申請日2015.07.15

　　公開(公告)日2015.09.23

　　IPC分類號(hào)C10B53/00; C02F11/00

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種用污水處理廠污泥制備污泥炭的裝備及其方法，其特征在于：包括調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐連接污泥泵和水熱反應(yīng)釜;水熱反應(yīng)釜連接調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐和蒸汽鍋爐;水熱反應(yīng)釜連接緩沖罐，緩沖罐連接分離脫水機(jī)，分離脫水機(jī)連接造粒成型機(jī)，造粒成型機(jī)連接炭化爐。制備污泥炭的步驟如下，1)、預(yù)熱;2)、在水熱反應(yīng)釜內(nèi)使束縛水和固體顆粒首次分離;3)、將步驟2獲得的液態(tài)泥水混合物在緩沖罐再次獲得液態(tài)泥水混合物;4)、將獲得的液態(tài)泥水混合物輸送到分離脫水機(jī)內(nèi)脫水分離;5)、造粒成型機(jī)內(nèi)造粒;6)、在炭化爐內(nèi)炭化，炭化8~10小時(shí)，生成污泥炭。上述技術(shù)方案，提高了污泥的利用，而且在過程中和污水處理廠相結(jié)合不造成二次污染，達(dá)到生物質(zhì)污泥再利用的目。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用污水處理廠污泥制備污泥炭的裝備，其特征在于：包括調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐、水熱反應(yīng)釜、緩沖罐、分離脫水機(jī)、造粒成型機(jī)、炭化爐;上述的調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐的進(jìn)料端口連接污泥泵，所述調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐的出料端口連接水熱反應(yīng)釜，所述調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐上還設(shè)有有機(jī)氣體排氣管和冷凝水排放管;所述水熱反應(yīng)釜的排氣端連接調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐，所述水熱反應(yīng)釜的進(jìn)氣端連接蒸汽鍋爐;所述水熱反應(yīng)釜通過污泥輸送泵連接緩沖罐，所述緩沖罐通過污泥輸送泵連接分離脫水機(jī)，所述分離脫水機(jī)通過輸送裝置連接造粒成型機(jī)，所述造粒成型機(jī)通過輸送裝置連接炭化爐;所述分離脫水機(jī)連接厭氧發(fā)酵罐，所述厭氧發(fā)酵罐的出氣管連接蒸汽鍋爐，厭氧發(fā)酵罐的下端設(shè)有殘液排放管。

　　2.一種利用如權(quán)利要求1所述的用污水處理廠污泥制備污泥炭的裝備制備污泥炭的方法，其步驟如下，

　　1)、預(yù)熱，利用污泥輸送泵將高含水污泥打入調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐，通過水熱反應(yīng)釜排出的乏蒸汽對調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐內(nèi)的污泥進(jìn)行預(yù)熱，水熱反應(yīng)釜連接蒸汽鍋爐，蒸汽鍋爐向水反應(yīng)釜內(nèi)輸送飽和蒸汽，調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐排放的有機(jī)氣體輸送至蒸汽鍋爐作為燃料進(jìn)行二次燃燒加熱;

　　2)、首次水固分離：將步驟1預(yù)熱的污泥通過污泥輸送泵打入水熱反應(yīng)釜，在水熱反應(yīng)釜內(nèi)通過160℃至300℃的飽和蒸汽，在1.5至9.5Mpa的壓力下攪拌處理30min-90min，使束縛水和固體顆粒首次分離，獲得液態(tài)泥水混合物;

　　3)、再次水固分離：將步驟2獲得的液態(tài)泥水混合物用污泥輸送泵送入緩沖罐，在緩沖罐內(nèi)溫度降至80℃以下，壓力降至常壓，此步驟進(jìn)再次獲得液態(tài)泥水混合物;

　　4)、脫水，將步驟3中獲得的液態(tài)泥水混合物輸送到分離脫水機(jī)內(nèi)脫水分離，所述分離脫水機(jī)的速度1800-2500r/min，處理時(shí)間為15min~16min，得到脫水污泥，其含水率降至40%左右;分離脫水機(jī)脫出的污水輸送到厭氧發(fā)酵罐，在厭氧發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵，發(fā)酵獲得的沼氣通過管道輸送至蒸汽鍋爐內(nèi)作為燃料二次燃燒;

　　5)、將步驟4中獲得的脫水污泥送至造粒成型機(jī)內(nèi)造粒;

　　6)、炭化，將步驟5中生產(chǎn)的污泥顆粒放入炭化爐內(nèi)炭化，炭化8~10小時(shí);炭化過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w輸送至炭化爐內(nèi)作為燃料二次燃燒。

　　說明書

　　一種用污水處理廠污泥制備污泥炭的裝備及其方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用污水處理廠污泥制備污泥炭的裝備及其方法。

　　背景技術(shù)

　　市政污泥中含有可燃物質(zhì)，尤其是生化污泥(二沉池排出的剩余污泥)，由于其中含有大量的活性污泥細(xì)菌，可燃物質(zhì)量更大。根據(jù)上海、天津等地的污泥發(fā)熱量試驗(yàn)，中國市政污泥中的發(fā)熱量約為2200-3300大卡/㎏干物質(zhì)。其中消化后的污泥發(fā)熱量較低，一般僅為未消化污泥的70%左右。夏季污泥的發(fā)熱量比冬季低。所謂污泥炭化，就是通過給污泥加溫、加壓，使生化污泥中的細(xì)胞裂解，將其中的水分釋放出來，同時(shí)又最大限度地保留了污泥中碳質(zhì)的過程。污泥碳化的優(yōu)勢在于，污泥碳化是通過裂解方式將污泥中的水分脫出，能源消耗少，剩余產(chǎn)物中的碳含量高，發(fā)熱量大，而其它工藝大多數(shù)是通過加熱，蒸發(fā)的方式去除污泥中的水分，耗能大，灰分中的碳質(zhì)低，利用價(jià)值小

　　世界上污泥碳化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過了三個(gè)階段，理論研究階段、小規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)階段和大規(guī)模的商業(yè)推廣階段。

　　(1)理論研究階段(1980-1990年)。這個(gè)階段的研究集中在污泥碳化的機(jī)理上。這個(gè)階段一個(gè)突出特點(diǎn)就是大量的專利申請。Fassbender, A.G等人的STORS專利，Dickinson N.L污泥碳化專利都是在這期間申請和批準(zhǔn)的。

　　(2)小規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)階段(1990-2000年)。隨著污泥碳化理論研究的深入，和實(shí)驗(yàn)室小試的成功，人們開始對該技術(shù)進(jìn)行小規(guī)模的生產(chǎn)性試驗(yàn)(Pilot Trial)。這期間設(shè)計(jì)和制造了許多專用設(shè)備，解決了大量實(shí)際工廠化的技術(shù)問題。這個(gè)階段的特點(diǎn)如下：

　�、� 規(guī)模小。例如1997年日本三菱在宇部的污泥碳化廠規(guī)模為20噸干泥/天; 1997年Thermo Energy 在加利福尼亞州Colton市建立的污泥碳化實(shí)驗(yàn)廠規(guī)模為5噸干泥/天。

　　② 試驗(yàn)資金主要來自大公司和政府，而不是商業(yè)用戶。例如，在日本的試驗(yàn)均來自大公司，在加州的試驗(yàn)資金來自美國EPA。

　　試驗(yàn)均取得了一定的成果，可以產(chǎn)出一部分碳化物。但試驗(yàn)也暴露了該項(xiàng)技術(shù)存在的一些問題。首批試驗(yàn)工廠并沒有促成直接的商業(yè)訂單。

　　(3)大規(guī)模的商業(yè)推廣階段(2000-)。污泥碳化技術(shù)得以大規(guī)模的商業(yè)推廣，除了污泥碳化技術(shù)本身的逐漸成熟以外，還有其他各種因素。下面以污泥碳化技術(shù)在日本和美國的發(fā)展情況進(jìn)行說明：

　　在日本，原來污泥的最終處置方法80%是焚燒。但人們逐漸認(rèn)識(shí)到，由于污泥成分的復(fù)雜，污泥焚燒不但會(huì)產(chǎn)生二惡英等致癌物，而且還有其它一些不為人知的有毒有害氣體產(chǎn)生。這也促使日本環(huán)保部門對焚燒排出的氣體提出了更加嚴(yán)格的要求，使本來成本就很高的焚燒工藝的成本更加提高。為了取代焚燒工藝，目前，日本已經(jīng)有多家公司生產(chǎn)和銷售碳化裝置。比較著名的有荏原公司的碳化爐，巴工業(yè)公司的污泥碳化裝置等。在2005年日本東京下水道技術(shù)展覽會(huì)上，日本日環(huán)特殊株式會(huì)社甚至推出了標(biāo)準(zhǔn)的污泥碳化減量車。該車可以隨時(shí)到任何有污泥的場所對污泥進(jìn)行碳化。這些發(fā)展表明，污泥碳化技術(shù)已趨于成熟。

　　在美國，很多州的污泥過去都采用填埋。但人們逐漸意識(shí)到，由于填埋場設(shè)施的不完善，污泥中的有害物質(zhì)會(huì)對地下水造成污染，而且污泥填埋場也會(huì)對周圍的環(huán)境造成危害。所以美國EPA頒布了新的污泥填埋標(biāo)準(zhǔn)，只有達(dá)到Class A標(biāo)準(zhǔn)的污泥才允許填埋。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使得現(xiàn)有的污水處理廠只有投入巨大的污泥處理成本，使其排放的污泥達(dá)到Class A，才能進(jìn)行最終的填埋處置。另外，現(xiàn)有的填埋場已經(jīng)接近飽和，開辟新的填埋廠越來越困難。所以，為了達(dá)到EPA新的污泥處置標(biāo)準(zhǔn)和解決填埋場逐漸用盡的問題，2000年以后，在美國的各個(gè)州、縣的政府內(nèi)都建立了專門的污泥處置研究機(jī)構(gòu)，對可能的解決方案進(jìn)行可行性研究。在研究一些傳統(tǒng)的污泥處置方案(如焚燒，堆肥，干化)的同時(shí)，新的污泥碳化技術(shù)開始進(jìn)入了政府的考慮范圍。例如在南加州大洛杉磯地區(qū)，經(jīng)過近2年的考查，已經(jīng)決定建立一個(gè)每天處理675噸污泥的碳化廠，由能源技術(shù)公司(Enertech Environmental Co.)建設(shè)和運(yùn)行。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種提高了污泥的利用，而且在過程中和污水處理廠相結(jié)合不造成二次污染，達(dá)到生物質(zhì)污泥再利用的目，而且獲得利用價(jià)值較高的污泥炭的用污水處理廠污泥制備污泥炭的裝備及其方法

　　本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

　　一種用污水處理廠污泥制備污泥炭的裝備及其方法，其特征在于：包括調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐、水熱反應(yīng)釜、緩沖罐、分離脫水機(jī)、造粒成型機(jī)、炭化爐;上述的調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐的進(jìn)料端口連接污泥泵，所述調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐的出料端口連接水熱反應(yīng)釜，所述調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐上還設(shè)有有機(jī)氣體排氣管和冷凝水排放管;所述水熱反應(yīng)釜的排氣端連接調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐，所述水熱反應(yīng)釜的進(jìn)氣端連接蒸汽鍋爐;所述水熱反應(yīng)釜通過污泥輸送泵連接緩沖罐，所述緩沖罐通過污泥輸送泵連接分離脫水機(jī)，所述分離脫水機(jī)通過輸送裝置連接造粒成型機(jī)，所述造粒成型機(jī)通過輸送裝置連接炭化爐;所述分離脫水機(jī)連接厭氧發(fā)酵罐，所述厭氧發(fā)酵罐的出氣管連接蒸汽鍋爐，厭氧發(fā)酵罐的下端設(shè)有殘液排放管。

　　一種用污水處理廠污泥制備污泥炭的方法，其步驟如下，

　　1)、預(yù)熱，利用污泥輸送泵將高含水污泥打入調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐，通過水熱反應(yīng)釜排出的乏蒸汽對調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐內(nèi)的污泥進(jìn)行預(yù)熱，水熱反應(yīng)釜連接蒸汽鍋爐，蒸汽鍋爐向水反應(yīng)釜內(nèi)輸送飽和蒸汽，調(diào)節(jié)預(yù)熱儲(chǔ)罐排放的有機(jī)氣體輸送至蒸汽鍋爐作為燃料進(jìn)行二次燃燒加熱;

　　2)、首次水固分離：將步驟1預(yù)熱的污泥通過污泥輸送泵打入水熱反應(yīng)釜，在水熱反應(yīng)釜內(nèi)通過160℃至300℃的飽和蒸汽，在1.5至9.5Mpa的壓力下攪拌處理30min-90min，使束縛水和固體顆粒首次分離，獲得液態(tài)泥水混合物;

　　3)、再次水固分離：將步驟2獲得的液態(tài)泥水混合物用污泥輸送泵送入緩沖罐，在緩沖罐內(nèi)溫度降至80℃以下，壓力降至常壓，此步驟進(jìn)再次獲得液態(tài)泥水混合物;

　　4)、脫水，將步驟3中獲得的液態(tài)泥水混合物輸送到分離脫水機(jī)內(nèi)脫水分離，所述分離脫水機(jī)的速度1800-2500r/min，處理時(shí)間為15min~16min，得到脫水污泥，其含水率降至40%左右;分離脫水機(jī)脫出的污水輸送到厭氧發(fā)酵罐，在厭氧發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵，發(fā)酵獲得的沼氣通過管道輸送至蒸汽鍋爐內(nèi)作為燃料二次燃燒;

　　5)、將步驟4中獲得的脫水污泥送至造粒成型機(jī)內(nèi)造粒;

　　6)、炭化，將步驟5中生產(chǎn)的污泥顆粒放入炭化爐內(nèi)炭化，炭化8~10小時(shí);炭化過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w輸送至炭化爐內(nèi)作為燃料二次燃燒;。

　　本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，提高了污泥的利用，而且在過程中和污水處理廠相結(jié)合不造成二次污染，達(dá)到生物質(zhì)污泥再利用的目，而且獲得利用價(jià)值較高的污泥炭。