污泥干化處理技術與設備

污泥干化處理技術與設備一、污泥枯燥燃燒污泥燃燒工藝根據(jù)燃燒方式又分為直接燃燒和枯燥燃燒兩種。污泥的直接燃燒是將高濕污泥在輔助燃料作為熱源的情況下直接在燃燒爐內燃燒。由于污泥的含水量大、熱值低，只有參加輔助燃料〔煤、重油、柴油等〕的情況下，污泥才能燃燒，消耗大量能源。由于污泥含水量大，燃燒后的尾氣量也比較大，后續(xù)尾氣處理需要龐大的設備，操作控制難度大，相應造成后續(xù)噴淋塔、除霧塔等設備處理量大大增加，同時使設備投資和系統(tǒng)運行費用大大提高。為了降低污泥處理運行費用和提高污泥燃燒效率，將污泥的直接燃燒改造為污泥經(jīng)枯燥后燃燒，因此需要配套污泥枯燥設備系統(tǒng)。污泥的枯燥燃燒目的是高效、平安的實現(xiàn)污泥的完全礦化。在燃燒工藝前面采用污泥枯燥工藝的目的是實現(xiàn)污泥的減量化，節(jié)省后續(xù)燃燒處置的費用。污泥中大量的水分在枯燥階段被除去，后續(xù)的燃燒爐將比直接燃燒時的體積減小，尾氣處理系統(tǒng)在設備體積減小的同時，由于水蒸氣含量的減少，處理難度會降低而效率會增加。污泥枯燥燃燒把污泥中的水分進行枯燥處理后，配以適當比例的煤灰，燃燒產(chǎn)生熱能發(fā)電。雖然一次性投資稍高，但由于它具有其它工藝不可代替的優(yōu)點，特別在污泥量的消減上，衛(wèi)生化，最終出路上，處置占地面積上，都有其他工藝無法比較的優(yōu)勢，是一種污泥最終出路的解決方法，在污泥的最終處置方面將有著廣泛的前景。污泥的枯燥最早是在二十世紀四十年代開發(fā)的，經(jīng)過幾十年的開展，污泥枯燥的優(yōu)點正逐漸顯現(xiàn)出來：枯燥后的污泥與濕污泥相比，可以大幅度減小體積，從而減小了儲存空間，以含水的濕污泥為例，枯燥至含水30%時，體積可以減小；形成顆?；蚍蹱畹姆€(wěn)定產(chǎn)品，使污泥形狀大大改善；最終產(chǎn)品無臭且無病原體，減輕了污泥的有關負面效應，使處理的污泥更容易被接受；干化后的高熱值污泥也可以替代能源，實現(xiàn)變廢為寶。1、污泥枯燥的機理枯燥是為了去除水分，水分的去除要經(jīng)歷兩個主要過程：〔1〕蒸發(fā)過程：物料外表的水分汽化，由于物料外表的水蒸氣壓低于介質〔氣體〕中的水蒸氣分壓，水分從物料外表移入介質。〔2〕擴散過程：是與汽化密切相關的傳質過程。當物料外表水分被蒸發(fā)掉，形成物料外表的濕度低于物料內部濕度，此時，需要熱量的推動力將水分從內部轉移到外表。上述兩個過程的持續(xù)、交替進行，根本上反映了枯燥的機理。2、干化包括哪些必要的工藝步驟？污泥干化的目的在于去掉濕泥中的局部水分，以適應不同的處置要求。干化意味著在單位時間里將一定數(shù)量的熱能傳給物料所含的濕分，這些濕分受熱后汽化，與物料別離，失去濕分的物料與汽化的濕分被分別收集起來，這就是干化的工藝過程。從設備角度來描述這一過程，包括上料、干化、氣固別離、粉塵捕集、濕分冷凝、固體輸送和儲存等。如果因物料的性質〔粘度、含水率等〕可能造成干化工藝的不穩(wěn)定性的〔如黏著、結塊等〕，那么有必要采用局部干化后產(chǎn)品與濕物料混合的工藝〔返料、干泥返混〕。此時，在上料之前和固體輸送之后應相應增加輸送、儲存、別離、粉碎、篩分、提升、混合、上料等設備。3、干化區(qū)分間接或直接加熱方式直接和間接加熱方式的劃分在于熱源利用的形式區(qū)別，具體來說就是直接作為介質還是間接對換熱的介質進行加熱。干化是依靠熱量來完成的，熱量一般都是能源燃燒產(chǎn)生的。燃燒產(chǎn)生的熱量存在于煙道氣中，這局部熱量的利用形式有兩類：(1)直接利用：將高溫煙道氣直接引入枯燥器，通過氣體與濕物料的接觸、對流進行換熱。這種做法的特點是熱量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性質，也將帶來排放問題，因高溫煙道氣的進入是持續(xù)的，因此也造成同等流量的、與物料有過直接接觸的廢氣必須經(jīng)特殊處理后排放。(2)間接利用：將高溫煙道氣的熱量通過熱交換器，傳給某種介質，這些介質可能是導熱油、蒸汽或者空氣。介質在一個封閉的回路中循環(huán)，與被干化的物料沒有接觸。熱量被局部利用后的煙道氣正常排放。間接利用存在一定的熱損失。對干化工藝來說，直接或間接加熱具有不同的熱效率損失，也具有不同的環(huán)境影響，是進行工程環(huán)評和經(jīng)濟性考察的重要內容。4、污泥枯燥〔干化〕設備污泥干化設備有許多不同的種類，其中常見的類型有：〔1〕直接加熱式。原理為對流加熱，代表設備有轉鼓、流化床等；〔2〕間接加熱式。原理為傳導或接觸加熱，代表設備有螺旋、圓盤、薄層、碟片、槳式等；〔3〕熱輻射加熱式。有帶式、螺旋式等。

二、下面介紹二種污泥干化技術與設備(一)南大紫金專用回轉式污泥干化系統(tǒng)1、工藝流程圖2、設備效果圖濕污泥專用干化設備干污泥3、業(yè)績案例〔1〕常州雕莊污泥處理廠污泥處理工程印染污泥無害化、減量化、資源化；對含水率80%污泥脫水處理；設計日處理量為200噸；制成高熱值的輔助燃料燃燒顆粒。〔2〕江蘇尼高建材污泥處理工程市政污泥無害化、減量化、資源化；高溫干化工藝，對含水率80%污泥脫水處理；污泥分級特殊工藝處理；日處理量為200噸；制成枯燥顆粒用于輔助燃料、干粉砂漿配料。4、工藝說明〔1〕干化污泥含水率：本工程針對污水處理廠經(jīng)過壓濾的污泥，采用集中處理的方式，建造污泥干化處理廠，將含水率80%的污泥干化至30%左右，然后輸出到鍋爐作燃料與煤混合燃燒，或制磚等資源化利用?！?〕處理方法：本方案采用回轉枯燥機處理高濕污泥?；剞D筒枯燥機與其他枯燥設備相比，生產(chǎn)能力大，可連續(xù)操作，結構簡單，操作方便，故障少，維修費用低，適用范圍廣，流體阻力小，可以用它枯燥顆料狀物料，對于那些附著性大的物料也很有利，操作彈性大，生產(chǎn)上允許產(chǎn)品的流量有較大波動范圍，不會影響產(chǎn)品的質量，清掃容易。首先將污泥由上料機輸送到回轉筒枯燥機的進料斗內，然后由推料設備將污泥推入回轉筒枯燥機內，枯燥機內污泥同一定溫度(℃)的煙氣接觸，經(jīng)過枯燥機的攪動使污泥與熱煙氣接觸，到達污泥烘干的目的?？菰锖蟮奈勰鄰目菰餀C的尾部排出，然后輸出到鍋爐作燃料與煤混合燃燒。本方案采用中高溫枯燥污泥，自配燃煤熱風爐，一條生產(chǎn)線需一段枯燥回轉枯燥機或二級枯燥，可大大節(jié)省設備投資和廠房占地，減少污泥進料、出料輸送長度，因為自配燃煤熱風爐，供熱溫度高，枯燥污泥效率也高?！?〕采用電廠煙氣供熱低溫枯燥是否更為節(jié)能？采用低溫枯燥，意味著將干化采用的熱介質溫度降低。在污泥干化中，由于熱傳導系統(tǒng)中介質處于閉環(huán)狀態(tài)，熱量的散失無論高溫或低溫，沒有太多的變化。形成較大區(qū)別的在于熱對流，采用中高溫或低溫氣體，向介質中輸入熱量的效率存在一定差異，而比較極端的那么可連加熱都省去，直接采用環(huán)境空氣?？菰锏男纬墒怯蓛蓚€根本過程組成的：汽化和傳質。前者的推動力主要是水蒸汽壓差，只要濕物料外表的水蒸汽壓高于介質氣體，就會形成蒸發(fā)。而后者的推動力那么主要依靠溫度，壓差的影響很小，而沒有一定的溫度，這種壓差那么更微缺乏道?？疾斓蜏乜菰锸欠窀鼮楣?jié)能，需要注意以下三個方面的內容：首先，低溫枯燥過程中，為了彌補壓差、溫度方面的缺乏，不得不采用更大的氣量來進行。氣量那么純粹是電能的支出。當鼓風機為了克服空氣本身和管壁的阻力，將數(shù)倍于熱干化工藝〔或所謂高溫工藝〕的氣體吹進循環(huán)時，其電能需要量實際上大量增加。其次，在采用加熱方式進行的干化中，在同樣的蒸發(fā)量條件下，減少熱能在單位質量氣體中的支出，必然增加總氣量，其總熱量洗滌的損失應該是一樣的；甚至相反，因溫度低而導致傳質效率低，最終使得總熱量消耗高于高溫工藝。第三，環(huán)境影響不容無視。工藝氣量增加，將會大幅度提高排放氣量，最終處理這些對環(huán)境不利的氣體將會導致處理本錢的上升。另外，由于煙氣所帶有的腐蝕性污染，對污泥枯燥設備使用壽命有很大影響。總之，干化需要熱量，給熱的效率與溫度相關，溫度梯度越高，效率那么越高。工藝氣量的大小決定于工藝本身所采用的熱交換形式。熱傳導為主的系統(tǒng)，需要的氣量小，因為氣體主要起濕度別離系統(tǒng)的載體作用；而熱對流系統(tǒng)那么依賴氣體所攜帶的熱量來進行枯燥，因此氣量較大。轉鼓式枯燥器的枯燥依靠熱對流，因此氣量的大小必須滿足攜帶熱量的全部需要。因此，低溫枯燥不一定能夠節(jié)能。在大多數(shù)枯燥系統(tǒng)中，其結果適得其反。如果我們將煙氣供熱費計入本錢的話，那么采用煙氣供熱枯燥污泥的綜合本錢要高于中高溫枯燥。因此，具體選擇哪種供熱熱源，還需要工程單位做進一步的考慮?！?〕污泥枯燥廢氣處理是接到電廠處理還是自配尾氣處理系統(tǒng)好？從方案比選中我們可以得到中高溫枯燥比低溫枯燥方案更好，在下面的系統(tǒng)圖中我們可以看到，完整的全封閉污泥干化系統(tǒng)包括：燃料提升系統(tǒng)、流化床燃燒系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、進料輸送系統(tǒng)、回轉干化系統(tǒng)、出料輸送系統(tǒng)、尾部二級除塵脫硫系統(tǒng)、煙囪等。經(jīng)過數(shù)個實際工程案例證明系統(tǒng)最優(yōu)化，得到用戶的好評。我們將污泥枯燥的廢氣，需要輸送到電廠廢氣處理設備，接由電廠脫硫除塵廢氣處理設備承當污泥枯燥這局部的廢氣處理，可以不再建設污泥枯燥廢氣處理設備和降低運行本錢。但應考慮到污泥枯燥廢氣中含有大量蒸汽，排到電廠廢氣處理增加了電廠廢氣處理設備負擔，并非有益。因此，從污泥枯燥系統(tǒng)完整性和合理性來考慮，特別是廢氣處理，可以考慮污泥枯燥設備自配尾氣處理系統(tǒng)，使系統(tǒng)設備獨立性增強，有利于運行操作和廢氣處理達標排放。如自配尾氣處理設備，雖然投資額有增加，但對于應用干化污泥燃燒節(jié)煤收入的投資回報來比僅占小局部，本工程無論是經(jīng)濟收益還是社會效益都是很好的。(二)三菱蒸汽式污泥干化系統(tǒng)1、系統(tǒng)原理：引進日本三菱公司污泥干化處理技術和關鍵設備。由燃煤或燃油、燃氣鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽提供熱量，經(jīng)過特殊的工藝流程和相配套的機械設備，使含水率80%左右的污泥有效干化至含水率15-20%左右，使?jié)裎勰嘈纬蔀榇址蹱罡晌勰?，成為資源化利用的原料。主要干化設備—污泥干化機干污泥2、型號數(shù)據(jù)：局部型號設備處理能力及占地面積數(shù)據(jù)型號處理能力〔噸/小時,80%含水率至20%〕總占地面積/車間面積NDZ-370D51650㎡/750㎡NDZ-450D102500㎡/1000㎡3、技術特點：①本技術已在日本和韓國大規(guī)模使用，工藝成熟，且設備使用使用期長。②設備傳熱面積大、傳熱快、效率高?？蓪ξ勰噙M行半干或全干水泥化處理。③采用蒸汽間接干化技術，尾氣量少，容易處理排放達標，完全符合清潔生產(chǎn)的要求。是我國大力推廣的技術。④整個工藝過程在封閉條件下運行，負壓，粉塵排放少，很好地解決了防爆問題。操作簡便、運行平安穩(wěn)定、清潔環(huán)保。⑤結構緊湊，占用空間小，自動化程度高⑥熱源氣體不與污泥直接接觸，保存了污泥100%的原始熱值。干污泥用途很廣：可作為燃煤的輔助燃料；也可以燒制輕質節(jié)能磚和生產(chǎn)水泥壓制品；可以作為建筑干粉砂漿、水泥的配料；還可以作為垃圾填埋場的覆蓋土。4、經(jīng)濟性評價：①是歐美引進同類處理能力技術設備投資的30%左右；能耗小，熱效率高，運行本錢低，〔以燃煤為例〕約為引進歐美技術設備的40%左右。②節(jié)省了污泥的填埋處理費用。目前國內污泥主要采用臨時填埋的方法，每噸污泥的平均處理費用在200元左右，該項技術使污泥得到資