太陽能干化污泥技術(shù)及案例分析

錢　兵　肖　燕　李　軍　韓　丹

（中國天楹股份有限公司江蘇南通226600）

太陽能干化污泥技術(shù)及案例分析

錢兵肖燕李軍韓丹

（中國天楹股份有限公司江蘇南通226600）

介紹了國內(nèi)外污泥干化技術(shù)現(xiàn)狀，并對現(xiàn)有污泥干化技術(shù)進(jìn)行了比較。結(jié)合各污泥干化技術(shù)的特點(diǎn)、污泥干化特性作了詳細(xì)分析。最后以某市太陽能干化污泥項(xiàng)目為例，講述太陽能干化室對污泥干化過程，敘述了項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模、工藝流程、運(yùn)行結(jié)果等方面內(nèi)容。

污泥干化；污泥干化特性；太陽能干化室

目前，對于污泥的處理，最理想的目標(biāo)就是使盡量多的污泥作為原料得到重復(fù)利用。任何工業(yè)過程都沒有真正的污染物和廢棄物，只有放錯地方的資源，對于污泥，影響其資源化利用的主要物質(zhì)就是其中的水分，因此，污泥去除水后，可以使其得到最大限度的利用[1]。污泥干化后，減量化明顯，同時污泥中的細(xì)菌和病原體能夠得到有效的去除，使其符合污泥處理和利用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此污泥干化具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，可改善污泥產(chǎn)品的運(yùn)輸，儲存性能，使其更容易被社會接納[2]。

1　國內(nèi)外污泥干化技術(shù)現(xiàn)狀

1.1國外污泥干化技術(shù)的發(fā)展動態(tài)

上世紀(jì)40年代，日本和歐美發(fā)達(dá)國家就開始研發(fā)專用的污泥干化器[3]，取得一定成果。進(jìn)入80年代末期，污泥干化技術(shù)得到很快推廣。上世紀(jì)80年代初，歐盟國家只有個別的污水處理廠進(jìn)行污泥干化，但到1994年底已有上百家專業(yè)的污泥干化處理廠。在接下來的10年里，歐洲干化的污泥量將翻番。英國在2001年7月，頒布了《HSE847/9污泥干燥廠的健康和安全控制》，這是第一個與污泥熱干化處理廠設(shè)計、運(yùn)行、管理密切相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，目前英國全國污泥干化處理量占污泥總產(chǎn)量的30%。在北美，污泥熱干化也有很大的市場，平均年增長率高達(dá)7%～10%（同期污泥產(chǎn)量的增加率約為1.5%）。目前在紐約、密爾沃基、波士頓等地都有大型污泥加熱干化工廠[4]。

1.2國內(nèi)污泥干化技術(shù)的研究進(jìn)展

和國外相比，國內(nèi)污泥處理處置技術(shù)起步較晚。隨著環(huán)境工程學(xué)科進(jìn)步和人們認(rèn)識的提高，國內(nèi)開始對污泥干化引起重視。中國的污泥處置必須尋求適合國情的科學(xué)途徑[5]。國內(nèi)很多大型經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市，例如深圳、上海、北京、天津、廣州等，土地資源緊缺，污泥的產(chǎn)量很大，污泥干化技術(shù)有一定的推廣價值。一些發(fā)達(dá)城市建立的大型污水處理廠開始引進(jìn)國外的污泥干化和焚燒技術(shù)及設(shè)備[6]。

2　污泥干化技術(shù)方法

目前主要的干化工藝有：太陽能干化技術(shù)、離心干化技術(shù)、間接式多盤式干化技術(shù)、流化床污泥干化技術(shù)及相關(guān)干化設(shè)備（間接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)、直接加熱轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)、閃蒸式干燥器等技術(shù)）。其特點(diǎn)見表1。

表1　各污泥干化技術(shù)特點(diǎn)

（1）太陽能干化污泥技術(shù)種污泥進(jìn)料含水率較廣最大80%，而且太陽能干化技術(shù)較為環(huán)保，但受占地面積、光照等因素的限制，需要設(shè)置備用熱源，比如熱泵、地?zé)?、熱片等其它附屬熱源?/p>

（2）循環(huán)流化床與干化設(shè)備干化污泥會產(chǎn)生的熱氣，不僅會造成能源的浪費(fèi)，而且環(huán)境的二次污染。因此需要設(shè)置廢氣凈化裝置。

3　污泥干化特性

污泥在干化過程中，污泥的性狀得到很大程度上的改變，并且利用價值也大大提高，表2顯示污泥含水率與流動性、植物養(yǎng)分含量、熱值之間的關(guān)系[7]。

表2　污泥含水率特性

可以看出，隨著污泥含水率的降低，污泥的體積與重量大幅度的降低，而且污泥中的營養(yǎng)成分還能得以保持，污泥最終形成相對熱值較高的顆粒物質(zhì)，從而循環(huán)利用。當(dāng)污泥含水率在50%以下時，已形成顆粒物質(zhì)，便于后續(xù)的貯存及運(yùn)輸。

4　案例分析

4.1項(xiàng)目情況

現(xiàn)以某市太陽能干化污泥項(xiàng)目為例作介紹。本項(xiàng)目污泥日處理規(guī)模125t/d（含水率60%），主要面向該市的生活污水處理廠污泥。設(shè)備投資約2000萬，工程投資約750萬元，總投資2750萬元。該項(xiàng)目總占地面積共1200m2(其中污泥堆積厚度為20mm)。項(xiàng)目建成后可完全實(shí)現(xiàn)對服務(wù)區(qū)域內(nèi)的城市污泥進(jìn)行無害化處理和資源化再利用。

4.2工藝圖解

項(xiàng)目主要內(nèi)容為含水率60%的污泥，在太陽能干化室中，經(jīng)太陽能干化至含水率30%左右，每天有50t的蒸發(fā)水汽產(chǎn)生。污泥體積可以縮小50%以上，減容后的污泥可以直接作為熱電廠的燃料，或者作為垃圾處理廠的覆蓋土，還可以制成有機(jī)肥或陶粒，實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無害化、資源化。

干化室的熱源來自三方面，一是太陽能提供的熱水系統(tǒng)，二是熱泵回收循環(huán)水中熱量后提供的90℃～95℃熱水，輸送至地暖，三是暖風(fēng)機(jī)提供的高溫射流熱風(fēng)。建筑面積主體的四周都安裝中空鋼化玻璃外墻，陽光可通過玻璃對干化室加熱（太陽能溫室技術(shù)），干化室主體內(nèi)安裝污泥干化床，干化室主體的頂部安裝太陽能集熱裝置。太陽能集熱裝置上安裝太陽能供液管和太陽能回液管，太陽能供液管和太陽能回液管分別熱盤管連接。盤管通過以下排列，形成地?zé)釋ξ勰嗟撞窟M(jìn)行加熱。

4.3工況介紹

進(jìn)泥段：污泥（含水率）通過帶式輸送機(jī)輸送到太陽能干化室中的污泥攤曬機(jī)上。其中進(jìn)入干化室的污泥需要經(jīng)破碎機(jī)破碎，而且污泥含水率控制在60%以下，保證污泥一定的可塑性，更易于污泥的干化。再通過污泥攤曬裝置將污泥均勻攤曬在干化室內(nèi)。

干化段：干化室場地內(nèi)需設(shè)置成密閉、微負(fù)壓、透光的太陽能干化室，場內(nèi)濕空氣由抽濕風(fēng)機(jī)排出。太陽能干化室是利用太陽能等其他熱源確保干化室室內(nèi)溫度維持在40℃～50℃，干化室內(nèi)設(shè)置多個熱源是確保污泥干化過程中不受光照的影響（預(yù)防非晴天氣）。整個干化系統(tǒng)中主要設(shè)備包括全自動污泥攤曬機(jī)、溴化鋰熱泵、風(fēng)幕墻、暖氣片、除濕風(fēng)機(jī)機(jī)等。其中污泥攤曬裝置起到至關(guān)重要的作用，該套裝置可實(shí)現(xiàn)污泥的翻曬與收集一體化，同時操作簡單、自動化程度較高、使用壽命長。

圖1　某市污泥處理工藝流程圖

圖2　污泥攤曬裝置（俯視圖）

如圖2污泥攤曬裝置設(shè)置在污泥干化場地左右兩側(cè)的行走軌道上，將污泥攤曬機(jī)置于行走軌道始端，并將污泥加入污泥攤曬裝置上的料斗內(nèi)，然后，控制攤曬機(jī)沿行走軌道運(yùn)行，在運(yùn)行的同時，料斗中的螺旋輸送機(jī)將污泥輸送至料斗的出料口，并且沿著攤曬機(jī)運(yùn)行的方向鋪撒污泥，攤曬機(jī)下方的翻板在電機(jī)的作用下轉(zhuǎn)動，使翻板與水平面呈鈍角的一側(cè)端面朝向沿攤曬機(jī)行走方向的右前方，在攤曬機(jī)行走過程中翻板逐漸將鋪撒的污泥向右側(cè)攤開。

待攤曬機(jī)運(yùn)行到軌道終端時，攤曬機(jī)下方的翻板在電機(jī)的作用轉(zhuǎn)動，使翻板與水平面呈鈍角的一側(cè)端面朝向沿攤曬機(jī)行走方向的左前方，控制攤曬機(jī)向行走軌道始端運(yùn)行，繼續(xù)將鋪撒的污泥向右側(cè)攤開，如此循環(huán)往復(fù)，最終將污泥均勻鋪設(shè)在污泥鋪設(shè)場地上。在污泥攤曬的同時，根據(jù)污泥的干化情況，調(diào)整翻板至合適角度，自動均勻翻動污泥，在此過程中污泥的含水量逐漸降低，待污泥均勻鋪設(shè)在污泥鋪設(shè)場地上，裝置停止運(yùn)行一段時間，只需3天左右即可將污泥含水率降至30%。

出泥段：在干化室的另一側(cè)（圖2下側(cè)）設(shè)置凹槽，在凹槽中裝有皮帶輸送機(jī)，干化合格的污泥在攤曬機(jī)的作用下會落入凹槽中。干化的污泥可在凹槽簡單存放，當(dāng)達(dá)到一定量時，開啟輸送機(jī)，將污泥貯存或者直接外輸處理。

4.4運(yùn)行結(jié)果

進(jìn)泥含水率：60%，出泥含水率：30%，處理量：125t/d。具體運(yùn)行參數(shù)見表3。

表3　太陽能干化運(yùn)行參數(shù)

5　結(jié)語

（1）與其他太陽能干化技術(shù)項(xiàng)目，本系統(tǒng)不受天氣的影響，同時整套系統(tǒng)處于封閉狀態(tài)，不會對環(huán)境造成二次污染。（2）太陽能干化室中，污泥攤曬裝置可實(shí)現(xiàn)污泥的攤曬與收運(yùn)，完全實(shí)現(xiàn)自動化，同時操作簡單、自動化程度較高、使用壽命長。（3）整套系統(tǒng)將污泥含水率降至30%，減量化明顯，利于后期的運(yùn)輸與利用，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]European Commission,DG Environment.Disposal and Recycling Routes for Sewage Sludge[M],Office for official Publications ofthe European Communities,Luxembourg,2001.

[2]Chen.G.,Yue.P.L.,Mujumdar,A.S..Sludge dewatering and drying [J].DryingTechnol,2002,20(4-5):883-916.

[3]王雁河,張書廷.剩余污泥干化技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展方向[J].污染防治技術(shù),2007,20(3):51-53.

[4]王釗.北京污水處理廠污泥干化處理工藝選擇的探討[J].市政技術(shù),2004,22(6):20-25.

[5]楊小文,杜英豪．國外污泥干化技術(shù)進(jìn)展[J].給水排水,2002, 28(2):35-36.

[6]Trevor Bridle.污泥的熱處理技術(shù):邁向新世紀(jì)的有機(jī)廢棄物管理與利用策略[C].南京：有機(jī)廢棄物管理與利用國際學(xué)術(shù)研討會論文集,2000.

[7]張辰,王國華,孫曉.污泥處理處置技術(shù)與工程實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006,15(3):209-210.