油性污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)

張麥奎（天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司， 甘肅　蘭州 730060）

油性污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)

張麥奎（天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司， 甘肅蘭州 730060）

本文根據(jù)石化環(huán)保的要求，針對石化行業(yè)污泥處置存在的問題，為使污泥做到減量化、穩(wěn)定化、無害化處理，提出了一種新型、節(jié)能的污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)以及此技術(shù)對石化環(huán)保的意義。

環(huán)保；節(jié)能；自惰式循環(huán)；脫水與焚燒

0 引言

對石化污（廢）水處理廠而言，污泥主要以油性污泥和廢活性污泥為主，因其含有重金屬、有機物病原體以及有毒物質(zhì)，而蒸發(fā)出來的揮發(fā)份由有機、無機、水分、NOx、SO2等氣體組成。石化行業(yè)因污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)的缺陷、引進國外技術(shù)價格昂貴、經(jīng)濟效益不明顯等原因，一般采用掩埋、露天涼化脫水的處理方法。近幾年，隨著石化行業(yè)工業(yè)化步伐的加快，污水的排放量在不斷增長，污水處理的副產(chǎn)品——污泥也隨之增長，若再采用掩埋、露天涼化脫水的處理方法，不僅傾占了大量土地，而且有潛在的土壤污染和地下水污染，不能做到污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化處理。并且黨中央、國務(wù)院非常重視城市環(huán)境質(zhì)量問題，把污水和垃圾的綜合治理工作納入了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十五”計劃綱要，而污泥是一種特殊的垃圾，如果不及時處理將造成嚴重的二次污染。

圖1 污泥脫水及尾氣焚燒的工藝流程圖

天華化工機械及自動化研究設(shè)計院（以下簡稱天華院）響應(yīng)國家號召和石化行業(yè)污泥處置要求，為防止污泥以及污泥中的毒害氣體對人體和環(huán)境質(zhì)量的影響，經(jīng)過多年研發(fā)，提出一種以污泥脫水機和蓄熱式氧化器為核心設(shè)備的污泥脫水及自惰式尾氣循環(huán)焚燒處理技術(shù)。對石化行業(yè)的污泥來說，不僅做到了減量化、穩(wěn)定化、無害化處理，而且脫水和尾氣焚燒過程高效節(jié)能，降低了裝置的運行成本。

1 技術(shù)介紹

1.1 工藝流程

工藝流程見附圖1，流程介紹如下：

需要脫水的污泥通過螺桿式泥漿泵1增壓后，打入污泥脫水機2內(nèi)。污泥脫水機2機身保持一定傾角，熱軸與槳葉片中空，內(nèi)部通有飽和蒸汽，兩根熱軸互相嚙合轉(zhuǎn)動，污泥受到擠壓和松弛的交替作用，一邊脫水一邊向前運動。隨著污泥揮發(fā)份的逐漸蒸發(fā)，污泥從濾餅狀逐漸成為松散的物料，脫水后的物料翻過溢流板從污泥脫水機2中排出，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸料器3后，進入到后續(xù)工段。

從污泥脫水機2蒸發(fā)出來的揮發(fā)份含有機、無機、水分、NOx、SO2等氣體，并夾帶少量的污泥粉塵，首先進入脈沖布袋除塵器5進行除塵，收集下來的污泥微粉經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸料器4返回到污泥脫水機2中。除塵后的氣體進入氣體吸收塔6用堿液（酸液）對除塵氣體中的酸性（堿性）氣體進行吸收，吸收液自氣體吸收塔6底部通過吸收液循環(huán)泵7噴入氣體吸收塔6頂部，與酸性（堿性）氣體接觸吸收，循環(huán)使用。吸收凈化后的氣體由于夾帶水霧、液滴，再進入氣體除霧器8對氣體中的水霧、液滴進行分離，凈化、分離后的氣體經(jīng)循環(huán)一次風(fēng)機10增壓后，進入熱管換熱器11換熱后，最后進入蓄熱式氧化器12A.12B（兩臺互換使用，一臺焚燒，另一臺對焚燒后的氣體在蓄熱室冷卻，回收熱量）和氣體燃燒室14對氣體中的有機廢氣等焚燒，焚燒需要的熱量大部分來自蓄熱式氧化器12A.12B儲存的熱量，不足熱量通過氣體燃燒室14的燃燒器來補充，燃燒需要的空氣通過助燃風(fēng)機13來供給。焚燒后的氣體中含有大量的熱量，需要回收利用，因此進入熱管換熱器11與焚燒前的氣體進行熱量交換。凈化后的氣體經(jīng)循環(huán)二次風(fēng)機15增壓后，一部分排放，另一部分進入污泥脫水機2，做為污泥揮發(fā)份的載氣。

1.2 工藝特點

新開發(fā)污泥脫水及尾氣焚燒工藝具有以下特點：

⑴對流程中的每臺設(shè)備而言，都采用常規(guī)設(shè)備，但對每臺設(shè)備重新設(shè)計，并優(yōu)化組合，開發(fā)出適合于污泥脫水及尾氣焚燒的新型工藝。

⑵脫水、焚燒采用連續(xù)化操作，并在同一系統(tǒng)中完成，相互獨立、互不干擾。

⑶熱量利用率高，脫水采用傳導(dǎo)型污泥脫水機，熱效率可達90%以上，而尾氣焚燒熱量可通過換熱器進行熱量交換，對余熱回收利用，焚燒的熱量來自尾氣中可燃氣體產(chǎn)生的熱量，需要補充燃料量少（油性污泥幾乎不需要補充）。

⑷操作彈性大，在一定的溫度、壓力范圍內(nèi)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，便于操作，同時可針對尾氣濕份性質(zhì)的不同，尾氣吸收調(diào)節(jié)的余量大，吸收介質(zhì)選擇靈活。

⑸脫水后的污泥，體積減小，重金屬活性降低，油性污泥可用于工業(yè)鍋爐的燃料，并且燃燒后的灰燼可以筑路、混凝土填料、陶瓷等；廢活性污泥保證重金屬含量、可降解物含量的條件下，可堆肥農(nóng)用。

⑹從污泥中蒸發(fā)出來的有機氣體、有毒氣體經(jīng)焚燒使有機氣體碳化，有毒氣體氧化，產(chǎn)生的熱量回收利用后，凈化后尾氣大部分循環(huán)，少部分排出，對環(huán)境沒有二次污染。

1.3 設(shè)備介紹

⑴污泥脫水機

污泥脫水機是螺旋式擠壓脫水設(shè)備，屬常規(guī)設(shè)備，主要由熱軸、機身、端板、上蓋及傳動系統(tǒng)等組成；工作原理是：采用飽和蒸汽、導(dǎo)熱油等作為熱源，工作時脫水機的兩根空心熱軸和空心夾套都通入蒸汽或?qū)嵊?，通過器壁對污泥間接加熱進行加熱脫水，同時熱軸的螺旋結(jié)構(gòu)對污泥直接擠壓進行機械脫水。

污泥脫水機有以下特點：

①攪拌均勻，脫水效果好：污泥脫水機在工作中兩根熱軸不僅是主要加熱面，而且不停的轉(zhuǎn)動，物料得到最大限度的混合，物料的脫水效果優(yōu)于盤式脫水。

②熱軸可相互嚙合，具有自清及擠壓脫水作用，可防止物料粘壁：經(jīng)驗表明，濾餅狀物料粘結(jié)性很強，極易粘附在傳熱面上從而影響傳熱及脫水效果。污泥脫水機的兩根熱軸相互嚙合，當(dāng)物料粘附到一定程度后可自動清除，從而避免了脫水過程中傳熱與脫水的惡化。

③能耗低，操作費用小：污泥脫水機的熱效率高達90%，操作費用僅為熱風(fēng)型脫水器的30%。

④粉塵夾帶小，物料損耗少：污泥脫水機的排風(fēng)主要為揮發(fā)份及少量載氣，其排風(fēng)量僅為熱風(fēng)型脫水排風(fēng)量的1/8，并且夾帶的粉塵容易回收，并且回收裝置小，設(shè)備簡單。

⑤設(shè)備占地小，總投資少：雖然熱風(fēng)型脫水設(shè)備的投資小，但其附屬設(shè)備較多，有空氣加熱器、旋風(fēng)除塵、袋式除塵等多臺設(shè)備，占地面積大，基建投資高于螺旋脫水的投資，且操作維護費用高。

⑥設(shè)備操作彈性大，運行平穩(wěn)可靠：采用螺旋脫水有多種手段控制脫水程度，而且由于附屬設(shè)備少，因此操作簡單。

⑵蓄熱式熱氧化器（RTO）

蓄熱式熱氧化器（RTO）是在熱氧化裝置中加入蓄熱式熱交換器，預(yù)熱有機廢氣，在進行氧化反應(yīng)，屬常規(guī)設(shè)備。閥門切換式是最常見的一種蓄熱式熱氧化器。由兩個或多個陶瓷填充床，通過閥門的切換，改變氣流的方向，從而達到預(yù)熱有機廢氣的目的。下面以典型的兩床式蓄熱式熱氧化器為例，說明其工作原理：

圖2 蓄熱式換熱器工作原理圖

兩床式蓄熱式熱氧化器主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、兩個陶瓷填料蓄熱床和兩個切換閥組成。當(dāng)有機廢氣由風(fēng)機送入填料床1后，該床放熱，有機廢氣被加熱，在燃燒室氧化燃燒，氣體通過填料床2，該床吸熱，燃燒后的潔凈氣被冷卻，通過切換閥后排放。在達到規(guī)定的切換時間后，閥切換，有機廢氣從填料床2進入，填料床2放熱，有機廢氣被氧化燃燒，氣體通過填料床1，該床吸熱，燃燒后的潔凈氣被冷卻，通過切換閥后排放。如此周期性切換，就可連續(xù)處理有機廢氣。

2 技術(shù)經(jīng)濟性分析

2.1 技術(shù)經(jīng)濟性分析

以茂名石化乙烯工業(yè)公司污水處理廠全套引進了的污泥脫水及尾氣焚燒處理技術(shù)——美國CALLIDUS技術(shù)公司的污泥脫水及焚燒系統(tǒng)，以10萬噸/年污泥處理量為例，與天華院自主開發(fā)的污泥脫水及自惰式尾氣循環(huán)焚燒處理工藝進行技術(shù)經(jīng)濟性分析，具體見表1。

表1 技術(shù)經(jīng)濟性分析表

2.2 效益分析

利用表1中數(shù)據(jù)，進行公用工程消耗的計算，經(jīng)濟效益分析見表2。

表2　經(jīng)濟效益分析表

從表2可以看出：采用自主開發(fā)的工藝后，每年可節(jié)約資金13，200.0萬元，效益顯著。

3 結(jié)語

從環(huán)境質(zhì)量和安全意識考慮，污泥脫水及尾氣焚燒、再利用將是污泥處置的發(fā)展方向之一，對以油性污泥為主的石化污水處理廠的污泥來說，脫水后再焚燒將是最根本、最徹底的解決方法。若長期依賴國外進口脫水焚燒技術(shù)與裝備，不僅價格昂貴，一次性投入大，而且不利于我國污泥脫水及尾氣焚燒技術(shù)的發(fā)展。而此技術(shù)的研發(fā)成功，將能形成適合我國國情的污泥脫水及尾氣焚燒成套技術(shù)，對提高國內(nèi)污泥脫水及尾氣焚燒技術(shù)水平和提高環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義。

［1］倪春林，張富茂.污泥干燥工藝介紹［J］.干燥技術(shù)與設(shè)備，2010，8（2）：74-78.

［2］張宗宇，李捷.城市污泥干燥焚燒一體化處理工藝的研究［J］.中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2010，20（4）：58-60，65.

［3］丘錦榮，吳啟堂.城市污泥干燥研究進展［J］.生態(tài)環(huán)境，2007，16（2）：667-671.