入步驟S4中的焚燒爐，噴淋水進(jìn)入密閉油水分離池，產(chǎn)生的生物油也進(jìn)入焚燒爐內(nèi);密閉油水分離池內(nèi)熱水經(jīng)換熱器冷卻后，得到的冷水再次進(jìn)入噴淋塔循環(huán)使用;涼水塔內(nèi)冷水經(jīng)換熱器換熱后得到熱水再次進(jìn)入涼水塔循環(huán)使用;同時(shí)，工藝需冷卻設(shè)備內(nèi)熱水也經(jīng)涼水塔冷卻，得到的冷水循環(huán)使用;
S6：高溫炭化爐產(chǎn)生的燃燒高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，再進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)煔夂笈懦?空氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏責(zé)峥諝夂笤龠M(jìn)入蒸汽換熱器，最終以高溫?zé)峥諝庑问竭M(jìn)入低溫帶式干燥機(jī);同時(shí)，軟化水進(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽換熱器，冷卻得到冷凝水沿管道排出。
所述的步驟S5中，噴淋水循環(huán)使用過(guò)程中水分會(huì)蒸發(fā)，密閉油水分離池中水量會(huì)逐漸減少，從上部對(duì)密閉油水分離池進(jìn)行補(bǔ)水，產(chǎn)生的臭氣進(jìn)入除臭設(shè)備2，再進(jìn)入尾氣處理塔后排出。
所述的步驟S2中，水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)熱水分別進(jìn)入稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)，稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)和稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)內(nèi)冷水都沿管道進(jìn)入涼水塔內(nèi)。
所述的涼水塔內(nèi)冷水又沿管道進(jìn)入水冷螺旋輸送機(jī)內(nèi)。
所述的步驟S1中，污水廠污泥含水量為90-96wt.%;步驟S2中，除臭濕污泥含水量為90-96wt.%，除臭干污泥含水量為75-82wt.%。
所述的步驟S2中，顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為75-85℃，得到的干化污泥含水量為18-24wt.%;在高溫炭化爐內(nèi)，炭化溫度為550-650℃。
優(yōu)選的，所述的步驟S2中，顆粒狀污泥在低溫帶式干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度為80℃，得到的干化污泥含水量為20wt.%。
所述的步驟S2中，除臭濕污泥通過(guò)螺桿泵進(jìn)入帶式壓濾機(jī);除臭干污泥通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入造粒機(jī);顆粒狀污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入低溫帶式干燥機(jī)。
所述的步驟S2中，干化污泥通過(guò)蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)入稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)。
S2步驟中，除臭干污泥通過(guò)造粒機(jī)進(jìn)行造粒，一是使干污泥形態(tài)保持大小均勻，受熱均勻，便于干化和炭化，二是能降低污泥在低溫干化和炭化過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。粉塵增多易對(duì)后續(xù)設(shè)備造成堵塞，當(dāng)粉塵跟噴淋水相遇時(shí)，易形成污泥，尤其炭化粉塵相遇噴淋水會(huì)形成油泥，造成二次污染，新產(chǎn)物油泥處理難度更大，違背污泥處理的初衷。
S2步驟中，污泥干化選用低溫帶式干燥機(jī)，除便于降低污泥含水量外，還有利于鞏固污泥形態(tài)，減少顆粒狀污泥破損，降低污泥后續(xù)輸送和炭化產(chǎn)生粉塵含量。
為防止后續(xù)設(shè)備出現(xiàn)故障，前邊干污泥無(wú)法存放，設(shè)置稱(chēng)重干污泥料倉(cāng)，干污泥料倉(cāng)可準(zhǔn)確顯示進(jìn)出料量，干化污泥在干污泥料中轉(zhuǎn)后進(jìn)入高溫碳化爐，干化污泥炭化后成為高溫生物炭，含水率在3%以下，由于生物炭溫度較高，通過(guò)水冷螺旋輸送機(jī)冷卻輸送至稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)。
所述的稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)帶稱(chēng)重模塊，可以準(zhǔn)確顯示生物炭日產(chǎn)量。
物料干燥、炭化過(guò)程會(huì)揮發(fā)水分，部分水蒸汽隨著物料進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)，水蒸氣接觸到冷的料倉(cāng)金屬壁時(shí)，水蒸汽冷凝在倉(cāng)內(nèi)表面，同時(shí)潮濕的干污泥揮發(fā)水分易冷凝;當(dāng)物料停止輸送到倉(cāng)內(nèi)，倉(cāng)內(nèi)溫度會(huì)持續(xù)降低，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)空氣濕度較大時(shí)，會(huì)因溫度下降形成冷凝水，冷凝水使物料掛壁凝結(jié)，冬天溫度較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)物料凍結(jié)現(xiàn)象，因此料倉(cāng)壁溫不易過(guò)低和溫度變化較大。S2步驟中，干化污泥和生物炭進(jìn)入料倉(cāng)后倉(cāng)內(nèi)溫度升高，冷水降溫生物炭變?yōu)闊崴罅鹘?jīng)干污泥料倉(cāng)和稱(chēng)重生物炭料倉(cāng)外壁伴熱保溫，可以有效防止物料掛壁凝結(jié)和凍結(jié)問(wèn)題的發(fā)生。
S2步驟中，除臭濕污泥因含水量較高，選用螺桿泵進(jìn)行輸送，除臭干污泥選用螺旋輸送機(jī)輸送;顆粒狀污泥為最大限度保持污泥狀態(tài)，減少后續(xù)粉塵的產(chǎn)生，選用蛇形刮板輸送機(jī)，干化污泥同樣選用蛇形刮板輸送機(jī)進(jìn)行輸送。
S4步驟中，選用焚燒爐作為污泥低溫干化的熱能動(dòng)力源，焚燒爐可同時(shí)作為炭化廢氣的處理爐，提高其利用率。
S5步驟中，在S1步驟中污泥除臭分解有機(jī)物不徹底，殘留少量有機(jī)物，在污泥高溫炭化過(guò)程中殘留有機(jī)物被徹底分解，產(chǎn)生少量臭氣、可燃?xì)?、油等不凝氣體。
進(jìn)一步的，S5步驟中，污泥炭化廢氣中的粉塵由除塵設(shè)備除去，可燃?xì)?、臭氣進(jìn)入焚燒爐焚燒回收利用，油經(jīng)噴淋水捕捉后一起流入油水分離池進(jìn)行油和水的分離，油水分離池會(huì)含有少量臭氣和生物油異味，對(duì)油水分離池密閉后進(jìn)行臭氣集中處理，防止臭氣溢出擴(kuò)散;分離出的油送至焚燒爐焚燒，水經(jīng)過(guò)換熱器換熱后循環(huán)流入噴淋塔進(jìn)行噴淋，當(dāng)油水分離池水量減少時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)水。
更進(jìn)一步的，S5步驟中，噴淋水和涼水塔提供的涼水在換熱器中進(jìn)行換熱處理，涼水塔同時(shí)給工藝需冷卻設(shè)備提供循環(huán)涼水。
S6步驟中，天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀冉?jīng)過(guò)余熱鍋爐，與軟化水換熱后，軟化水轉(zhuǎn)變?yōu)楹懈邿崃康乃魵?，高溫?zé)煔鉁囟纫琅f含有大量熱量，高溫?zé)煔庠俳?jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器對(duì)空氣進(jìn)行一次換熱，高溫?zé)煔鉁囟却蟠蠼档秃笈懦?，一次換熱的低溫?zé)峥諝庠偻ㄟ^(guò)蒸汽換熱器與高溫水蒸氣進(jìn)行二次換熱，溫度升高后的高溫?zé)峥諝馔ㄈ氲降蜏貛礁稍餀C(jī)內(nèi)，蒸汽變?yōu)槔淠懦?，余熱充分利用?/p>
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1.所述的工藝方法，對(duì)污泥處理過(guò)程產(chǎn)生硫化氫、氨氣、硫醇類(lèi)等其他惡臭氣體采取預(yù)先集中處理和后期封閉處理的方法，對(duì)污泥臭氣處理徹底;
2.污泥干化前，污泥呈顆粒狀，受熱均勻，具有節(jié)約能源和減少粉塵的作用;且對(duì)污泥高溫炭化廢氣進(jìn)行了無(wú)害化和資源化處理，節(jié)約能源，避免了二次污染;
3.在污泥處理過(guò)程對(duì)粉塵的有效處理，避免了與污泥高溫裂解油氣形成油泥，加大處理難度，造成污染;
4.對(duì)污泥處理過(guò)程中的有效能源進(jìn)行充分回收利用，大大節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本;料倉(cāng)帶稱(chēng)重模塊，可精確顯示料重量，便于控制料流量、處理量及能耗;
5.本發(fā)明所述的工藝方法科學(xué)合理、簡(jiǎn)單易行，具有節(jié)能減排、安全可靠、連續(xù)穩(wěn)定且日處理量大的特點(diǎn)，同時(shí)能夠真正的實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化“四化”目標(biāo)。
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