3.2水泥窑协同处理干化污泥的技术
污泥作为水泥原料在生料配料时加入这种处理方式,污泥的热量不仅得不到利用,还会对水泥生产造成不利影响,对环境也形成二次污染。水泥厂的污泥综合利用通常首先需要利用水泥生产过程的废热烟气作为污泥干燥的热源使用,然后再将干化后的污泥放入水泥窑系统内进行煅烧处置。干燥污泥的热源包括水泥生产余热、生产中高温气体以及外热(如太阳能)三类。
利用水泥窑系统废气烘干污泥水分,干化后的污泥作为替代燃料入窑煅烧,实现较高的替代率。该污泥预处理与水泥窑综合利用系统以废治废,可使污泥得到安全、无害、资源化的处置和利用。利用水泥生产余热干化污泥的技术包括:将要处理的污泥先进行分类,将重金属含量高的污泥与燃煤混合,利用转窑头的余热烘干后,加入转窑高温带;污泥经1400~1600℃的高温焚烧后成为灰烬,灰烬制成水泥产品;焚烧的废气经除去恶臭后排出;重金属含量不超标的污泥,利用水泥窑尾的余热烘干后与水泥窑灰混合制成肥料产品。
将含水量75%的工业或生活污泥直接进入烘干搅拌机,搅拌机的烘干热源来自水泥熟料烧成窑头热的三次风,出烘干搅拌机的污泥送入带流化床的悬浮炉,出炉物料经旋风收尘器收集后直接进入水泥熟料烧成系统。还有利用水泥回转窑外壁辐射高温加热污泥城市污水处理厂污泥或河湖疏浚污泥,经过二段干化后与粘土质原料混合,再与石灰质原料混合,形成生料,烧制成水泥。
将干法水泥生产中熟料冷却机的热风引入烘干机中烘干污泥,干污泥再送入水泥窑尾或分解炉焚烧,焚烧的热量供给水泥烧成过程,灰渣作为水泥原料形成熟料。水泥生产余热、生产中高温气体干化污泥的方法不需要额外补充燃料、能分解污泥中的有害气体实现污泥无害化处理、能利用污泥热量、节能、不影响水泥熟料品质。
加热的方式又分为热介质直接与污泥接触的直接加热方式和热介质不直接与污泥接触而通过换热的间接加热的方式。直接干燥系将热烟气直接引入干燥器,通过热气体与湿污泥的直接接触、对流进行换热,污泥中的水分得以蒸发,含水率降低,得到最终产品-干化污泥。间接干燥是热烟气的热量通过热交换器,传给某种介质(如蒸汽)后再与湿污泥传导或接触进行换热,降低污泥的含水率。
4水泥窑协同处理污泥在我国的应用
4.1北京水泥厂污泥处理
北京水泥厂有限责任公司的处置污水处理厂污泥工程是我国首个利用水泥窑余热干化处置污水处理厂污泥的示范项目。污泥处理量为500吨/日。处理工艺流程主要包括取热、干化、水处理三部分。城市污水处理厂的污泥收集送至水泥厂,经计量、储存,再送入污泥干化系统。污泥的干化工艺采用涡轮薄层干燥技术。干化后,污泥的含水率从80%降低到35%(半干化)或10%(全干化)。干化污泥作为掺和料与水泥工艺用料一同进入水泥窑进行处置。污泥干化的热源来自水泥窑烟气产生的热量,经过气液间接交换后,热量传递给导热油,导热油被循环加热,最终将热量传递给污泥使其干燥。干化过程中产生的臭气直接送入水泥窑进行焚烧处理,同时,干化过程中产生的冷凝废水排入配套的污水处理站净化处理,处理后可做为循环冷凝水使用。同时少量冷却后不可凝气体连同污泥储存过程中的臭气一并送入水泥窑焚烧(图4)。
污泥干化采用的是间接干化的方式。采用了《一种处置污泥的方法及其装置》专利技术,利用污泥焚烧处置系统工作过程中产生的余热烘干湿污泥,将烘干过程中产生的废气导入废气处理系统中处理达标后再排出,得到的干污泥送入污泥焚烧处置系统,不添加辅助燃料直接焚烧,得到的残渣用于生产水泥。这种方法处置污泥,既节省了干化污泥所需的燃料,又避免了废气废渣的污染,同时也节省了废气废渣处理的成本,从而达到了节能环保的目的。
北京水泥厂有限责任公司还利用污泥中的氨氮,在处置污泥的同时使水泥窑分解炉中形成还原气氛,可直接将大部分的氮氧化物还原成氮气,从而降低水泥窑尾气中氮氧化物排放;而且降低了污泥处置的成本,还增加了污泥的处置量。发明的处置污泥的喷枪装置可通过高压空气打散喷枪出口处的工业污泥,将打散后工业污泥直接送入到水泥窑中进行喷烧,并且不对水泥窑产生任何影响。