污泥干化——搞掺烧的都来了解一下

目前在电煤价格不断上涨的大环境下，寻求开发新能源降低发电成本是火力发电行业热研课题。随着我国城市污水处理率的提高，伴生而来的污泥无害化问题日益严重，污泥环保产业呼之欲出，把污泥资源化、能源化是为了最终彻底解决污泥的处置（出路）问题和减少能源消耗为目的。有利于循环经济的发展与落实科学的发展观，是区域生态平衡的重要一环。


污泥焚烧是一种常见的污泥处置方法，相比污泥填埋和堆肥处置，它可回收污泥中的能量用于供热或发电，最大限度地减少污泥体积，节约土地资源，同时可以杀死污泥中的病原体，真正做到减量化、无害化、资源化的处置目标。


在污泥入炉焚烧前，须首先将污泥进行干化处置，降低污泥含水率，以提高入炉污泥热值，提高焚烧效率。入炉污泥含水率是干化焚烧工艺中的重要参数，它直接关系到设备规格、能源消耗、运行管理等各方面，国内常规的污泥焚烧厂入炉污泥含水率一般保持在40%~60%的范围之内，选用的污泥干化方式主要包括机械压滤、热力干化、低温干化三种。


1 机械干化


机械干化方式中，带式、离心式等常规脱水方式处理后污泥含水率仍高达70%~85%，无法满足污泥入炉焚烧的要求。


在污泥焚烧厂，通常采用隔膜压滤方式。隔膜压滤干化工艺将污泥经过加药调质，通过搅拌处理使污泥与药剂充分反应，并将污泥含水率调理为95%~97%，随后通过输送泵送入隔膜压滤机内，过滤压榨后可将污泥含水率降至50~60%。




图11隔膜压滤机工作过程示意图


隔膜压滤机与普通的板框压滤机相比，特别之处就在于“膜”，通过隔膜的鼓起和收缩，压榨滤板腔体内的物料，使物料中的液相挤出通过滤布，固相残留在滤布上。


因此在日常运行过程中可通过控制隔膜鼓起的压力和持续时间来改变物料被挤压的程度，运行调节更加灵活，干化效果更加突出。




图12污泥压滤过程示意图


隔膜压滤干化工艺因其系统投资成本小，干化成本低，无臭气产生等优点，在国内部分污泥焚烧厂已经得到了一定规模的应用，例如浙江萧山区4000吨/日污泥处理项目，浙江清园生态热电等。




但同时，隔膜压滤干化工艺仍存在一定的局限性，包括：


1）自动卸泥装置有待完善，目前需借助人工卸料，自动化程度较低；


2）污泥调质过程中往往需要添加无机化学药剂，包括三氯化铁、硫酸铁、生石灰等，对锅炉尾部受热面腐蚀具有较大的影响；


3）对污泥来源的适应性较差，一旦运行过程中污泥来源变化，杂质增多，则会出现需重新调质、压滤效果不佳、滤布破损等问题。




2 热力干化


污泥热力干化，是指通过加热污泥，使其中的水分蒸发，从而实现污泥含水率降低的过程。


相对于机械干化，热力干化可使污泥含水率降至更低的程度，原因在于单纯的机械方式只能从污泥中去除自由水和间隙水，热干法通过消耗热量，可去除表面粘附水和水合水。


市面上热力干化工艺主要包括流化床干化工艺、桨叶式干化工艺、转鼓式干化工艺和盘式干化工艺等，其中应用范围最广、可靠性最高的圆盘式干化工艺。




圆盘干燥机主体由一个圆筒形的外壳和一组中心贯穿的圆盘组成。圆盘组内部是中空的，热介质从这里流过，把热量通过圆盘间接传输给污泥。污泥在圆盘与外壳之间通过，接受圆盘传递的热，蒸发水分。


湿污泥通过抓斗抓至给料系统送入干化机，干化机内的污泥通过间接加热升温并蒸发出水分。




蒸发出的废蒸汽经冷凝器冷凝成液体后处理达标排放或纳入污水管网；不凝结气体（主要是恶臭气体）进入生物除臭系统或直接作为一次风送入锅炉焚烧，达标后直接排放；干污泥颗粒可直接进入焚烧炉焚烧。


圆盘式干燥机现在已经发展为相当成熟的干化工艺，可用于半干化工艺，也可应用于全干化工艺，通过改变蒸汽使用量即可控制出泥含水率，调节灵活性和对污泥的适应性最佳。




此外，设备可实现完全自动化，可靠性高，系统运行稳定。目前，圆盘式干燥机在浙江嘉兴新嘉爱斯热电、苏州江远热电等都有较大规模的应用，运行情况良好。




圆盘式干燥机缺点也比较明显，限制了其进一步的应用。首先系统投资较大，相同处理量投资约是机械干化的2倍；其次系统干化采用蒸汽，应用存在一定的局限性；最后热干化过程中会产生大量臭气，对车间密封除臭要求较高。




3 低温干化


除上述两种较为成熟的污泥干化系统外，近年来市场上出现了越来越多的污泥干化技术，低温干化技术因其干化效果好，无臭气排放，逐渐涌现出来。


低温污泥干化技术是一种通过低温干化系统产生的干热空气在系统内循环流动对污泥进行干化的处理技术。




低温污泥干化技术通常采用电力作为输入能源，部分可采用热水、烟气等余热资源。相比于热力干化，低温干化技术因干化过程温度较低，可大大降低臭气的产生，改善工作环境。


相比于机械干化，低温干化技术调节污泥含水率的范围更广，最低可将污泥干化至10%含水率，调节灵活性更佳。


但是低温干化技术耗电量较大，根据测算，每度电可脱除4公斤水，1吨湿污泥含水率从80%干化至40%，则耗电量约166度电。因此，低温干化技术由于能耗较高，不适合用电紧张、产泥量大的污水处理厂，更适合产泥量少、电能丰富、价格便宜地区。


4 总结


不同的工艺选择，对污泥干化后的含水率、热值、有机物含量等会有不同的影响，进而关系到污泥入炉后的焚烧、烟气处理等后续工艺，在污泥焚烧厂设计及运行过程中，必须根据实际情况充分考虑，谨慎选择。

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