[发明专利]利用烟气余热的并联式污泥低温干化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用烟气余热的并联式污泥低温干化方法。

背景技术

城市生活污水和工业废水经过处理达标排放，是保护生态环境建设必不可少的环境工程措施。至2010年我国城市污水处理率不低于70%，至2012年6月底，全国城镇污水处理量已达到1.39亿立方米/天。城市生活污水和工业废水在得到净化的过程中，会产生大量的污泥，我国由此而产生的污泥数量已达3480万吨/年，并每年以10～15%的增长率而增加。城市污水处理厂产生的污泥，由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等复杂的非均质体所组成，经过机械脱水后，污泥的含水率在75％～85％之间，由于它含水率高而体积庞大，并含有多种有毒有害物质，因此，是一类危害性极大的固体废弃物，如果不加以彻底的处理与控制，将会对环境造成严重的二次污染。如何安全经济地处理城市污水处理厂污泥是世界各国共同面临的环境难题。

国外经过数十年实践所建立的污泥处理方法，主要有卫生填埋、焚烧和土地利用等。这些方法得以实施依赖于以下必要的条件：污泥卫生填埋需要有足够的填埋空间；污泥焚烧需要昂贵的设备投资和很高的运行费用；土地利用对污泥中有害物质如重金属的含量等有严格的限制条件。我国污泥处理的具体国情：一是污泥的数量和体积特别大，根本没有适合污泥填埋的空间；二是在经济上无法承受高额的处理费用；三是由于生活污水和工业废水合并处理，从而使污泥的成分非常复杂，特别是重金属含量很高，土地利用对生态环境存在负面影响的潜在风险。显然易见，国外的污泥处理技术难以在中国实施，目前我国大部分污泥只经过初步处理后，便进行无序地临时堆存或简单填埋，不仅占用大面积的土地资源，而且破坏生态环境和污染地下水资源，对人体健康带来严重的不良影响。随着我国经济的快速发展和城市人口的迅速增长，城市污水和工业废水处理量在不断地增加，这意味着污水处理厂污泥的数量将与日俱增。面对以上现实，开辟一条符合中国国情的污泥无害化、减量化、资源化处理的新途径势在必行。

污泥成分的测定结果显示，污泥中含有大量的有机物质，根据污泥有机质与热值之间的相关性分析，我国污泥的平均热值在1500～2500Kcal/kg之间，这说明了污泥中较高的有机质含量使污泥具有可利用的热值，正是这种热值使污泥具有可资源化利用的价值。然而，当污泥的含水率大于80%时，污泥不具有热值的，只有当含水率降至30%以下，污泥的热值才具有可利用的价值。这是由于水分蒸发需要吸收的平均热量为2675.9kJ/kg，而非绝干污泥在放热之前，必须要吸收热量去蒸发水分，因此，含水率80%的污泥要将水分蒸发所吸收的热量，大大超过污泥本身所具有的热值。

污水处理厂经过机械脱水，污泥的含水率一般在80%左右，降低污泥的含

水率和减小污泥的体积，首先实现减量化是污泥最终得到无害化和资源化处理的关键，而“热干化”是污泥深度脱水和减少体积最有效的方法，它不仅可以杀灭污泥中的细菌，而且可以使污泥中的有害物质向稳定态转化。为了保证污泥在干化时，水分蒸发污泥有效减量，有机质不被破坏而保存95%以上原始热值，污泥干化必须在低温条件下进行。因此，“低温干化”是污泥得到最终处理的技术核心。所谓的“污泥低温干化”是指热源提供低于绝干污泥燃点（250℃）的热量，使污泥中的水分蒸发达到减量效果而有机质不受破坏的过程。但是，污泥热干化是能量净消耗的过程，能耗费用通常占污泥处理总费用的百分之八十以上，因而形成“能耗瓶颈”。

中国的能源结构以燃煤为主，全国各地遍布着大大小小的热电厂，水泥是国民经济的基础原材料，水泥生产需要消耗大量能源，热电厂和水泥厂每时每刻都在排出大量的烟气，烟气温度一般在120～200℃之间。另外，垃圾焚烧是城市垃圾处理的主要方法之一，垃圾焚烧炉内温度一般控制在980℃左右，近年来，垃圾焚烧处理与高温(1650-1800℃)热分解、融熔处理结合，垃圾经焚烧处理后，消灭了各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物，并能回收热能，现代垃圾焚烧炉配有良好的烟尘净化装置，防止大气污染，烟气排放的指标与一般燃煤电厂相同，垃圾焚烧时排放的烟气温度较高，一般在200℃左右。由此可见，热电厂和水泥厂以及垃圾焚烧厂排放的烟气蕴藏着巨大的潜能，正是污泥低温干化最理想的热源。如果利用这些烟气余热进行污泥干化，必然使污泥处理的运行成本大大降低，从而彻底克服了污泥热干化的“能耗瓶颈”。干化后的污泥颗粒作为辅助燃料，与煤和垃圾一起焚烧发电，作为水泥生产的原料，也可以烧制轻质节能砖和陶粒，以及生产水泥压制品，真正实现以废治废、废弃物循环利用的污泥无害化、减量化、资源化处理。

发明内容