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污泥干化技术及其相关工艺综合盘点

点击次数:59  更新时间:2017-10-19 12:36 

  污水处理过程中,污泥处理一直是行业内人士所关心的问题,高产量、高含水率的污泥,在贮存、运输、装卸等过程中既不方便,还存在很高的潜在环境安全风险和隐患,因此污泥干化处理势在必行。
 

 
  污水处理厂污泥主要由初沉池(沉砂池)及隔油池底泥、气浮机浮渣、剩余活性污泥以及其他工艺单元的化学污泥组成。污泥是一种固体废物,若具有急性毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、浸出毒性和疾病传染性等特征中的一项就是危险废物。
 
  污泥干化技术
 
  电能污泥干化法
 
  电能污泥干化法,是将电能转化为热能或微波等形式的能,加热湿污泥使之水分蒸发,污泥得到干化,通常采用电加热炉间接烘干的干化方式进行污泥干化。干化系统由污泥存储单元、输送计量单元、电加热干化(电能污泥烘干机)单元、输出单元及暂存单元构成。由于能耗较高,不适合用电紧张、产泥量大的污水处理厂,适合产泥量少、电能丰富、价格便宜地区。
 

电干化工艺流程
 
  热水干化法
 
  热水干化法是利用高温热水的热能,经过换热器进行热交换,蒸发污泥中的水分使得污泥干化。这种热源进行污泥干化一般为间接干化方式,对换热器要求较高一些。
 
  近年来热水干化法发展快速,德国开发的“板框压滤—热水真空干化技术”就是热水干化技术的典型代表。
 

热水干化工艺流程
 
  蒸汽干化法
 
  蒸汽干化法是利用蒸汽热能,经过换热器壳层进行热交换,蒸发污泥中的水分使之干化。蒸汽为热源的污泥干化机根据构造或内部构件不同又分为盘式干化机、桨叶式干化机、涡轮式干化机等不同形式。蒸汽可实现综合循环利用,是非常理想的清洁热源。
 
  一般使用1.0MPa,160—230℃左右的低压蒸汽,因蒸汽干化效率高、操作弹性大、易于控制、稳定性好等优点,加上新型蒸汽污泥干化机效率高、能耗较低,因而目前应用很多。
 

蒸汽干化工艺流程
 
  太阳能污泥干化法
 
  太阳能污泥干化法是利用太阳能为主要能源对污水处理厂污泥进行干化和稳定化的污泥处理技术。该技术利用太阳能,借助传统温室干燥工艺,具有低温干化、运行费用低廉、操作简单、运行安全稳定等优点。其驱动力为污泥中水分含量与和空气中水蒸汽分压之间的水蒸气压力差。考虑气候、季节、天气影响,太阳能干化过程是在一个配置翻泥机的大型暖房内进行,湿污泥从一端输入,干污泥从另一端输出。
 
  太阳能干化装置主要由地面结构、暖房、翻泥机三部分构成。地面结构类似于混凝土马路,翻泥机安装在两侧导轨上、进行前后上下移动作业,起到摊铺污泥、反转晾晒、输送污泥作用。有的还配热风机以加速水分蒸发装置,有的建成更为先进的太阳能温室系统。
 
  天然气干化法
 
  天然气(煤气)干化法是利用天然气(煤气)为燃料提供热源,在干化设备里将污泥干化。为了防止燃烧爆炸通常设有氮气保护、氧气浓度连锁、温度连锁以及污泥返混等安保措施,以提高设备运行的安全性。系统由进料单元、干化机、出料单元、尾气处理单元、返混单元、仪控系统等构成。通常作为污泥热解法处理的预处理单元。
 
  该方法在日本、美国应用较多,天然气作为清洁能源,在污泥热解处理时因为尾气不存在焚烧法产生的二噁英等问题,因而代表了污泥无害化的一种发展趋势。
 

天然气干化工艺流程
 
  炉窑烟气余热污泥干化法
 
  炉窑烟气温度一般在120—200℃之间,蕴藏有巨大的热能,是污泥低温干化的理想热源。利用烟气干化污泥有直接利用烟气加热干化和间接加热干化两种形式。为保证污泥在低温下能够自然形成颗粒,一般采用二段式干化工艺,一段干化使污泥含水率从80%左右降到60%左右,二段干化造粒使含水率降到40%以下,形成2—8mm颗粒污泥便于资源化。
 

炉窑烟气余热污泥干化工艺流程
 
  污泥干化工艺比较
 
  污泥干化选型比较
 
  由于干化耗费大量热能和电能,影响处理成本至巨;安全性的问题是干化最重要的工艺问题;我国污泥处置目前尚处于摸索阶段,尚难以确定一个确切的处理方向。因此,选型应以考察干化系统在能耗、安全性和灵活性三个方面的内容为要点。
 
  能耗的比较不是根据各家所报的消耗数字列表能够说明的,应深入到工艺过程中,对各工艺的热工原理进行分析和核实并得出自己的结论。污泥干化工艺更接近于化工工程中的有机物干燥,因此,借鉴该领域的经验,有助于污泥干化项目的成功。
 
  安全性问题是干化项目的基础,应谨慎对待,反复论证,并搜集尽可能全面的信息,以使最终选型安全可靠。
 
  根据当地的条件,应尽可能确定处置目标和工艺路线,在此基础上一次性选定合理的工艺,以适应今后的发展。鉴于干化项目投资巨大,而市场千变万化,应确保投资能够在长时间里发挥其效能。
 
  污泥干化所需能源比较
 
  干化的主要成本在于热能,降低成本的关键在于是否能够选择和利用恰当的热源。
 
  干化工艺根据加热方式的不同,其可利用的能源来源有一定区别,一般来说间接加热方式可以使用所有的能源,其利用的差别仅在温度、压力和效率。直接加热方式则因能源种类不同,受到一定限制,其中燃煤炉、焚烧炉的烟气因量大和腐蚀性污染物存在而难以使用,蒸汽因其特性无法利用。
 
  按照能源的成本,从低到高,分列如下:
 
  烟气:来自大型工业、环保基础设施(垃圾焚烧炉、电站、窑炉、化工设施)的废热烟气是零成本能源,如果能够加以利用,是热干化的最佳能源。温度必须高,地点必须近,否则难以利用。
 
  燃煤:非常廉价的能源,以烟气加热导热油或蒸汽,可以获得较高的经济可行性。尾气处理方案是可行的。
 
  热干气:来自化工企业的废能。
 
  沼气:可以直接燃烧供热,价格低廉,也较清洁,但供应不稳定。
 
  蒸汽:清洁,较经济,可以直接全部利用,但是将降低系统效率,提高折旧比例。可以考虑部分利用的方案。
 
  燃油:较为经济,以烟气加热导热油或蒸汽,或直接加热利用。
 
  天然气:清洁能源,但是价格最高,以烟气加热导热油或蒸汽,或直接加热利用。
 
  污泥干化机工艺比较
 
  污泥烘干分为接触式烘干和对流式烘干。在接触式烘干机中,存在一个固定不变的接触面,热量就通过这个面和导热介质(蒸汽或热油)传向污泥。对流式烘干的导热介质(热风)直接在污泥小颗粒上流动传热,从而产生热对流。
 
     以下表格对于不同的接触式干燥机(表1)和对流式干燥机(表2)进行了性能的总结。接下来的表3,对两种干燥机的特性作了一下比较。 
表1不同接触式干燥机的比较


表2不同对流式干燥机的比较


表3接触式干化和对流式干化的特性比较


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