分析比較幾種污泥干化工藝
技術(shù)支持
1 前言
隨著 人口的不斷增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，城市污泥產(chǎn)量的與日俱增和環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，污泥的處理和處置已經(jīng)成為一個(gè)敏感的全球環(huán)境問題。污泥干化焚燒是污泥無害化處置的重要方法。污泥干化焚燒可以使污泥的體積減少到較小化（減量90%以上）；可以回收能量，用于污泥自身的干化或發(fā)電供熱；能夠使有機(jī)物全部碳化，殺死病原體，使污泥徹底無害化。但污水處理廠產(chǎn)生的污泥因含水率高，不能簡(jiǎn)單作為發(fā)電燃料應(yīng)用，污泥要作為發(fā)電燃料，必須進(jìn)行干化處理。采用何種污泥干化工藝是本文分析比較的重點(diǎn)。
2 污泥干化工藝介紹
污泥干化工藝主要分機(jī)械壓榨干化工藝和加熱烘干干化工藝，其中機(jī)械壓榨干化工藝又包含普通機(jī)械干化工藝、隔膜壓濾干化工藝、組合式機(jī)械干化工藝；加熱烘干干化工藝又包含煙氣熱干化工藝、蒸汽熱干化工藝、導(dǎo)熱油熱干化工藝。
2.1 普通機(jī)械干化工藝
2.1.1 工藝介紹
我國(guó)常用的普通機(jī)械脫水方式為帶式壓濾脫水機(jī)脫水和螺旋壓榨式離心機(jī)脫水。這兩種機(jī)械均為通過一級(jí)壓榨過濾使初始濃度為約97%含水率的污水變成80%水分左右的污泥。
2.1.2 工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：帶式壓濾脫水機(jī)具有低速運(yùn)行，無噪聲，處理量較大；螺旋壓榨式離心機(jī)處理能力相對(duì)較大，可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
缺點(diǎn)：帶式壓濾機(jī)存在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差、臭味大、濕氣大，易造成二次污染，而螺旋壓榨離心機(jī)則電耗比較大。通常情況下，處理100t/d的污泥，電機(jī)功率需要60kW左右。另外，以上兩種形式處理后含水率只能達(dá)到75～80%左右，不能滿足污泥進(jìn)鍋爐焚燒的要求。
2.2 隔膜壓濾干化工藝
2.2.1 工藝介紹
污水處理過程中產(chǎn)生的污泥通過泵輸送到污泥處理池內(nèi)，經(jīng)過加藥調(diào)質(zhì)（藥劑PAM和絮凝劑），攪拌處理，污泥與藥劑充分反應(yīng)，污泥含水率調(diào)理為95%～97%，再通過泵輸送到污泥隔膜壓濾機(jī)內(nèi)，經(jīng)過過濾壓榨后，分解成45%～55%水分的干泥與濾液，干污泥可通過鍋爐焚燒處理。
2.2.2 工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：能直接一步到位將97%水分的污泥直接脫水至50%水分以內(nèi)，滿足循環(huán)流化床入爐焚燒的要求，且在低濃階段脫水效率很高，能耗較低。
缺點(diǎn)：壓榨時(shí)間較長(zhǎng)，一個(gè)循環(huán)周期時(shí)間約3小時(shí)45分鐘；不能連續(xù)出料，單臺(tái)設(shè)備處理能力不大，數(shù)量較多；板框壓濾機(jī)濾布采用采用PP或聚酰胺制造，使用壽命不長(zhǎng)；板框壓濾機(jī)自動(dòng)卸餅裝置有待完善，目前需借助人工卸料，消耗勞動(dòng)力；需要增加一定量的絮凝劑（木屑或生石灰），增加了運(yùn)行成本。
2.3 組合式機(jī)械干化工藝
2.3.1 工藝介紹
組合式機(jī)械脫水是分二級(jí)機(jī)械脫水，即 級(jí)隔膜壓濾機(jī)脫水后增加強(qiáng)力帶式壓濾機(jī)二級(jí)脫水。主要工藝流程為：污水處理廠含水率97%污泥溶液經(jīng)污泥泵輸送至污泥池儲(chǔ)存，經(jīng)加藥調(diào)質(zhì)（藥劑PAM），通過螺桿泵進(jìn)料至隔膜板式機(jī)壓榨至55%含水率后，經(jīng)過皮帶輸送機(jī)送至強(qiáng)力帶式壓榨機(jī)壓濾至含水率為45%～50%，干污泥可通過鍋爐焚燒處理。
2.3.2 工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：隔膜壓濾機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于絮凝劑用量低，在低濃階段脫水效率很高；缺點(diǎn)在于高濃階段脫水效率低下，造成脫水時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)量低。強(qiáng)力帶式脫水機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于高濃段采取連續(xù)脫水，效率高；缺點(diǎn)在于低濃段藥劑用量高，造成運(yùn)行成本高。組合式機(jī)械脫水工藝是在低濃段采用隔膜壓濾機(jī)，達(dá)到55%水分污泥后，再用強(qiáng)力帶式機(jī)脫水至45%水分，這樣充分發(fā)揮了兩種設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，有利于降低運(yùn)行成本，節(jié)約占地和投資。
缺點(diǎn)：板框壓濾機(jī)濾布采用采用PP或聚酰胺制造，使用壽命不長(zhǎng)；板框壓濾機(jī)自動(dòng)卸餅裝置有待完善，目前需借助人工卸料，消耗勞動(dòng)力。
2.4 煙氣熱干化工藝
2.4.1 工藝介紹
利用鍋爐煙氣余熱干化污泥，將污水處理廠經(jīng)過一級(jí)脫水的80%含水率污泥，干化成45%含水率污泥（可控制），主要干化設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓干化機(jī)，主要發(fā)源于日本和德國(guó)等國(guó)。
2.4.2 工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：利用鍋爐煙氣余熱干化污泥，可以在不用消耗新能源的情況下，將污水處理廠污泥的含水率降低，使污泥干化過程中運(yùn)行成本較低，開辟了一條廢物循環(huán)利用，以廢治廢的有效途徑。
缺點(diǎn)：對(duì)于污泥處理量較大的應(yīng)用場(chǎng)合，煙氣環(huán)保處理困難，須對(duì)大量煙氣進(jìn)行二次處理；安全性、經(jīng)濟(jì)性較差，系統(tǒng)設(shè)備龐大；需要有熱源鍋爐煙氣。
2.5 蒸汽熱干化工藝
2.5.1 工藝介紹
利用中壓蒸汽（1.2MPa）為熱媒介質(zhì)，加熱干化污泥，將污水處理廠經(jīng)過一級(jí)脫水的80%含水率污泥，干化成45%含水率污泥（可控制），主要干化設(shè)備為盤式污泥干燥機(jī)等。
2.5.2 工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：蒸汽與污泥不接觸，蒸汽冷凝后可回用；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，裝置占地面積小；熱量利用率高，熱量利用率可達(dá)80%-90%；廢氣處理量小，可相應(yīng)的減少或省去部分輔助設(shè)備；可適應(yīng)污泥含水率變化，產(chǎn)品干化均勻性高。
缺點(diǎn)：每噸污泥需消耗蒸汽量0.7噸，污泥干化成本較高；設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行易腐蝕。
2.6 導(dǎo)熱油熱干化工藝
2.6.1 工藝介紹
利用導(dǎo)熱油為熱媒介質(zhì)，加熱干化污泥，將污水處理廠經(jīng)過一級(jí)脫水的80%含水率污泥，干化成45%含水率污泥（可控制），主要干化設(shè)備為污泥烘干機(jī)等。
2.6.2 工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，高達(dá)95%；適合無配套熱電廠項(xiàng)目；具有自清理作用，防止物料結(jié)疤和粘壁；無粉塵污染，操作環(huán)境清潔，符合環(huán)保要求。
缺點(diǎn)：需要添加輔助燃料天然氣；污泥沒有被資源化利用。
3 污泥干化工藝綜合比較
3.1 技術(shù)比較
綜合評(píng)價(jià)脫水效果差、臭味大、易造成二次污染脫水效果較好、占地較大、單設(shè)備能力較小脫水效果較好、占地較小、單設(shè)備能力較大脫水效果較好、須有煙氣、煙氣二次處理困難脫水效果較好、須有蒸汽、運(yùn)行成本較高脫水效果較好、終端產(chǎn)品可直接綜合利用。
3.2 經(jīng)濟(jì)比較
經(jīng)技術(shù)比較，推薦選用組合式機(jī)械干化工藝和導(dǎo)熱油熱干化工藝。故僅對(duì)以上兩種干化工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。
4 結(jié)論
（1）為解決日益嚴(yán)重的污泥對(duì)環(huán)境所造成二次污染問題，建設(shè)污泥干化工藝設(shè)施是十分必要的。
（2）采用組合式機(jī)械干化工藝的單噸污泥總處理成本低于導(dǎo)熱油熱干化工藝，經(jīng)組合式干化脫水后污泥含水率可降至45%～50%，滿足鍋爐焚燒發(fā)電要求。
