污泥处理系统及处理方法 【技术领域】
本发明涉及化工领域， 具体为污泥处理技术。背景技术 在现有技术中， 对于污水处理厂来说， 污水净化后产生的污泥处理成本之高一直 以来都难以计算和加以控制。 目前城市污泥的处理方法主要有填埋、 用于农作肥和焚烧。 以 焚烧为核心的污泥处理方法， 是目前最彻底的污泥处理方法。
因为污泥高含量的重金属物质和致病菌会在土壤中扩散， 会导致土壤以及土壤表 面种植农作物的高度污染， 而填埋污泥则侵占大量土地、 处理费用日益提高、 以及随着环保 标准的提高和回收利用政策的实施， 填埋法将不是可持续发展的途径。出于以上安全和环 境卫生等原因， 这些污水净化后产生的污泥禁止堆放或填埋在固体垃圾填埋场。
如果将此类污泥作为农作物的肥料同样会造成有毒重金属物质在土壤中大量积 累， 从而污染土壤和农作物。
如果对仅仅此类污泥进行干燥处理， 不仅能耗高， 而且见效小， 因此也不是长久之 计。
以焚烧为核心的污泥处理方法， 它能使有机物全部碳化， 杀死病原体， 并且可最大 限度地减少污泥体积， 因此只有将此类污泥进行焚烧才是长效和安全的解决方案。而目前 为止， 工业上用于焚烧污泥的单效焚烧系统仅仅适用于比较大的污水处理厂 (50 万居民以 上的城镇才建污水处理厂 )， 而且这种工业化用于污泥焚烧的流化床焚烧设备， 燃料使用量 大， 无论是从制造还是从运行上都具有能耗高、 成本高的不足 ； 而且， 设备庞大， 不适于少量 的污泥处理。
发明内容
本发明提供一种污泥处理系统及处理方法， 有效降低污泥处理成本。
本发明提供了一种污泥处理系统， 包括污泥干燥装置、 污泥焚烧装置、 第一传送机 构、 第二传送机构 ；
其中， 所述污泥干燥装置用于利用污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气的高温对 污水净化后得到的污泥进行干燥， 所述污泥焚烧装置用于将干燥后的污泥加热， 然后在没 有额外燃料的情况下自行燃烧， 所述第一传送机构用于将干燥后的污泥传送到所述污泥焚 烧装置， 所述第二传送机构用于将所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气的高温传送到 所述污泥干燥装置 ；
所述污泥干燥装置分别通过污泥传送机构和第二传送机构与所述污泥焚烧装置 相连接。
所述第二传送机构优选包括热交换器和冷凝器，
其中， 所述热交换器用于冷源和热源之间的热量交换， 所述冷源为所述冷凝器排 出的冷气体和 / 或向所述污泥处理系统鼓入的空气， 所述热源为所述污泥焚烧装置内生成的烟气和 / 或自所述污泥干燥装置排出的水蒸气 ； 冷凝器用于将所述污泥干燥装置内排出 的湿气体进行冷凝， 得到冷凝水和冷气体 ；
所述污泥干燥装置为蓖式干燥机或螺旋式干燥机， 优选为蓖式干燥机 ；
所述蓖式干燥机可以包括污泥挤压装置、 和 / 或污泥块剪切装置、 和 / 或一个或多 个上下平行的炉蓖，
其中， 污泥挤压装置可以用于将污泥在炉蓖上展平并挤压污泥 ； 污泥块剪切装置 可以用于将污泥持续剪切为大小相等或不等的污泥块，
污泥挤压装置和 / 或污泥块剪切装置可以活动连接在所述污泥干燥室的内壁上 ； 炉蓖可以固定连接在所述污泥干燥室的内壁上，
所述污泥挤压装置、 所述污泥块剪切装置优选分别为在炉蓖上方可移动装置 ；
所述污泥焚烧装置优选包括污泥加热装置和热污泥焚烧装置，
其中所述污泥加热装置可以用于利用热气体对污泥进行加热， 所述热气体可以来 自于在热交换器中通过热交换被加热的气体，
所述热污泥焚烧装置可以用于以污泥内的有机物质为燃料进行燃烧， 燃烧中需要 的气体可以来自于在热交换器中通过热交换被加热的气体。 所述的污泥处理系统还可以包括污泥脱水装置， 所述污泥脱水装置可以用于对在 污水净化后、 在污泥干燥前的污泥进行脱水处理 ；
所述污泥脱水装置可以与所述污泥干燥装置相连。
所述热交换器与污泥焚烧装置相连的管路上优选设有烟气处理装置 ； 所述烟气处 理装置可以用于所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交换器之前， 对烟气进 行分离净化处理 ；
所述热交换器可以连接烟气固化装置、 烟气净化装置的一种或两种， 可以用于对 在所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交换器之后从所述热交换器出来的 烟气进行固化反应处理、 净化处理的一种或两种 ；
其中， 所述固化反应优选包括 ： 将降温后的烟气与碱性物质、 水发生酸碱中和的化 学反应， 所述水来自于干燥过程中的水蒸气 ；
其中， 所述净化优选包括 ： 采用纤维吸附过滤或电子吸附过滤或活性炭吸附过滤 烟气中的有害气体， 对烟气进行净化。
所述污泥焚烧装置还可以包括燃烧器， 所述燃烧器设于所述污泥焚烧装置的外部 或内部，
所述燃烧器可以用于所述污泥处理系统启动时点火并将所述热污泥焚烧装置内 的温度达到设定值， 和 / 或所述燃烧器用于焚烧过程中所述热污泥焚烧装置内温度低于设 定温度时提供燃烧的燃料 ；
所述冷凝器排出的冷凝水可以回用到污水净化装置 ；
所述污泥脱水装置排出的污水可以回用到污水净化装置 ；
所述硫化床反应器与所述污泥干燥装置可以通过第三传送机构相连， 所述第三传 送机构可以用于将所述污泥干燥装置排出的水蒸气传送到所述硫化床反应器中参与固化 反应 ；
所述污泥焚烧装置优选为水平放置， 其中心对称轴与水平线呈一定夹角， 以其中
心对称轴为轴转动。
本发明还提供了一种污泥处理方法， 包括如下步骤 ： 以焚烧处理中产生的高温烟 气为干燥热源， 通过干燥热源传热对污泥进行干燥处理 ； 将干燥后的污泥进行加热处理并 在污泥被点燃后自行焚烧的焚烧处理。
对干燥处理中生成的湿气体优选进行冷凝得到冷气体和冷凝水，
可以采用热交换的方式实现污泥处理中的热量循环， 其中， 热交换热源为焚烧处 理中产生的高温烟气和 / 或干燥处理中产生的水蒸气， 热交换冷源为所述冷气体或空气 ；
所述干燥处理中使用的热源还可以来自于所述冷气体经过热交换得到的热气体， 干燥热源的温度优选为 40-200℃ ； 干燥处理中优选采用增加污泥与干燥热源的接触面积的 方式进行干燥， 该方式可以包括将污泥在炉蓖上铺开展平的方式或将污泥剪切成多个大小 相等或不等的污泥块的方式 ；
所述加热处理中优选采用加热热源传热的方式进行加热， 所述加热热源优选为通 过热交换被加热的气体 ；
所述焚烧处理中参与焚烧的气体优选为通过热交换被加热的气体， 焚烧处理中可 以对污泥进行间歇性或连续性搅拌， 焚烧温度优选为 800-900℃。
污泥在干燥前可以进行脱水处理， 脱水后的水含量优选为 5％ -60％。 对焚烧处理中产生的烟气在热交换前优选为进行分离和 / 或固化反应和 / 或净化； 通过固化方式可以改变烟气中成分的化学稳定性， 所述固化反应的方式优选采用 降温后的净化烟气与碱性物质、 水反应， 所述水优选来自于干燥过程中的水蒸气 ；
净化的方式优选采用吸附烟气中的有害气体的方式， 对烟气进行净化。
收集冷凝后的冷凝水和脱水处理中生成的水并可以回用到污水净化处理中， 实现 污水的循环 ；
将干燥处理中生成的水可以进行循环使用， 循环使用的方式可以包括将干燥处理 生成的水回用到所述固化反应或热交换中作为循环水使用。
通过本发明提供， 能够达到如下效果 ：
1. 节约污泥处理成本。本发明在污泥干燥装置中进行污泥干燥， 在污泥焚烧装置 中进行干燥后污泥焚烧， 在烟气处理装置中对污泥燃烧后的烟气进行处理， 在炉渣处理装 置对污泥燃烧后的炉渣进行处理， 其中， 污泥焚烧过程中采用污泥自有的有机燃料进行高 温燃烧， 从而节约了其他燃料的使用量， 进而大幅减少了污泥处理的成本。
2. 污泥处理效果好。本发明将污泥中的有机物质加热作为焚烧的燃料， 污泥中约 60％的有机成分可以转化为热量， 炉蓖燃烧残留物或粉煤灰， 可作为建筑废料处置或作为 筑路材料的替代品或作为一般使用， 对环境没有异味。干燥过程中得到的挤压水和冷凝水 可以再次清洁回流到污水净化池。焚烧后的烟气经过处理可以回用到热交换， 最终排出烟 囱的气体只含有水蒸汽， 二氧化碳等无害气体。
2. 处理成本低， 价格优势明显。本处理装置采用热回收式污泥干燥、 焚烧、 处理系 统， 通过由污泥加热装置和热污泥焚烧装置组成的二段回转式焚烧炉进行污泥的加热和焚 烧， 回收污泥焚烧热量至污泥干燥工段， 使污泥中约 60％的有机成分转化为热量， 热量供给 方面， 完全能达到自给自足， 因此在设备运行过程中不需要再添加额外的辅助燃料。
3. 占地面积小。 本处理装置由湿污泥储存仓、 干燥设备、 干燥设备和二段回转式焚 烧炉之间的传输设备， 带有热回收装置的二段回转式焚烧炉， 废弃净化装置等组成， 整个装 置占地面积小， 成本降低。
4. 处理物利用率高。湿污泥经焚烧后的残留物主要成分为无害的灰渣和飞灰， 可 以用作道路建设的辅料， 超过 90％以上的无害灰渣可用作建筑材料的辅料， 由此提高整个 系统的经济适用性。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 以下将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 以下描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员而言， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图 1 为本发明污泥处理系统中装置连接图。
图 2 为本发明污泥脱水处理装置的示意图。
图 3 为本发明污泥处理系统中热交换器与系统中其他装置的连接方式示意图。
图 4 为本发明处理方法示意图。具体实施方式
以下将结合附图 1、 2、 3 或 4 对本发明各实施例的技术方案进行清楚、 完整的描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施 例， 都属于本发明所保护的范围。
结合附图 1， 本发明提供一种污泥处理系统， 其特征在于， 包括污泥干燥装置、 污泥 焚烧装置、 第一传送机构、 第二传送机构 ；
其中， 所述污泥干燥装置用于利用污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气的高温对 污水净化后得到的污泥进行干燥， 所述污泥焚烧装置用于将干燥后的污泥加热， 然后在没 有额外燃料的情况下自行燃烧， 所述第一传送机构用于将干燥后的污泥传送到所述污泥焚 烧装置， 所述第二传送机构用于将所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气的高温传送到 所述污泥干燥装置 ；
所述污泥干燥装置分别通过污泥传送机构和第二传送机构与所述污泥焚烧装置 相连接。
污泥焚烧过程中采用污泥自有的有机成分进行高温燃烧， 从而节约了其他燃料的 使用量， 进而大幅减少了污泥处理的成本。
同时， 本处理装置由污泥干燥装置、 污泥焚烧装置、 第一传送机构、 第二传送机构 等组成， 整个装置占地面积小， 成本降低。
湿污泥经焚烧后的残留物主要成分为无害的灰渣和烟气， 可以用作道路建设的辅 料或在建筑垃圾填埋场直接进行填埋， 而污泥中的重金属物质在焚烧过程中， 由于高温导 致的污泥中沙质部分的熔化， 则直接富集在熔化的沙子之中， 因此残渣中重金属物质会由 不稳定状态转化为相对稳定状态， 这就是所谓的 “重金属硅酸盐化” 。在污泥的燃烧过程当中， 重金属的硅酸盐化主要出现在 800-900 ℃之间， 同时因为硅酸盐化后的重金属不溶于 水， 所以不会对周围环境造成污染。因此， 超过 90％以上的无害灰渣可用作建筑材料的辅 料， 由此提高整个系统的经济适用性。
所述的污泥处理系统还可以包括污泥脱水装置， 所述污泥脱水装置可以用于对在 污水净化后、 在污泥干燥前的污泥进行脱水处理 ； 所述污泥脱水装置可以与所述污泥干燥 装置相连。
污泥脱水装置与污泥干燥装置可以通过传送装置连接。
污泥脱水装置可以为一个或多个， 数目的多少取决于污水处理厂的处理污泥的量 和处理能力， 脱水后的污泥的含水量降低， 有利于接下来的进一步干燥、 加热和焚烧 ；
如图 2， 所述污泥脱水装置通常包括湿污泥储存仓、 混料罐、 脱水机、 脱水污泥储存 仓等 ；
经过污水净化后的污泥首先进入湿污泥储存仓， 从湿污泥储存仓可以通过湿污泥 输送设备送入混料罐， 所述湿污泥输送设备通常为偏心螺旋泵， 传送的密度可以为 2-6％， 比如 ： 2 ％、 2.5 ％、 3 ％、 3.5 ％、 4 ％、 4.5 ％、 5 ％、 5.5 ％、 6 ％， 优选为 3.5-5 ％， 湿污泥进入 混料罐后可以与絮凝剂进行混合， 发生絮凝作用 ； 在污泥经过脱水机后的含水量通常为 10％ -50％， 比如 ： 10％、 15％、 20％、 30％、 35％、 40％、 45％、 50％， 优选为 20-25％ ； 经过脱 水机得到的污水重新回到污水净化装置， 实现污水的循环， 而脱去水的污泥则可以通过脱 水后污泥传送设备送入脱水污泥储存仓， 所述脱水后污泥传送设备通常为传送泵。所述脱 水污泥储存仓可以设有一个或多个出料斗， 污泥颗粒从脱水污泥储存仓的上面掉落在底部 的输送带上， 被直接送入脱水后污泥干燥装置， 每个出料斗对应一个物料泵， 所述物料泵可 以将脱水污泥储存仓内的污泥送入脱水后污泥干燥装置 ； 为了提高污泥焚烧后灰渣颗粒的 强硬度， 可以在脱水污泥储存仓的前面添加熟石灰给料计算器。
所述污泥干燥装置可以为蓖式干燥机或螺旋式干燥机、 盘式干燥机等 ； 所述污泥 干燥装置可以为一个或多个 ；
所述蓖式干燥机可以包括一个或多个污泥干燥室 ；
在每一个污泥干燥室内部可以包括 ： 污泥挤压装置、 和 / 或污泥块剪切装置、 和/ 或一个或多个上下平行排列的炉蓖 ；
其中， 污泥挤压装置可以用于将污泥在炉蓖上展平并挤压污泥 ； 污泥块剪切装置 可以用于将污泥持续剪切为大小相等或不等的污泥块 ；
污泥挤压装置和 / 或污泥块剪切装置可以活动连接在所述污泥干燥室的内壁上 ； 炉蓖可以固定连接在所述污泥干燥室的内壁上 ； 所述活动连接可以为可转动组件连接或其 他方式， 所述固定连接可以为焊接、 固定套接或其他方式。
所述污泥挤压装置、 所述污泥块剪切装置可以分别为在炉蓖上方可移动装置， 以 方便对炉蓖上的污泥进行展平处理和剪切处理。
为了增加污泥的干燥速度， 扩大污泥与干气体的接触面积， 所述蓖式干燥机可以 包括一个或多个污泥干燥室， 多个污泥干燥室在干燥机内相互隔开， 每个干燥室内设有多 个上下相叠的炉篦， 将待干燥的污泥平铺在炉篦上进行干燥。 在整个干燥过程的初始阶段， 所述污泥挤压装置可以通过压力将污泥在炉蓖上展平并挤压污泥内的水， 所述污泥挤压装 置通常为带孔的金属片或金属板或金属块， 为了方便污泥挤压装置的运转和空间占有率优选为带孔的金属片， 污泥里面的水可以以气体的方式从金属片的孔中通过 ；
为了增大污泥与热干气体接触的表面积， 加快干燥的速度。干燥装置中还可以包 含一个自动剪切装置， 对展平、 挤压后的污泥进行持续性的剪切作用， 由此形成的块状污 泥。因其干燥过程主要是利用 80-180℃热干气体的热量传递给湿污泥， 使污泥表面湿分汽 化并逸散到外部空间， 从而在污泥表面和内部出现湿含量的差别， 而内部湿分继续向表面 扩散并汽化， 使污泥湿含量不断降低， 逐步完成污泥整体的干燥。
所述第二传送机构优选包括热交换器和冷凝器， 其中， 冷凝器可以用于将所述污 泥干燥装置内排出的湿气体进行冷凝， 得到冷凝水和冷气体 ； 所述热交换器用于实现所述 冷凝器排出的冷气体和所述污泥焚烧装置内生成的烟气之间的热交换 ；
污泥干燥装置中， 经过干燥后获得湿气体， 携带水分的湿气体通过多个管道导出， 然后经过冷凝器冷却后获得冷凝水和冷气体， 其中冷气体通过气体热交换器加热， 加热后 的气体可以最后重新送回污泥干燥装置。由此形成一个热环流系统， 并且有异味气体不会 排出系统之外。冷凝水将导入污水净化池， 实现污水的循环使用。在热交换器中为冷气体 提供热源的是来自所述污泥焚烧装置中生成的烟气， 所述烟气为高温烟气。
在污泥干燥装置内， 块状污泥从上炉蓖落至下炉蓖， 在整个干燥过程中， 污泥被干 燥至干物质含量大于 60％， 比如， 70％、 80％、 90％、 95％， 优选 80％ -90％。干燥后的污泥 由收集装置收集并通过输送装置输送至焚烧装置的进料口， 所述收集装置通常为螺旋提升 机， 所述输送装置通常为槽链式输送机。 所述污泥焚烧装置优选包括污泥加热装置、 热污泥焚烧装置 ；
其中， 污泥加热装置可以利用热气体将干燥后的污泥进行加热处理， 热污泥焚烧 装置可以利用热气体和污泥内的有机成分对加热后的污泥进行自行焚烧处理 ；
所述污泥加热装置的壳体由外至内可以分别为外壳、 内胆、 耐火材料层， 外壳和内 胆之间可以设有保温层， 内胆和耐火材料层之间可以设有保温层 ； 保证所述污泥加热装置 耐高温并能保持高温环境 ；
所述热污泥焚烧装置的壳体由外至内可以分别为外壳、 内胆、 耐火材料层， 外壳和 内胆之间可以设有保温层， 内胆和耐火材料层之间可以设有保温层 ； 保证所述所述热污泥 焚烧装置耐高温并能保持高温环境 ；
所述加热装置可以为一个或多个 ； 所述焚烧装置可以为一个或多个， 所述污泥加 热装置和热污泥焚烧装置可以为一个整体也可以为分开的两个装置， 为了减少热污泥进入 热污泥焚烧装置时的热减少， 同时利用污泥加热装置和热污泥焚烧装置的热环境， 优选为 污泥加热装置和热污泥焚烧装置为一个整体， 可称为二段回转式焚烧炉 ；
所述二段回转式焚烧炉的炉体通常为圆筒状， 方便焚烧炉在作业过程中转动 ； 通 常情况下， 所述污泥焚烧装置水平放置， 其中心对称轴与水平线通常呈一定夹角， 可以以其 中心对称轴为轴转动 ； 以实现焚烧装置的转动， 对焚烧装置内的污泥进行充分的搅拌和运 动， 使其充分与高温气体和高温烟气接触， 达到加热和焚烧的作用。
所述污泥焚烧装置可以设有燃烧器， 所述燃烧器可以设于所述热污泥焚烧装置内 部或外部 ； 为所述污泥焚烧装置提供焚烧的高温， 尤其在系统启动之初和污泥焚烧装置内 部温度无法达到要求的温度的时候， 其中包括污泥中有机成分的含量达不到提供足够的热 量以支持污泥的焚烧。 燃烧器通过手动或自动控制， 所述燃烧器通常设有燃料进口， 所述燃
烧器设于所述热污泥焚烧装置内部或外部 ； 燃料包括燃油或燃气或其他燃料。
污泥中的有机成分具有 17MJ/kg 的热量值， 同时蒸发 1kg 水需要 2.9MJ 的热量。 通 常情况下， 含水分 80％的污泥需蒸发出 3kg 水分， 从而得到 1kg 的干燥污泥， 即：
3kg·2.9MJ ＝ 8.7MJ
污泥具有 60％的有机物含量， 则得到以下实际热量值 ：
0.6·17MJ/kg ＝ 10.2MJ/kg
可见， 在通常情况下， 由焚烧污泥所产生的热量足以供给污泥的干燥， 热量供给方 面， 完全能达到自给自足。然而供给污泥干燥后， 余热过低， 不能作进一步的热量利用。无 论如何， 在实际运行过程当中， 湿污泥中可燃物所占比例不应低于 60％， 在可燃物含量较低 的情况下， 则必须启动燃烧器进行辅助燃烧加热。启动系统和装填料时为了保持焚烧炉内 的燃烧温度， 需加装燃气或燃油自动燃烧器。 以及如果污泥中无机物含量过高， 则会造成焚 烧温度降至 800℃以下， 此时燃气或燃油的燃烧器会自动开启， 以便使焚烧温度持续保持在 800-900℃之间。
所述污泥焚烧装置可以设有一个或多个温度传感器 ； 随时跟踪焚烧装置内的温 度， 用于测量污泥焚烧的高温环境， 所述温度传感器具备温度信息传送到自动控制程序的 功能， 随时将温度信号传送到自动控制程序中， 以方便自动控制程序根据温度预先设定值 确定是否开启所述燃烧器， 或者调解污泥焚烧装置内的温度。 所述热污泥焚烧装置的温度通常为 800-900 度， 保持这个焚烧温度非常重要， 因 为低于 800℃的焚烧温度会产生呋喃和二噁英， 而高于 900℃则会产生氮氧化物。
所述热交换器与污泥焚烧装置相连的管路上优选设有烟气处理装置 ； 所述烟气处 理装置用于所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交换器之前， 对烟气进行分 离净化处理 ；
所述热交换器可以连接烟气固化装置、 烟气净化装置的一种或两种， 可以用于对 在所述污泥焚烧装置内污泥焚烧产生的烟气在进入热交换器之后从所述热交换器出来的 烟气进行固化反应处理、 净化处理的一种或两种 ；
所述烟气固化装置可以用于对热交换之后排出的烟气进行固化反应处理， 然后通 过烟囱直接排出， 所述烟气固化装置可以为硫化床反应器 ； 所述硫化床反应器用于烟气、 熟 石灰和水固化反应 ；
所述烟气固化装置可以与所述热交换器相连。
所述烟气分离装置包括旋风分离器， 焚烧污泥产生的烟气则进入旋风分离器， 首 先大部分粉尘被分离， 然后烟气中的有害物质， 如 HCl、 NO3、 SO4( 盐酸， 硝酸， 硫酸 ) 等也被 分离出来。废气排放符合 2006 年欧盟废气排放标准。将飞灰分离出来。分离出来的飞灰 因基本不含有害物质， 所以可以与炉渣一起处理掉。 除掉烟气中的飞灰后， 将其送入热交换 器， 此处用于热交换的水来自与干燥过程中干燥出的水蒸气， ， 水温约在 180℃。同时， 烟气 经过热交换器后温度降至 190℃。
经过热交换器降温后的高温净化烟气可以进入所述固化反应装置进行固化反应， 其中熟石灰和水可以参与反应， 参与反应的水可以来自于所述脱水后干燥装置排出的水蒸 气或所述污泥处理系统外进入的水 ；
在此过程中， 所述固化反应装置优选为化床反应器 ( 又称沸腾床反应器 )。 经降温
后的净化烟气送入流化床反应器 ( 又称沸腾床反应器 )。在流化床反应之前通入一部分来 自干燥处理的水蒸汽， 目的在于， 在反应器内部形成含有水蒸气的碱性环境， 因为在加热状 态下硫、 氮、 磷的氧化物以及氯化氢可以与碱性熟石灰发生反应。 活性炭部分吸附剩余的呋 喃和二噁英。通入熟石灰， 然后利用烟气流动形成悬浮运动状态并进行气固相反应。
以下为在 80-180℃的温度区间发生的烟气净化化学反应 ：
从以上的化学反应不仅硫化物， 而且氯化物和氟化物皆可以有效地去除。重金属 物质 ( 如汞等 ) 以及呋喃、 二噁英等同样是先与熟石灰发生化学反应， 同时也可以被纤维过 滤器吸附下来。 烟气中如果有氯元素存在的情况下， 通常会生成二价汞氯化合物， 形成的化 合物同样可以被纤维过滤器吸附下来。 以金属状态存在的汞可以通过以下的反应机理去除 掉： 首先， 水和二氧化硫会以硫酸的结合形式被吸附， 此时吸附的硫酸再与金属汞发生化学 反应， 生成硫酸汞， 化学反应方程式如下 ：2Hg+2H2SO4， ads ＝ HgSO4， ads+2H2O+SO2
烟气和熟石灰发生化学反应之后， 再通过纤维过滤器的吸附和过滤， 然后被吸入 烟囱后排出。因为经吸附有害物质和过滤后排放的废气中只含有水蒸气、 二氧化碳以及气 体且符合排放标准， 所以烟囱的高度只需 10 至 15 米即可。
未使用的熟石灰可重新送至烟气处理装置， 而使用过的熟石灰则送至储存罐进行 计量和重新替换。
表 1. 污泥焚烧前后样品检测数据
所述污泥处理系统还可以包括热交换器 ；
如图 3， 所述热交换器中 ：
提供热交换的高温物质可以为所述烟气处理装置排出的高温净化烟气，
提供热交换的低温物质可以为所述冷凝器排出的冷气体， 冷气体经过加热后可以 重新回到所述脱水后干燥装置， 作为第一热源使用，
所述热交换的循环水可以为所述脱水后干燥装置排出的水蒸气，
热交换将装置外进入的空气或气体经过热交换加热后输送到所述污泥加热装置 中可以作为第二热源使用， 和 / 或输送到所述热污泥焚烧装置中可以作为第三热源使用 ；
向热交换器输送净化烟气的输送设备为侧流式引风机， 引风机内有变频式电机， 因此可以通过调节其功率来实现调节输送量的目的。
通过热交换器可以将系统内的气体进行循环利用。
所述炉渣处理装置可以包括待处理炉渣进口， 待处理炉渣进口可以与所述炉渣出 口相连 ； 所述炉渣处理装置可以包括炉渣粉碎装置， 所述炉渣粉碎装置可以用于将焚烧后 得到的炉渣进行破碎。所述炉渣处理装置可以包括待处理炉渣进口， 待处理炉渣进口与所
述炉渣出口相连 ； 污泥焚烧后遗留的炉渣取决于湿污泥含沙量的多少。然后将炉渣送至炉 渣粉碎器进行粉碎， 粉碎程度要以能被螺旋提升机卷起并抛入集装箱为准。 同时， 由于此时 的炉渣温度还比较高， 约在 300-400℃之间， 所以要用水对螺旋升降机进行降温。
所述污泥处理装置还可以包括电子程序控制装置， 所述电子程序控制装置可以通 过有线或无线分别与污泥干燥装置、 污泥焚烧装置， 烟气分离装置、 烟气处理装置、 炉渣处 理装置、 热交换器、 及各装置间部分污泥输送装置 ( 如污泥泵 ) 等相连接。该系统完全自动 化运行， 适用于各种质量参差不齐的污泥焚烧。污泥泵、 篦式干燥机、 污泥焚烧装置以及为 热交换器提供气体的给气体设备等皆可以通过频率调节器无等级化控制。 污泥焚烧装置内 部温度、 废气温度、 废气中氧气含量以及废气总量都可以在线进行持续监测。 控制系统主要 是通过一个可编程的控制器 (SPS) 以及一个过程控制系统 (PLS) 组成， 这两个部分可与供 电设施安放在同一个厂房而不同的房间之内， 在厂房外部可分别由不同的通道进入。
系污泥处理系统初次安装完成之后， 用油式辅助的燃烧器在污泥焚烧装置 ( 污泥 焚烧炉 ) 进行燃烧， 使炉内温度达到 800℃。当炉内温度达到 400℃时， 污泥脱水装置开启 运行 ； 当温度达到 800℃时， 用于干燥处理的热交换器热水准备完毕， 同时干燥污泥用干热 空气达到要求温度。然后， 脱水后的污泥送至干燥， 紧接着送至焚烧， 当污泥送至污泥焚烧 炉时， 此时关闭燃烧器。通过持续输送干燥的污泥， 炉腔内则保持燃烧状态。
在持续运行状态下， 烟气的余热通过热交换器以及热水循环供给干燥和焚烧用空 气， 由此可实现热回收和再利用。 如果污泥中有机成分达到 60％以上时， 则不需要额外辅助 燃烧加热。
如图 4， 本发明还提供一种污泥处理方法， 包括如下步骤 ：
图 4， 步骤 101 ： 以焚烧处理中产生的高温烟气为干燥热源， 通过干燥热源传热对 污泥进行干燥处理 ；
图 4， 步骤 102 ： 将干燥后的污泥进行加热处理并在污泥被点燃后自行焚烧的焚烧 处理。
污水净化后的得到的污泥首先进行污泥脱水， 在脱水过程总污泥可以与絮凝剂相 反应， 发生絮凝作用， 脱水后得到的水可以回用到污水净化池 ； 脱水后的污泥的含水量可以 为 15％ -40％ ；
污泥脱水后， 进行污泥干燥， 干燥的热源可以来自于污泥焚烧过程中产生的烟气 提供的高温， 还可以来自于干燥过程中产生的气体， 这种气体呈现的方式为 ： 干燥过程中排 出含有水分的湿气体， 湿气体再经过冷凝， 等到冷气体， 冷气体再经过热交换， 吸收热量转 为热气体， 该热气体即可以回用到干燥过程中重新作为干燥热源使用 ； 在干燥过程中可以 采用热源传热的方式进行干燥， 干燥的热源温度为 40-200℃， 比如 40℃、 50℃、 60℃、 70℃、 80℃、 100℃、 120℃、 140℃、 160℃、 180℃、 200℃， 优选为 80-180℃ ； 其中冷凝后得到的水可 以回用到污水净化池 ；
为了促进干燥效果， 可以增加污泥与热源的接触面积， 其中可以采取的措施优选 为： 将污泥铺成片层 ； 和 / 或将污泥分成许多小块 ； 或其他方式， 如挤压排水等。
经过干燥后的污泥进入加热阶段， 所述加热过程中， 可以对污泥进行间歇性或连 续性搅拌， 污泥能够充分与热源接触， 加速了污泥的加热速度或焚烧速度 ； 加热的热源可以 来自于通过热交换被加热的气体 ；所述焚烧过程中， 可以对污泥进行间歇性或连续性搅拌， 焚烧温度为 800-900℃ ； 参与焚烧的气体可以来自于通过热交换被加热的气体 ； 污泥中的有机成分具有 17MJ/kg 的 热量值， 同时蒸发 1kg 水需要 2.9MJ 的热量。通常情况下， 含水分 80％的污泥需蒸发出 3kg 水分， 从而得到 1kg 的干燥污泥， 即：
3kg·2.9MJ ＝ 8.7MJ
污泥具有 60％的有机物含量， 则得到以下实际热量值 ：
0.6·17MJ/kg ＝ 10.2MJ/kg
可见， 在通常情况下， 由焚烧污泥所产生的热量足以供给污泥的干燥， 热量供给方 面， 完全能达到自给自足。然而供给污泥干燥后， 余热过低， 不能作进一步的热量利用。无 论如何， 在实际运行过程当中， 湿污泥中可燃物所占比例不应低于 60％， 在可燃物含量较低 的情况下， 则必须启动燃烧器进行辅助燃烧加热。启动系统和装填料时为了保持焚烧炉内 的燃烧温度， 需加装燃气或燃油自动燃烧器。 对污泥焚烧的温度进行监测， 如果污泥中无机 物含量过高， 则会造成焚烧温度降至 800℃以下， 此时燃气或燃油的燃烧器会自动开启， 以 便使焚烧温度持续保持在 800-900℃之间。
所述热污泥焚烧装置的温度通常为 800-900℃， 保持这个焚烧温度非常重要， 因为 低于 800℃的焚烧温度会产生呋喃和二噁英， 而高于 900℃则会产生氮氧化物。 污泥焚烧后会得到高温的烟气和炉渣， 由于高温烟气中还存在有害气体和学不稳 定物质， 因此需要对烟气进行分离处理和转变化学稳定性的反应， 该反应可以为固化反应， 该固化反应可以是将降温后的烟气与碱性物质、 水发生酸碱中和的化学反应， 其中水可以 来自于干燥过程中的水蒸气 ； 其中， 碱性物质的物质包括熟石灰、 生石灰、 碳酸氢钠、 或类似 可以提供碱性的化学物质。
首先大部分粉尘被分离， 然后烟气中的有害物质， 如 HCl、 NO3、 SO4( 盐酸， 硝酸， 硫 酸 ) 等也被分离出来。废气排放符合 2006 年欧盟废气排放标准。将飞灰分离出来。分离 出来的飞灰因基本不含有害物质， 所以可以与炉渣一起处理掉。 除掉烟气中的飞灰后， 将其 送入热交换， 此处用于热交换的水来自与干燥过程中干燥出的水蒸气， 水温约在 180℃。同 时， 烟气经过热交换器后温度约降至 190℃。
经过热交换器降温后的高温净化烟气可以进入所述固化反应， 其中熟石灰和水可 以参与反应， 参与反应的水可以来自于所述脱水后干燥装置排出的水蒸气或所述污泥处理 系统外进入的水 ；
经降温后的净化烟气送入流化床反应器 ( 又称沸腾床反应器 )。在流化床反应之 前通入一部分来自干燥处理的水蒸汽， 目的在于， 在反应器内部形成含有水蒸气的碱性环 境， 因为在加热状态下硫、 氮、 磷的氧化物以及氯化氢可以与碱性熟石灰发生反应。活性炭 部分吸附剩余的呋喃和二噁英。通入熟石灰， 然后利用烟气流动形成悬浮运动状态并进行 气固相反应。
从以上的化学反应不仅硫化物， 而且氯化物和氟化物皆可以有效地去除。重金属 物质 ( 如汞等 ) 以及呋喃、 二噁英等同样是先与熟石灰发生化学反应， 同时也可以被纤维过 滤器、 电子过滤器或活性炭过滤器吸附下来。 烟气中如果有氯元素存在的情况下， 通常会生 成二价汞氯化合物， 形成的化合物同样可以被纤维过滤器吸附下来。以金属状态存在的汞 可以通过以下的反应机理去除掉 ： 首先， 水和二氧化硫会以硫酸的结合形式被吸附， 此时吸
附的硫酸再与金属汞发生化学反应， 生成硫酸汞， 化学反应方程式如下 ：
2Hg+2H2SO4， ads ＝ HgSO4， ads+2H2O+SO2
烟气和熟石灰发生化学反应之后， 再通过纤维过滤器、 电子过滤器或活性炭过滤 器的吸附和过滤， 然后被吸入烟囱后排出。因为经吸附有害物质和过滤后排放的废气中只 含有水蒸气、 二氧化碳以及气体且符合排放标准， 所以烟囱的高度只需 10 至 15 米即可。
未使用的熟石灰可重新送至烟气处理装置， 而使用过的熟石灰则送至储存罐进行 计量和重新替换。
全部系统自动化， 并可进行远程监控。 一旦出现问题可即刻进行分析并排除故障。 如果超出极限值， 系统会自动关停。设备无级式控制， 是指全天 24 小时内投放的不同污泥 质量， 能够自动调整， 保证设备运行。
污泥泵、 篦式干燥机、 污泥焚烧装置以及为热交换器提供气体的给气体设备等皆 可以通过频率调节器无等级化控制。 污泥焚烧装置内部温度、 废气温度、 废气中氧气含量以 及废气总量都可以在线进行持续监测。控制系统主要是通过一个可编程的控制器 (SPS) 以 及一个过程控制系统 (PLS) 组成， 这两个部分可与供电设施安放在同一个厂房而不同的房 间之内， 在厂房外部可分别由不同的通道进入。 系污泥处理系统初次安装完成之后， 用油式辅助的燃烧器在污泥焚烧装置 ( 污泥 焚烧炉 ) 进行燃烧， 使炉内温度达到 800℃。当炉内温度达到 400℃时， 污泥脱水装置开启 运行 ； 当温度达到 800℃时， 用于干燥处理的热交换器热水准备完毕， 同时干燥污泥用干热 空气达到要求温度。然后， 脱水后的污泥送至干燥， 紧接着送至焚烧， 当污泥送至污泥焚烧 炉时， 此时关闭燃烧器。通过持续输送干燥的污泥， 炉腔内则保持燃烧状态。
在持续运行状态下， 烟气的余热通过热交换器以及水环流供给干燥和焚烧用空 气， 由此可实现热回收和再利用。 如果污泥中有机成分达到 60％以上时， 则不需要额外辅助 燃烧加热。
通过本发明提供的一种污泥处理装置和处理方法， 能够达到如下效果 ：
热回收式污泥干化焚烧系统可处理 250-5000kg 干污泥 /h 不等， 相当于密度为 3 3 200kg/m 干物含量的干污泥生产能力为 1-25m /h， 如果一年按照 300 个运行日计算， 则热回 收式污泥干化焚烧系统可焚烧来自 70,000-2,000,000 城镇居民的湿污泥。
该污泥处理系统， 根据其规格大小和处理能力， 可处理 70,000 至 2,000,000 城镇 居民的湿污泥。
整个系统占地面积小， 仅需一个约 1000-2000 平方米的工业用车间。
全部系统自动化， 并可进行远程监控。 一旦出现问题可即刻进行分析并排除故障。 如果超出极限值， 系统会自动关停。
设备无级式控制， 是指全天 24 小时内投放的不同污泥质量， 能够自动调整， 保证 设备运行。
不断地向炉膛输送干污泥， 使焚烧炉内始终保持在 800-900℃温度， 实现系统内能 源的循环利用， 节省外部燃料的使用量。
系统持续运行达到热回收目的， 即指， 对焚烧污泥产生的热量进行回收并送回至 污泥干燥， 由此可实现热回收和再利用。
本发明的污泥处理系统及处理方法为即经济又环保的污泥焚烧技术， 既适合于新
项目建设， 也适合于现有的， 即使是小规模的污水处理厂改造。
该技术与通常的焚烧技术相比， 在制造成本上可节省 30％ . 即， 制造一台年焚烧 污泥约 20.000 吨的设备， 制造费用仅为 700 万欧元。
污泥中约 60％的有机成分可以转化为热量， 这意味着在设备运行过程中没有额外 的燃料需求。
只需在启动设备时使用的燃油或燃气， 目的是保持焚烧炉内 800-900℃的燃烧温 度。
设备运营比常规污泥焚烧炉节能 15％ -20％。
该系统可制造模块化结构， 便于在污泥量增大时易于扩展。
炉蓖燃烧残留物或粉煤灰， 可作为建筑废料处置或作为筑路材料的替代品或作为 一般使用。对环境没有异味。
挤压水和冷凝水可以再次清洁回流到污水净化池。
排出的气体只含有水蒸汽， 二氧化碳和气体。
值得注意的是 ： 其它的特殊垃圾， 诸如 ： 废旧计算机， 含油污泥， 医疗垃圾 ( 注射 器， 绷带等 )， 屠宰场废弃物， 厨房垃圾和一般垃圾等等， 凡其有机含量大于 60％的均能毫 无问题的一同焚烧。这是一个可观的 “额外” 收入来源。但是， 医疗垃圾因其卫生原因必须 还要有专门的接收设施。
本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合， 通过这种组合得到的 技术方案， 也在本发明的范围内。
显然， 本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神 和范围。这样， 倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内， 则本发明也包含这些改动和变型在内。