專利名稱：污泥處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及污泥處理方法和系統。更具體來說，本發明涉及增鈣熱干化結合水泥回轉窯處理及處置污泥的方法和系統。
背景技術：
現有的污泥例如城鎮污泥或工業污泥多采用填埋或高溫焚燒進行處理，不但成本高，而且還容易造成對環境的二次污染。另外，也有文獻描述了采用生石灰(氧化鈣)來處理污泥的工藝，但是由于需要加入大量的生石灰，從而造成最終的處理產物量也大大增加。對此，雖然也有相關文獻公開了將生石灰處理過的污泥作為水泥原料來合成水泥，但是，這些工藝由于需要消耗過量的生石灰而使處理成本高昂，因此也基本不具有實用性。

發明內容
本發明的目的是提供低成本的污泥處理方法和系統。根據本發明的污泥處理方法包括步驟向含水率為65%至85%的待處理污泥中加入氧化鈣，其中污泥與氧化鈣的重量比在 100 15 至 100 25 之間；使污泥與氧化鈣充分混合以進行干化發熱反應并產生廢熱蒸汽；將干化發熱反應中產生的廢熱蒸汽的20-50%加熱升溫到300°C _500°C后循環參與所述干化發熱反應；以及將干化發熱反應后得到的含水率降低至40%以下的混合物風干至含水率為10%以下。優選氧化鈣被現場破碎為直徑l_5mm的顆粒物后立即加入待處理污泥中。混合物優選被堆積為高度低于3. 5m的梯形堆而風干。本發明的污泥處理方法還可以包括步驟將風干后的混合物作為原料來制備水泥；和/或對產生的廢熱蒸汽進行處理以符合排放標準。根據本發明的污泥處理系統包括氧化鈣破碎單元，用于將塊狀氧化鈣現場破碎為顆粒氧化鈣；混合干化單元，用于接收污泥和來自氧化鈣破碎單元的顆粒氧化鈣并將其混合以執行干化反應并產生干化污泥混合物和廢熱蒸汽；廢熱蒸汽循環單元，與混合干化單元連接，用于將混合干化單元產生的一部分廢熱蒸汽加熱升溫后重新送回混合干化單元以促進干化反應；和堆取單元，用于堆放干化污泥混合物以使其風干并隨后收取風干的混合物。混合干化單元可以包括計量單元、預混合器和回轉烘干機，計量單元用于計量出與污泥成預定計量比的顆粒氧化鈣，顆粒氧化鈣與污泥按照預定計量比在預混合器中預混合后再進入回轉烘干機中進行干化反應。廢熱蒸汽循環單元可以包括引風機、除塵器和加熱器，引風機將回轉烘干機排出的部分廢熱蒸汽引入除塵器進行除塵，除塵后的廢熱蒸汽再通過(誘導式微波)加熱器進行加熱，加熱后的廢熱蒸汽被重新送回回轉烘干機中。本發明的污泥處理系統還可以包括廢氣處理單元和/或水泥合成單元(例如水泥回轉窯)。本發明的污泥處理方法和系統顯著降低了生石灰用量，大大降低了污泥處理成本，還充分實現了廢物資源化利用，從而完成了城市污泥減量化和無害化的處理過程。



圖I是根據本發明的污泥處理系統的方框示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖示意性地說明本發明的污泥處理方法和系統。參見圖I，本發明的污泥處理系統主要包括氧化鈣(生石灰)破碎單元、混合干化單元、廢熱蒸汽循環單元以及堆取單元。氧化鈣破碎單元用于將塊狀氧化鈣(直徑通常為40-100mm)現場破碎為直徑1-5_的顆粒氧化鈣。經過發明人反復研究發現，這種直徑范圍的顆粒氧化鈣可以更加有效地與污泥混合以發生干化發熱反應。另外，現場破碎(即用即碎)能夠確保氧化鈣不會提前潮解從而具有足夠的活性。相對于傳統的氧化鈣處理污泥工藝，本發明的這種破碎工藝能夠大大降低生石灰的用量(至少降低30%)。混合干化單元用于接收污泥(含水率通常為65%至85%)和來自氧化鈣破碎單元的顆粒氧化鈣并將其混合以執行干化反應并產生干化污泥混合物和廢熱蒸汽。混合干化單元包括計量單元、預混合器和回轉烘干機，計量單元用于計量出與污泥成預定計量比(污泥與顆粒氧化鈣的重量比通常在100 15至100 25之間)的顆粒氧化鈣，顆粒氧化鈣與污泥按照預定計量比在預混合器中預混合后再進入回轉烘干機中進行干化反應。廢熱蒸汽循環單元與混合干化單元連接，用于將混合干化單元產生的一部分廢熱蒸汽加熱升溫后重新送回混合干化單元以促進干化反應。具體來說，廢熱蒸汽循環單元包括引風機、除塵器和加熱器，引風機將回轉烘干機排出的部分(通常為20-50%)廢熱蒸汽引入除塵器進行除塵，除塵后的廢熱蒸汽再通過加熱器進行加熱，加熱后的高溫廢熱蒸汽(溫度通常達到300°C -500°C)被重新送回回轉烘干機中。堆取單元用于堆放干化污泥混合物(含水率已經降低至40%以下)以使其風干(例如自然風干)至含水率為10%以下并收取風干的混合物。在本發明的優選實施例中，干化污泥混合物被堆積為高度低于3. 5m的梯形堆。這種高度的梯形堆的外表面積得以最大化，從而大大增加了混合物的風干速度，減小了混合物的堆放時間。另外，堆取單元在堆放或堆積混合物時通常是層層堆積，由于混合物的成分隨各種因素而隨時變化，因此實際上同一堆的各層中的成分都會有相當大的差異。為了消除這種差異帶來的不良影響(直接影響隨后的水泥合成工藝)，在本發明的優選實施例中，需要沿堆的縱剖面收取混合物(相當于“平鋪直取”)。這樣，就可以使收取的混合物得到均化，從而消除每次收取的混合物的成分差異問題。本發明的污泥處理系統還可以包括水泥合成單元，水泥合成單元利用干化污泥混合物來合成水泥，從而達到污泥廢棄物減量為零的效果。在本發明的優選實施例中，高溫廢熱蒸汽可以通過(低壓)放射型噴嘴噴射到混合物料的表面，與之直接接觸以高效換熱。高活性氧化鈣的化學熱和高溫蒸汽的輻射熱在混合物料翻轉過程中對物料實施強化干燥。污泥中200°C以內可揮發的有機成分已趨近于零，達到殺菌滅毒作用并使污泥基本成為無機材料。干化污泥渣從回轉烘干機尾端下部通過鎖 風閥后排出，廢氣(廢熱蒸汽)通過烘干機尾端上部出氣口輸送至例如廢氣處理單元進行達標排放。廢氣處理單元(例如堿洗填料塔)用于在排放廢熱蒸汽之前對廢熱蒸汽進行無害處理。本發明的加熱器優選采用微波加熱器例如誘導式微波加熱器，加熱過程中，微波能直接作用于介質分子轉換成熱能，微波具有的穿透性能可使介質內外同時加熱，不需要熱傳導，所以加熱速度非常快。微波加熱器在5秒內，可將100°C的水蒸汽加熱成300°C的高溫蒸汽，在蒸汽循環加熱的過程中，主機內的溫度逐漸遞增，收到強化干燥效果。采用微波加熱系統，除了熱效果非常好之外，因其加熱效率特別高還可降低能耗。回轉烘干機內的氣體初始溫度不超過100°C，隨著干燥過程中反應熱的增加，氣體溫度上升至100°C以上。通常這部分含熱氣體因無法利用被排放至大氣，是較大的熱損失。在回轉烘干機尾部通過引風機拉出部分低溫蒸汽，作為微波加熱器的蒸汽源。100°c以上的余熱汽體可如上所述被加熱至300°c -500°C，從而成為可利用熱源循環使用。高溫蒸汽管道從烘干機尾部插入，5000Pa正壓高溫蒸汽與混合物料形成逆向熱交換方式，延長熱交換時間并增大熱交換面積，使得換熱更加充分、徹底，實現余熱資源的重復利用，這可以降低高活性氧化鈣消耗量約30%。回轉烘干機在運行過程中，污泥粘附著在回轉烘干機內壁，逐漸形成100-150mm厚的干泥層，達到動態平衡后有良好的保溫作用，使回轉烘干機外壁溫度< 50°C，通常無需附加保溫層。考慮回轉烘干機運行初期外表面溫度較高，因此也可以在其外部加裝約30mm厚的聚氨酯保溫層。污泥輸送及高活性氧化鈣輸送可以采用螺旋輸送機，螺旋輸送機和設備接口采用密封連接方式，成品顆粒污泥采用帶式輸送機輸送到堆料場裝車外運。在引風機的抽吸作用下，回轉烘干機內呈負壓狀態，可以防止內部未反應的污泥向外部溢出臭味；反應完全的污泥在高活性氧化鈣的堿性作用下，已消除臭味，從而可以有效地保護整體工作環境。混合干化單元采用回轉烘干機(例如常見的粘土回轉烘干機)還具有以下優點a、烘干機抗過載能力強，處理量大，干燥成本低；b、采用順流干燥方式，可以利用高溫熱氣流氣獲得很高的蒸發強度，烘干機出口溫度低，熱效率高；C、可根據不同的物料性質改變運行參數，使物料在烘干機筒體內能夠形成穩定的全斷面料幕，質熱交換更為充分；d、改進型給料、排料裝置杜絕了滾筒烘干機給料堵塞、不連續、不均勻和返料等現象，降低了除塵系統的負荷；e、改進型內部結構強化了對已分散物料的清掃和熱傳導作用，消除了筒體內壁的沾粘現象，對物料水分、粘性的適應性更強；f、烘干機實現了 “零水平推力”，大大減少了擋、托輪的磨損，筒體運轉平穩可靠；g、烘干機采用“調心式托輪裝置”，使托輪和滾圈的配合永遠呈線性接觸從而大大降低了磨損和動力損耗；可長時間免維護的連續運行，物料干燥快、攪拌均勻、被干燥的物料絕對不會產生堵塞，從而帶來停機、停產等影響；h、回轉式烘干機是國際、國內大型攪拌方式中一種最常見的設備，原因是由于該設備利用杠桿原理的低速傳動，幾十噸重的筒體在空載的狀態下用手就可使它旋轉。設計的轉速低于10轉/每分鐘。對物料拌合的各項技術指標及靈活性，是任何其他方式的攪拌所無法比擬的。系統部件分為主要零部件和一般零部件，一般零部件采用普通碳鋼材料，表面防銹底漆加面漆多層噴涂，達到防腐要求。與物料直接接觸的零部件，在滿足合理結構的前提下，加大尺寸設計滿足磨損需要，達到設計壽命要求。傳動及支撐部位的主要零部件采 用優質碳素鋼，在制造時采用熱處理工藝，使零部件達到一定硬度要求，提高耐磨性能，達到設計壽命要求，軸承可以選用國家企業標準化良好行為最高級別AAAA級的LYC軸承。經回轉烘干機干化后的成品顆粒污泥，含固率大于60%，呈細小顆粒，粒徑為5mm的干化料在80%以上，出烘干機的干化污泥無明顯異味。污泥干化料粒徑均勻相對松散，一般為5_-8_的砂粒狀，在堆取料廠堆放10天，干化污泥的水分繼續揮發，進一步風干后污泥最終含固率可達到90%。本發明的污泥處理系統還優選包括計算機控制設備。向控制系統輸入脫水污泥含水率、氧化鈣含量和干化后污泥含固率等參數后，控制設備可根據污泥喂料量自動計算高活性氧化鈣投加量。通過控制高活性氧化鈣倉出口螺旋給料機變頻轉數初步設定高活性氧化鈣投加量，通過高活性氧化鈣計量反饋，微調螺旋給料機的變頻轉數，最終整定高活性氧化鈣實際投加量。( I)當脫水污泥流量少時，污泥流量計反饋給控制設備的數值小，控制設備會根據內部設定計算公式自動進行模擬量調節，減少高活性氧化鈣投加量；當脫水污泥流量多時，(沖板式)流量計反饋給控制設備的數值大，控制設備會依相同原理增加高活性氧化鈣投加量。(2)當操作人員得到修改干化污泥含固率的指示后，只需修改計算機中污泥干化含固率參數，控制設備會根據內部設定計算公式自動進行模擬量調節，增加或減少高活性氧化鈣投加量。(3)經化驗當脫水污泥的含水率或石灰中氧化鈣含量發生變化時，操作員只需修改一下相應的數值，系統就會重新正常工作。(4)相關公式在系統啟動前就輸入到控制設備內，相關參數需在系統調試期間根據實際情況現場輸入。以上舉例說明了本發明的污泥處理系統和方法。除非另有說明，構成本發明系統的各個單元、設備和裝置均可以采用本領域技術人員熟知的單元、設備和裝置，為了簡明起見，其具體結構和工作原理也因此被省略。另外，本領域技術人員應當理解，上述實施方式僅用于解釋和說明本發明，并非用于對其進行任何限制。
權利要求
1.一種污泥處理系統,包括 氧化鈣破碎單元，用于將塊狀氧化鈣現場破碎為顆粒氧化鈣； 混合干化單元，用于接收污泥和來自氧化鈣破碎單元的顆粒氧化鈣并將其混合以執行干化反應并產生干化污泥混合物和廢熱蒸汽； 廢熱蒸汽循環單元，與混合干化單元連接，用于將混合干化單元產生的一部分廢熱蒸汽加熱升溫后重新送回混合干化單元以促進干化反應；和 堆取單元，用于堆放干化污泥混合物以使其風干并隨后收取風干的混合物。
2.根據權利要求I的污泥處理系統，其中混合干化單元包括計量單元、預混合器和回轉烘干機，計量單元用于計量出與污泥成預定計量比的顆粒氧化鈣，顆粒氧化鈣與污泥按照預定計量比在預混合器中預混合后再進入回轉烘干機中進行干化反應。
3.根據權利要求2的污泥處理系統，其中廢熱蒸汽循環單元包括引風機、除塵器和加熱器，引風機將回轉烘干機排出的部分廢熱蒸汽引入除塵器進行除塵，除塵后的廢熱蒸汽再通過加熱器進行加熱，加熱后的廢熱蒸汽被重新送回回轉烘干機中。
4.根據權利要求I的污泥處理系統，還包括廢氣處理單元，用于在排放廢熱蒸汽之前對廢熱蒸汽進行無害處理。
5.根據權利要求I的污泥處理系統，還包括水泥合成單元，利用干化污泥混合物來合成水泥。
全文摘要
污泥處理系統，包括氧化鈣破碎單元，用于將塊狀氧化鈣現場破碎為顆粒氧化鈣；混合干化單元，用于接收污泥和來自氧化鈣破碎單元的顆粒氧化鈣并將其混合以執行干化反應并產生干化污泥混合物和廢熱蒸汽；廢熱蒸汽循環單元，與混合干化單元連接，用于將混合干化單元產生的一部分廢熱蒸汽加熱升溫后重新送回混合干化單元以促進干化反應；和堆取單元，用于堆放干化污泥混合物以使其風干并隨后收取風干的混合物。本發明的污泥處理系統顯著降低了生石灰用量，大大降低了污泥處理成本，還充分實現了廢物資源化利用，從而完成了城市污泥減量化和無害化的處理過程。
文檔編號C04B7/24GK102875004SQ201210342458
公開日2013年1月16日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者趙向東, 楊盛林 申請人:趙向東, 北京市琉璃河水泥有限公司, 北京奧利愛得環保工程技術有限公司, 楊盛林