常規(guī)污泥干化工藝經(jīng)濟(jì)性比較

郭　磊

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津　300051)

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常規(guī)污泥干化工藝經(jīng)濟(jì)性比較

郭磊

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津300051)

摘要：介紹了目前常見的污泥脫水處理技術(shù)，主要闡述了蒸汽加熱干化與熱泵低溫除濕的工藝流程，并綜合對(duì)比了兩種污泥干化處理技術(shù)的能耗與經(jīng)濟(jì)性，最終得出了一些有意義的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：污泥干化工藝，低溫除濕技術(shù)，能耗，經(jīng)濟(jì)性

1常見污泥處置技術(shù)

國(guó)內(nèi)普遍定義污泥為污水處理過程中產(chǎn)生的半固態(tài)或者固態(tài)物質(zhì)，由有機(jī)物、細(xì)菌、無機(jī)顆粒、膠體組成的復(fù)雜非均質(zhì)體。

1)按污泥源頭分類，主要有給水污泥、工業(yè)廢水污泥和生活污水污泥。2)按污水處理工藝，污泥則可分為以下幾類：初沉污泥、活性污泥、腐殖污泥、化學(xué)污泥等。污泥中水分構(gòu)成的分類方法較多，目前常見的污泥脫水處理技術(shù)有以下幾種[3,4]：a.機(jī)械脫水技術(shù)。采用機(jī)械力對(duì)污泥進(jìn)行擠壓、離心的方式將污泥中的水分析出，這其中包括離心法、真空吸濾法和壓濾法。機(jī)械脫水技術(shù)僅能去除污泥中一部分自由孔隙水，經(jīng)過處理后污泥含水率仍在80%～85%左右，不適用于任何處置技術(shù)。b.投藥改性+板框壓濾技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際上是對(duì)機(jī)械脫水技術(shù)的一種改良，投加化學(xué)藥劑進(jìn)行污泥改性，破壞污泥細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使水分更容易析出。改性后的污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾后，含水率可達(dá)70%左右，但是很難降低至60%。c.新型板框壓濾脫水技術(shù)。在常規(guī)的板框壓濾機(jī)上增加了一層特殊橡膠隔膜，這種隔膜只允許瞬間通入0.6 MPa～0.8 MPa水或壓縮空氣，對(duì)污泥進(jìn)行瞬間施壓脫水，污泥含水率就有可能降低至70%～75%左右。d.污泥熱干化脫水技術(shù)。污泥熱干化脫水一般采用煙氣、水蒸氣或工業(yè)余熱作為熱源，利用高溫使污泥中的水分氣化蒸發(fā)，并能根據(jù)相應(yīng)的處置技術(shù)來控制產(chǎn)品的含水率，并且適用于各種污泥。然而獨(dú)立熱源導(dǎo)致運(yùn)行成本高是限制該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)推廣應(yīng)用的主要問題。

2本文的分析重點(diǎn)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)針對(duì)污泥干化較多的選擇直接加熱干化等深度脫水技術(shù)，提高污泥的脫水率，但同時(shí)也增加了一次能源的消耗和煙氣粉塵等污染物的排放。與此同時(shí)，采用低溫除濕技術(shù)的推廣一方面可以避免一次能源的消耗而直接選擇電能，同時(shí)也能解決偏遠(yuǎn)位置的污泥處置，增加環(huán)境的友好性。因此本文就這兩種工藝方式進(jìn)行工藝及經(jīng)濟(jì)性分析，以尋找較為可靠的污泥脫水干化工藝。

3污泥干化工藝

3.1污泥熱干化工藝流程

污泥的處理流程為：污泥輸送泵→干化機(jī)→污泥冷卻機(jī)→污泥輸送機(jī)→干污泥緩存料倉(cāng)。輔助系統(tǒng)有：為干化機(jī)配套的鍋爐系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)(消化保溫水加熱及干化尾氣處理系統(tǒng))、為干化機(jī)提供冷卻水的裝置、除臭系統(tǒng)(干化機(jī)尾氣、干泥輸送系統(tǒng)、干污泥料倉(cāng)、干化車間預(yù)濃縮池)、氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)等。

3.2利用熱泵低溫除濕技術(shù)進(jìn)行污泥除濕干化

污泥除濕干化機(jī)是利用除濕熱泵對(duì)污泥采用熱風(fēng)循環(huán)冷凝除濕烘干。1)污泥干化要看污泥的成分和產(chǎn)能的要求才能確定干化的方式，烘干的設(shè)備形式有很多種(回轉(zhuǎn)筒、閃蒸、帶式等)，目前國(guó)內(nèi)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但處理過程基本為：濃縮→脫水→干燥。如果采用熱泵作為熱源，可將城市污泥含水率從80%降到10%～30%。2)熱風(fēng)溫度(40 ℃～75 ℃)全封閉干化工藝，可以實(shí)現(xiàn)無尾氣排放，無需臭氣處理系統(tǒng)。因?yàn)椴捎玫蜏馗苫沙浞直苊馕勰嘀胁煌愋偷挠袡C(jī)物揮發(fā)，避免惡臭氣體的揮發(fā)(鏈狀烷烴類和芳香烴類揮發(fā)的溫度在100 ℃～300 ℃；環(huán)烷烴類揮發(fā)的溫度主要在250 ℃～300 ℃；含氮化合物類、胺類、肟類揮發(fā)的

9 kA。

5)按以上條件查閱相關(guān)斷路器廠家資料，選擇各斷路器的脫扣器形式及參數(shù)，則各斷路器間可獲得較為良好的選擇性。

3結(jié)語

低壓斷路器的選擇性除電流間的配合因素，還有延時(shí)配合、連鎖配合等因素，要視具體情況按相關(guān)規(guī)范及低壓斷路器自身特性與參數(shù)等條件進(jìn)行綜合考慮才能最終獲得最佳的選擇性。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè).第3版.北京：中國(guó)電力出版社，2005：153-179.

溫度主要在200 ℃～300 ℃；醇類、醚類、脂肪酮類、酰胺類、腈類等的揮發(fā)溫度均在300 ℃以上。另外，醛類和苯胺類的揮發(fā)溫度主要在150 ℃，脂類的揮發(fā)溫度在150 ℃～250 ℃)。3)整個(gè)干化過程都在密閉環(huán)境條件下進(jìn)行，不會(huì)有氣體排到外界環(huán)境中，不會(huì)造成二次環(huán)境污染。污泥干化過程氧氣含量小于12%；粉塵濃度小于60 g/m3；顆粒溫度小于110 ℃。4)整個(gè)干化過程中無塵(空氣流速小于2 m/s)。

4兩種工藝能耗對(duì)比

4.1熱干化系統(tǒng)能源經(jīng)濟(jì)性分析

本文選取了污泥干化工藝中較為成熟的蒸汽加熱+污泥脫水干化工藝，在加熱的過程中，首先需要確認(rèn)污泥干化工藝的物料平衡，系統(tǒng)的輸入端及輸出端包括：

1)輸入(input)：包括需要加熱的污泥，加熱熱媒(蒸汽)及加熱空氣(見表1)。

2)輸出(output)：通過干化系統(tǒng)，產(chǎn)生了包括蒸汽冷凝水，脫水污泥及加熱后的尾氣(見表2)。

綜合分析，超圓盤熱干化機(jī)處理8.33 t/h的含水率為80%的濕污泥時(shí)，輸入熱量=輸出熱量=21 172.09 MJ/h，干化每噸污泥需要消耗0.893 t蒸汽，通過國(guó)家計(jì)量年鑒查詢，1 kg 0.5 MPa蒸汽相當(dāng)于0.094 286 kg標(biāo)煤，而1 kW·h相當(dāng)于0.123 kg標(biāo)煤，因此使用此類熱干化工藝處理每噸濕污泥折合電量需要0.684 kW·h。

4.2熱干化系統(tǒng)能耗與經(jīng)濟(jì)性

本系統(tǒng)里，主要的能耗包括加熱蒸汽的一次能源，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的電耗以及在加熱過程中的熱力損失。具體因素體現(xiàn)在：

每小時(shí)干燥量8.33 t(濕料)，每小時(shí)脫水量為6 250 kg。

每小時(shí)耗電量：482 kW·h(含進(jìn)出料)。

每小時(shí)電費(fèi)：482 kW·h×0.75元/(kW·h)=361.5元。

每小時(shí)污泥處理量：8.33 t。

每小時(shí)消耗的蒸汽量：7.44 t。

蒸汽折算電量=7.44×103×0.094 2/0.123=5 697.9 kW·h。

蒸汽單價(jià)：200元/t～280元/t。

每噸污泥干化成本：(240×7.44+361.5)/8.33=257.75元(80%含水率干至20%)。

干化系統(tǒng)綜合電耗：482。

每天運(yùn)行費(fèi)用51 551元。

4.3低溫污泥干化機(jī)能耗與經(jīng)濟(jì)性

采用熱泵系統(tǒng)的低溫除濕干化工藝避免了一次能源的消耗，只需要利用電能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成污泥干化，其中：

每小時(shí)干燥量8.33 t(濕料)，每小時(shí)脫水量為6 250 kg/h；

每小時(shí)耗電量：1 689 kW·h(含進(jìn)出料)；

每小時(shí)電費(fèi)：1 689 kW·h×0.75=1 267元；

每小時(shí)污泥處理量：8.33 t；

每噸污泥干化成本152元(80%含水率干至20%)；

每噸污泥耗電量203 kW·h(80%含水率干至20%)；

每天運(yùn)行費(fèi)用30 600元。

5綜合比較

通過兩種干化工藝的數(shù)據(jù)列舉(見表3)，可以直觀的比較出兩種工藝的區(qū)別。

針對(duì)污泥相同的干化率，相比于傳統(tǒng)熱干化工藝，低溫除濕工藝呈現(xiàn)出運(yùn)行費(fèi)用低，無需外加能源等特點(diǎn)，但單位電耗相比熱干化工藝要高3.5倍。當(dāng)污泥處置單位遠(yuǎn)離外接燃?xì)饣蛘羝茉磿r(shí)，低溫工藝可以發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

[1]徐強(qiáng).污泥處理處置技術(shù)及裝置.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：20-27.

[2]Werthera J,Ogadab T.Sewage sludge combustion.Progress in Energy and Combustion Science，1999，25(1)：55-116.

[3]胡龍，何品晶，邵立明.城市污水廠污泥熱干燥處理技術(shù)及其應(yīng)用分析.重慶環(huán)境科學(xué)，1999，21(1)：51-53.

[4]潘永康.現(xiàn)代干燥技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

The economic comparison of conventional sludge drying technology

Guo Lei

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China)

Abstract: This paper introduced the present common sludge dehydration process technology, mainly elaborated the process of dry steam heating drying and heat pump low temperature dehumidification, and made comprehensive comparison the energy consumption and economy two kinds of sludge drying process technology, finally draw some meaningful conclusions.

Key words: sludge drying technology, low temperature and dehumidification technology, energy consumption, economy

Discussion on low-voltage circuit breaker selectivity

Sun Tong1Sun Xian2

(1.BeijingZhongyuanEngineeringDesignConsultingLimitedCompany,Beijing100037,China;2.ChinaAvionicsConstructionPlanningandDesignResearchGroupLimitedCompany,Nanjing210017,China)

Key words:low-voltage circuit breaker, movement curve, selectivity, current

Abstract:This paper analyzed the movement curve of low-voltage circuit breaker, discussed the coordination and setting method between higher and lower low-voltage circuit breaker, and combining with the engineering example put forward the checking method, made the low-voltage circuit breaker had good selectivity, solved part of problem of distribution line protection electrical of coordination and collaboration.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0126-02

收稿日期：2016-03-07

作者簡(jiǎn)介：郭磊(1988- )，男，助理工程師

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A