污泥圓盤干化系統(tǒng)及廢氣處理工藝研究
技術(shù)支持
傳統(tǒng)的污泥處理處置技術(shù)復(fù)雜，處理設(shè)備多樣。其中，污泥干化耦合發(fā)電技術(shù)作為 鼓勵(lì)發(fā)展的一種污泥處理處置技術(shù)，在國(guó)內(nèi)污泥處理市場(chǎng)占據(jù)重要地位。該技術(shù)利用電廠的熱源介質(zhì)對(duì)污泥進(jìn)行干化，再協(xié)同燃煤焚燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)污泥無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化的“四化”目標(biāo)，同時(shí)提升并利用污泥的熱值，降低電廠的煤炭消耗，減少碳排放。
污泥干化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物如烷類、芳烴類、脂類以及惡臭氣體如NH3、H2S等的處理。不同于廢水和廢固的治理，這些惡臭氣體易逃逸、擴(kuò)散性強(qiáng)、影響范圍廣、收集治理難度大。在已有的污泥干化項(xiàng)目應(yīng)用中，無可避免地會(huì)有臭氣治理不理想的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象同時(shí)也存在于其他污泥處理工程中，如污泥厭氧消化、污泥堆肥等。一方面，污泥存儲(chǔ)、干化、輸送等各個(gè)工藝環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生惡臭廢氣，廢氣中含有的惡臭氣體如NH3、H2S等成分，雖然閾值較低，但是很容易引起周邊人員的身體不適；另一方面，臭氣的收集及處理系統(tǒng)的選擇存在不合理性。
臭氣的收集及處理技術(shù)的選擇直接影響著臭氣治理的效果。本文基于華東某電廠200t/d污泥干化耦合發(fā)電項(xiàng)目，介紹了污泥圓盤干化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、臭氣的收集及技術(shù)的選擇，結(jié)合本工程實(shí)際運(yùn)行情況，提出改進(jìn)建議，為類似工程項(xiàng)目提供借鑒。
1 臭氣處理工藝比選
1.1 臭氣處理方法分類
臭氣處理的方法主要包括：物理法、化學(xué)法和生無法。其中，物理法包括活性炭吸附法和吸收法；化學(xué)法包括等離子法、氧化法和焚燒法；生物法包括：生物過濾法、生物洗滌法及植物液法。
1.1.1 活性炭吸附法
活性炭吸附法一般適用于惡臭組分濃度較低，廢氣量大的環(huán)境，對(duì)苯系物及硫化物具有較好的脫除效果。
1.1.2 等離子法
等離子法是利用高壓電磁脈沖電暈放電，產(chǎn)生大量的高能電子、O、OH等活性粒子，將惡臭物質(zhì)進(jìn)行氧化降解為微小或無害化的物質(zhì)。
1.1.3 焚燒法
焚燒法是利用高溫作用下，臭氣被分解產(chǎn)生CO2和H2O，達(dá)到除臭的效果。
1.1.4 生物過濾法
生物過濾法是利用附著在填料上的微生物作用，將臭氣物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行吸收消化，進(jìn)而達(dá)到對(duì)惡臭氣體的去除效果。但是，生物除臭效果較差，需結(jié)合活性炭法才可滿足深度脫臭的要求。
1.2 臭氣處理方法的選擇
主要從投資成本、運(yùn)行成本、除臭效果、技術(shù)成熟度和除臭技術(shù)在應(yīng)用過程的不利影響等方面進(jìn)行綜合評(píng)判，選取合適的除臭技術(shù)。
從投資成本分析，新建除臭系統(tǒng)會(huì)增加整個(gè)項(xiàng)目的成本，而利用電廠鍋爐進(jìn)行焚燒時(shí)，只需考慮污泥干化地點(diǎn)到鍋爐之間的管道成本，本項(xiàng)目利用玻璃鋼材質(zhì)風(fēng)管進(jìn)行輸送，且兩者之間的距離較短，成本投入較小。
從系統(tǒng)運(yùn)行成本來看，活性炭法具有一定的使用周期，運(yùn)行一段時(shí)間后，活性炭吸附效果下降，需定期更換活性炭材料，增加運(yùn)行維護(hù)成本；生物過濾法在使用過程中也需定期更換填料。等離子法的電耗則相對(duì)較大；利用電廠進(jìn)行焚燒臭氣，工藝簡(jiǎn)單，電耗低，維護(hù)簡(jiǎn)單，處理效果明顯且穩(wěn)定。
從除臭效果分析，無論是活性炭法、等離子法、生物濾池法，還是氧化法，對(duì)臭氣成分的處理具有選擇性，對(duì)臭氣濃度也有要求。對(duì)于鍋爐而言，幾乎不存在這樣的限制，鍋爐溫度高達(dá)1000℃，廢氣中的臭氣能完全被分解產(chǎn)生CO2和H2O。
從臭氣處理成熟度上考慮，各種技術(shù)在臭氣處理方面都有較多的應(yīng)用，尤其是利用電廠鍋爐對(duì)臭氣進(jìn)行焚燒。從除臭技術(shù)的不利影響來看，活性炭吸附需要考慮炭脫附，等離子法會(huì)產(chǎn)生臭氧污染，生物過濾法可能會(huì)因填料的腐化產(chǎn)生新的臭氣污染，而利用電廠鍋爐進(jìn)行焚燒，臭氣成分被徹底分解，不會(huì)產(chǎn)生新的污染問題，且在處理過程中不會(huì)對(duì)鍋爐的原有系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。
綜上，利用電廠的鍋爐對(duì)污泥干化系統(tǒng)產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行焚燒處理是較佳選擇。
2 工程案例
2.1 工程概況
華東某電廠現(xiàn)役二、三期4×330MW燃煤機(jī)組，采用亞臨界汽包鍋爐汽輪發(fā)電、雙曲線冷卻塔-循環(huán)水冷卻、電除塵-氣力干除灰、水冷渣-鏈條式輸送、石灰石-石膏濕法脫硫，該機(jī)組于2005年投運(yùn)。
為滿足電廠發(fā)展戰(zhàn)略及當(dāng)?shù)丨h(huán)保需求，電廠接納當(dāng)?shù)匚鬯畯S轉(zhuǎn)運(yùn)來的板框壓濾污泥，其含水率在55%～65%之間。
根據(jù)當(dāng)?shù)匚勰嗵幚硖幹玫囊?，電廠規(guī)劃建設(shè)2條污泥干化生產(chǎn)線，單條污泥干化生產(chǎn)線處理規(guī)模為每天100t含水率60%污泥。污泥消納采用的技術(shù)路線：首先通過圓盤干化技術(shù)將污泥的含水率干化至35%，然后干化后的污泥輸送至輸煤皮帶于燃煤混合后，作為燃料進(jìn)入爐膛燃燒發(fā)電。
其中，圓盤干化系統(tǒng)由幾個(gè)子系統(tǒng)組成，包括濕污泥存儲(chǔ)與輸送系統(tǒng)、干化系統(tǒng)、干污泥存儲(chǔ)輸送系統(tǒng)、干污泥上料摻配系統(tǒng)、蒸汽輸送及疏水回用系統(tǒng)、廢氣收集處理系統(tǒng)、冷凝廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)。
2.2 圓盤干化系統(tǒng)臭氣源分析
圓盤干化系統(tǒng)廢氣主要產(chǎn)生于3個(gè)過程：儲(chǔ)存過程、輸送過程及干化過程。首先，濕污泥料倉(cāng)內(nèi)的污泥存儲(chǔ)過程中，發(fā)生消化反應(yīng)，產(chǎn)生以NH3、H2S為主的惡臭氣體，同時(shí)產(chǎn)生少量的醇類、胺類等有機(jī)臭氣。污泥輸送過程，由于污泥發(fā)生擾動(dòng)，污泥與污泥之間裹挾的臭氣被釋放，成分與儲(chǔ)存過程產(chǎn)生的臭氣相似。
污泥干化過程中，產(chǎn)生的廢蒸汽臭氣濃度較高，成分較復(fù)雜，一方面污泥中原來含有的低沸點(diǎn)的臭氣成分被釋放；另一方面，高分子氣體被分解產(chǎn)生含臭味的低分子氣體。
2.3 圓盤干化系統(tǒng)臭氣收集及處理工藝
整套系統(tǒng)以定點(diǎn)微負(fù)壓和整體微負(fù)壓相結(jié)合的方式進(jìn)行臭氣收集。
定點(diǎn)負(fù)壓是在系統(tǒng)運(yùn)行下，保證干化機(jī)內(nèi)部-100～500Pa的微負(fù)壓，濕/干污泥儲(chǔ)存及輸送設(shè)備內(nèi)部微負(fù)壓，避免臭氣向周圍環(huán)境逃逸。但是，在污泥卸料和輸送過程中臭氣無可避免地會(huì)從設(shè)備內(nèi)逃逸到廠房?jī)?nèi)，故廠房?jī)?nèi)采取整體微負(fù)壓設(shè)計(jì)，維持廠房?jī)?nèi)機(jī)械排風(fēng)，自然進(jìn)風(fēng)，避免臭氣進(jìn)一步擴(kuò)散到周邊環(huán)境。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，臭氣的收集工作主要分為三部分。
部分：兩條生產(chǎn)線的干化工藝尾氣，通過除塵冷凝后通過同一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)輸送至鍋爐前端的送風(fēng)機(jī)入口。
第二部分：濕污泥卸料車間、污泥干化車間、濕污泥/干污泥料倉(cāng)、濕污泥輸送、干污泥輸送等設(shè)備相對(duì)集中，利用同一離心風(fēng)機(jī)將臭氣收集并輸送至鍋爐前端的送風(fēng)機(jī)入口。
第三部分：干污泥上料系統(tǒng)中污泥輸送距離長(zhǎng)度達(dá)300m，輸送高度32m，利用同一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)收集上料系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部臭氣，并將收集的臭氣輸送至鍋爐前端的送風(fēng)機(jī)入口。污泥干化系統(tǒng)產(chǎn)生的所有臭氣送入鍋爐進(jìn)行焚燒處置。
2.4 圓盤干化系統(tǒng)臭氣處理效果
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，污泥干化生產(chǎn)車間周邊環(huán)境無臭味逃逸，滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》惡臭污染物濃度限制要求。車間內(nèi)有毒有害氣體及粉塵等衛(wèi)生條件滿足《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》以及《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。電廠大氣污染物排放也符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3 結(jié)論與建議
3.1 結(jié)論
整個(gè)污泥圓盤干化系統(tǒng)可以將污泥的含水率從60%降至35%，各子系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)干污泥輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離及較高高度輸送，系統(tǒng)運(yùn)行過程中廠房周邊臭氣排放滿足相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)，廠房?jī)?nèi)臭氣有效抽吸處理，保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)人員健康。
利用電廠鍋爐對(duì)污泥在存儲(chǔ)、輸送、干化過程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行焚燒，可有效分解廢氣中的臭氣組分，同時(shí)可節(jié)約電廠的投資及運(yùn)行成本。另外，對(duì)于電廠的鍋爐及超低排放環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響。
3.2 建議
廠房?jī)?nèi)部臭氣收集效果具有一定的局限性，通過增加換氣次數(shù)進(jìn)行廠內(nèi)臭氣的收集有明顯效果，但相應(yīng)地會(huì)增加風(fēng)機(jī)功耗，如果風(fēng)機(jī)能耗有較大限制，則應(yīng)嚴(yán)格控制系統(tǒng)設(shè)備的密封性和微負(fù)壓狀態(tài)，減少設(shè)備本體及連接件臭氣的逃逸及無組織排放。通過本項(xiàng)目在運(yùn)行過程中的調(diào)整，每小時(shí)8～10次換氣量能達(dá)到 的效果。
利用定點(diǎn)抽吸方式，針對(duì)污染臭氣源進(jìn)行定點(diǎn)抽吸，能有效防止臭氣向四周擴(kuò)散，同時(shí)減少系統(tǒng)抽風(fēng)量，降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗。
