污泥處理設(shè)備選型及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

污泥處理設(shè)備選型及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

摘要我國(guó)是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快的開展中國(guó)家，由于城市的膨脹和增多，污水處理廠和污泥的數(shù)量日益增多。過去對(duì)污泥的處置是簡(jiǎn)單化處理，容易引發(fā)二次性環(huán)境污染。隨著人們生活水平的日益提高，土地需要擴(kuò)大，對(duì)污泥處理要求為無害化，減量化，資源化。本文對(duì)現(xiàn)行污泥燃燒設(shè)備進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析。并提出合理可靠的方案，供有關(guān)污泥科技人員和工廠參考。

關(guān)鍵詞：城市污泥污泥枯燥污泥燃燒流化床熱電站，水泥窯雙筒回轉(zhuǎn)燃燒窯粉狀爐渣固體爐渣一、城市污泥處理概況污泥是隨著城市開展而產(chǎn)生的廢物，隨著人們的生活水平的提高以及工業(yè)化的開展，用水大量的增加，城市污水排入下水道，污染河流及土地，為改善城市用水的環(huán)境，因而建起各種不同規(guī)模的污水處理廠。將污水通過生化技術(shù)，使污泥和清水分開，清水排入河流改善環(huán)境，污泥那么倒入荒山郊外，任其自然風(fēng)化，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)城市污水處理廠及市政污泥每年產(chǎn)生的各種污泥達(dá)2000萬噸，并以15%的速度遞增。在我國(guó)污泥處置的方法中，污泥農(nóng)用占44.3%，土地填埋占31%，其他方法處置占10.5%，沒有處置的約占13.7%。一、城市污泥處理概況由于污泥是由有機(jī)物和無機(jī)物組成，并含有各種細(xì)菌、蟲卵、重金屬等，因此對(duì)人類及環(huán)境構(gòu)成了二次污染和危害。國(guó)外城市化和工業(yè)化進(jìn)程較早，污泥處理技術(shù)較為成熟，由于國(guó)內(nèi)外情況各不相同，如日本人口密度大，污泥以燃燒為主，歐美國(guó)家那么多樣化處理。我國(guó)城市化進(jìn)程開展較快，過去無視對(duì)污泥的處理，在建設(shè)污水廠時(shí)，沒有考慮污泥處理工藝技術(shù)，隨著污泥的增多，主管部門只有考慮污泥集中建廠處理，目前大城市有做肥料，燃燒處理，有引進(jìn)國(guó)外設(shè)備處理污泥，也有以城市熱電站和水泥廠改造后燃燒污泥，投資的資金一般由政府出資。因此，污泥的集中和分散處理的利弊考慮很少，國(guó)外設(shè)備和國(guó)內(nèi)創(chuàng)新設(shè)備考慮和比較較少。因此，在污泥處理技術(shù)設(shè)備這一方面，有很大的潛力可以探討，因?yàn)楹侠淼奈勰嗵幚碓O(shè)備，將為國(guó)家節(jié)省大量資金，改善城市的環(huán)保環(huán)境。二、污泥的性能及處理的技術(shù)要點(diǎn)由于過去污泥是以棄置和填埋為主，污泥處理的本錢很少，而隨著城市擴(kuò)大，人口增多，污泥的二次污染隨時(shí)威脅著人們的健康，因此迫切要求對(duì)污泥進(jìn)行無害化處理。2.1污泥的物理化學(xué)性能1、污泥是市政污水處理廠在處理污水過程中，經(jīng)過一系列物理化學(xué)和生物處理過程中產(chǎn)生的絮凝狀固體廢棄物，其含水率約為80%，固含量約為20%，其中有機(jī)物為10%，無機(jī)物約為10%。污泥在污水處理廠出廠時(shí)含有大量的細(xì)菌，寄生蟲，病毒和重金屬等，因此，隨意堆放荒地填埋和自然風(fēng)化，隨著污泥的增多，污染源也在不斷的增多。因此，污泥的無害化處理是勢(shì)在必行。為了合理的處理污泥，了解污泥性能和處理污泥難點(diǎn)是必要的。二、污泥的性能及處理的技術(shù)要點(diǎn)

2、污泥處理的技術(shù)要點(diǎn)。泥在加熱爐內(nèi)的溫度和含水率的變化如圖：二、污泥的性能及處理的技術(shù)要點(diǎn)1〕污泥升溫階段…當(dāng)污泥在枯燥加熱時(shí).第一階段首先將濕污泥加熱到100度左右，使其水分蒸發(fā)，而吸收熱量。2〕當(dāng)污泥在繼續(xù)受熱情況下，由于水分不斷蒸發(fā)，每公斤水分蒸發(fā)吸收600千卡的熱量，因此.蒸發(fā)價(jià)段是一個(gè)緩慢吸熱的過程，污泥本身不會(huì)提高溫度。3〕燃燒階段…當(dāng)污泥水分蒸發(fā)完畢時(shí)，干污泥隨熱氣流的溫度上升至300_500度時(shí)，污泥中有機(jī)物開始揮發(fā)和自燃…當(dāng)加熱到800_1000度時(shí)，有機(jī)物燃盡，污泥渣內(nèi)形成硅酸鹽熔體，冷卻后，形成爐渣。二、污泥的性能及處理的技術(shù)要點(diǎn)根據(jù)上述圖表可知，污泥在燃燒時(shí)，首先是將污泥加熱到100度，使水分蒸發(fā)，水分蒸發(fā)的過程，也是大量吸熱的過程，當(dāng)水分蒸發(fā)完畢后，污泥體積約為20%，隨著加熱，污泥自體溫度上升至400-500度時(shí)，污泥開始燃燒，溫度繼續(xù)上升至800-1000度時(shí)，污泥有機(jī)物燃燒完畢，無機(jī)物爐渣開始燒結(jié)，熔融，脹燒，冷卻后為粉狀爐渣和固體爐渣二種形狀。三、污泥處理的主要技術(shù)問題3.1污泥的脫水問題，污泥含水率為80%，占據(jù)很大的體積，使污泥運(yùn)輸增加本錢，同時(shí)含有大量的有機(jī)物和有害細(xì)菌，使污泥發(fā)酵產(chǎn)生臭氣，污染周圍環(huán)境，因此，降低污泥含水率是重要的技術(shù)問題，降低污泥的含水率的方法，主要是機(jī)械和化學(xué)脫水，加熱烘干，利用窯爐烘干水分，蒸發(fā)每公斤水分需消耗700千卡的熱量。3.2污泥的燃燒煙氣處理。污泥在燃燒時(shí)，首先是蒸發(fā)水分，然后干污泥渣和燃料一起燃燒，并產(chǎn)生一定的揮發(fā)物和燃燒煙氣，處理方法是由煙囪高空排放，排入大氣。另一種方法是利用冷水洗滌煙氣，將煙氣中的水氣，煙塵和低溫有機(jī)揮發(fā)物以及有害物質(zhì)，通過水的洗滌，而溶入水中，使凈潔的煙氣排入大氣，減少環(huán)境污染。三、污泥處理的主要技術(shù)問題3.3臭氣和爐渣的處理，污泥由污水處理廠壓榨出的新鮮污泥并不散發(fā)臭氣，由于污泥得不到及時(shí)的處理，而是運(yùn)到外地，幾經(jīng)周折，經(jīng)幾天陳化后，污泥經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的臭氣污染環(huán)境，污泥如得到及時(shí)的處理，烘干或燃燒就可以解決臭氣問題。污泥的爐渣問題，由于目前燃燒污泥是以流化床燃燒爐和熱電站鍋爐燃燒污泥，該窯爐是動(dòng)態(tài)燃燒，爐渣均為粉狀，大量燃燒污泥產(chǎn)生的大量粉塵爐渣，處理時(shí)還要一定的處理費(fèi)，解決方法是改變爐型，使?fàn)t渣熔融，燒結(jié)，產(chǎn)生固體爐渣，變廢為寶，使固體爐渣直接成為建筑材料。四、污泥熱干化和燃燒技術(shù)的比較及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析4.1國(guó)內(nèi)外污泥處理的現(xiàn)狀污泥處理的原那么是；污泥的無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化，國(guó)外在處理污泥的技術(shù)及設(shè)備開發(fā)研究應(yīng)用較早，具有多項(xiàng)污泥的熱干化和燃燒的成熟的設(shè)備，并應(yīng)用多年。歐美國(guó)家的污泥熱干化處理較多，處理后的干污泥進(jìn)行填埋處理以節(jié)約土地資源，或?qū)⒏晌勰嘧麇仩t燃料，低溫發(fā)電。日本因土地資源少，以燃燒污泥較多。由于興旺國(guó)家人均GDP是我國(guó)的幾十倍，因此無論是設(shè)備開發(fā)和污泥處理的本錢均有較大的承受能力。而我國(guó)是一個(gè)人多地少的開展中國(guó)家，北方地區(qū)人均土地為2～3畝地，南方地區(qū)人均土地僅有幾分地。四、污泥熱干化和燃燒技術(shù)的比較及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析同時(shí)，供水價(jià)格處在相對(duì)的平穩(wěn)水平上面，因此對(duì)污泥的投資及處理本錢上不可能提的很高，應(yīng)根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行開發(fā)研究，制定我國(guó)的實(shí)際污泥處理政策，滿足污泥的無害化、減害化、穩(wěn)定化、資源化的要求，防止污泥的二次污染。4.2污泥的烘干和燃燒處理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析污水處理廠排放的濕污泥由于含有高分子凝聚劑，經(jīng)真空壓濾后的污泥含水率為80%左右，因此任何一種污泥處理的方法必須將80%的水份蒸發(fā)。理論上每公斤水蒸發(fā)熱為600千卡，而實(shí)際生產(chǎn)中考慮到熱損失，按每公斤700千卡蒸發(fā)熱計(jì)算，每噸污泥蒸發(fā)800公斤水，需消耗56萬千卡蒸發(fā)熱量。按普通煤價(jià)計(jì)算需78元。四、污泥熱干化和燃燒技術(shù)的比較及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析如果將污泥直接預(yù)熱枯燥并燃燒，因每噸濕污泥含有200公斤的干泥渣，每公斤干泥渣約有2000千卡的發(fā)熱值，那么直接燃燒每噸污泥可提供40萬千卡的熱量，相當(dāng)于自生80公斤的普通煤炭，直接燃燒，每噸濕污泥僅需補(bǔ)充32公斤的煤炭。充分利用污泥自身的熱量燃燒污泥蒸發(fā)水分，可以節(jié)省本錢和燃料費(fèi)。4.3污泥燃燒設(shè)備的工作原理及性能比較污泥的燃燒設(shè)備有直接燃燒，即直接將污泥進(jìn)入窯內(nèi)，進(jìn)行預(yù)熱、干化、燃燒。而間接燃燒是將干化后的干污泥進(jìn)入窯內(nèi)燃燒，一般配有余熱利用設(shè)備，現(xiàn)主要討論直接污泥燃燒爐。1、流化床燃燒爐工作原理：該爐是采用硅沙等熱煤介質(zhì)在爐底的多孔板上形成流動(dòng)層，而污泥直接投入到流動(dòng)層里燃燒。0.5—1.5毫米的硅沙在靜止時(shí)裝填高度為0.5—1.0米，從爐下部送進(jìn)風(fēng)壓為800-1000毫米水柱，溫度約為500度的熱風(fēng)，在750-850度的條件下，使硅沙形成高度穩(wěn)定的流動(dòng)層。硅沙在爐內(nèi)劇烈的喘流運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度約為0.5—1.5米/秒。污泥在流動(dòng)層內(nèi)均勻的分散開來，并迅速的燃燒，污泥投入量應(yīng)小于床料硅沙的5%。輔助燃料可以是油或煤。1、流化床燃燒爐該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小、自動(dòng)化程度高。缺點(diǎn)是：〔1〕燃燒的熱量需預(yù)熱空氣自用和干化濕污泥一般需添加油和煤，以維持循環(huán)燃燒，熱利用率低?！?〕由于需要強(qiáng)大的流動(dòng)空氣煽動(dòng)硅沙，風(fēng)能，電能的消耗比其它的燃燒爐高?！?〕一次性投資大，需同時(shí)建造污泥干化爐和燃燒爐。兩種窯爐的連接物料輸送管道復(fù)雜?！?〕爐渣呈粉狀，不能直接利用，需要密封罐裝車進(jìn)行運(yùn)輸,二次處理。2、單筒回轉(zhuǎn)污泥燃燒窯把污泥送進(jìn)傾斜度為1—3度的直圓筒內(nèi)。污泥一邊靠爐體旋轉(zhuǎn)〔轉(zhuǎn)速為0.5—3轉(zhuǎn)/分鐘〕而回轉(zhuǎn)，一邊移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行枯燥和燃燒。污泥在普通的回轉(zhuǎn)式燃燒爐內(nèi)的停留時(shí)間約為60—90分鐘。燃燒污泥時(shí)，多數(shù)采用高溫氣體與污泥對(duì)流接觸的直接燃燒方式。

在枯燥區(qū)內(nèi)被枯燥的污泥，在燃燒區(qū)內(nèi)依靠輔助燃料的熱量和污泥的發(fā)熱量而燃燒。產(chǎn)生的燃燒氣體有效的用作枯燥區(qū)的熾燃?xì)怏w?；剞D(zhuǎn)式燃燒爐的特點(diǎn)是：〔1〕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作?！?〕適合處理大量污泥。其缺點(diǎn)是：〔1〕濕污泥和干污泥體積比為4：1，窯內(nèi)不能充分利用?！?〕熱效率低。3、水泥窯燃燒污泥利用水泥窯燃燒污泥是近年來開發(fā)處理污泥的工程，已投入運(yùn)行，主要是改造現(xiàn)有水泥生產(chǎn)的局部工藝，抽取局部熱能，來烘干污泥，再將干污泥投入分解窯內(nèi)，作水泥配方，燒制水泥熟料，該技術(shù)是可行的。但是水泥廠靠近石灰石礦山，遠(yuǎn)離城市，例如，運(yùn)送500噸污泥到水泥廠區(qū)，其中400噸是水分，增加運(yùn)輸量，同時(shí)水泥是商品，根據(jù)市場(chǎng)行情，當(dāng)水泥過剩和廠方虧本時(shí)，污泥處理的費(fèi)用將會(huì)上漲。4、雙筒回轉(zhuǎn)污泥燃燒窯專利號(hào):ZL200520069538.4該設(shè)備是由優(yōu)利污泥環(huán)保科技研制開發(fā)的，具有國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利設(shè)備。設(shè)備是由可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的枯燥窯和燃燒窯組成，當(dāng)濕污泥進(jìn)入枯燥窯時(shí)可滿足污泥的預(yù)熱、水份蒸發(fā)、干燒自燃，并直接進(jìn)入燃燒窯進(jìn)行燃燒。當(dāng)提高枯燥窯的轉(zhuǎn)速2～3倍時(shí)。那么進(jìn)入燃燒窯的干污泥也增加2～3倍。有更多的干污泥參加燃燒，產(chǎn)生更多的熱量，因此可以減少輔助燃料，節(jié)約能源降低污泥處理本錢。由于排放的廢氣溫度較低，可以用冷水噴淋洗滌煙氣，使凈潔后的煙氣排入大氣。從而到達(dá)國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。由于燒成溫度到達(dá)1100度，污泥渣變成熔融的硅酸鹽爐渣，可作為陶粒輕骨料的墻體建筑材料產(chǎn)品。該設(shè)備具有工藝先進(jìn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高，同時(shí)整套設(shè)備造價(jià)較低?？蔀橛脩粼O(shè)計(jì)制造要求的設(shè)備.現(xiàn)有定型設(shè)備為：60噸/日、120噸/日、200噸/日，是分散和集中處理污泥的理想設(shè)備。4、雙筒回轉(zhuǎn)污泥燃燒窯專利號(hào):ZL200520069538.4工藝流程：污泥進(jìn)處理廠堆場(chǎng)鏟土機(jī)皮帶輸送機(jī)污泥中間倉喂料機(jī)窯尾下料器雙筒回轉(zhuǎn)干燥焚燒窯污泥爐渣出廠煙氣處理煙囪煤粉鼓風(fēng)機(jī)排風(fēng)機(jī)5、污泥燃燒爐不同窯型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 五、綜述污泥干熱化及燃燒在我國(guó)是一項(xiàng)新型的行業(yè)，它涉及到熱工知識(shí)、傳熱方式及窯爐技術(shù)。污泥的分散處理和集中處理，涉及到污泥設(shè)備可靠性，合理性，是否符合環(huán)保的要求，全國(guó)每年排放市政污泥約二千萬噸，如果采用洋設(shè)備，投資總額需要幾萬億元，這樣無疑會(huì)提高水價(jià)，增加民眾的負(fù)擔(dān)。幾年來，我國(guó)環(huán)?？萍脊ぷ髡?，為我國(guó)污泥處理，開發(fā)研制多種可靠的污泥處理設(shè)備，有關(guān)部門要扶植，優(yōu)惠國(guó)產(chǎn)專利設(shè)備，優(yōu)先采購和獎(jiǎng)勵(lì)政策，以開