申請日2014.04.22

　　公開(公告)日2014.08.13

　　IPC分類號B01D53/56; B01D53/81

　　摘要

　　本發(fā)明屬于工業(yè)廢氣處理領(lǐng)域，公開了一種污泥煙氣脫硝劑及其制備方法與應(yīng)用。該污泥煙氣脫硝劑由以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組分組成：49%～85%的污泥干物質(zhì)，0～0.5%的尿素，0～0.5%的銨鹽和15%～50%的水。所述污泥煙氣脫硝劑是將城鎮(zhèn)污水廠中的脫水污泥與適量含氨藥劑進(jìn)行混合，然后通過適當(dāng)?shù)墓に嚫稍锏玫�。所述污泥煙氣脫硝劑可用于工業(yè)煙氣的脫硝處理，具有NOx去除效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)污泥被灼燒成為便于處理的灰渣，特別是將其用于水泥窯煙氣處理時(shí)，所得灰渣還能作為水泥熟料的原料，具有經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污泥煙氣脫硝劑，其特征在于：所述污泥煙氣脫硝劑由以下按質(zhì) 量百分比計(jì)的組分組成：49%～85%的污泥干物質(zhì)，0～0.5%的尿素，0～0.5% 的銨鹽和15%～50%的水。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥煙氣脫硝劑，其特征在于：所述銨鹽 為氯化銨、碳酸銨或碳酸氫銨中的至少一種。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥煙氣脫硝劑，其特征在于：所述污泥 煙氣脫硝劑由以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組分組成：69%的污泥干物質(zhì)，0.5%的尿 素，0.5%的碳酸銨和30%的水組成。

　　4.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的污泥煙氣脫硝劑的制備方法，其特征在于： 具體制備過程為：將尿素和銨鹽溶于水，與來自污水廠的脫水污泥在攪拌的條 件下混合均勻得到混合污泥，然后將混合污泥脫水干燥至所需含水率，得到污 泥煙氣脫硝劑。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述脫水干燥是將混 合污泥送入脫水干燥系統(tǒng)被經(jīng)除塵預(yù)處理的熱煙氣干燥至所需含水率。

　　6.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的污泥煙氣脫硝劑在工業(yè)鍋爐煙氣脫硝或窯 爐煙氣脫硝領(lǐng)域中的應(yīng)用，其特征在于：所述應(yīng)用包括以下步驟：將污泥煙氣 脫硝劑在缺氧條件下與需要脫硝的高溫工業(yè)煙氣逆流接觸進(jìn)行脫硝，脫硝完成 后污泥煙氣脫硝劑被灼燒成為便于處理的灰渣。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述缺氧條件是指氧含量 體積分?jǐn)?shù)為0.5%～3%的條件;所述高溫工業(yè)煙氣是指溫度為800～1000℃的 煙氣;所述高溫工業(yè)煙氣是指水泥窯煙氣、陶瓷窯爐煙氣、工業(yè)鍋爐煙氣或者 固廢焚燒爐煙氣。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：所述高溫工業(yè)煙氣是指水 泥窯煙氣。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述應(yīng)用是將污泥煙氣脫 硝劑投加進(jìn)工業(yè)窯爐或工業(yè)鍋爐中上部的氧含量體積分?jǐn)?shù)為0.5%～3%的缺氧 段，使其在工業(yè)窯爐或工業(yè)鍋爐內(nèi)與800～1000℃高溫?zé)煔饽媪鹘佑|進(jìn)行脫硝， 脫硝完成后，污泥脫硝劑灼燒成為灰渣并與水泥或陶瓷原料一起混合，最后生 成水泥熟料或陶瓷，或與煤渣混合后作為建材原料或填埋處置。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于：所述污泥煙氣脫硝劑的投 加量為水泥熟料、陶瓷原料或工業(yè)鍋爐煤炭生產(chǎn)質(zhì)量的0.5%-10%。

　　說明書

　　一種污泥煙氣脫硝劑及其制備方法與應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于工業(yè)廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種污泥煙氣脫硝劑及其制備方 法與應(yīng)用。

　　背景技術(shù)

　　隨著我國生活污水排放量的逐年增加，城市污水處理廠的污泥產(chǎn)生量也日 益增加。據(jù)2012年全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)顯示，截至2012年全國實(shí)際生活污水處理 量達(dá)到361.8億噸，按每處理萬噸污水脫水污泥(含水率80%)產(chǎn)率7.5噸計(jì)，則 2012年我國脫水污泥產(chǎn)量高達(dá)2700多萬噸。污泥成分復(fù)雜，含重金屬、有機(jī)物、 病毒等對人體有毒有害物質(zhì)，如不妥善處置，將對生態(tài)環(huán)境造成污染并嚴(yán)重威 脅人類健康。目前，國內(nèi)外常見的污泥處置方法主要有填埋、土地利用、焚燒 等，其中焚燒處置目前在國內(nèi)外越來越受到重視。污泥焚燒具有減量化、無害 化程度高，處理速度快，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，目前在歐、美、日等國家應(yīng)用較 多，我國也正在逐步推進(jìn)污泥的焚燒處置。

　　在污泥焚燒處置技術(shù)中水泥窯協(xié)同處置技術(shù)目前研究和應(yīng)用較多。由于污 泥的礦物組成與水泥硅質(zhì)原料接近，同時(shí)污泥含有大量有機(jī)物具有一定的發(fā)熱 量，因此對污泥進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置能在處理污泥的同時(shí)回收污泥中能量減少 燃料用煤，同時(shí)燃燒后的污泥灰渣可替代部分水泥原料用于水泥生產(chǎn)，使得該 技術(shù)在國內(nèi)廣受關(guān)注，并已開始應(yīng)用。趙楠等在授權(quán)的專利“新型干法水泥窯 處置城鎮(zhèn)污泥的方法和設(shè)備”(ZL201010567073.0)中論述了一種利用水泥窯 處置城鎮(zhèn)污泥的方法和設(shè)備，其中污泥被送入水泥窯煙室;袁文獻(xiàn)等在授權(quán)的 專利“利用水泥生產(chǎn)廢氣烘干和處置污泥的方法”(ZL201110003077.0)中也 論述了一種利用水泥生產(chǎn)廢氣烘干污泥及水泥窯處置污泥的方法，最終污泥被 送入窯尾上升煙道和分解爐主燃燒室。雖然上述專利文獻(xiàn)均報(bào)道了污泥干燥系 統(tǒng)和利用水泥窯協(xié)同處置污泥的方法，但未對水泥窯協(xié)同處置污泥的煙氣凈化 進(jìn)行報(bào)道，更未對以污泥為煙氣脫硝劑在水泥窯協(xié)同處置中控制窯尾煙氣NOx 排放的報(bào)道。事實(shí)上由于污泥中氮元素(N)含量高(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%-8%)， 如按照上述專利報(bào)道將污泥投入煙室和燃燒室，由于污泥的燃燒，污泥中氮元 素會(huì)大量轉(zhuǎn)化為NOx，導(dǎo)致窯尾出口煙氣中NOx排放濃度明顯高于未協(xié)同處 置污泥時(shí)，如在專利CN101177331B、CN102173553B和CN102190413B中 均公開了利用水泥窯協(xié)同處理污泥的技術(shù)，但其處理污泥的方式均為高溫氧化 焚燒處理，不但無法去除煙氣中原有的NOx，而且還會(huì)額外生成NOx污染氣 體。而隨著我國大氣環(huán)境形勢的日益嚴(yán)峻，國家對水泥等行業(yè)煙氣排放進(jìn)行了 嚴(yán)格要求，明確提出了“十二五”期間水泥行業(yè)NOx減排12%的約束性指標(biāo)， 并頒布了最新的水泥行業(yè)煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，對NOx排放進(jìn)行了嚴(yán)格限值。 為了達(dá)到最新排放標(biāo)準(zhǔn)，水泥企業(yè)需投入大量資金開展煙氣脫硝治理。因此， 如投加污泥會(huì)導(dǎo)致水泥煙氣中NOx排放濃度升高，則將嚴(yán)重打擊水泥企業(yè)協(xié) 同處置污泥積極性。但是如能以污泥為脫硝劑，在進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置的同時(shí) 降低煙氣中NOx的排放，則將大大降低水泥企業(yè)煙氣脫硝治理成本，極大促 進(jìn)水泥企業(yè)協(xié)同處置污泥積極性，預(yù)期經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益顯著。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種污 泥煙氣脫硝劑。

　　本發(fā)明的另一目的在于提供上述污泥煙氣脫硝劑的制備方法。

　　本發(fā)明的再一目的在于提供上述污泥煙氣脫硝劑在工業(yè)煙氣脫硝中的應(yīng) 用。

　　本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

　　一種污泥煙氣脫硝劑，所述污泥煙氣脫硝劑由以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組 分組成：49%～85%的污泥干物質(zhì)，0～0.5%的尿素，0～0.5%的銨鹽和15%～ 50%的水。

　　所述銨鹽為氯化銨、碳酸銨或碳酸氫銨中的至少一種。

　　所述污泥煙氣脫硝劑優(yōu)選由以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組分組成：69%的污泥 干物質(zhì)，0.5%的尿素，0.5%的碳酸銨和30%的水組成。

　　上述的污泥煙氣脫硝劑的制備方法，具體制備過程為：將尿素和銨鹽溶于 水，與來自污水廠的脫水污泥在攪拌的條件下混合均勻得到混合污泥，然后將 混合污泥脫水干燥至所需含水率，得到污泥煙氣脫硝劑。

　　所述脫水干燥是將混合污泥送入脫水干燥系統(tǒng)被經(jīng)除塵預(yù)處理的熱煙氣 干燥至所需含水率。

　　上述的污泥煙氣脫硝劑在工業(yè)煙氣脫硝領(lǐng)域中的應(yīng)用，所述應(yīng)用包括以下 步驟：將污泥煙氣脫硝劑在缺氧條件下與需要脫硝的高溫工業(yè)煙氣逆流接觸進(jìn) 行脫硝，脫硝完成后污泥煙氣脫硝劑被灼燒成為便于處理的灰渣。

　　所述缺氧條件是指氧含量體積分?jǐn)?shù)為0.5%～3%的條件;所述高溫工業(yè)煙 氣是指溫度為800～1000℃的煙氣。

　　所述高溫工業(yè)煙氣是指水泥窯煙氣、陶瓷窯爐煙氣、工業(yè)鍋爐煙氣或者固 廢焚燒爐煙氣。優(yōu)選的高溫工業(yè)煙氣為水泥窯煙氣。

　　所述應(yīng)用是將污泥煙氣脫硝劑投加進(jìn)工業(yè)窯爐或工業(yè)鍋爐中上部的氧含 量體積分?jǐn)?shù)為0.5%～3%的缺氧段，使其在工業(yè)窯爐或工業(yè)鍋爐內(nèi)與800～1000 ℃高溫?zé)煔饽媪鹘佑|進(jìn)行脫硝，脫硝完成后，污泥脫硝劑灼燒成為灰渣并與水 泥或陶瓷原料一起混合，最后生成水泥熟料或陶瓷，或與煤渣混合后作為建材 原料或填埋處置。所述污泥煙氣脫硝劑的投加量為水泥熟料或陶瓷原料或工業(yè) 鍋爐煤炭生產(chǎn)質(zhì)量的0.5%-10%。

　　本發(fā)明的原理在于：污水廠污泥中含有大量的有機(jī)物和氮元素，當(dāng)污泥在 無氧或缺氧條件下熱解時(shí)上述有機(jī)物和氮元素會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)生成NH3、 HCN、CO、CmHn等小分子還原性物質(zhì)，生成的還原性物質(zhì)在合適的溫度區(qū)間 內(nèi)會(huì)和NOx發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)生成N2，從而有效的去除煙氣中NOx。 本發(fā)明就是根據(jù)污泥上述特性和脫硝原理，在工業(yè)窯爐或鍋爐上選擇合適的投 加點(diǎn)位投加污泥脫硝劑，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)窯爐、鍋爐煙氣的脫硝。

　　具體脫硝反應(yīng)方程式為：

　　干污泥→NH3+CO+HCN+NCO+NH2+NH+H2O+CO2

　　(NH4)2CO3→2NH3+H2O+CO2NH4HCO3→NH3+H2O+CO2

　　4NH3+4NO+O2→4N2→6H2O 4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O

　　8NH3+6NO2→7N2+12H2O 4HCN+5O2→2N2+4CO2+3H2O

　　CO+NO→N2+CO2 NCO+NO→N2+CO2

　　NH2+NO→N2+H2O 4NH+2NO→3N2+2H2O

　　2CO(NH2)2+2NO+O2→3N2+2H2O+2CO2

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

　　(1)本發(fā)明的污泥脫硝劑原料主體為城市固體廢物污泥，因此基本無原 料成本，甚至于通過這種方式處理污泥可達(dá)到治污的效果并獲得額外的產(chǎn)值;

　　(2)與現(xiàn)有的脫硝劑相比，本發(fā)明的污泥脫硝劑具有制備工藝簡單，運(yùn) 輸、存儲(chǔ)和使用簡單且安全的優(yōu)點(diǎn);

　　(3)本發(fā)明的污泥脫硝劑應(yīng)用于工業(yè)煙氣脫硝時(shí)，NOx去除效率可達(dá)到 65%以上，明顯高于現(xiàn)有主流的SNCR脫硝技術(shù);

　　(4)本發(fā)明的污泥脫硝劑應(yīng)用于工業(yè)窯爐、鍋爐等煙氣脫硝時(shí)，脫硝過 程同時(shí)也是污泥處理過程，與現(xiàn)有技術(shù)中高溫氧化處理污泥的方式不同，本發(fā) 明的污泥脫硝劑是在缺氧或無氧的環(huán)境下完成脫硝并消耗掉脫硝劑中的還原 性含氮物質(zhì)，同時(shí)自身被高溫灼燒成渣，整個(gè)過程不產(chǎn)生額外的污染氣體，具 有節(jié)能、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn);

　　(5)與SNCR脫硝技術(shù)等純粹投入消耗式的污染治理技術(shù)相比，本發(fā)明 污泥脫硝劑應(yīng)用于工業(yè)窯爐、鍋爐等煙氣脫硝時(shí)還可作為二次燃料降低生產(chǎn)過 程中煤炭消耗量，同時(shí)最終的污泥灰渣還可作為生產(chǎn)原料，因此經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、 社會(huì)效益顯著。