一种高效节能资源化处理高有机物含量聚铁污泥的工艺的制作方法

本发明涉及含铁污泥处理技术领域，具体涉及一种高效节能资源化处理高有机物含量聚铁污泥的工艺。

背景技术：

随着工业的不断发展，与日俱增的工业废水排放量对我国水资源造成了严重的影响。水资源的严重污染使得水资源枯竭，危害人们身体健康，甚至制约着我国经济的协调发展。如何减少污染排放，有效回收利用水资源是解决水资源匮乏的关键，而混凝沉淀法作为水处理技术的重要操作单元之一，为缓解水资源危机提供了重要保障。其中，聚合硫酸铁因其使用剂量小、混凝效果优异、沉降速度快、对设备腐蚀小且价格低廉等优点，广泛应用于工业给水、造纸废水、印染废水、含油废水、垃圾渗滤液等废水处理过程，因而使用聚合硫酸铁混凝沉淀产生的高有机物含量聚铁污泥也随之增加。此类污泥既含有有机污染物，同时还有大量铁元素，是一类潜在的污染源。因而，我国陆续出台了更加严格的法律法规来监督高有机物含量聚铁污泥处理。因此，采取强有力方法处理高有机物含量聚铁污泥对适用新的环保规定以及推动混凝沉淀技术的发展具有重要的意义。

技术实现要素：

针对以上存在的无法有效提取铁离子以及合理资源化的技术问题，本发明提供一种高效节能资源化处理高有机物含量聚铁污泥的工艺。

本发明的技术方案为：一种高效节能资源化处理高有机物含量聚铁污泥的工艺，包括以下步骤：

(1)粉碎：含水率低于80％的高有机物含量聚铁污泥由污泥输送机送至粉碎机，由粉碎机粉碎后经过振动筛分离，将大于20目污泥继续返回粉碎机粉碎小于20目的污泥由污泥输送机送至螺旋进料机；

(2)热解：将所述泥粉通过螺旋进料机送入盘式热解器内，点燃燃气升温至500℃，关闭燃气，当盘式热解器内温度达到800℃时，启动夹套的冷却装置，维持盘式热解器内温度在500-800℃之间，在热解过程中有机物全部分解成小分子有机物，硫酸铁分解成为三氧化二铁及三氧化硫气体，最终含有三氧化二铁的残渣从热解器底部排出并进行收集，三氧化硫气体排出至冷凝塔；

(3)制备稀硫酸：检测三氧化硫气体浓度并补入水雾一同进入冷凝塔中进行冷却，三氧化硫气体与水雾接触过程中生成稀硫酸，收集备用；

(4)制备聚铁：将步骤(2)中含有三氧化二铁的残渣研磨成粉末并过40-60目筛，同时将步骤(3)制备的稀硫酸浓缩成体积百分比为50％的硫酸液，加入到含三氧化二铁的粉末中共同反应，生成聚铁，过滤残渣后回收。

进一步地，步骤(1)中所述高有机物含量聚铁污泥为在污水处理过程中采用聚铁沉淀处理得到的污泥。

进一步地，步骤(1)中所述高有机物含量聚铁污泥的有机物的重量比占比20％-60％。可以不需要外补能量即可满足污泥热解所需的热量。

进一步地，步骤(2)中盘式热解器包括罐体，设置在罐体顶端的进料口和燃气进口，设置在罐体侧壁上部的鼓风口，设置在罐体侧壁下部的出烟口，以及设置在罐体底部的排料口，罐体的中轴位置设有转动轴，转动轴顶部与罐体顶部转动连接，转动轴底部贯穿罐体底部连接有减速机，减速机通过皮带传动连接有电机，转动轴上等间距套设有一组承料单元，承料单元包括大承料盘、小承料盘、大刮板和小刮板，大承料盘的中心设有用于贯穿转动轴以及便于漏料的大通孔，大承料盘外边缘设有高度为1-2cm的承料盘堰，大刮板连接在大承料盘上方的转动轴上并随转动轴同步转动，用于对大承料盘内污泥厚度进行控制，小承料盘位于大承料盘下方，小承料盘中心设有用于贯穿转动轴的小通孔，小刮板位于连接在小承料盘上方的转动轴上并随转动轴同步转动，用于对小承料盘内污泥厚度进行控制，大承料盘和小承料盘均通过固定杆与罐体内侧壁固定连接。

更进一步地，大承料盘的形状为外高内低，向内倾斜角度为10-15度，用于将为完全燃烧的污泥从大通孔落入小承料盘内，小承料盘的形状为外低内高，向外倾斜角度为10-15度，小承料盘与大承料盘之间的间距为20-30cm，用于在污泥下落过程中充分燃烧。

更进一步地，转动轴上还套设有锥形分料板，锥形分料板位于最顶端一个大承料盘的上方。用于将污泥粉均匀散落到大承料盘内，防止污泥分料直接从大通孔漏掉，缩短污泥粉燃烧时长。

进一步地，步骤(3)中所述三氧化硫气体与水雾的体积比为1:1-1.5。过多水会导致稀硫酸浓度更低，过少则稀硫酸产量减少。

进一步地，步骤(1)的粉碎还可替换为以下方法：将所述预处理后的高有机物含量聚铁污泥加水并均质分散，得到浓度为20-30波美度的泥浆，过筛，除去泥浆中的颗粒杂质；将所述泥浆通过送浆泵抽送至喷雾干燥设备的搅拌桶内，泥浆通过喷雾头喷出形成细小液滴，所述细小液滴在喷出时在干燥塔内与热气流对冲，即得泥粉。

更进一步地，雾化制粉的工艺中：热气流温度为50-70℃，流量为500-650l/h，喷雾头采用30khz的超声波制粉雾化喷头，泥粉含水率为8-12％。

更进一步地，所述泥粉过筛，选取粒径为80-100目的泥粉作为热解原料，大于80-100目粒径的泥粉返回至重新制泥浆步骤。泥粉粒径越细可提高后续热解效率。

本发明的有益效果为：

(1)含聚铁的污泥中有机物含量较高，一般在20-60％左右(重量比)，这部分有机物在高温下燃烧释放的热能足以满足污泥热解需要的热量，不需要外补能量。

(2)热解回收的三氧化二铁及由三氧化硫制成的硫酸继续反应生成聚铁，重复使用到污水处理系统，实现了污染物资源化的循环过程。

(3)热解产生的余热可加热冷却夹套中的冷却水产生水蒸汽回收利用。

(4)发明的盘式热解器能充分利用有机物热解产生的热量自行进行热解，大大减少了热解需要的能耗。

总之，本发明的工艺不仅可对废物进行最大资源化利用同时还可获得最高达97％的聚铁回收率，并且工艺过程中不会产生新的污染。

附图说明

图1是本发明的整个工艺流程图；

图2是本发明盘式热解器的整体结构示意图；

图3是本发明大承料盘的立体结构示意图；

图4是本发明小承料盘的立体结构示意图。

其中，1-罐体、2-进料口、3-燃气进口、4-出烟口、5-排料口、6-转动轴、7-减速机、8-电机、9-大承料盘、10-小承料盘、11-大刮板、12-小刮板、13-大通孔、14-承料盘堰、15-小通孔、16-固定杆、17-冷却夹套、18-冷却水入口、19-冷却水出口、20-蒸汽出口、21-锥形分料板、22-鼓风口。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种高效节能资源化处理高有机物含量聚铁污泥的工艺，包括以下步骤：

(1)粉碎：含水率为低于80％的高有机物含量聚铁污泥由污泥输送机送至粉碎机，由粉碎机粉碎后经过振动筛分离，将大于20目污泥继续返回粉碎机粉碎小于20目的污泥由污泥输送机送至螺旋进料机；其中，高有机物含量聚铁污泥为对污水处理过程中采用聚铁沉淀处理得到的污泥。高有机物含量聚铁污泥的有机物的重量比占比40％。可以不需要外补能量即可满足污泥热解所需的热量。

(2)热解：将所述泥粉通过螺旋进料机送入盘式热解器内，点燃燃气升温至500℃，关闭燃气，当盘式热解器内温度达到800℃时，启动夹套的冷却装置，维持盘式热解器内温度在500-800℃之间，在热解过程中有机物全部分解成小分子有机物，硫酸铁分解成为三氧化二铁及三氧化硫气体，最终含有三氧化二铁的残渣从热解器底部排出并进行收集，三氧化硫气体排出至冷凝塔；

(3)制备稀硫酸：检测三氧化硫气体浓度并补入水雾一同进入冷凝塔中进行冷却，三氧化硫气体与水雾接触过程中生成稀硫酸，收集备用；

(4)制备聚铁：将步骤(2)中含有三氧化二铁的残渣研磨成粉末并过50目筛，同时将步骤(3)制备的稀硫酸浓缩成体积百分比为50％的硫酸液，加入到含三氧化二铁的粉末中共同反应，生成聚铁，过滤残渣后回收。所述三氧化硫气体与水雾的体积比为1:3。过多水会导致稀硫酸浓度更低，过少则稀硫酸产量减少。

如图2所示，盘式热解器包括罐体1，设置在罐体1顶端的进料口2和燃气进口3，设置在罐体1侧壁上部的鼓风口22，设置在罐体1侧壁下部的出烟口4，以及设置在罐体1底部的排料口5，罐体1的中轴位置设有转动轴6，转动轴6顶部与罐体1顶部转动连接，转动轴6底部贯穿罐体1底部连接有减速机7，减速机7通过皮带传动连接有电机8，转动轴6上等间距套设有一组承料单元，承料单元包括大承料盘9、小承料盘10、大刮板11和小刮板12，大承料盘9的中心设有用于贯穿转动轴6以及便于漏料的大通孔13，大承料盘9外边缘设有高度为1-2cm的承料盘堰14，大刮板11连接在大承料盘9上方的转动轴6上并随转动轴6同步转动，用于对大承料盘9内污泥厚度进行控制，小承料盘10位于大承料盘9下方，小承料盘10中心设有用于贯穿转动轴6的小通孔15，小刮板12位于连接在小承料盘10上方的转动轴6上并随转动轴6同步转动，用于对小承料盘10内污泥厚度进行控制，大承料盘9和小承料盘10均通过固定杆16与罐体1内侧壁固定连接。如图3和图4所示，大承料盘9的形状为外高内低，向内倾斜角度为10-15度，用于将为完全燃烧的污泥从大通孔13落入小承料盘10内，小承料盘10的形状为外低内高，向外倾斜角度为10-15度，小承料盘10与大承料盘9之间的间距为20-30cm，用于在污泥下落过程中充分燃烧。如图1所示，转动轴6上还套设有锥形分料板21，锥形分料板21位于最顶端一个大承料盘9的上方。用于将污泥粉均匀散落到大承料盘9内，防止污泥分料直接从大通孔13漏掉，缩短污泥粉燃烧时长。

本实施例盘式热解器的工作方法为：电机8通过皮带带动与减速机7相连的转动轴6转动，同步带动大刮板11、小刮板12转动，当螺旋进料机将污泥粉从进料口2送入罐体1内时，从燃气进口3引入燃气例如甲烷气体或者天然气并利用点火器点燃，同时启动鼓风机从鼓风口22内补入空气，升温至500℃，关闭燃气，当盘式热解器内温度达到800℃时，启动冷却夹套17，维持盘式热解器内温度在500-800℃之间，污泥粉先经固定在转动轴6上的锥形分料板21均匀分散落入最顶端的大承料盘9中，污泥粉被大刮板11控制大承料盘9中污泥的厚度，使污泥与空气中的氧按照一定比例混合，缓慢燃烧。由于大承料盘9的形状为外高内低，向内倾斜角度为10-15度，所以没有完全燃烧的污泥从上层的大承料盘9的大通孔13落入下层小承料盘10内，没有完全燃烧的含铁污泥在降落过程加大了与氧的接触，会充分燃烧。小承料盘10的形状为外低内高，向外倾斜角度为13度，污泥粉在小刮板12的带动下从小承料盘10散落到罐体1底部，在热解过程中有机物全部分解成小分子有机物，硫酸铁分解成为三氧化二铁及三氧化硫气体，最终含有三氧化二铁的残渣从排料口5排出并进行收集，三氧化硫气体从出烟口4排出至冷凝塔。

最终检测结果为污泥减排至原来重量的12％，聚铁回收率为93wt％。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同指出在于粉碎步骤，为了使污泥燃烧更充分，采用以下方法制备污泥粉：将所述预处理后的高有机物含量聚铁污泥加水并均质分散，得到浓度为25波美度的泥浆，过筛，除去泥浆中的颗粒杂质；将所述泥浆通过送浆泵抽送至喷雾干燥设备的搅拌桶内，泥浆通过喷雾头喷出形成细小液滴，所述细小液滴在喷出时在干燥塔内与热气流对冲，即得泥粉。其中，雾化制粉的工艺中：热气流温度为60℃，流量为600l/h，喷雾头采用30khz的超声波制粉雾化喷头，泥粉含水率为8-12％。最后将所述泥粉过筛，选取粒径为90目的泥粉作为热解原料，大于90目粒径的泥粉返回至重新制泥浆步骤。泥粉粒径越细可提高后续热解效率。

最终检测结果为污泥减排至原来重量的10％，聚铁回收率为97wt％。