[go: up one dir, main page]

WO2025226173A1 - Method for heat treating sewage sludge - Google Patents

Method for heat treating sewage sludge

Info

Publication number
WO2025226173A1
WO2025226173A1 PCT/RU2024/000147 RU2024000147W WO2025226173A1 WO 2025226173 A1 WO2025226173 A1 WO 2025226173A1 RU 2024000147 W RU2024000147 W RU 2024000147W WO 2025226173 A1 WO2025226173 A1 WO 2025226173A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drying
stage
heat
pyrolysis
sludge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/RU2024/000147
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Андрей Николаевич ГРАЧЕВ
Владимир Николаевич БАШКИРОВ
Сергей Андреевич ЗАБЕЛКИН
Александр Александрович МАКАРОВ
Сергей Владимирович БУРЕНКОВ
Сергей Альбертович ПУШКИН
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
"tu Bio Intellect" LLC
Original Assignee
"tu Bio Intellect" LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "tu Bio Intellect" LLC filed Critical "tu Bio Intellect" LLC
Priority to PCT/RU2024/000147 priority Critical patent/WO2025226173A1/en
Publication of WO2025226173A1 publication Critical patent/WO2025226173A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/10Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Definitions

  • the invention relates to the thermochemical processing of wastewater sludge (WSS) to produce solid products.
  • WSS wastewater sludge
  • the method enables efficient processing of WSS while minimizing energy costs and harmful gaseous emissions.
  • the method can be used in wastewater treatment for municipal and industrial enterprises.
  • IWTS irrigated wastewater treatment plants
  • Direct combustion is one of the most widely used practical methods for processing irrigated wastewater.
  • the disadvantages of direct combustion include dioxin formation, large amounts of fly ash, high cost of irrigated wastewater incineration units, and stringent requirements for the inert heat carrier and the irrigated wastewater itself in terms of moisture, calorific value, and non-combustible particle content.
  • catalytic combustion technology reduces acid gas emissions, atmospheric emissions, and heat loss by lowering the combustion temperature.
  • a disadvantage of catalytic combustion of irrigated wastewater is the effect of high feedstock moisture and heavy metals on catalyst stability.
  • a disadvantage of liquid-phase oxidation of irrigated wastewater is the use of high pressure and
  • a known method for catalytic processing of wastewater treatment plants includes mechanical dehydration of wastewater treatment plants, drying the dehydrated wastewater treatment plants to a moisture content of 1-2% upon contact with a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and an inert material, separating about 60% of the wastewater treatment plants from a vapor-gas mixture, processing this portion of the wastewater treatment plants at a temperature of 700-750°C in a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and an inert material, heat treatment of the remaining portion of the wastewater treatment plants at a temperature of 500-750°C in a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and an inert material organized by fixed packing, cooling and separating solid processing products from flue gases, treating the product with an aqueous solution of an inorganic acid, and using the suspension to purify the original wastewater.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 10. supply of flue gases from the furnace to provide thermal energy for the pyrolysis and drying processes of the IOSV.
  • the disadvantages of this method include: significant heat losses with the exhaust drying agent and discharged solid product, heat losses associated with the supply of cold blast air to the combustion chamber, and the lack of exhaust gas purification. Drying costs account for up to 92% of the total energy consumption of the process.
  • the aim of the proposed invention is to increase the efficiency of processing of waste water by a thermal method while minimizing energy costs and harmful gaseous emissions.
  • the technical result of the invention is a method for processing ionized wastewater treatment plants (IWTS) while minimizing thermal energy losses with the exhaust streams and reducing the contamination of gas emissions.
  • IWTS ionized wastewater treatment plants
  • the technical result is achieved by extracting thermal energy from the exhaust streams of drying agent and solid product, heating the air supplied to the combustion chamber, and organizing a drying agent purification stage.
  • the extracted thermal energy is used in the processes of drying the raw materials, preheating the raw materials before pyrolysis, and preheating the blast air.
  • Two-stage drying allows the heat removed from the drying agent before it is released into the atmosphere to be used to dry the IOWS in the second stage. Separating the drying stages based on the raw material moisture content is due to the fact that IOWS with a moisture content of over 40-55% has high adhesive properties and adheres to the surfaces of the apparatus with which it comes into contact, while at lower moisture content, the IOWS reduces its adhesive properties and does not adhere to surfaces. Dividing the drying into two stages allows for different methods of heat supply to the IOWS in its two states, namely, mechanical activation in the first stage and granular bed drying in the second. Separating the drying stages also improves drying efficiency by using different temperature pressures (the difference in temperature between the raw material and the drying agent): a higher pressure in the first stage and a lower pressure in the second.
  • different temperature pressures the difference in temperature between the raw material and the drying agent
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) pressure on the second, as well as due to the use of direct contact between the raw material and the drying agent at the first stage of drying.
  • Mechanical activation includes, for example, mixing the IOWS and/or breaking up the top layer.
  • Mechanical activation can be accomplished, for example, by using blades that, as they move, break up the surface of the IOWS particles, separating them from the apparatus surface and increasing the surface area for heat and mass transfer.
  • the second stage of drying can be carried out at temperatures no higher than 180-200°C, since above these temperatures the main processes of thermal decomposition begin, which can be seen from the results of thermal analysis of sludge sediments.
  • the spent drying agent flue gases
  • This stage includes mechanical removal of solid particles and liquid treatment. Mechanical removal of solid particles allows the particles of the spent drying agent (DWA) emitted with the flue gases to be returned to the flow directed to the second drying stage, thereby reducing the particulate matter content of the flue gases emitted into the atmosphere. This mechanical removal of solid particles can be accomplished, for example, using cyclones.
  • Flue gas treatment with liquids is designed to reduce the pollutant content of flue gases to values that do not exceed maximum permissible concentrations. This allows flue gases to be released into the atmosphere without harming the environment.
  • Flue gas treatment with liquids involves wet scrubbing, absorption, and condensation by cooling the compounds contained in the flue gases. Flue gas treatment with liquids can involve chemical, physical, physicochemical, and biological treatments.
  • Liquid treatment involves cooling the flue gases, transferring heat to the coolant, which then transfers this heat to the second-stage drying agent (air). Liquid treatment can be carried out, for example, in a scrubber.
  • the second-stage drying agent is then used to heat the ionizing water treatment system (IWTS) after the mechanical dehydration stage before being fed to the first stage.
  • IWTS ionizing water treatment system
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Drying, which allows for more efficient use of the heat from the flue gases and reduces the cost of drying the wastewater.
  • Mechanical dewatering can be carried out, for example, in a filter press.
  • the pyrolysis process is carried out at temperatures of at least 350°C and no more than 600°C. Conducting the pyrolysis process at temperatures of 350-600°C reduces heat consumption, since, according to thermal analysis data for various types of IOWW, the thermal decomposition process occurs with main peaks at 250-280°C and around 350°C and continues up to 550-600°C. At temperatures below 350°C, the main stage of thermal decomposition does not occur, and heating above 600°C does not lead to a significant increase in the degree of decomposition, but increases the costs of heating and maintaining the temperature.
  • the pyrolysis process produces solid products and a steam-gas mixture.
  • the solid products are discharged as a marketable product, and the steam-gas mixture is sent for combustion to produce flue gases, the thermal energy of which is used in the process.
  • the solid products are cooled during discharge, transferring their heat to a coolant, which is then used to heat the blast air supplied for combustion of the steam-gas mixture.
  • the resulting solid products can subsequently be used as commercial products for various applications.
  • the solid products can be used to purify various exhaust gases, to treat wastewater, and in the production of building materials.
  • the initial WSWS (stream 1) is fed to the mechanical dewatering stage.
  • the dewatered WSWS (stream 2) is fed to the first drying stage via a heat exchanger.
  • WSWS dried to a moisture content of 40-55% (stream 3) is fed to the second drying stage.
  • WSWS dried to the final moisture content (stream 4) is fed to pyrolysis, where solid products (stream 6) and a steam-gas mixture (stream 5) are formed.
  • the steam-gas mixture after being purified from solid products (stream 7), is fed for incineration.
  • the solid products (stream 6) are discharged and cooled, transferring heat to the coolant (stream 8) in the heat exchanger, which then transfers the heat to the air fed for combustion of the steam-gas mixture (stream 9).
  • the heat transfer fluid (stream 8) may be either liquid (e.g., water) or gaseous (e.g., air).
  • the combustion products of the steam-gas mixture (stream 10) are used to provide heat for pyrolysis and then as a drying agent in the 1st drying stage (stream 11).
  • the spent drying agent from the 1st drying stage (stream 12) is sent to the mechanical cleaning stage (solid particles are returned to the dried sludge stream 3) and the liquid processing stage. At the liquid processing stage, it is mixed with the circulating coolant (stream 16), which can be water.
  • the heated heat transfer fluid transfers heat to the air supplied as a drying agent to the 2nd drying stage (stream 17). Make-up of the circulating water is provided by stream 15. Condensed water (stream 18) is discharged to the sewer. The purified drying agent from the first stage of drying (stream 14) is released into the atmosphere. The drying agent from the second stage of drying (stream 19) is then used to heat the WSW after mechanical dewatering and before the first stage of drying (stream 1), combines with the drying agent after heating the WSW (stream 20), and then combines with the drying agent stream from the first stage of drying after mechanical cleaning (stream 13).

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

The invention relates to the treatment of sewage sludge. Sewage sludge is dewatered, dried in two stages and fed to a pyrolysis reactor. In the first drying stage, the sludge is dried to a moisture content of 40-55% by direct contact with flue gases from a furnace, the drying being carried out by convection under mechanical activation of the sludge. In the second drying stage, the sludge is dried to a moisture content of 10-12% at a lower temperature difference. After the first drying stage, the flue gases are purified and sent to heat a drying agent of the second drying stage. After the second drying stage, heat from the drying agent is used to heat sludge after the mechanical dewatering stage, before being fed to the first drying stage. Pyrolysis is carried out at a temperature of 350-600°С. The solid pyrolysis products are cooled, with the heat being transferred to a heat transfer agent that is used to warm combustion air supplied for burning the vapour-gas mixture produced. The vapour-gas mixture is purified of solid product particles and unreacted sludge and fed to a furnace to produce thermal energy for providing heat for pyrolysis and for serving as a drying agent in the first drying stage. The flue gases from the furnace are used as thermal energy for pyrolysis and drying. The result is that of minimizing the amount of thermal energy lost with exhaust flows and reducing the pollution level of gas emissions.

Description

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ИЛОВЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ вод METHOD OF THERMAL PROCESSING OF SEWAGE SLUDGE

Область техники Field of technology

Изобретение относится к области переработки иловых осадков сточных вод (ИОСВ) термохимическим методом с получением твёрдых продуктов. Способ позволяет обеспечить эффективную переработку ИОСВ с минимизацией энергетических затрат и вредных газообразных выбросов. Способ может применяться в процессе очистки сточных вод коммунального хозяйства и промышленных предприятий. The invention relates to the thermochemical processing of wastewater sludge (WSS) to produce solid products. The method enables efficient processing of WSS while minimizing energy costs and harmful gaseous emissions. The method can be used in wastewater treatment for municipal and industrial enterprises.

Предшествующий уровень техники Prior art

Основными существующими направлениями переработки ИОСВ являются: переработка в биогаз, захоронение на участках, термическая переработка и внесение в почвы сельскохозяйственного назначения. Переработка в биогаз позволяет переработать лишь незначительную часть объёма ИОСВ в метан. Также данная технология не отвечает современным требованиям по скоростям процессов, качеству обработки и санитарным требованиям. Захоронение ИОСВ требует больших площадей и оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Внесение ИОСВ в почвы сельскохозяйственного назначения может приводить к загрязнению тяжёлыми металлами, патогенными микроорганизмами, яйцами гельминтов, микропластиком, антибиотиками, вирусами и т.д. The main existing methods for processing irrigated wastewater treatment plants (IWTS) are: biogasification, on-site burial, thermal processing, and application to agricultural soils. Biogas processing converts only a small portion of the IWTS volume into methane. This technology also does not meet modern requirements for process speed, processing quality, or sanitary requirements. IWTS disposal requires large areas and has a negative impact on the environment. Application of IWTS to agricultural soils can lead to contamination with heavy metals, pathogens, helminth eggs, microplastics, antibiotics, viruses, etc.

В практике термической переработки применяются такие технологии, как прямое и каталитическое сжигание, жидкофазное окисление, газификация и пиролиз. Прямое сжигание является одним из самых широко распространённых практических методов переработки ИОСВ. Недостатками прямого сжигания являются: образование диоксинов, большое количество летучей золы, высокая стоимость установок для сжигания ИОСВ, высокие требования к инертному теплоносителю и самому сжигаемому ИОСВ по влажности, калорийности и содержанию в нём негорючих частиц. Технология каталитического сжигания по сравнению с прямым сжиганием позволяет снизить выбросы кислых газов, эмиссию выбросов в атмосферу и теплопотери за счёт снижения температуры горения. Недостатком технологии каталитического сжигания ИОСВ является влияние высокой влажности сырья и тяжёлых металлов в их составе на стабильность катализатора. Недостатком жидкофазного окисления ИОСВ является применение высокого давления и Thermal processing practices utilize technologies such as direct and catalytic combustion, liquid-phase oxidation, gasification, and pyrolysis. Direct combustion is one of the most widely used practical methods for processing irrigated wastewater. The disadvantages of direct combustion include dioxin formation, large amounts of fly ash, high cost of irrigated wastewater incineration units, and stringent requirements for the inert heat carrier and the irrigated wastewater itself in terms of moisture, calorific value, and non-combustible particle content. Compared to direct combustion, catalytic combustion technology reduces acid gas emissions, atmospheric emissions, and heat loss by lowering the combustion temperature. A disadvantage of catalytic combustion of irrigated wastewater is the effect of high feedstock moisture and heavy metals on catalyst stability. A disadvantage of liquid-phase oxidation of irrigated wastewater is the use of high pressure and

1 1

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) невозможность полного окисления. Удельные затраты на газификацию ИОСВ превышают удельные затраты на сжигание и пиролиз, что связано с высокой стоимостью оборудования и сложностью поддержания процесса. Кроме того, при высокотемпературном процессе отходящие газы, содержащие тяжёлые металлы, фосфор и галогены, требуют очистки аналогично очистке в процессе прямого сжигания. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The impossibility of complete oxidation. The specific costs of gasification of the IOSW exceed those of combustion and pyrolysis, due to the high cost of equipment and the difficulty of maintaining the process. Furthermore, in the high-temperature process, exhaust gases containing heavy metals, phosphorus, and halogens require purification similar to that of direct combustion.

Известен способ каталитический переработки ИОСВ (RU №2568978, 17.10.2014), включающий механическое обезвоживание ИОСВ, высушивание обезвоженного ИОСВ до влажности 1-2% при контакте с псевдоожиженным слоем смеси дисперсных частиц катализатора и инертного материала, отделение от парогазовой смеси около 60% ИОСВ, обработку этой части ИОСВ при температуре 700- 750°С в псевдоожиженном слое смеси дисперсных частиц катализатора и инертного материала, термообработку оставшейся части ИОСВ при температуре 500-750°С в организованном неподвижной насадкой псевдоожиженном слое смеси дисперсных частиц катализатора и инертного материала, охлаждение и отделение твёрдых продуктов переработки от дымовых газов, обработку продукта водным раствором неорганической кислоты, использование суспензии для очистки исходной сточной воды. A known method for catalytic processing of wastewater treatment plants (RU No. 2568978, 17.10.2014) includes mechanical dehydration of wastewater treatment plants, drying the dehydrated wastewater treatment plants to a moisture content of 1-2% upon contact with a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and an inert material, separating about 60% of the wastewater treatment plants from a vapor-gas mixture, processing this portion of the wastewater treatment plants at a temperature of 700-750°C in a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and an inert material, heat treatment of the remaining portion of the wastewater treatment plants at a temperature of 500-750°C in a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and an inert material organized by fixed packing, cooling and separating solid processing products from flue gases, treating the product with an aqueous solution of an inorganic acid, and using the suspension to purify the original wastewater.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термической переработки органосодержащего сырья (заявка RU 2021104148, 18.02.2021), который включает The closest in technical essence and the achieved result is the method of thermal processing of organo-containing raw materials (application RU 2021104148, 02/18/2021), which includes

1. механическое обезвоживание ИОСВ, 1. mechanical dehydration of wastewater treatment plants,

2. сушку ИОСВ, 2. drying of the IOSV,

3. герметичную подачу высушенных ИОСВ в реактор пиролиза, 3. hermetically sealed supply of dried IOSV into the pyrolysis reactor,

4. пиролиз высушенных ИОСВ с образованием твёрдых продуктов и парогазовой смеси, 4. pyrolysis of dried iodine wastewater with the formation of solid products and a steam-gas mixture,

5. выгрузку образующихся твёрдых продуктов, 5. unloading of the resulting solid products,

6. очистку парогазовой смеси от частиц твёрдого продукта и непрореагировавших ИОСВ, 6. cleaning the steam-gas mixture from particles of solid product and unreacted iosine-containing wastewater,

7. подачу парогазовой смеси в топку для получения тепловой энергии,7. feeding the steam-gas mixture into the furnace to obtain thermal energy,

8. конденсацию парогазовой смеси с получением жидких продуктов пиролиза ИОСВ, 8. condensation of the steam-gas mixture to obtain liquid pyrolysis products of the IOSV,

9. подачу неконденсируемых газообразных продуктов пиролиза ИОСВ в топку для получения тепловой энергии, 9. feeding non-condensable gaseous pyrolysis products of the IOSV into the furnace to obtain thermal energy,

2 2

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 10. подачу топочных газов из топки для обеспечения тепловой энергией процессов пиролиза и сушки ИОСВ. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 10. supply of flue gases from the furnace to provide thermal energy for the pyrolysis and drying processes of the IOSV.

Недостатками данного способа являются: большие потери тепловой энергии с отходящим сушильным агентом, с выгружаемым твёрдым продуктом, затраты тепла, связанные с подачей холодного дутьевого воздуха в камеру сгорания, отсутствие очистки отходящих газов. Затраты на сушку составляют до 92% от общих энергозатрат на процесс. The disadvantages of this method include: significant heat losses with the exhaust drying agent and discharged solid product, heat losses associated with the supply of cold blast air to the combustion chamber, and the lack of exhaust gas purification. Drying costs account for up to 92% of the total energy consumption of the process.

Раскрытие изобретения Disclosure of invention

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности переработки ИОСВ термическим методом с минимизацией энергетических затрат и вредных газообразных выбросов. The aim of the proposed invention is to increase the efficiency of processing of waste water by a thermal method while minimizing energy costs and harmful gaseous emissions.

Данная цель достигается при отборе тепловой энергии у потоков отработанного сушильного агента при организации стадии очистки отходящих газов и твёрдого продукта пиролиза при нагреве воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Техническим результатом изобретения является способ переработки ИОСВ с минимизацией потерь тепловой энергии с отходящими потоками, а также уменьшением загрязнённости газовых выбросов. This objective is achieved by recovering thermal energy from spent drying agent streams during the purification of exhaust gases and solid pyrolysis product by heating the air supplied to the combustion chamber. The technical result of the invention is a method for processing ionized wastewater treatment plants (IWTS) while minimizing thermal energy losses with the exhaust streams and reducing the contamination of gas emissions.

Технический результат достигается за счёт отбора тепловой энергии потоков отходящего сушильного агента и твёрдого продукта, нагрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания, организации стадии очистки сушильного агента. При этом отбираемая тепловая энергия используется в процессах сушки сырья, подогрева сырья перед пиролизом, подогрева дутьевого воздуха. The technical result is achieved by extracting thermal energy from the exhaust streams of drying agent and solid product, heating the air supplied to the combustion chamber, and organizing a drying agent purification stage. The extracted thermal energy is used in the processes of drying the raw materials, preheating the raw materials before pyrolysis, and preheating the blast air.

Сушка в две стадии позволяет использовать тепло, снятое с сушильного агента перед выходом в атмосферу, для сушки ИОСВ на второй стадии. Разделение стадий сушки по влажности сырья связано с тем, что ИОСВ влажностью более 40-55% обладает высокими адгезионными свойствами и налипает на поверхности аппарата, с которыми контактирует, а при более низкой влажности ИОСВ снижает свои адгезионные свойства и не налипает на поверхности. Разделение сушки на две стадии позволяет использовать разные способы подвода тепла к ИОСВ в двух его состояниях, а именно применять механическую активацию на первой стадии и обеспечить сушку в зернистом слое на второй. Также разделение стадий сушки позволяет повысить эффективность сушки за счёт разных температурных напоров (разность температур сырья и сушильного агента): более высокого напора на первой стадии и более низкого з Two-stage drying allows the heat removed from the drying agent before it is released into the atmosphere to be used to dry the IOWS in the second stage. Separating the drying stages based on the raw material moisture content is due to the fact that IOWS with a moisture content of over 40-55% has high adhesive properties and adheres to the surfaces of the apparatus with which it comes into contact, while at lower moisture content, the IOWS reduces its adhesive properties and does not adhere to surfaces. Dividing the drying into two stages allows for different methods of heat supply to the IOWS in its two states, namely, mechanical activation in the first stage and granular bed drying in the second. Separating the drying stages also improves drying efficiency by using different temperature pressures (the difference in temperature between the raw material and the drying agent): a higher pressure in the first stage and a lower pressure in the second.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) напора на второй, а также за счет использования прямого контакта сырья и сушильного агента на первой стадии сушки. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) pressure on the second, as well as due to the use of direct contact between the raw material and the drying agent at the first stage of drying.

На обеих стадиях может применяться практически любой вид конвективной сушки, например, в ленточной сушилке. На первой стадии сушки налипаниеAlmost any type of convective drying can be used at both stages, for example, in a belt dryer. In the first stage of drying, adhesion

5 устраняется с помощью механической активации, включающей, например, перемешивание ИОСВ и/или разрушение верхнего слоя. Механическая активация может осуществляться, например, с помощью лопаток, которые при движении будут разрушать поверхность частиц ИОСВ, отделяя их от поверхности аппарата, увеличивая площадь поверхности тепло- и массообмена. 5 is eliminated through mechanical activation, which includes, for example, mixing the IOWS and/or breaking up the top layer. Mechanical activation can be accomplished, for example, by using blades that, as they move, break up the surface of the IOWS particles, separating them from the apparatus surface and increasing the surface area for heat and mass transfer.

10 Вторая стадия сушки может проводиться при температурах не более 180-200°С, так как выше данных температур начинаются основные процессы термического разложения, что видно из результатов термического анализа иловых осадков. 10 The second stage of drying can be carried out at temperatures no higher than 180-200°C, since above these temperatures the main processes of thermal decomposition begin, which can be seen from the results of thermal analysis of sludge sediments.

Отработанный сушильный агент (топочные газы) после первой стадии сушки направляется на стадию очистки. Данная стадия включает механическую очистку от твёрдых частиц и жидкостную обработку. Механическая очистка от твёрдых частиц позволяет вернуть улетевшие вместе с топочными газами частицы ИОСВ в поток, направляемый на вторую стадию сушки, благодаря чему уменьшается содержание твёрдых частиц в топочных газах, выбрасываемых в атмосферу. Стадия механической очистки от твёрдых частиц может производиться, например, с помощью циклонов.After the first drying stage, the spent drying agent (flue gases) is sent to the cleaning stage. This stage includes mechanical removal of solid particles and liquid treatment. Mechanical removal of solid particles allows the particles of the spent drying agent (DWA) emitted with the flue gases to be returned to the flow directed to the second drying stage, thereby reducing the particulate matter content of the flue gases emitted into the atmosphere. This mechanical removal of solid particles can be accomplished, for example, using cyclones.

20 В частном случае, возможно разбавлять топочные газы воздухом перед подачей на первую стадию сушки (на схеме не отображено), при этом на вторую стадию сушки топочные газы не поступают. 20 In a particular case, it is possible to dilute the flue gases with air before feeding them to the first stage of drying (not shown in the diagram), while the flue gases do not enter the second stage of drying.

Жидкостная обработка топочных газов предназначена для снижения содержания загрязняющих веществ в топочных газах до значений, не превышающих предельно допустимых концентраций. Это позволяет выбрасывать топочные газы в атмосферу без ущерба окружающей среде. Жидкостная обработка топочных газов включает в себя мокрую очистку, абсорбцию и конденсацию в результате охлаждения содержащихся в топочных газах соединений. Жидкостная обработка топочных газов может включать средства химического, физического, физико-химического, биологического зо воздействия. Жидкостная обработка сопровождается охлаждением топочных газов с передачей тепла теплоносителю, который далее передаёт это тепло сушильному агенту второй стадии сушки (воздух). Жидкостная обработка может проводиться, например, в скруббере. Сушильный агент второй стадии сушки далее используется для нагрева ИОСВ после стадии механического обезвоживания перед подачей на первую стадию Flue gas treatment with liquids is designed to reduce the pollutant content of flue gases to values that do not exceed maximum permissible concentrations. This allows flue gases to be released into the atmosphere without harming the environment. Flue gas treatment with liquids involves wet scrubbing, absorption, and condensation by cooling the compounds contained in the flue gases. Flue gas treatment with liquids can involve chemical, physical, physicochemical, and biological treatments. Liquid treatment involves cooling the flue gases, transferring heat to the coolant, which then transfers this heat to the second-stage drying agent (air). Liquid treatment can be carried out, for example, in a scrubber. The second-stage drying agent is then used to heat the ionizing water treatment system (IWTS) after the mechanical dehydration stage before being fed to the first stage.

4 4

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) сушки, что позволяет более полно использовать теплоту топочных газов и снизит затраты на сушку ИОСВ. Механическое обезвоживание может проводиться, например, в фильтр-прессе. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Drying, which allows for more efficient use of the heat from the flue gases and reduces the cost of drying the wastewater. Mechanical dewatering can be carried out, for example, in a filter press.

Процесс пиролиза проводится при температурах не менее 350°С; не более 600°С. Проведение процесса пиролиза при температуре 350-600°С позволяет уменьшить потребление тепла на процесс, поскольку, согласно данным термического анализа различных видов ИОСВ, процесс термического разложения происходит с основными пиками при 250-280 и около 350°С и продолжается до 550-600°С. При температуре менее 350°С не происходит основной стадии термического разложения, а нагрев выше 600°С не приводит к существенному увеличению степени разложения, но повышает расходы на нагрев и под держание температуры. The pyrolysis process is carried out at temperatures of at least 350°C and no more than 600°C. Conducting the pyrolysis process at temperatures of 350-600°C reduces heat consumption, since, according to thermal analysis data for various types of IOWW, the thermal decomposition process occurs with main peaks at 250-280°C and around 350°C and continues up to 550-600°C. At temperatures below 350°C, the main stage of thermal decomposition does not occur, and heating above 600°C does not lead to a significant increase in the degree of decomposition, but increases the costs of heating and maintaining the temperature.

В процессе пиролиза образуются твёрдые продукты и парогазовая смесь. Твёрдые продукты выгружаются в качестве товарного продукта, а парогазовая смесь направляется на сжигание с получением топочных газов, тепловая энергия которых используется для осуществления процесса. Для повышения тепловой эффективности процесса при выгрузке твёрдых продуктов производится их охлаждение с передачей тепла теплоносителю, который далее используется для нагрева дутьевого воздуха, подаваемого для сжигания парогазовой смеси. The pyrolysis process produces solid products and a steam-gas mixture. The solid products are discharged as a marketable product, and the steam-gas mixture is sent for combustion to produce flue gases, the thermal energy of which is used in the process. To improve the thermal efficiency of the process, the solid products are cooled during discharge, transferring their heat to a coolant, which is then used to heat the blast air supplied for combustion of the steam-gas mixture.

Использование тепла отходящего сушильного агента (топочных газов), конденсации соединений топочных газов после первой стадии сушки и образующихся твёрдых продуктов для подогрева сырья и дутьевого воздуха позволяет снизить потребность в подводе тепла для замыкания теплового баланса и повысить энергетическую эффективность процесса. The use of heat from the exhaust drying agent (flue gases), condensation of flue gas compounds after the first stage of drying and the resulting solid products to heat the raw materials and blast air reduces the need for heat input to close the heat balance and increases the energy efficiency of the process.

Получаемые твёрдые продукты впоследствии могут использоваться как товарный продукт для различных направлений применения. В частности, твёрдые продукты могут использоваться для очистки различных отходящих газов, для очистки сточной воды, в производстве строительных материалов. The resulting solid products can subsequently be used as commercial products for various applications. In particular, the solid products can be used to purify various exhaust gases, to treat wastewater, and in the production of building materials.

Краткое описание чертежей Brief description of the drawings

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1. Технологическая схема переработки иловых осадков сточных вод The essence of the invention is explained in Fig. 1. Technological scheme for processing wastewater sludge

Осуществление изобретения Implementation of the invention

5 5

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Исходный ИОСВ (поток 1) поступает на стадию механического обезвоживания. Обезвоженный ИОСВ (поток 2) поступает на 1-ю стадию сушки через теплоообменник. Высушенный до влажности 40-55% ИОСВ (поток 3) подаётся на 2-ю стадию сушки. Высушенный до конечной влажности ИОСВ (поток 4) поступает на пиролиз, где образуются твёрдые продукты (поток 6) и парогазовая смесь (поток 5). Парогазовая смесь после очистки от твёрдых продуктов (поток 7) подаётся на сжигание. Твёрдые продукты (поток 6) выгружаются и охлаждаются, при этом передавая тепло теплоносителю (поток 8) в теплообменнике, который далее передаёт тепло подаваемому на сжигание парогазовой смеси воздуху (поток 9). Теплоноситель (поток 8) может быть как жидкий (например, вода), так и газообразный (например, воздух). Продукты сгорания парогазовой смеси (поток 10) используются для обеспечения теплом пиролиза и далее в качестве сушильного агента на 1-й стадии сушки (поток 11). Отработанный сушильный агент 1-й стадии сушки (поток 12) отправляется на стадию механической очистки (твёрдые частицы возвращаются в поток высушенного илового осадка 3) и стадию жидкостной обработки. На стадии жидкостной обработки происходит смешивание с циркулирующим хладагентом (поток 16), в качестве которого может использоваться вода. Нагретый теплоноситель передаёт тепло воздуху, подаваемому в качестве сушильного агента на 2-ю стадию сушки (поток 17). Подпитка циркулирующей воды осуществляется потоком 15. Сконденсированная вода (поток 18) сливается в канализацию. Очищенный сушильный агент 1-й стадии сушки (поток 14) выбрасывается в атмосферу. Сушильный агент 2-й стадии сушки (поток 19) далее используется для нагрева ИОСВ после механического обезвоживания и перед 1-й стадией сушки (поток 1), соединяется с сушильным агентом после нагрева ИОСВ (поток 20), а затем соединяется с потоком сушильного агента 1-й стадии сушки после механической очистки (поток 13). SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The initial WSWS (stream 1) is fed to the mechanical dewatering stage. The dewatered WSWS (stream 2) is fed to the first drying stage via a heat exchanger. WSWS dried to a moisture content of 40-55% (stream 3) is fed to the second drying stage. WSWS dried to the final moisture content (stream 4) is fed to pyrolysis, where solid products (stream 6) and a steam-gas mixture (stream 5) are formed. The steam-gas mixture, after being purified from solid products (stream 7), is fed for incineration. The solid products (stream 6) are discharged and cooled, transferring heat to the coolant (stream 8) in the heat exchanger, which then transfers the heat to the air fed for combustion of the steam-gas mixture (stream 9). The heat transfer fluid (stream 8) may be either liquid (e.g., water) or gaseous (e.g., air). The combustion products of the steam-gas mixture (stream 10) are used to provide heat for pyrolysis and then as a drying agent in the 1st drying stage (stream 11). The spent drying agent from the 1st drying stage (stream 12) is sent to the mechanical cleaning stage (solid particles are returned to the dried sludge stream 3) and the liquid processing stage. At the liquid processing stage, it is mixed with the circulating coolant (stream 16), which can be water. The heated heat transfer fluid transfers heat to the air supplied as a drying agent to the 2nd drying stage (stream 17). Make-up of the circulating water is provided by stream 15. Condensed water (stream 18) is discharged to the sewer. The purified drying agent from the first stage of drying (stream 14) is released into the atmosphere. The drying agent from the second stage of drying (stream 19) is then used to heat the WSW after mechanical dewatering and before the first stage of drying (stream 1), combines with the drying agent after heating the WSW (stream 20), and then combines with the drying agent stream from the first stage of drying after mechanical cleaning (stream 13).

6 6

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAUSES OF THE INVENTION 1. Способ термической переработки иловых осадков сточных вод, включающий механическое обезвоживание иловых осадков сточных вод, сушку, герметичную подачу высушенных иловых осадков сточных вод в реактор пиролиза, пиролиз с образованием твёрдых продуктов и парогазовой смеси, выгрузку образующихся твёрдых продуктов, очистку парогазовой смеси от частиц твёрдого продукта и непрореагировавших иловых осадков сточных вод, подачу парогазовой смеси в топку для получения тепловой энергии, подачу топочных газов из топки для обеспечения тепловой энергией процессов пиролиза и сушки, отличающийся тем, что сушку иловых осадков сточных вод производят в две стадии, причем на первой стадии сушку осуществляют до влажности 40-55% при прямом контакте иловых осадков сточных вод и топочных газов из топки в конвективном режиме при одновременной механической активации иловых осадков сточных вод, а вторую стадию осуществляют до влажности 10-12% при меньшем температурном напоре, при этом топочные газы после первой стадии сушки подают на стадию очистки и отбора тепла, подаваемого на нагрев сушильного агента второй стадии сушки, причем стадия очистки парогазовой смеси включает механическую очистку от твёрдых частиц и жидкостную обработку топочных газов, а тепло сушильного агента после второй стадии сушки используют для нагрева иловых осадков сточных вод после стадии механического обезвоживания перед подачей на первую стадию сушки, процесс пиролиза проводят при температурах не менее 350°С и не более 600°С, образующиеся твёрдые продукты после выгрузки охлаждают с передачей тепла теплоносителю, используемому для подогрева дутьевого воздуха, подаваемого для сжигания парогазовой смеси, а продукты сгорания парогазовой смеси используюп для обеспечения теплом пиролиза и в качестве сушильного агента на 1-й стадии сушки. 1. A method for thermal processing of wastewater sludge, including mechanical dewatering of wastewater sludge, drying, sealed feeding of dried wastewater sludge into a pyrolysis reactor, pyrolysis with formation of solid products and a steam-gas mixture, unloading of the resulting solid products, purification of the steam-gas mixture from particles of the solid product and unreacted wastewater sludge, feeding of the steam-gas mixture into a furnace to obtain thermal energy, feeding of flue gases from the furnace to provide thermal energy for the pyrolysis and drying processes, characterized in that the drying of the wastewater sludge is carried out in two stages, wherein in the first stage drying is carried out to a moisture content of 40-55% with direct contact of the wastewater sludge and flue gases from the furnace in a convective mode with simultaneous mechanical activation of the wastewater sludge, and the second stage is carried out to a moisture content of 10-12% at a lower temperature head, wherein the flue gases after the first drying stage are fed to the stage of cleaning and extraction of heat supplied to heat the drying agent of the second drying stage, wherein the stage of cleaning the steam-gas mixture includes mechanical cleaning from solid particles and liquid treatment of the flue gases, and the heat of the drying agent after the second drying stage is used to heat the sludge sediments of wastewater after the stage of mechanical dehydration before feeding to the first drying stage, the pyrolysis process is carried out at temperatures of not less than 350°C and not more than 600°C, the resulting solid products after unloading are cooled with the transfer of heat to the coolant used to heat the blast air supplied for burning the steam-gas mixture, and the combustion products of the steam-gas mixture are used to provide heat for pyrolysis and as a drying agent in the 1st drying stage. 2. Способ по п.1 , отличающийся тем, что в качестве сушильного агента второй стадии используют воздух. 2. The method according to paragraph 1, characterized in that air is used as the drying agent of the second stage. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что твёрдые продукты используют для очистки отходящих газов и очистки сточной воды. 3. The method according to paragraph 1, characterized in that the solid products are used for cleaning exhaust gases and cleaning wastewater. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкостная обработка топочных газов включает средства химического, физического, физико-химического, биологического воздействия для снижения содержания загрязняющих веществ до значений, не превышающих предельно допустимых концентраций. 4. The method according to paragraph 1, characterized in that the liquid treatment of flue gases includes means of chemical, physical, physicochemical, and biological action to reduce the content of pollutants to values not exceeding maximum permissible concentrations. 7 7 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что жидкостная обработка топочных газов включает в себя мокрую очистку, абсорбцию и конденсацию в результате охлаждения содержащихся в топочных газах соединений. 5. The method according to paragraph 4, characterized in that the liquid treatment of flue gases includes wet cleaning, absorption and condensation as a result of cooling the compounds contained in the flue gases. 8 8 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2024/000147 2024-04-26 2024-04-26 Method for heat treating sewage sludge Pending WO2025226173A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2024/000147 WO2025226173A1 (en) 2024-04-26 2024-04-26 Method for heat treating sewage sludge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2024/000147 WO2025226173A1 (en) 2024-04-26 2024-04-26 Method for heat treating sewage sludge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025226173A1 true WO2025226173A1 (en) 2025-10-30

Family

ID=97490760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2024/000147 Pending WO2025226173A1 (en) 2024-04-26 2024-04-26 Method for heat treating sewage sludge

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025226173A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101290121B (en) Wet sludge anhydration burning processing system and process
CN111925087A (en) Harmless and recycling integrated treatment method and system for oil sludge
EP3492558B1 (en) Method and system for preparing fuel gas by utilizing organic waste with high water content
CN101307244A (en) Double-bed alternating circulation sludge pyrolysis oil production method
CN106007297B (en) Mercury-containing sludge heat treatment method
JPS6038611B2 (en) Method and device for evaporating and concentrating waste sludge using exhaust gas from an incinerator
US5191845A (en) Method of reprocessing sewage sludge
CN112898999A (en) Catalytic pyrolysis-oxidation multi-stage furnace treatment integrated device and method for waste salt containing organic pollutants
CN107500501A (en) A kind of oil plant oily sludge disposal system and method
JP2001192670A (en) Method of manufacturing carbonized material and pyrolizer for organic waste
CN108502880A (en) A kind of phosphoric acid method prepares the environment-protective process of activated carbon
CN115286208A (en) System and method for drying and co-processing sludge by using waste heat of cement kiln
CN110981152A (en) Multi-stage integrated device and method for drying, catalytic pyrolysis and oxidation of oily sludge
CN104261645A (en) Sludge treatment process and system
CN213475732U (en) Sludge deep dehydration coupling biomass pyrolysis system
CN109608012A (en) Waste tyre pyrolytic new energy heats air desiccation sewage plant sludge Processes and apparatus
RU2568978C1 (en) Method for catalytic treatment of sewage sludge
US5505822A (en) Process and device for treating waste by direct contact
CN115156276A (en) Composite process mainly based on superheated steam thermal desorption
CN207313422U (en) A kind of innocuity disposal system of domestic sludge
WO2025226173A1 (en) Method for heat treating sewage sludge
CN212961632U (en) High organic waste liquid who contains salt burns device
CN104329676B (en) Fluid bed sludge incinerating system and processing method
CN209116353U (en) Organic material contaminated soil dystopy thermal desorption system
CN215667833U (en) System for organic fluorine-containing waste liquid is handled and is retrieved

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24937206

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1