利用微波和進紫外線的污泥干燥技術(shù)

微波和近紫外線相組合的污泥干燥技術(shù)

(TEDS-2000)環(huán)境部新技術(shù)認證第277號

技術(shù)鑒定第122號目前一頁\總數(shù)三十一頁\編于四點1.技術(shù)概要2.技術(shù)特點3.運行檢測結(jié)果4.結(jié)論TableofContents目前二頁\總數(shù)三十一頁\編于四點1.技術(shù)概要1-1.技術(shù)開發(fā)的背景1-2.技術(shù)開發(fā)的歷史沿革1-3.知識產(chǎn)權(quán)情況1-4.技術(shù)原理1-5.工藝和設(shè)備的組成目前三頁\總數(shù)三十一頁\編于四點1-1.技術(shù)開發(fā)的背景

分階段逐步減少污泥海洋傾倒處置的數(shù)量

2007年至今，海洋傾倒(68.5%)；再利用(18.5%)；焚燒(10.9%)替代海洋傾倒處置技術(shù)的開發(fā)必要性顯現(xiàn)

污水處理廠污泥產(chǎn)生量持續(xù)增加2007年在韓國347個城市生活污水處理廠共產(chǎn)生7631噸/日污泥2011年在韓國460個城市生活污水處理廠共產(chǎn)生10259噸/日污泥

有必要開發(fā)和普及經(jīng)濟而能夠長久使用的處理設(shè)備

能源價格上升導(dǎo)致的污泥處理費用的增加廢棄物能源化等新再生能源技術(shù)的開發(fā)經(jīng)濟而環(huán)境友好型的污泥處理技術(shù)的開發(fā)MW-NIR污泥干燥技術(shù)(TEDS-2000)1目前四頁\總數(shù)三十一頁\編于四點1-2.技術(shù)開發(fā)的歷史沿革2008年2008.02:

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，進一步研究裝置結(jié)構(gòu)和優(yōu)化性能2008.07:

實施10噸/日裝置的性能實測評價2009年2009.01:提高10噸/日裝置運行效率的運行方法研究

2009.03:獲得環(huán)境新技術(shù)認證和鑒定報告書2007年2007.06:

獲得韓國土地公社實用新技術(shù)認證2006年2006.01:GS集團COSMO化學(xué)溫山工廠三期施工

20噸/日(一期）；30噸/日(二期)2006.03:KG化學(xué)一期施工2005年2005.01:

小試試驗及基礎(chǔ)研究

-

進行理論研究和初步應(yīng)用研究2005.08:

中試裝置(120kg/h)的制作和基礎(chǔ)研究

-

產(chǎn)學(xué)共同研發(fā)(新羅大學(xué))2目前五頁\總數(shù)三十一頁\編于四點1-3.知識產(chǎn)權(quán)情況區(qū)分技術(shù)名稱登錄日備注專利污泥干燥方法和裝置2005.12.21第0539413號實用新技術(shù)利用微波和近紫外線的干燥技術(shù)2007.06.18韓國土地公社環(huán)境新技術(shù)認證和技術(shù)鑒定微波和近紫外線相結(jié)合的污泥（脫水）干燥技術(shù)2009.03.25新技術(shù)認證第277號技術(shù)鑒定書第122號3專利證書實用新技術(shù)認證環(huán)境新技術(shù)認證技術(shù)鑒定書目前六頁\總數(shù)三十一頁\編于四點1-4.技術(shù)原理

近紫外線燈微波區(qū)分微波(Microwave)近紫外線(NearInfraredRay)波長1mm~1m(300MHz~300GHz)0.75~3?發(fā)熱原理極性分子兩極的極矩和離子電導(dǎo)電光源加熱電解質(zhì)材料(容積式加熱)多種

(表面加熱)特點選擇性加熱、高速加熱、快速的熱回應(yīng)穩(wěn)定的出力、耐久性和強熱沖擊燈絲（Filament)鎢蒸發(fā)區(qū)域(ZONE1)鹵素化合物解離和化合區(qū)域(ZONE2)鹵素化合物(ZONE3)石英管(鹵素氣體的運動原理)鎢(W)鹵素(X)鹵素化和物(WX2)目前七頁\總數(shù)三十一頁\編于四點1-5.工藝和設(shè)備的組成離心脫水機脫水污泥輸送帶污泥儲存池供料裝置干燥裝置干燥污泥外部空氣吸風用風機排氣冷凝器

設(shè)備概要除臭塔(生物除臭)原有設(shè)施新增設(shè)施

位置

:江陵污水處理廠

性質(zhì)

:實測驗證

處理規(guī)模:10噸/日

處理對象:脫水污泥5目前八頁\總數(shù)三十一頁\編于四點排氣口一段二段污泥投料口干燥污泥排放口磁控（電子）管近紫外線燈污泥流向61-5.工藝和設(shè)備的組成目前九頁\總數(shù)三十一頁\編于四點2.技術(shù)特點2-1.技術(shù)的新穎性2-2.技術(shù)的先進性目前十頁\總數(shù)三十一頁\編于四點2-1.

技術(shù)的新穎性7MW投料口排放口NIRMWMWMWMWMWMWMWNIRNIRNIRNIRNIRNIRNIR

根據(jù)污水處理廠污泥的最終處理目標，利用微波和近紫外線的電加熱干燥技術(shù)

(TEDS-2000)，將污泥的含水率控制在處理目標以內(nèi)。項目設(shè)計TSK自測KEITI鑒定投料污泥含水率(%)80.0080.9579.72干燥污泥含水率(%)30.0035.2429.25蒸發(fā)量(kg/h)297.9312.1304.76蒸發(fā)所需能源實際消耗量(kcal/kg)840782.8754.3蒸發(fā)所需能源消耗理論值(kcal/kg水分)629629627.1蒸發(fā)效率(%)74.980.483.3

設(shè)計和評價注1)蒸發(fā)效率

=蒸發(fā)所需能源消耗理論值/蒸發(fā)所需能源實際消耗量注2)評價機構(gòu)

:韓國環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)院(KEITI)、韓國產(chǎn)業(yè)試驗研究院(KTL)TEDS-2000:TaeyoungElectricalDryerSystem20001)新技術(shù)的范圍目前十一頁\總數(shù)三十一頁\編于四點

利用不同特性的微波和近紫外線干燥污水處理廠污泥的世界上首創(chuàng)的干燥技術(shù)(韓國專利信

息院調(diào)查結(jié)果)；

攻克了在微波范圍內(nèi)不能利用近紫外線燈的技術(shù)難題；

安裝有根據(jù)微波和近紫外線滲透深度特別設(shè)計的攪拌機和多螺桿的干燥技術(shù)；

不使用化石燃料，因此不產(chǎn)生二次污染的環(huán)境友好型處理技術(shù)；

只使用成本相對低廉的電能；

通過近紫外線的瞬間高溫干燥(輻射熱溫度約600~900℃)，同時可實現(xiàn)除臭；

根據(jù)處理規(guī)模，可以實現(xiàn)組件式組合安裝(降低投資費用)。2-1.

技術(shù)的新穎性2)技術(shù)的優(yōu)點8目前十二頁\總數(shù)三十一頁\編于四點2-1.

技術(shù)的新穎性3)安裝有攪拌機和多螺桿，實現(xiàn)高溫干燥9

提高對傳統(tǒng)的皮帶輸送機處理較難的塊狀污泥的干燥效果；

螺桿相互咬合，因此適合于粘性大的城市污水處理廠污泥的攪拌和輸送；

在多螺桿中安裝攪拌機，提高對非多孔性干燥目標物的粉碎效果；

根據(jù)進料污泥含水率的不同，可在150~350℃的溫度范圍內(nèi)選擇性可調(diào)式運行，盡可能降低

運行成本；

根據(jù)處理后含水率的目標，可以實現(xiàn)多段組合式安裝，盡可能降低占地面積。污泥微波近紫外線燈螺桿水分干燥污泥目前十三頁\總數(shù)三十一頁\編于四點abcda.內(nèi)部水分

b.表面附著的水c.毛細管水

d.縫隙水

通過供料分配器投加到干燥裝置的污泥，在多螺桿的攪拌作用下與微波和近紫外線均勻地接

觸，在約300℃的高溫下實現(xiàn)表面加熱；

安裝在多螺桿上的攪拌機，可以粉碎非多孔性污泥，提高污泥的干燥效率；

近紫外線對表面加熱非常有效，因此可以保持啟動初期的加熱和高溫下的熱平衡狀態(tài)，并可

以加速干燥污泥的毛細管現(xiàn)象和擴散現(xiàn)象，提高蒸發(fā)效率；

在恒率干燥期后半段和降速干燥期內(nèi)，由于微波的容積式加熱的特性，隨著污泥內(nèi)部水分

的蒸發(fā)，在被蒸發(fā)的水分的壓力下，污泥中形成縫隙，水蒸氣沿縫隙排出，此時污泥表面龜烈度增大，由此提高干燥效率；

為了提高對產(chǎn)生的微波和近紫外線能源的利用率，對干燥裝置進行了嚴格的絕緣隔熱，而且在頂部安裝了電子波反射器，并可以調(diào)整水分輸送的空氣量。4)技術(shù)的特點2-1.

技術(shù)的新穎性10目前十四頁\總數(shù)三十一頁\編于四點2-2.

技術(shù)的先進性1)干燥裝置的性能

(污泥減量率和發(fā)熱量變化)

對平均含水率為79.72%的城市生活污水廠污泥427.6kg/h進行干燥，干燥污泥的目標含水率

為臨近30%的29.25%，干燥污泥的產(chǎn)生量為106kg/h，污泥減量目標由預(yù)計的71.4%增加到

75.2%（平均）。小時處理量(Kg/h)427.6106減量

:75.2%<投料污泥><干燥污泥>LHV148kcal/kgLHV2240kcal/kgLHV：低位熱值目前十五頁\總數(shù)三十一頁\編于四點2)

干燥裝置的性能

(蒸發(fā)所需能量和蒸發(fā)效率比較)區(qū)分A公司（電+熱風）B公司(熱風)C公司(熱媒)TEDS-2000(電)TSK測試KEITI鑒定蒸發(fā)效率(%)4174.370.780.483.3蒸發(fā)所需能源消耗量(Kcal/kg)1533847890782.8754.3能源種類電+化石燃料化石燃料化石燃料(蒸汽)電

利用微波和近紫外線的干燥技術(shù)，蒸發(fā)所需能源消耗量平均為754.3kcal/kg,

蒸發(fā)

效率平均為83.3%

。83.3%41%電+熱風近紫外線+微波

與其它技術(shù)的蒸發(fā)效率比較提高蒸發(fā)效率熱風式熱媒式70.7%74.3%2-2.

技術(shù)的先進性12注)評價機構(gòu):韓國環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)院(KEITI)、韓國產(chǎn)業(yè)試驗研究院(KTL)目前十六頁\總數(shù)三十一頁\編于四點3)技術(shù)比較

區(qū)分TEDS-2000電+熱風(A公司)熱風式

(B公司)熱媒式(C公司)工藝流程工藝概要通過以電力運行的微波和近紫外線燈，對濕潤的污泥照射電子波，使物質(zhì)本身發(fā)熱并實現(xiàn)干燥的技術(shù)污泥中混合添加劑（活性炭）和循環(huán)干燥污泥，以微波和熱風（3:1的比例）作為能源的干燥技術(shù)通過燃燒化石燃料、副產(chǎn)燃料或固體燃料產(chǎn)生的高溫熱風

(400～600℃)與濕潤的污泥直接接觸的方式進行干燥的技術(shù)通過燃燒化石燃料、副產(chǎn)燃料或固體燃料，提升熱媒（水、油）的溫度（150~50℃)，與濕潤的污泥以間接接觸的方式進行干燥的技術(shù)蒸發(fā)效率(%)83.341.074.370.7蒸發(fā)所需實際能源消耗量(kcal/kg)754.31533847890操作溫度(℃)150~350120~150400~600150~400二次污染不使用燃料產(chǎn)生CO、CO2,NOx、SOx和粉塵等

產(chǎn)生CO、CO2,NOx、SOx和粉塵等產(chǎn)生CO、CO2,NOx、SOx和粉塵等能源種類電電+化石燃料化石燃料化石燃料(蒸汽)占地面積小中中大運行費用少高中高2-2.

技術(shù)的先進性13目前十七頁\總數(shù)三十一頁\編于四點2-2.

技術(shù)的先進性

水蒸氣4)連續(xù)運行時的性能和蒸發(fā)效率水分1KG區(qū)分投料污泥量(kg/h)蒸發(fā)量(kg/h)電力消耗(kWh)干燥熱源(kcal/h)蒸發(fā)效率(%)平均427.6304.7626722959483.3627.1kcal/kg

754.3kcal/kg=83.3%

將18.4℃的進料污泥

中的1公斤水分進行蒸

發(fā)時所需的能源消耗理

論值為627.1kcal/kg

實際的蒸發(fā)所需能源

消耗量為754.3kcal/kg

環(huán)境技術(shù)振興院超過二十次的現(xiàn)場鑒定結(jié)果顯示，在連續(xù)運行中保持設(shè)定的性能的同時，沒有出現(xiàn)任何機械和電氣方面的問題。14目前十八頁\總數(shù)三十一頁\編于四點5)干燥裝置的性能穩(wěn)定性檢測

11月6日~1月7日期間實施的20次現(xiàn)場鑒定結(jié)果顯示，性能穩(wěn)定性優(yōu)良。區(qū)分性能(平均)蒸發(fā)量(kg/h)281.0~332.4(304.76)電力消耗(kw/h)249.6~284.3(267)蒸發(fā)效率(%)78.81~88.62(83.3)污泥減量率(%)71.26~80.06(75.23)152-2.

技術(shù)的先進性目前十九頁\總數(shù)三十一頁\編于四點區(qū)分周波數(shù)

(2.45GHz)電場強度

(V/m)磁場強度

(A/m)電力密度

(W/m2)限制值61(155.7dBuV/m)0.1610.0TSK測試36.11(151dBuV/m)0.0953.59KEITI鑒定22.25(146.3dBuV/m)0.061.53測試場所

:裝置現(xiàn)場測試距離:距保護網(wǎng)距離1.0m和0.3m，高度1.6m測試場所

:共六個點測試周波數(shù):2.45GHz測試方法:線狀光譜評價法（Linespectrumevaluation）

注)限制值為BSEN50366-2003標準6)電子波的安全性162-2.

技術(shù)的先進性目前二十頁\總數(shù)三十一頁\編于四點7)電氣和機械結(jié)構(gòu)的安全性

絕緣電阻、內(nèi)電壓、運行電流等的測試結(jié)果顯示，電氣結(jié)構(gòu)安全。

機械配件的耐久性、安全性和連續(xù)工作性等的評價結(jié)果顯示，機械結(jié)構(gòu)安全。

利用ANSYSWORK-BEN軟件測算的外殼和軸的拉伸偏差值與實際測試結(jié)果基本相同，在拉伸

時對其它構(gòu)件沒有產(chǎn)生影響，而且在冷運行時能夠復(fù)原，能夠確保安全(模擬試驗結(jié)果，

偏差值為5.34mm，實際檢測值為4~5mm)。[mm]橫向區(qū)間最大拉伸37.5mm外殼和軸的拉伸偏差值

:26.71–21.37=

5.34mm注)建國大學(xué)產(chǎn)學(xué)協(xié)作團分析資料172-2.

技術(shù)的先進性目前二十一頁\總數(shù)三十一頁\編于四點8)熱穩(wěn)定性

利用紫外線表面溫度計，在6個點進行檢測。

表面溫度檢測方法遵循廢棄物處理設(shè)施的詳細測試方法(環(huán)境部告示第2004-161號)，

將溫度控制在焚燒設(shè)施外表面溫度允許值80℃以下。MW-NIR污泥干燥裝置P141℃P338℃P250℃P547℃P638℃P448℃表面溫度檢測182-2.

技術(shù)的先進性目前二十二頁\總數(shù)三十一頁\編于四點項目國家標準(2010.1.1~)TSK自測KEITI

鑒定冷凝器出口NH3(ppm)500.080.67Dust（mg/Sm3)1002.456.823HCl(ppm)60.003.84SOx(ppm)4000.000.95H2S(ppm)101.050.66CO(ppm)-1.01.27

污泥干燥時產(chǎn)生的大氣污染物的濃度很低，但為了創(chuàng)造

舒適的周邊環(huán)境和考慮到進料污泥性狀有可能產(chǎn)生變化，因此產(chǎn)生的廢氣通過排氣冷凝器（洗滌塔）處理后再排放。9)大氣污染物評價192-2.

技術(shù)的先進性目前二十三頁\總數(shù)三十一頁\編于四點檢測位置國家標準TSK自測KEITI鑒定裝置周邊8575.874.26紅線外70-53.35

機械噪音檢測

在干燥裝置的周邊檢測結(jié)果，平均噪音值為74.26dB(A)，紅線外平均噪音值為53.35dB(A]，不需要增設(shè)額外的防噪音設(shè)施。機械噪音檢測注)國家標準為根據(jù)產(chǎn)業(yè)安全保健法規(guī)定的8小時工作時間為基準10)機械噪音評價202-2.

技術(shù)的先進性目前二十四頁\總數(shù)三十一頁\編于四點3.

運行結(jié)果3-1.設(shè)施概要3-2.運行條件3-3.運行結(jié)果目前二十五頁\總數(shù)三十一頁\編于四點離心脫水機污泥輸送裝置儲存池污泥供料泵干燥機干燥物處理廢氣處理設(shè)施操作面板[MW-NIR干燥機設(shè)計標準]

①運行方式

:連續(xù)運行②輸送方式

:多螺桿（Multi-screw）

③處理規(guī)模:417kg/hr

④蒸發(fā)量

:297.9kg/hr⑤一次干燥

:80.0wt%?67.2wt%⑥二次干燥

:67.2wt%?30.0wt%⑦電力消耗

:291kw/hr場所

:江陵污水處理廠性質(zhì)

:實際驗證(商用)規(guī)模

:10噸/日

設(shè)施概要3-1.

設(shè)施概要21目前二十六頁\總數(shù)三十一頁\編于四點運行要素運行條件影響的因素供料負荷污泥投料量:392～475kg/h（平均427.6kg/h)污泥投料壓力:4.8～5.7kg/cm2-干燥污泥的含水率污泥停留時間124min~136min(平均130min)-

調(diào)整螺桿輸送帶周波數(shù)干燥污泥含水率處理量干燥溫度各段溫度在175～274℃-調(diào)整MW-NIR的能源消耗量干燥污泥含水率蒸發(fā)速度廢氣產(chǎn)生量15.0～18.0m3/min-

調(diào)整擋板-

干燥污泥含水率蒸發(fā)效率清洗用水的pH和流量pH:7.6～8.5流量:1.08～2.3m3/h(平均

1.56m3/h)-大氣污染物濃度區(qū)分干燥裝置內(nèi)部溫度(℃)含水率(%)變化(投料→干燥)污泥溫度(℃)排氣溫度(℃)大氣溫度(℃)備注1段進口1段出口2段進口2段出口投料排出現(xiàn)場檢測(平均)270.7269.2274.917579.72→29.2518.492.625.38

干燥裝置的運行狀態(tài)3-2.

運行概要22目前二十七頁\總數(shù)三十一頁\編于四點3-3.

運行結(jié)果區(qū)分設(shè)計值

(保證值)TSK自測KEITI鑒定投料污泥投加量(kg/h)417.0(417~)426.7427.6含水量

(kg/h)333.6345.4340.9含水率

(%)80.0(75~85)80.9579.72干燥污泥產(chǎn)生量

(kg/h)119.194.4106.0含水量

(kg/h)35.733.331.0含水率

(%)30.035.2429.25蒸發(fā)量

(kg/h)297.9(297.9~)312.1304.76減量率

(%)71.473.175.23消耗電力

(kwh)291.0(291~)2