介紹幾種污泥干化技術(shù)
行業(yè)動態(tài)
1 前言
隨著社會的發(fā)展和人類的進(jìn)步，人們對生存環(huán)境的保護(hù)和改善意識不斷加強(qiáng)。加之， 對環(huán)境保護(hù)政策實施力度不斷加強(qiáng)，使全國范圍內(nèi)污水處理率不斷提高，各城市紛紛建設(shè)污水處理廠，大、中、小型污水處理廠已達(dá)幾百座，而且還在迅速增加。各污水處理廠都面臨著如何處置每天產(chǎn)生的大量剩余污泥的問題。在我國目前尚無妥善的處置方法，加之，致病菌的超標(biāo)，傳統(tǒng)上用作農(nóng)肥，不能完全符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。特別是天津市作為老工業(yè)城市，污水中工業(yè)廢水的比例一直較高，污泥中含有一定比例的重金屬物質(zhì)長期使用會在土壤中富集，造成土地板結(jié)，因此近年來污水處理廠脫水污泥無適當(dāng)出路隨意堆放造成二次污染，污泥處置問題已經(jīng)成為多數(shù)污水處理廠急待解決的問題，污泥處置是否妥當(dāng)已關(guān)系到污水處理廠的生存。
縱觀歐、美一些 進(jìn)入80年代末期，由于污泥在農(nóng)用、填埋、投海上的各種限制條件和不利因素的逐漸突出，也由于污泥熱干化技術(shù)在歐、美等 一些污水處理廠的成功應(yīng)用，使污泥干化技術(shù)在西方工業(yè)發(fā)達(dá) 很快推廣開來。例如：歐盟在80年代初只有數(shù)家污水處理廠采用污泥熱干化設(shè)備處理污泥，但到1994年底已有110家污泥干化處理廠，并且還在逐年增加。這項技術(shù)同時也得到了越來越多發(fā)展中 環(huán)境工程界的重視，也為我國污泥處置提供了寶貴的經(jīng)驗。
2 污泥干化設(shè)備的類型
2.1 按熱介質(zhì)與污泥接觸的方式分
2.1.1 直接加熱式
將燃燒室產(chǎn)生的熱氣與污泥直接進(jìn)行接觸混合，使污泥得以加熱，水分得以蒸發(fā)并得到干污泥產(chǎn)品，是對流干化技術(shù)的應(yīng)用；
2.1.2 間接加熱式
將燃燒爐產(chǎn)生的熱氣通過蒸氣、熱油介質(zhì)傳遞，加熱器壁，從而使器壁另一側(cè)的濕污泥受熱、水分蒸發(fā)而加以去除，是傳導(dǎo)干化技術(shù)的應(yīng)用；
2.1.3 “直接-間接”聯(lián)合式干燥
即是對流-傳導(dǎo)技術(shù)的結(jié)合。
2.2 按設(shè)備的形式分
轉(zhuǎn)鼓式、轉(zhuǎn)盤式、帶式、螺旋式、離心干化機(jī)、噴淋式多效蒸發(fā)器、流化床、多重盤管式、薄膜式、漿板式等多種形式。
2.3 按干化設(shè)備進(jìn)料方式和產(chǎn)品形態(tài)分
一種是采用干料返混系統(tǒng)，濕污泥在進(jìn)料前先與一定比例的干泥混合，然后才進(jìn)入干燥器，產(chǎn)品為球狀顆粒，是干化、造粒結(jié)合為一體的工藝；另一種是濕污泥直接進(jìn)料，產(chǎn)品多為粉末狀。
3 工作原理和工藝流程
結(jié)合在歐、美的實際考察情況，就目前西方 主要采用的幾家公司的污泥干化技術(shù)和設(shè)備，介紹其工作原理和工藝流程。
3.1 直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)
工作原理是：脫水后的污泥從污泥漏斗進(jìn)入混合器，按比例充分混合部分已經(jīng)被干化的污泥，使干濕混合污泥的含固率達(dá)50%～60%，然后經(jīng)螺旋輸送機(jī)運(yùn)到三通道轉(zhuǎn)鼓式干燥器中。在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)與同一端進(jìn)入的流速為1.2-1.3m/s、溫度為700℃左右的熱氣流接觸混合集中加熱，經(jīng)25min左右的處理，烘干后的污泥被帶計量裝置的螺旋輸送機(jī)送到分離器，在分離器中干燥器排出的濕熱氣體被收集進(jìn)行熱力回用，帶污染的惡臭氣體被送到生物過濾器處理達(dá)到符合環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，從分離器中排出的干污泥其顆粒度可以被控制，再經(jīng)過篩選器將滿足要求的污泥顆粒送到貯藏倉等候處理。干化的污泥干度達(dá)92%以上或更高。干燥的污泥顆粒直徑可控制在1-4mm，這主要考慮了用干燥的污泥作為肥料或園林綠化的可能性。細(xì)小的干燥污泥被送到混合器中與濕污泥混合送入轉(zhuǎn)鼓式干燥器，用于加熱轉(zhuǎn)鼓干燥器的燃燒器可使用沼氣、天然氣或熱油等為燃料。分離器將干燥的污泥和水汽進(jìn)行分離，水汽幾乎攜帶了污泥干燥時所耗用的全部熱量，這部分熱量需要充分回收利用。因此水汽要經(jīng)過冷凝器，冷凝器冷卻水入口溫度為20℃，出水溫度為55℃，被冷卻的氣體送到生物過濾器處理完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。
該干化系統(tǒng)特點(diǎn)是：在無氧環(huán)境中操作，不產(chǎn)生灰塵，干化污泥呈顆粒狀，粒徑可以控制，采用氣體循環(huán)回用設(shè)計減少了尾氣的處理成本。
3.2 間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)
脫水后的污泥輸送至干化機(jī)的進(jìn)料斗，經(jīng)過螺旋輸送器送至干化機(jī)內(nèi)，螺旋輸送器可變頻控制定量輸送。干化機(jī)由轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿組成，轉(zhuǎn)鼓通過燃燒爐加熱，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為1.5r/min。翼片螺桿通過循環(huán)熱油傳熱，轉(zhuǎn)速為0.5r/min。轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿同向或反向旋轉(zhuǎn)，污泥可連續(xù)前移進(jìn)行干化，轉(zhuǎn)鼓沿長度方向分布為三個燃燒爐溫度區(qū)域，分別為370℃，340℃和85℃。翼片螺桿內(nèi)的熱油溫度為315℃。轉(zhuǎn)鼓經(jīng)抽風(fēng)，其內(nèi)部為負(fù)壓，水汽和塵埃無法外逸。污泥經(jīng)轉(zhuǎn)鼓和翼片螺桿推移和加熱被逐步烘干并磨成粒狀，在轉(zhuǎn)鼓后端低溫區(qū)經(jīng)過S形空氣止回閥由干泥螺桿輸送器送至儲存?zhèn)}。污泥蒸發(fā)出的水汽通過系統(tǒng)抽風(fēng)機(jī)送至冷凝和洗滌吸附系統(tǒng)。
該干化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：流程簡單，污泥的干度可控制，干化器終端產(chǎn)物為粉末狀。
3.3 離心干化技術(shù)（即脫水干化一體機(jī)）
稀污泥自濃縮池或消化池進(jìn)入離心干化機(jī)，干化機(jī)內(nèi)的離心機(jī)對污泥進(jìn)行脫水，經(jīng)機(jī)械離心脫水后的污泥呈細(xì)粉狀從離心機(jī)卸料口高速排出，高熱空氣以適當(dāng)?shù)姆绞揭氲诫x心干化機(jī)的內(nèi)部，遇到細(xì)粉狀的污泥并以極短的時間將其干化到含固率80%左右。干化后的污泥顆粒經(jīng)氣動方式以70℃的溫度從干化機(jī)排出，并與濕廢氣一起進(jìn)入旋流分離器進(jìn)行分離。一部分濕廢氣進(jìn)入洗滌塔，在洗滌塔中濕廢氣中的大部分水分被冷凝析出，凈化后的廢氣以40℃的溫度離開洗滌塔。
該干化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：流程簡單，省去了污泥脫水機(jī)及從脫水機(jī)至干化機(jī)的存儲、輸送、運(yùn)輸裝置。
3.4 間接式多盤干燥技術(shù)（珍珠工藝）
其工作原理是：機(jī)械脫水后的污泥（含固率25%～30%）送入污泥緩沖料倉，然后通過污泥泵輸送至涂層機(jī)，在涂層機(jī)中再循環(huán)的干污泥顆粒與輸入的脫水污泥混合，干顆粒核的外層涂上一層濕污泥后形成顆粒，這個涂敷過程非常重要，內(nèi)核是干的（含固率＞90%），外層是一層濕污泥，涂覆了濕污泥的顆粒被送入硬顆粒造粒機(jī)（多盤干燥器），被倒入造粒機(jī)上部，均勻的散在頂層圓盤上。通過與中央旋轉(zhuǎn)主軸相連的耙臂上的耙子的作用，污泥顆粒在上層圓盤上作圓周運(yùn)動。污泥顆粒從造粒機(jī)的上部圓盤由重力作用直至造粒機(jī)底部圓盤，顆粒在圓盤上運(yùn)動時直接和加熱表面接觸干化。污泥顆粒逐盤增大，類似于蚌中珍珠的形成過程，形成堅實的顆粒故也叫珍珠工藝。干燥后的顆粒溫度90℃，粒徑為1～4mm，離開干燥機(jī)后由斗式提升機(jī)向上送至分離料斗，一部分被分離出再循環(huán)回涂層機(jī)，同時剩余的顆粒進(jìn)入冷卻器冷卻至40°送入顆粒儲料倉。污泥干燥過程所需的能量由熱油傳遞，溫度介于260～230℃的熱油在干燥機(jī)內(nèi)中空的圓盤內(nèi)循環(huán)，從干燥機(jī)排出的接近115℃的蒸汽冷凝，經(jīng)熱交換器冷凝后的熱水溫度為50～60℃。
此間接式多盤干燥器也叫造粒機(jī)，立式布置多級分布，間接加熱。
特點(diǎn)：干燥和造粒過程氧氣濃度<2%，避免了著火和爆炸的危險性。顆粒呈圓形、堅實、無灰塵且顆粒均勻、具有較高的熱值可作為燃料，尾氣經(jīng)冷凝、水洗后送回燃燒爐，將產(chǎn)生臭味的化合物徹底分解，所以其尾氣能滿足很嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.5 流化床污泥干化技術(shù)
其工作原理是：脫水污泥送至污泥計量儲存?zhèn)}，然后用污泥泵將污泥送至流化床污泥干燥機(jī)中的進(jìn)料口并將污泥進(jìn)行分配。流化床污泥干燥機(jī)從底部到頂部基本由三部分組成，在干燥機(jī)的下面是風(fēng)箱，用于將循環(huán)氣體分送到流化床裝置的不同區(qū)域，其底部裝有一塊特殊的氣體分布板，用來分送惰性流化氣體。在中間段，用于蒸發(fā)水的熱量將通過加熱熱油送入流化床內(nèi)。上部為抽吸罩，用來使流化的干顆粒脫離循環(huán)氣體，而循環(huán)氣體帶著污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分離開干燥機(jī)。在干燥機(jī)內(nèi)干燥溫度85℃，產(chǎn)生的污泥顆粒被循環(huán)氣體流化并產(chǎn)生激烈的混合。由于流化床內(nèi)依靠其自身的熱容量，滯留時間長和產(chǎn)品數(shù)量大，因此，即使供料的質(zhì)量或水分有些波動也能確保干燥均勻，用循環(huán)的氣體將污泥細(xì)粒和灰塵帶出流化層，污泥顆粒通過旋轉(zhuǎn)氣鎖閥送至冷卻器，冷凝到小于40℃，通過輸送機(jī)送至產(chǎn)品料倉?；覊m、污泥細(xì)粒與流化氣體在旋風(fēng)分離器分離，灰塵、污泥細(xì)粒通過計量螺旋輸送機(jī)，從灰倉輸送到螺旋混合器。在那里灰塵與脫水污泥混合并通過螺旋輸送機(jī)再送回到流化床干燥機(jī)。干燥機(jī)系統(tǒng)和冷卻器系統(tǒng)的流化氣體均保持在一個封閉氣體回路。循環(huán)氣體將污泥細(xì)粒和蒸發(fā)的水分帶離流化床干燥機(jī)。污泥細(xì)粒在旋風(fēng)分離器內(nèi)分離，而蒸發(fā)的水分在一個冷凝洗滌器內(nèi)采用直接逆流噴水方式進(jìn)行冷凝。蒸發(fā)的水分以及其它循環(huán)氣體從85℃左右冷卻為60℃，然后冷凝，冷凝下來的水離開循環(huán)氣體流回到污水處理區(qū)，冷凝器中干凈而冷卻的流化氣體又回到干燥機(jī)，干化污泥由冷卻回路氣體卻冷到低于40℃。
該干化系統(tǒng)的特點(diǎn)是：無返料系統(tǒng)，間接加熱，干燥機(jī)本身無動部件，故幾乎無需維修，但干化顆粒的粒徑無法控制。
4 結(jié)束語
以上是歐、美幾家公司生產(chǎn)的污泥干化設(shè)備的簡單介紹。污泥干化設(shè)備在西方 已有相當(dāng)多的工程業(yè)績，其干化設(shè)備的種類也非常之多，除上述外還有閃蒸式干燥器、螺旋式干燥機(jī)、薄膜干燥器、噴霧式干化器、多效蒸發(fā)器、微波干化器、帶式干燥機(jī)、多床干燥器等，同一類型的干化設(shè)備在不同的生產(chǎn)廠家也各有其特點(diǎn)。目前我國污泥干化工藝用之甚少.本次天津市咸陽路污水處理廠工程 將100t/d（含水率75%）的污泥進(jìn)行干化處理，由于咸陽路污水處理廠的建設(shè)同樣面臨著如何科學(xué)處置污泥的重大課題，而且還承擔(dān)紀(jì)莊子、北倉污水處理廠的污泥處置任務(wù)。為此，設(shè)計對可能采用的處置方法如：焚燒、干化、填埋、堆肥、棄置等分別進(jìn)行了研討，對如何利用污泥的能量進(jìn)行分析，對如何發(fā)揮污泥的效益利用污泥資源化如：制造建筑材料、綠化、肥料等可能的利用途徑進(jìn)行探索，通過各種方案的對比，基于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，根據(jù)咸陽路污水處理廠的具體情況，決定采用：污泥填埋為主”并輔以“污泥干化的處置方案，與處理廠同步建設(shè)市政污泥填埋場和100t/d的污泥干化車間。污泥干化的規(guī)模約為咸陽路污水處理廠污泥量的三分之一，干化的目的是在生產(chǎn)中取得經(jīng)驗為今后徹底解決市政污泥的處置尋求一條科學(xué)的、因地制宜的途徑。
目前國際上污泥干化設(shè)備的品種很多，歐、美 具有一定的生產(chǎn)、運(yùn)行、管理經(jīng)驗，各種形式干化機(jī)有其不同的優(yōu)點(diǎn)和適用條件?？紤]到可能出現(xiàn)的各種情況，咸陽路污水處理廠決定采用兩套干化設(shè)備，以便適應(yīng)污泥量、沼氣量大小變化和設(shè)備檢修、故障時保持一臺運(yùn)行的可能性，同時要求干化設(shè)備能夠產(chǎn)生不同干度污泥，以滿足用于不同資源化原料如：用作填埋場的覆蓋土、用于調(diào)節(jié)填埋污泥干度的混合土、建筑材料的添加劑等各種條件，另外也特別考慮利用沼氣作為干化的 能源以降低成本，盡量不使用增加運(yùn)行費(fèi)用的天然氣、燃油等，只將其作為第二能源，保持運(yùn)行中干化設(shè)備的使用率。這項技術(shù)的實施將積累經(jīng)驗為我國污泥后處置探索一條新路。
