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城镇污泥干化焚烧处置技术与工艺
10bet国际官网:2019-10-14

 城镇污水处理厂是污泥的主要来源,随着我国社会经济的发展,污水处理量和污泥产量都越来越大。据环境保护部统计,2014年全国城镇污水处理设施总设计处理能力1.71亿m3/日,平均日处理水量1.35亿m3。污泥产量与污水处理工艺及标准的高低有关系,约占处理水量的0.3%~0.5%(以含水率97%计),按每万m3污水产生约1t干污泥量折算,2014年全国每天产生的污泥量已经达到了1.35万t全干污泥,折合约6.75万t含水率80%的污泥。



 污泥是由水分、有机颗粒和无机颗粒等组成的絮状体,其中含有大量重金属、病原体和难降解的有毒有机物,还会散发臭气,如果不对污泥加以有效的处理,会严重污染环境,影响人们的身体健康,污泥处置和资源化利用,已成为环境保护的重点。目前,污泥的预处理有调理、浓缩、脱水、稳定化和干化等技术,污泥的最终处置包括填埋、土地利用、建材利用、生物处理和焚烧等方式,热解、气化和热水解等新兴技术也正在研究开发。


 污泥焚烧是一种常见的污泥最终处置方法,污泥中的有机物在高温条件下与充足的氧气发生燃烧反应后彻底转化为CO2和H2O等产物,从而实现污泥减容、减量和无害化的技术。要达到良好的处理效果,应满足“3T”原则,即保证合适的焚烧温度、可燃质和氧气充分混合以及反应完成所需的停留时间。


 污泥经过浓缩和机械脱水处理后仍有较高的含水率,为了降低进入锅炉的污泥含水率,提高污泥热值,需要对污泥进行干化。通过干化可以把脱水污泥中的水分进一步蒸发去除,避免或减少辅助燃料消耗,降低锅炉排烟热损失。因此干化结合焚烧的处理处置技术能最大限度地实现污泥的减量化和资源化,具有良好的应用前景。


1污泥干化技术

 污泥干化中水分的去除主要经历蒸发过程和扩散过程,包括传统热干化、太阳能干化、微波加热干化、超声波干化及生物干化等技术。目前应用最广泛的是热干化技术污泥热干化技术根据热介质与污泥的接触方式又可分为直接热干化、间接热干化和直接-间接联合热干化技术。

1.1直接热干化技术

 直接热干化是利用热烟或热风等介质,与污泥直接接触,在高温作用下污泥中的水分被蒸发,使污泥的含固率提高至85%,该技术可在无氧以上,该技术可在无氧或低氧环境中进行操作,干化后污泥呈颗粒状,粒径大小可以控制,干燥乏气循环回用,减少尾气的排放,降低处理总成本。相关的干化设备包括喷雾干化塔、带式干化机、滚筒式干化机、旋流闪蒸污泥干化机等。

 以喷雾干化为例,其工作原理是利用雾化器将污泥分散为雾滴,并用热空气进行干燥。由于污泥在高温条件下易燃烧,常采用下向流并流干燥,,即喷嘴安装在塔的顶部,污泥和热空气均从塔顶进入,并在温度最高区域接触混合,污泥中的水分迅速蒸发,使得空气温度急剧下降;当颗粒运动到塔的下部时,干化完毕,空气温度也降低至最低点。

 这种技术的优点是污泥和热介质直接接触,传输效率及蒸发速率高,干燥流程短,设备结构紧凑,初期投资较低;缺点是采用高温烟气或热风作为加热热源,可用能损失大;干燥尾气的流量大,尾气净化和余热回收难度高;干燥系统的抑燃、防爆要求比较苛刻。


1.2间接热干化技术

  间接热干化是由加热设备提供的蒸汽或导热油通过干化设备的传热元件表面将热量传递给另一侧的污泥,使污泥中的水分蒸发。污泥蒸发的水分进入冷凝器中加以冷凝,热介质全部或部分回到原系统中循环利用。主要设备有空心桨叶式干化机、间接接触回转式干化机、转盘式干化机、薄层干化机等。

 常用的桨叶式干化机,主要传热面是焊接在两根空心轴上的空心桨叶热轴表面,叶片为楔形,对污泥有搅拌、挤压的作用。由于两个相互啮合的热轴异向旋转,可以清理污泥,防止粘壁而影响传热效果。桨叶式干化机传热面大,结构紧凑,占地面积小;无需空气循环,内部含氧量低,装置安全可靠;可通过调整进泥量、污泥输送速度、供热量等措施,防止进泥含水率的波动,但其本身没有轴向推力,物料机械清空存在难度,换热面不具备机械强制更新,容易结垢。

 间接热干化技术采用低压蒸汽等低品位热源,可用能损失小,系统热效率高;干燥尾气处理量小,干化蒸汽容易冷凝;可有效避开污泥的塑性阶段,且操作温度较低,污泥中可燃成分损失少;系统安全性好,自动化程度高。但污泥和热媒属于间壁式换热,传热系数低于直接接触换热,干化速率较低,单位干化面积处理量小,设备体积大,初期投资较高,干化设备的传热元件结构复杂,运动部件多,耐腐蚀、防磨损的要求高。



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