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1、(10)申请公布号 CN 104154546 A (43)申请公布日 2014.11.19 CN 104154546 A (21)申请号 201410437911.0 (22)申请日 2014.08.29 F23G 7/00(2006.01) (71)申请人 凤阳海泰科能源环境管理服务有限 公司 地址 233123 安徽省滁州市凤阳县李二庄安 徽凤阳玻璃有限公司 申请人 杭州蓝正环境工程有限公司 (72)发明人 李志伟 钱瑞林 何秀锦 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 徐文权 (54) 发明名称 一种污泥资源化利用系统及方法 (57) 摘要 本发明涉及一。
2、种污泥资源化利用系统及方 法， 目的在于利用过剩的氧化钙作为污泥处理全 过程的药剂， 具有污泥处理的无害化、 稳定化、 减 量化、 资源化， 并具有脱硫剂耗量少、 资源化率高 的优点， 所采用的技术方案为 ： 包括用于污泥有 机物分解的预处理器， 预处理器的出口与厌氧发 酵罐相连通， 厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐， 厌氧发酵罐的污泥出口依次连接脱水机和干燥 器， 干燥器的污泥出口与焚烧炉的进口相连通， 焚 烧炉的烟气出口连接除尘器， 除尘器的飞灰出口 分两路分别连接预处理器的飞灰进口和灰库 ； 沼 气罐的出口与发电的燃机相连通， 燃机的烟气出 口连接余热锅炉 ； 焚烧炉和余热锅炉均通过供热 。
3、管为干燥器提供热量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104154546 A CN 104154546 A 1/1 页 2 1. 一种污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 包括用于污泥有机物分解的预处理器 (22)， 预处理器 (22) 的出口与厌氧发酵罐 (3) 相连通， 厌氧发酵罐 (3) 的沼气出口连接沼 气罐 (19)， 厌氧发酵罐 (3) 的污泥出口依次连接脱水机 (5) 和干燥器 (6)， 干燥器 (6) 的污 泥出口。
4、与焚烧炉 (9) 的进口相连通， 焚烧炉 (9) 的烟气出口连接除尘器 (12)， 除尘器 (12) 的飞灰出口分两路分别连接预处理器(22)的飞灰进口和灰库(10)， 所述的焚烧炉(9)的进 口上设置有石灰石料斗 (8) ； 所述的沼气罐 (19) 的出口与发电的燃机 (18) 相连通， 燃机 (18) 的烟气出口连接余热 锅炉 (16)， 燃机 (18) 将电力输送至变压器 (17) ； 所述的焚烧炉 (9) 和余热锅炉 (16) 均通过供热管 (15) 为干燥器 (6) 提供热量。 2. 根据权利要求 1 所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述的除尘器 (12) 和余 热锅炉 。
5、(16) 的烟气出口均连接至烟气净化器 (13)。 3. 根据权利要求 1 所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述的烟气净化器 (13) 为 UV 光解净化设备。 4. 根据权利要求 1 所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述的干化器 (6) 的污 泥出口通过污泥料斗 (7) 连接至焚烧炉 (9) 的进口。 5. 根据权利要求 1 所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述的预处理器 (22) 上 设置有 PH 计 (21)， 在预处理器 (22) 的飞灰进口处设置有计量装置 (4)。 6. 根据权利要求 1-5 任一项所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述。
6、的预处理 器 (22) 为污泥细胞破壁装置， 具体采用的方式为高温热水解、 微波热水解或超声热水解。 7. 根据权利要求 1-5 任一项所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述的脱水机 (5) 为带式压滤机、 板框压滤机或离心脱水机。 8. 根据权利要求 1-5 任一项所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述的干燥器 (6) 为螺旋干燥器、 流化床干燥器或喷雾干燥器。 9. 根据权利要求 1-5 任一项所述的污泥资源化利用系统， 其特征在于 ： 所述的供热管 (15) 为导热油管、 热水管或蒸汽管。 10. 一种污泥资源化利用方法， 其特征在于 ： 干化污泥和石灰石粉进入焚烧炉。
7、中进行 焚烧， 石灰石粉煅烧后生成氧化钙， 与污泥焚烧产生的二氧化硫发生脱硫反应转变成硫酸 钙， 脱硫后剩余的氧化钙被除尘器捕集， 捕集的氧化钙作为污泥处理的药剂送至预处理器， 使预处理器内的浆液 PH 值为 7 12 ； 预处理后的污泥在厌氧发酵罐内发酵转变成沼气， 沼 气进入燃机发电 ； 利用余热锅炉回收燃机余热， 再经供热管将焚烧炉和余热锅炉的热量传 递给干燥器。 权 利 要 求 书 CN 104154546 A 2 1/5 页 3 一种污泥资源化利用系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及污泥处理领域， 具体涉及一种污泥资源化利用系统及方法。 背景技术 0002 ( 一 ) 污泥产量。
8、及其危害 0003 随着城镇化进程的快速推进， 中国污水处理产业得到了快速发展， 污水处理能力 及处理率增长迅速， 污水污泥的产量迅速增加。截至 2010 年底， 中国城镇生活污水设施处 理能力已达到 1.25 亿立方米 / 日， 设市城市污水处理率已达 77.5， 化学需氧量 (COD) 污 染减排贡献率占中国 “十一五” 期间全国 COD 新增削减总量的 70以上。随着污水处理量 的剧增， 中国污泥产量同时急剧增加， 多数污泥尚未得到无害化处理处置。 污泥的成分和化 学性质复杂， 既包含有机物、 植物营养成分等， 也包含重金属、 病原体和持久性有机物等有 毒有害物质， 未经有效处的理处置，。
9、 极易对地下水、 土壤等造成二次污染， 使污水处理设施 的环境效益大大降低。 0004 ( 二 ) 污泥处理原则及技术现状 0005 污泥处理应满足无害化、 稳定化、 减量化、 资源化的要求， 即 ： 杀灭污泥中的病原 体， 污泥中的重金属和持久性有机物等有毒有害物质得到有效控制， 污泥中所含有的有机 质、 各种营养元素和能量， 或安全补充到土地中， 或者通过厌氧消化或焚烧等技术使能源得 到回收利用。 0006 世界范围内， 污泥处理方法主要包括 ： 填埋、 土地利用、 厌氧发酵沼气发电、 焚烧等 处理方式。 0007 污泥的填埋处理不仅需要占用大量的土地， 填埋场还排放大量恶臭气体、 甲烷等。
10、 温室气体， 如果处置不当， 也会造成地下水污染。随着污泥产量的剧增， 污泥填埋处理处理 日益受到限制。 0008 污泥的土地利用包括用于土地改良、 用于园林绿化、 用于农业等。但是， 污泥的土 地利用对污泥的泥质有非常严格的要求， 否则可能对地下水和周围环境产生二次污染。 0009 污泥厌氧发酵沼气发电处理能够回收污泥中的部分能源资源， 厌氧发酵后的污泥 脱水性能得到改善， 含水率低， 减量化明显， 在欧美国家得到迅速推广应用。欧美等发达国 家实现了工业污水和生活污水的分流治理， 城市污泥的重金属含量较低， 厌氧发酵后的污 泥达到 A 级标准， 可以直接农用。但是， 中国大部分污水处理厂的污。
11、水同时含有生活污水和 工业污水， 厌氧发酵后的污泥中仍然含有重金属和持久性有机物等有毒有害物质， 直接农 用存在较高的环境风险。 0010 污泥焚烧处理是将湿污泥投入到电站锅炉直接焚烧处理， 或者首先对湿污泥进行 干化， 干化后的污泥进入焚烧装置完成焚烧处理。污泥的焚烧处理可以最大程度的实现减 量化和稳定化， 几乎杀死污泥中100的病菌， 无害化程度高。 但是， 污泥焚烧处理需要消耗 燃煤等优质能源， 燃料成本较高。 此外， 湿污泥含有大量水分， 焚烧后进入到烟气中， 直接焚 烧产生的烟气量大， 大量烟气的净化处理费用高。 说 明 书 CN 104154546 A 3 2/5 页 4 发明内容。
12、 0011 为了解决现有技术中的问题， 本发明提出一种干化污泥在焚烧炉内自持焚烧处 理， 利用过剩的氧化钙作为污泥处理全过程的药剂， 具有污泥处理的无害化、 稳定化、 减量 化、 资源化， 并具有脱硫剂耗量少、 资源化率高优点的一种污泥资源化利用系统及方法。 0012 为了实现以上发明目的， 本发明所采用的技术方案为 ： 0013 一种污泥资源化利用系统， 包括用于污泥有机物分解的预处理器， 预处理器的出 口与厌氧发酵罐相连通， 厌氧发酵罐的沼气出口连接沼气罐， 厌氧发酵罐的污泥出口依次 连接脱水机和干燥器， 干燥器的污泥出口与焚烧炉的进口相连通， 焚烧炉的烟气出口连接 除尘器， 除尘器的飞灰。
13、出口分两路分别连接预处理器的飞灰进口和灰库， 所述的焚烧炉的 进口上设置有石灰石料斗 ； 0014 所述的沼气罐的出口与发电的燃机相连通， 燃机的烟气出口连接余热锅炉， 燃机 将电力输送至变压器 ； 0015 所述的焚烧炉和余热锅炉均通过供热管为干燥器提供热量。 0016 所述的除尘器和余热锅炉的烟气出口均连接至烟气净化器。 0017 所述的烟气净化器为 UV 光解净化设备。 0018 所述的干化器的污泥出口通过污泥料斗连接至焚烧炉的进口。 0019 所述的预处理器上设置有 PH 计， 在预处理器的飞灰进口处设置有计量装置。 0020 所述的预处理器为污泥细胞破壁装置， 具体采用的方式为高温热。
14、水解、 微波热水 解或超声热水解。 0021 所述的脱水机为带式压滤机、 板框压滤机或离心脱水机。 0022 所述的干燥器为螺旋干燥器、 流化床干燥器或喷雾干燥器。 0023 所述的供热管为导热油管、 热水管或蒸汽管。 0024 一种污泥资源化利用方法， 将干化污泥和石灰石粉送入焚烧炉中进行焚烧， 石灰 石粉煅烧后生成氧化钙， 与污泥焚烧产生的二氧化硫发生脱硫反应转变成硫酸钙， 脱硫后 剩余的氧化钙被除尘器捕集， 捕集的氧化钙作为污泥处理的药剂送至预处理器， 使预处理 器内的浆液 PH 值为 7 12 ； 预处理后的污泥在厌氧发酵罐内发酵转变成沼气， 沼气进入燃 机发电 ； 利用余热锅炉回收燃。
15、机余热， 再经供热管将焚烧炉和余热锅炉的热量传递给干燥 器。 0025 与现有技术相比， 本发明的系统具有以下优点 ： 0026 利用污泥厌氧发酵产生的沼气供燃机发电， 燃机排放的余热作为脱水后污泥干化 的热源 ； 干化污泥在焚烧炉内焚烧过程中释放热量， 该热量也作为污泥干化的热源。 利用两 种热源干化脱水污泥， 干化污泥的含水率大幅度降低， 能够实现干化污泥在焚烧炉内自持 焚烧处理， 与传统的污泥焚烧处理需要消耗大量优质燃料相比， 节省燃料成本， 减少了燃料 燃烧产生的大气污染物排放量 ； 0027 污泥焚烧过程添加石灰石粉脱硫， 剩余的氧化钙混入飞灰， 飞灰输送至污泥处理 的预处理器， 进。
16、行废物再利用， 作为污泥处理的药剂， 提高预处理器内浆液的 PH 值， 提高 污泥的水解效率、 提高污泥厌氧发酵的沼气产量、 提高燃机的发电量， 提高余热锅炉回收热 量 ； 提高厌氧发酵罐的 PH 值， 有效抑制污泥发酵过程中硫化氢的生成， 沼气的硫化氢含量 说 明 书 CN 104154546 A 4 3/5 页 5 降低， 有效避免沼气管、 沼气罐、 燃机及余热锅炉的腐蚀问题， 延长设备使用寿命、 降低设备 运行维护成本 ； 0028 污泥预先混入含有氧化钙的焚烧灰后， 污泥的有机质分解率高， 发酵后剩余污泥 的有机物含量低， 比传统厌氧发酵后产生的污泥更容易实现脱水 ； 待脱水的污泥中含。
17、有的 氧化钙， 可以作为污泥化学调理的药品， 进一步改善污泥的脱水性能， 经过带式压滤机、 离 心压滤机等脱水装置进行脱水后， 污泥的含水率可以降低值 50以下， 大幅度降低污泥后 续干化处理的能耗 ； 0029 污泥焚烧产生的飞灰输送至污泥的预处理器， 参与污泥处理过程， 经过预处理、 厌 氧发酵、 脱水和干化过程后， 剩余的氧化钙再一次进入到焚烧炉参与脱硫反应， 降低了石灰 石的耗量， 利用焚烧炉产生的含有氧化钙的飞灰作为污泥处理的药剂， 药剂成本大幅度降 低。 0030 本发明的方法中污泥焚烧过程喷入石灰石粉脱硫， 过剩的氧化钙混入飞灰被除尘 器捕集、 并作为药剂送至预处理器， 提高预处。
18、理器及后续厌氧发酵罐内浆液的 PH 值， 促进 污泥水解、 提高沼气产量和发电量 ； 抑制发酵过程中硫化氢的生成、 减缓燃机的腐蚀 ； 含有 氧化钙的发酵污泥易脱水， 降低污泥干化过程能耗 ； 干化污泥含有氧化钙， 参与焚烧过程脱 硫反应、 减少石灰石耗量 ； 本发明实现污泥处理的无害化、 稳定化、 减量化、 资源化， 并具有 脱硫剂耗量少、 资源化率高的优点。 附图说明 0031 图 1 为本发明的装置的结构示意图 ； 0032 其中， 1- 污泥泵、 2- 循环灰管、 3- 厌氧发酵罐、 4- 计量装置、 5- 脱水装置、 6- 干燥 器、 7-污泥料斗、 8-石灰石料斗、 9-焚烧炉、 。
19、10-灰库、 11-排灰管、 12-除尘器、 13-烟气净化 器、 14- 排烟管、 15- 供热管、 16- 余热锅炉、 17- 变压器、 18- 燃机、 19- 沼气罐、 20- 沼气管、 21-PH 计、 22- 预处理器。 具体实施方式 0033 下面结合实施例对本发明做进一步说明。 0034 参见图 1， 一种污泥资源化利用系统， 包括用于污泥有机物分解的预处理器 22， 预 处理器 22 为污泥细胞破壁装置， 具体采用的方式为高温热水解、 微波热水解或超声热水 解， 预处理器 22 的污泥进口处设置有污泥泵 1， 预处理器 22 上设置有 PH 计 21， 在预处理器 22 的飞灰。
20、进口处设置有计量装置 4， 预处理器 22 的出口与厌氧发酵罐 3 相连通， 厌氧发酵 罐 3 的沼气出口连接沼气罐 19， 厌氧发酵罐 3 的污泥出口依次连接脱水机 5 和干燥器 6， 干 燥器 6 的污泥出口通过污泥料斗 7 与焚烧炉 9 的进口相连通， 焚烧炉 9 的烟气出口连接除 尘器 12， 除尘器 12 的飞灰出口分两路分别连接预处理器 22 的飞灰进口和灰库 10， 所述的 焚烧炉 9 的进口上设置有石灰石料斗 8 ； 沼气罐 19 的出口与发电的燃机 18 相连通， 燃机 18 的烟气出口连接余热锅炉 16， 燃机 18 将电力输送至变压器 17 ； 焚烧炉 9 和余热锅炉 1。
21、6 均 通过供热管 15 为干燥器 6 提供热量。除尘器 12 和余热锅炉 16 的烟气出口均连接至烟气 净化器 13， 烟气净化器 13 为 UV 光解净化设备。脱水机 5 为带式压滤机、 板框压滤机或离心 脱水机。干燥器 6 为螺旋干燥器、 流化床干燥器或喷雾干燥器。供热管 15 为导热油管、 热 说 明 书 CN 104154546 A 5 4/5 页 6 水管或蒸汽管。 0035 一种污泥资源化利用方法， 将干化污泥和石灰石粉送入焚烧炉中进行焚烧， 石灰 石粉煅烧后生成氧化钙， 与污泥焚烧产生的二氧化硫发生脱硫反应转变成硫酸钙， 脱硫后 剩余的氧化钙被除尘器捕集， 捕集的氧化钙作为污泥。
22、处理的药剂送至预处理器， 使预处理 器内的浆液 PH 值为 7 12 ； 预处理后的污泥在厌氧发酵罐内发酵转变成沼气， 沼气进入燃 机发电 ； 利用余热锅炉回收燃机余热， 再经供热管将焚烧炉和余热锅炉的热量传递给干燥 器。 0036 参见图 1， 本发明装置的具体工作过程 ： 0037 污泥经过污泥泵 1 进入预处理器 22， 在预处理器 22 中进行有机物分解， 然后污泥 进入厌氧发酵罐 3 内发酵产生沼气， 沼气被送到沼气罐 19， 发酵后的污泥依次经过脱水装 置 5 和干燥器 6 进行干化， 干化污泥经污泥料斗 7 进入焚烧炉 9 进行焚烧处理， 石灰石粉经 石灰石料斗 8 进入焚烧炉 。
23、9， 石灰石粉煅烧后生成氧化钙， 与污泥焚烧产生的二氧化硫发生 脱硫反应并转变成硫酸钙。为了维持较高的脱硫效率， 该脱硫过程的钙硫摩尔比一般维持 在 2.5 至 6， 脱硫后剩余的氧化钙大部分混入到飞灰中， 并被除尘器 12 捕集。除尘器 12 捕 集下来的飞灰一部分作为污泥处理的药剂经循环灰管 2 输送至预处理器 22， 多余部分经排 灰管 11 输送至灰库 10。干化污泥在焚烧炉 9 燃烧释放的热量经供热管 15 传递给干燥器 6， 用于加热污泥、 去掉污泥的水分。 0038 飞灰通过循环灰管 2 进入预处理器 22， 由于飞灰中存在大量氧化钙， 预处理器 22 内的浆液PH值维持在7-1。
24、2之间， 有利于促进污泥中的大分子有机物分解成小分子有机物， 以便污泥中更多的有机物在厌氧发酵罐 3 转变成沼气， 提高沼气产量， 进一步提高燃机 18 的发电量。在预处理器 22 上设置 PH 计 21， 用于显示、 控制浆液的碱度。在循环灰管 2 上设 置计量装置4， 用于计量、 控制送入预处理器22的飞灰流量。 由于更多的有机物在厌氧发酵 罐 3内转变成沼气， 厌氧发酵后的剩余的污泥有机物含量更低， 改善了污泥的脱水性能。此 外， 污泥含有氧化钙， 而氧化钙使一种污泥化学调理药品， 进一步改善了污泥的脱水性能。 厌氧发酵后的污泥经脱水机 5 脱水后， 含水率可以降低到 40至 60之间。。
25、 0039 污泥厌氧发酵产生的沼气从厌氧发酵罐 3 经过沼气管 20 后储存在沼气罐 19 中， 沼气进入到燃机 18 产生电力输送至变压器 17， 燃机 18 排放的烟气温度为 300至 500， 进入余热锅炉16进行余热回收， 回收的余热经供热管15传递给干燥器6， 用于加热污泥、 去 掉污泥的水分。 0040 余热锅炉 16 回收的余热和焚烧炉 9 释放的热量经供热管 15 传递给干燥器 16 后， 对干燥器 6 内的湿污泥加热、 使水分蒸发， 经过干燥器 6 后， 污泥的含水率降低到 10至 25左右， 污泥的低位发热量达到 5MJ/kg 以上， 干化后的污泥进入焚烧炉 9 后可以实现。
26、自 持焚烧， 不需要添加外热源， 解决传统污泥焚烧需要消耗外供燃料的问题， 节省燃料费， 减 少污染物的排放。 0041 焚烧炉 9 和余热锅炉 16 排放的烟气均通过排烟管 14 进入烟气净化器 13， 净化处 理后排放。 0042 本发明中污泥厌氧发酵产生沼气供燃机发电， 燃机余热回收干化污泥 ； 发酵后的 污泥干化焚烧处理。污泥焚烧过程喷入石灰石粉脱硫， 过剩的氧化钙混入飞灰被除尘器捕 集、 并作为药剂送至预处理器， 提高预处理器及后续厌氧发酵罐内浆液的 PH 值， 促进污泥 说 明 书 CN 104154546 A 6 5/5 页 7 水解、 提高沼气产量和发电量 ； 抑制发酵过程中硫化氢的生成、 减缓燃机的腐蚀 ； 含有氧化 钙的发酵污泥易脱水， 降低污泥干化过程能耗 ； 干化污泥含有氧化钙， 参与焚烧过程脱硫反 应、 减少石灰石耗量 ； 本发明实现污泥处理的无害化、 稳定化、 减量化、 资源化， 并具有脱硫 剂耗量少、 资源化率高等优点。 说 明 书 CN 104154546 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104154546 A 8 。