申請日2016.05.30
公開(公告)日2016.08.17
IPC分類號C02F11/12; C02F11/14; C02F11/18
摘要
本發明公開了一種水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統，該方法包括如下步驟：1、污泥的脫水預處理：1.1、原污泥的稀釋均化;1.2、泥漿的調理改性;1.3、改性泥漿的機械壓濾;2、泥餅的干化處理：2.1、泥餅的攤鋪布料;2.2、泥餅的翻拋干化;3、干化泥餅的水泥窯協同處理。該系統包括稀釋均化單元、調理改性單元、機械壓濾單元、干化處理單元和水泥窯處理單元，各單元各司其職，相互配合，組成了一個完整的合理的污泥處理一體化系統。該方法對加入水泥窯的干化泥餅的入料量和入料方式進行了精確控制，從而降低了干化泥餅的加入對水泥窯生產線線的影響，避免其對水泥產品的性能的影響。該系統為常用設備組裝而成，方便實施，構建成本低。
摘要附圖
權利要求書
1.一種水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于包括如下步驟：
1-1、污泥的脫水預處理：
1.1.1、原污泥的稀釋均化
將污水處理廠出來的污泥泵入到均化攪拌池中，加入水攪拌、稀釋至得呈流體狀的泥漿，泥漿的濃度為5%～10%;
1.1.2、泥漿的調理改性：
將泥漿泵入各改性攪拌罐中，各改性攪拌罐中的加藥裝置向泥漿中投加復合型調理劑對泥漿進行調理改性，復合型調理劑投加的質量為泥漿總質量的4%～7%，攪拌至調理改性完成，得改性泥漿;
1.1.3、改性泥漿的機械壓濾：
將各改性攪拌罐中的改性泥漿泵入至與該改性攪拌罐對應的隔膜壓濾機中進行機械脫水，得到泥餅和尾水，泥餅的含水率小于55%;
1.2、泥餅的干化處理：
1.2.1、泥餅的攤鋪布料：
將泥餅通過皮帶運輸機A送入污泥干化棚中的攤鋪布料機的料倉中，泥餅在螺旋下料過程中被初步破碎后縱向均勻布料，再通過換向刮板橫向平移，從而使泥餅碎粒均勻攤鋪在污泥干化棚的地面上;
1.2.2、泥餅的翻拋干化：
余熱交換器加熱導熱油，熱的導熱油通過管道、循環泵送入到鋪設在污泥干化棚地面面層中的循環導熱管中，熱的導熱油產生的熱量對攤鋪在導熱板上的泥餅碎粒進行加熱干化，并且攤鋪的泥餅碎粒在攤鋪翻拋機的作用下不斷地翻拋、翻轉，同時將翻拋干化產生的水蒸汽通過負壓的方式進行收集，翻拋干化完成后，得干化泥餅碎粒，干化碎粒泥餅的含水率在35%以下;
1.3、干化泥餅的水泥窯協同處理：
干化泥餅粹粒先在攤鋪拋翻機的作用下拋翻至皮帶運輸機B上，然后通過皮帶運輸機B輸送至封閉式提升機中，接著通過封閉式提升機輸送至存料斗中，再通過皮帶計量稱計量、輸送至板式喂料機中，最后通過板式喂料機輸送至水泥窯的窯尾煙室中入料;
結合水泥窯生產線的特性，以降低對水泥窯生產線的影響和避免對水泥產品的性能影響為基礎，確定水泥窯協同處理中的關鍵技術參數干化泥餅碎粒的添加量，干化泥餅粹粒的添加量按照下式進行計算：
式中，ω——市政干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值;
ωi——受i種污染物控制下市政干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值;
χi——熟料產品中i種污染物含量限值;
βij——原熟料產品中i種污染物含量;
γij——市政干化泥餅粹粒中i種污染物的含量。
2.根據權利要求1所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：步驟1.1.1中，加入的水為步驟1.1.3中產生的尾水。
3.根據權利要求1所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：所述的復合型調理劑為丙烯酰胺、聚合硫酸鋁以及粉煤灰和貝殼粉中的一種，丙烯酰胺、聚合硫酸鋁、粉煤灰或貝殼粉的質量比為8:40:52。
4.根據權利要求1所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：步驟2.1中，泥餅攤鋪的平均厚度為80～120mm。
5.根據權利要求1所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：余熱交換器加熱的熱量為水泥窯產生的余熱進行余熱發電后的低溫余熱。
6.根據權利要求1所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：所述的污泥干化棚為文絡式陽光板溫室。
7.一種基于權利要求1所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統，其特征在于包括稀釋均化單元、調理改性單元、機械壓濾單元、干化處理單元和水泥窯處理單元，稀釋均化單元為均化攪拌池，調理改性單元為多個改性攪拌罐，機械壓濾單元包括多臺隔膜壓濾機和皮帶運輸機A;
干化處理單元包括污泥干化棚、余熱交換器、循環導熱管、導熱板、換向刮板和皮帶運輸機B，污泥干化棚的地面為二級臺階式地面，由第二級臺階地面和第一級臺階地面構成，余熱交換器出口和進口分別通過管道、循環泵與循環導熱管的兩端連通，導熱板鋪設在污泥干化棚第二級臺階地面面層上，導熱板上表面與污泥干化棚第二級臺階地面表面齊平，循環導熱管鋪設在導熱板中，污泥干化棚第二級臺階地面上設有攤鋪布料機和攤鋪翻拋機，換向刮板活動安裝于污泥干化棚長度方向的一側壁上，換向刮板位于第二級臺階地面的上方，皮帶運輸機B安裝于污泥干化棚第一級臺階地面上;
水泥窯處理單元包括封閉式提升機、存料斗、皮帶計量稱、板式喂料機和水泥窯，封閉式提升機安裝于皮帶運輸機B和存料斗之間，皮帶計量稱安裝于存料斗與板式喂料機之間，板式喂料機安裝于皮帶計量稱和水泥窯的窯尾煙室之間，封閉式提升機的進料端位于皮帶運輸機B的下料端的正下方，封閉式提升機的下料端位于存料斗進料口的正上方，皮帶計量稱的進料端位于存料斗出料口的正下方，皮帶計量稱的下料端與板式喂料機的進料端對接，板式喂料機的下料端與水泥窯窯尾煙室入料口對接;
改性攪拌罐的臺數與隔膜壓濾機的臺數相同，均化攪拌池出口分別通過管道、泥漿泵與各改性攪拌罐入口連通，各改性攪拌罐出口分別通過管道、泥漿泵與該改性攪拌罐對應的隔膜壓濾機入口連通，皮帶運輸機A的進料端位于各隔膜壓濾機泥餅出口處的正下方，皮帶運輸機A的下料端位于攤鋪布料機入料口的正上方。
8.根據權利要求7所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統，其特征在于：所述的泥漿泵為柱塞泵。
9.根據權利要求7所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統，其特征在于：改性攪拌罐與隔膜壓濾機的臺數均為3臺。
10.根據權利要求7所述的水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統，其特征在于：換向刮板通過活塞或者伺服電機安裝于污泥干化棚的一側壁上。
說明書
一種水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統
技術領域
本發明屬于環境治理工程技術領域，具體涉及一種水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統。
背景技術
截止2015年9月，全國設市城市、縣累計建成污水處理廠3830座，污水處理能力達1.62億m3/日，年產生的污泥(含水率80%)高達4000多萬噸。然而目前的污泥處理處置技術較為滯后，基本不能實現“綠色、環保、循環、低碳”的污泥處置技術要求。其中，絕大部分使用污泥脫水后填埋技術，該技術存在占用大量土地資源的弊端，且產生的廢氣、廢水將造成二次污染;堆肥化技術能較好的實現污泥的資源化，但存在重金屬污染的風險以及肥力不高等問題;焚燒技術能實現污泥的減量化，但污泥中的有機質成分和可用的無機成分并未加以利用，造成資源的浪費，且焚燒過程產生的污染氣體和飛灰將對環境產生二次污染。
水泥窯協同處置技術在不同領域、不同深度已有一定的研究，但在技術層面和經濟層面綜合考慮下，表現出明顯的不成熟性。其中，申請號201110071327.4專利提出一種污泥預處理與水泥窯綜合利用的方法及其系統，該方法使污泥經過板框隔膜壓濾機脫水、太陽能干化、造粒系統、烘干機烘干系統等多個預處理過程，將污泥水分烘干至30%以下，最終實現水泥窯綜合利用。該方法由于未經過調理過程，污泥水分難以脫除，導致脫水干化步驟繁多，存在效率低、能源消耗大的問題。
申請號201210011331.6專利提出一種水泥窯中協同處置含氟污泥的方法，該方法將含水率40～80%的含氟污泥干化至含水率為30%的干化污泥后，以1～5%的比例摻入水泥原料中進行協同處置。該方法針對含氟污泥進行水泥窯協同處理，卻未對污泥中的氟含量指標作出要求，生產的水泥熟料存在環境風險和質量風險。
申請號201410111703.1專利提出一種水泥窯協同處置石灰干化城市污泥的投料方式調控的方法，該方法將含水率>80%的污泥先加入石灰進行調理，再利用煙氣余熱將污泥干燥至含水率<35%，以干化調理污泥1～21%的比例摻入水泥生料中進行水泥窯協同處置。該方法存在易導致水泥窯預分解爐的結皮、堵塞等問題，且未考慮干化污泥的摻量過大會對水泥熟料產生的影響。
發明內容
為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統，該方法將污泥的深度脫水處理和水泥窯處理相結合，更重要的是，該方法對加入水泥窯的干化泥餅的入料量進行了精確控制，而且對干化泥餅加入的方式(如從何處加入)都做了明確規定，從而降低了干化泥餅的加入對水泥窯生產線線的影響，以及避免其對水泥產品的性能的影響。
該系統為常用設備組合裝配而成，方便實施，構建成本低。
實現本發明上述目的所采用的技術方案為：
一種水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，包括如下步驟：
1、污泥的脫水預處理：
1.1、原污泥的稀釋均化
將污水處理廠出來的污泥泵入到均化攪拌池中，加入水攪拌、稀釋至得呈流體狀的泥漿，泥漿的濃度為5%～10%;
1.2、泥漿的調理改性：
將泥漿泵入各改性攪拌罐中，各改性攪拌罐中的加藥裝置向泥漿中投加復合型調理劑對泥漿進行調理改性，復合型調理劑投加的質量為泥漿總質量的4%～7%，攪拌至調理改性完成，得改性泥漿;
1.3、改性泥漿的機械壓濾：
將各改性攪拌罐中的改性泥漿泵入至與該改性攪拌罐對應的隔膜隔膜壓濾機中進行機械脫水，得到泥餅和尾水，泥餅的含水率小于55%;
2、泥餅的干化處理：
2.1、泥餅的攤鋪布料：
將泥餅通過皮帶運輸機A送入污泥干化棚中的攤鋪布料機的料倉中，泥餅在攤鋪布料機的作用下粗粉碎并縱向均勻分布，再通過換向刮板橫向均勻分布，從而使泥餅碎粒均勻攤鋪在污泥干化棚的地面上;
2.2、泥餅的翻拋干化：
余熱交換器加熱導熱油，熱的導熱油通過管道、循環泵送入到鋪設在污泥干化棚地面面層中的循環導熱管中，熱的導熱油產生的熱量對攤鋪在導熱板上的泥餅碎粒進行加熱干化，并且攤鋪的泥餅碎粒在攤鋪翻拋機的作用下不斷地翻拋、翻轉，同時將翻拋干化產生的水蒸汽通過負壓的方式進行收集，翻拋干化完成后，得干化泥餅碎粒，干化碎粒泥餅的含水率在35%以下;
3、干化泥餅的水泥窯協同處理：
干化泥餅粹粒先在攤鋪拋翻機的作用下拋翻至皮帶運輸機B上，然后通過皮帶運輸機B輸送至封閉式提升機中，接著通過封閉式提升機輸送至存料斗中，再通過皮帶計量稱計量、輸送至板式喂料機中，最后通過板式喂料機輸送至水泥窯的窯尾煙室中入料;
結合水泥窯生產線的特性，以降低對水泥窯生產線的影響和避免對水泥產品的性能影響為基礎，確定水泥窯協同處理中的關鍵技術參數干化泥餅碎粒的添加量，干化泥餅粹粒的添加量按照下式進行計算：
式中，ω——市政干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值;
ωi——受i種污染物控制下干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值(參見《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》(HJ622)中的要求);
χi——熟料產品中i種污染物含量限值;
βij——原熟料產品中i種污染物含量;
γij——市政干化泥餅粹粒中i種污染物的含量。
步驟1.1.1中，加入的水為步驟1.1.3中產生的尾水。
所述的復合型調理劑為丙烯酰胺、聚合硫酸鋁以及粉煤灰和貝殼粉中的一種，丙烯酰胺、聚合硫酸鋁、粉煤灰或貝殼粉的質量比為8:40:52。
步驟2.1中，泥餅攤鋪的平均厚度為80～120mm。
余熱交換器加熱的熱量為水泥窯產生的余熱進行余熱發電后的低溫余熱。
所述的污泥干化棚為文絡式陽光板溫室。
一種水泥窯協同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統，包括稀釋均化單元、調理改性單元、機械壓濾單元、干化處理單元和水泥窯處理單元，稀釋均化單元為均化攪拌池，調理改性單元為多個改性攪拌罐，機械壓濾單元包括多臺隔膜壓濾機和皮帶運輸機A;
干化處理單元包括污泥干化棚、余熱交換器、循環導熱管、導熱板、換向刮板和皮帶運輸機B，污泥干化棚的地面為二級臺階式地面，由第二級臺階地面和第一級臺階地面構成，余熱交換器出口和進口分別通過管道、循環泵與循環導熱管的兩端連通，導熱板鋪設在污泥干化棚第二級臺階地面面層上，導熱板上表面與污泥干化棚第二級臺階地面表面齊平，循環導熱管鋪設在導熱板中，污泥干化棚第二級臺階地面上設有攤鋪布料機和攤鋪翻拋機，換向刮板活動安裝于污泥干化棚長度方向的一側壁上，換向刮板位于第二級臺階地面的上方，皮帶運輸機B安裝于污泥干化棚第一級臺階地面上;
水泥窯處理單元包括封閉式提升機、存料斗、皮帶計量稱、板式喂料機和水泥窯，封閉式提升機安裝于皮帶運輸機B和存料斗之間，皮帶計量稱安裝于存料斗與板式喂料機之間，板式喂料機安裝于皮帶計量稱和水泥窯的窯尾煙室之間，封閉式提升機的進料端位于皮帶運輸機B的下料端的正下方，封閉式提升機的下料端位于存料斗進料口的上方，皮帶計量稱的進料端位于存料斗出料口的正下方，皮帶計量稱的下料端與板式喂料機的進料端對接，板式喂料機的下料端與水泥窯窯尾煙室入料口對接;
改性攪拌罐的臺數與隔膜壓濾機的臺數相同，均化攪拌池出口分別通過管道、泥漿泵與各改性攪拌罐入口連通，各改性攪拌罐出口分別通過管道、泥漿泵與該改性攪拌罐對應的隔膜壓濾機入口連通，皮帶運輸機A的進料端位于各隔膜壓濾機泥餅出口處的正下方，皮帶運輸機A的下料端位于攤鋪布料機入料口的正上方。
所述的泥漿泵為柱塞泵。
改性攪拌罐與隔膜壓濾機的臺數均為3臺。
換向刮板通過活塞或者伺服電機安裝于污泥干化棚的一側壁上。
與現有技術相比，本發明的優點和有益效果在于：
1)本發明精確地控制干化泥餅的入料量，在避免資源浪費、污染環境的同時最大限度地避免對水泥產品的影響。
2)本發明將干化泥餅從窯尾煙室中入料，避免了二噁英的產生，且避免了分解爐進料導致回路飛灰的產生。
3)本發明實現了全程一體化，廢氣完全回收利用，尾水全部回收利用，基本實現污染物零排放。
4)本發明充分利用余熱發電的低溫余熱對泥餅進行拋翻干化，而余熱發電的熱量可以來自水泥窯產生的低溫余熱，基本實現能源全負荷利用。
5)本發明方法不僅巧妙簡單，成本低，而且實現了資源化利用和對環境的保護，適合大范圍地推廣應用。
6)本發明各設備之間銜接順暢，無需對原有的水泥窯系統進行過多改動，便能實現污水處理廠污泥預處理與資源化處置一體化連續生產，有效提高單位時間污泥處置的產能。
